鉅大鋰電 | 點(diǎn)擊量:0次 | 2021年10月20日
新能源電動(dòng)汽車換電技術(shù)及備用電池技術(shù)
當(dāng)你開(kāi)著電動(dòng)汽車行駛在公路上,電力儲(chǔ)備臨近50%時(shí),它會(huì)自動(dòng)提示要充電,并用車載的移動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)將你帶到最近的電池屋。在那里,用1-2分鐘便可完成更換電池,重新上路。
上述為此技術(shù)路線的先驅(qū)BetterPlace公司在2007年的一幅暢想場(chǎng)景。時(shí)至今日發(fā)展如何?
用戶也可以選擇成為BetterPlace的會(huì)員——每月預(yù)定購(gòu)買一定的充電量,在此范圍內(nèi),BetterPlace就不會(huì)再向你收取多余的費(fèi)用,并會(huì)供應(yīng)導(dǎo)航、網(wǎng)絡(luò)等全方位的服務(wù)。
這聽(tīng)起來(lái)像是手機(jī)流量套餐。BetterPlace正是希望通過(guò)換電模式成為未來(lái)電動(dòng)汽車世界的運(yùn)營(yíng)商——無(wú)論你購(gòu)買的是哪家汽車廠商生產(chǎn)的電動(dòng)汽車,都能夠?yàn)槟愎?yīng)電池維護(hù)、更換和充電服務(wù)。但這筆巨大的生意還沒(méi)等到照進(jìn)現(xiàn)實(shí)的那一天,BetterPlace就因?yàn)橛芰Σ蛔?、?guī)模擴(kuò)張速度太慢而計(jì)劃申請(qǐng)破產(chǎn)。而其創(chuàng)始人,出生于以色列的夏嘉曦(ShaiAgassi)在2012年底就已離開(kāi)董事會(huì),這恐怕也是他第一次讓投資人失望。
BetterPlace在成立之初是堅(jiān)定的“換電”派,認(rèn)為這種模式一方面將電動(dòng)汽車中最貴的部分——電池,從車身剝離出來(lái),降低了購(gòu)車成本,可加速電動(dòng)汽車的推廣。另一方面,換電比充電更省時(shí)。尤其對(duì)集團(tuán)客戶而言,可以更加有效地控制充電成本,當(dāng)一輛車廢棄時(shí),也并不意味著電池也必須要一起被丟棄。
但這種業(yè)務(wù)模式承擔(dān)著巨大的運(yùn)作風(fēng)險(xiǎn):通常要覆蓋非常大的區(qū)域,才能滿足電動(dòng)汽車主的服務(wù)半徑;假如要采用一種換電方法,動(dòng)力鋰離子電池的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也要統(tǒng)一。BetterPlace此前一直致力于推廣一套全球統(tǒng)一的電動(dòng)汽車充電插口標(biāo)準(zhǔn),但至今連個(gè)統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)都沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。
BetterPlace的推廣也遇到了來(lái)自公司和政府的阻力。成立一年后,BetterPlace在以色列推出了第一個(gè)“電池屋”,但這并沒(méi)有給投資者帶來(lái)任何興奮,反而是重重一擊——硬件永遠(yuǎn)是用來(lái)“燒錢”的。BetterPlace只有750個(gè)司機(jī)用戶,而建設(shè)和維護(hù)一個(gè)電池屋卻要“燒掉”百萬(wàn)美元,更別提高昂的消費(fèi)者和公司教育成本。
之后的運(yùn)營(yíng)情況越來(lái)越糟。根據(jù)BetterPlace的計(jì)劃,用戶通過(guò)BetterPlace購(gòu)買電動(dòng)汽車,并每月支付350美元租用電池和換電。但全球范圍內(nèi),只有雷諾與BetterPlace簽訂了合作協(xié)議,供應(yīng)10萬(wàn)輛FluenceZE電動(dòng)汽車。
直到現(xiàn)在,這款車的銷量不及計(jì)劃的1%。雷諾汽車CEO戈恩更是公開(kāi)宣稱,“換電模式是死路一條(Adeadend)。FluenceZE將是雷諾最后一款采用換電模式的電動(dòng)汽車。”
BetterPlace曾在2010年與奇瑞達(dá)成合作協(xié)議,共同開(kāi)發(fā)可更換電池的電動(dòng)汽車,以期獲得我國(guó)地方政府的試點(diǎn)項(xiàng)目合同。但目前并未見(jiàn)任何合作成果。前美國(guó)汽車新聞我國(guó)分社社長(zhǎng)Alysha認(rèn)為:“我國(guó)公司對(duì)開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)純電動(dòng)汽車并不積極,因?yàn)檎谶@個(gè)領(lǐng)域缺少實(shí)質(zhì)性的、長(zhǎng)遠(yuǎn)的承諾。至今為止,我國(guó)只有比亞迪在大量地生產(chǎn)純電動(dòng)汽車。而比亞迪對(duì)換電這種方法也不支持,因?yàn)楸葋喌喜幌M约旱碾姵丶夹g(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)在這種操作模式下流失或被盜。”
在與能源方和政府的合作上,BetterPlace優(yōu)先選擇了面積較小的國(guó)家以色列和丹麥來(lái)進(jìn)行試驗(yàn),尤其是以色列給與了極大的支持,前任以色列總統(tǒng)甚至承諾夏嘉曦:“假如你籌到20億美元的資金,汽車制造商愿意生產(chǎn)200萬(wàn)輛符合BetterPlace換電模式的汽車,我可以給你整個(gè)國(guó)家來(lái)投資?!?/p>
盡管如此,BetterPlace在以色列的銷量也不足1000輛,丹麥更是只有幾百輛。
BettePlace在2011年還與我國(guó)南方電網(wǎng)就換電模式簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議,彼時(shí)的南方電網(wǎng)也對(duì)外宣稱,“我國(guó)電動(dòng)汽車的未來(lái)趨勢(shì)或以換電為主”。雙方還在廣州合作建立了體驗(yàn)中心。Alysha在分析其可行性時(shí)表示:“針對(duì)集團(tuán)客戶,電池置換的確是個(gè)很合適的解決方法,例如南方電網(wǎng)的內(nèi)部用車,或出租車隊(duì),這可以更加有效發(fā)揮出換電模式的優(yōu)勢(shì)。但這取決于政府的政策傾向、汽車廠商的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、消費(fèi)者的接受度,變數(shù)太多?!?/p>
2012年,確定以充電路徑為重要發(fā)展方向的國(guó)家《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》正式頒布后,BetterPlace又調(diào)轉(zhuǎn)思路,將充電換電比例改為9:1。但雙方的合作就此還是銷聲匿跡。
2013年二月,由于高投入無(wú)回報(bào),BetterPlace停止其在美國(guó)加州的換電業(yè)務(wù)。美國(guó)政府也表示,將不會(huì)大力推廣換電模式;離開(kāi)加州后,Better-Place再度返回歐洲,重新進(jìn)行歐洲市場(chǎng)的開(kāi)發(fā)。但也無(wú)力回天。
三個(gè)多月后,盡管曾經(jīng)手握12.5億美元,BetterPlace最終還是宣告失敗。而更多的說(shuō)法是,這是換電模式的失敗宣言。
一、換電技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式:
電動(dòng)汽車的電池由電站供應(yīng),賣汽車的不用收電池錢,買車的不付電池錢只付電費(fèi)。充電池內(nèi)安裝有芯片,換電公司將通過(guò)芯片了解到汽車的位置,以及汽車還有多少電量,從而提醒司機(jī)是否要充電,以及附近充電站的位置。充換電站將在夜間用電低谷時(shí)段對(duì)換下來(lái)的電池進(jìn)行集中充電。新電池會(huì)用在電動(dòng)汽車上,而舊電池則會(huì)用到儲(chǔ)電站上作為儲(chǔ)能裝置,最后回收翻新再利用。
二、換電技術(shù)的正反方:
電網(wǎng)公司主打“換電池”
國(guó)家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、普天海油紛紛提出建設(shè)換電站的計(jì)劃。
據(jù)國(guó)家電網(wǎng)總經(jīng)理劉振亞介紹,國(guó)家電網(wǎng)已確定以換電為主、插充為輔、統(tǒng)一配送的商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式。國(guó)家電網(wǎng)將盡快通過(guò)國(guó)家對(duì)公司充換電站建設(shè)模式和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的鑒定認(rèn)證,在經(jīng)營(yíng)區(qū)域內(nèi)推廣應(yīng)用。將完成北京、杭州、天津、合肥、南昌等城市的電動(dòng)汽車充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。
南方5省電力供應(yīng)商———南方電網(wǎng)公司,也明確表態(tài):他們更傾向于電動(dòng)汽車充、換電的商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式,以更換電池為主、快慢充為輔;倡導(dǎo)在政府的主導(dǎo)下,電池生產(chǎn)廠家出臺(tái)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),南方電網(wǎng)出臺(tái)支撐電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化的綜合服務(wù)體系。
欲搶占電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)的普天海油公司,一開(kāi)始就倡導(dǎo)、推廣換電池模式,通過(guò)電池組儲(chǔ)能,晚上電力波谷時(shí)儲(chǔ)能,白天再把儲(chǔ)能器中的電銷售掉。普天海油原相關(guān)負(fù)責(zé)人、電動(dòng)汽車商業(yè)模式資深研究學(xué)者謝子聰接受專訪時(shí)曾用“20字方針”來(lái)概括這種換電池為主的商業(yè)模式,即:裸車銷售、電池租賃、充換兼容、智能管理、刷卡消費(fèi)。這20字的前8個(gè)字,代表目前基礎(chǔ)條件下,解決目前的電池消耗快、整車價(jià)格高、使用不方便、電池維護(hù)難等問(wèn)題的方法;中間8個(gè)字“充換兼容、智能管理”,代表了這個(gè)模式的配套技術(shù)體系和工裝設(shè)備的路線;最后4個(gè)字表示這個(gè)模式從消費(fèi)者到生產(chǎn)公司再到配套服務(wù)公司形成共贏的一種保障。在杭州,普天海油和中海油聯(lián)合投資上億元,已經(jīng)開(kāi)始了換電模式的試點(diǎn)運(yùn)營(yíng)。
國(guó)家電網(wǎng)正在研究汽車充電、換電池的方法及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),但這首先要國(guó)家出臺(tái)相關(guān)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),預(yù)計(jì)在“十二五”期間肯定能出臺(tái)。
汽車公司主打“插充式”
全國(guó)政協(xié)經(jīng)濟(jì)委員會(huì)副主任陳清泰曾表示:“插電式電動(dòng)汽車更加符合我國(guó)發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)方向。”在目前的電動(dòng)汽車市場(chǎng)上,插電式電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力車唱主角,換電式電動(dòng)汽車很少見(jiàn)。
“假如投資足夠大,大規(guī)模建設(shè)換電站是能夠?qū)崿F(xiàn)的。但是,能不能盈利就要打一個(gè)大大的問(wèn)號(hào)了?!敝貞c長(zhǎng)安新能源汽車公司資深技術(shù)專家段志輝對(duì)換電站能否出現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益表示懷疑,他認(rèn)為建換電站是非常復(fù)雜的工程。
首先,從電池?cái)?shù)量來(lái)看,A級(jí)車、B級(jí)車、C級(jí)車、D級(jí)車的電池容量是不相同的。即便換電站能估算出每天換電池的數(shù)量,每天前來(lái)更換電池的電動(dòng)汽車級(jí)別比例卻無(wú)法預(yù)估。因此,如何配置不同容量的電池滿足各級(jí)別電動(dòng)汽車的要,是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。其次,從電池體積來(lái)看,電動(dòng)汽車的電池基本在150斤到200斤,體積比較大,如何存放、裝卸都是問(wèn)題。再次,從電池的附件來(lái)看,一次性安裝的電池與經(jīng)常更換的電池的附件是不同的。比如有的緊固件、接插件用過(guò)一次就不能再次使用了。最后,從電池規(guī)格來(lái)看,要實(shí)現(xiàn)換電池的模式,必須對(duì)電池規(guī)格尺寸進(jìn)行統(tǒng)一。不過(guò),目前有關(guān)電池規(guī)格尺寸的標(biāo)準(zhǔn)還沒(méi)有出臺(tái)。
作為江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心乘用車研究院項(xiàng)目的總監(jiān),呂召全也認(rèn)為在短時(shí)間內(nèi)電動(dòng)汽車很難采用換電模式。原因有二:其一,從物理安裝上來(lái)講,換電池看起來(lái)是一件很簡(jiǎn)單的事情,實(shí)際上很復(fù)雜。除了要安裝電池,電池的相關(guān)附件也要在更換電池時(shí)一起安裝,現(xiàn)有的電動(dòng)汽車技術(shù)是不可能實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的。其二,從性能上來(lái)說(shuō),電控系統(tǒng)也很難實(shí)現(xiàn)換電模式。因?yàn)槠嚬疽獙?duì)汽車進(jìn)行各種各樣的標(biāo)定,包括對(duì)電池的標(biāo)定、程序的控制,這些是不可能通過(guò)更換一個(gè)電池就能搞定的。
呂召全說(shuō):“江淮汽車曾經(jīng)也有過(guò)研發(fā)換電式電動(dòng)汽車的想法。根據(jù)多方研究論證,我們認(rèn)為換電模式可能會(huì)是未來(lái)電動(dòng)汽車的發(fā)展方向,但在短時(shí)間內(nèi)不可能實(shí)現(xiàn)?!?/p>
三、試驗(yàn)性的開(kāi)展:
1、電動(dòng)汽車順勢(shì)換電技術(shù):
肇慶國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)引進(jìn)了一家民營(yíng)新能源汽車公司,開(kāi)發(fā)出了一套以電動(dòng)汽車快速換電為核心技術(shù)的順勢(shì)換電平臺(tái)產(chǎn)品,給一輛電動(dòng)汽車換一套電池的時(shí)間比給一輛汽油汽車加油的時(shí)間還短。
一位工作人員掀開(kāi)吉普車上的篷布,遞給記者一張卡,讓記者在操作臺(tái)上刷一下,并讓記者開(kāi)始計(jì)時(shí)。很快,換電槽里升起一臺(tái)升降機(jī),托著三根方柱體電池停在吉普車前,隨后,三根電池被頂進(jìn)吉普車底盤上預(yù)留的三個(gè)電池方筒中,升降機(jī)落回原處。同時(shí),吉普車上原有的三根方柱體電池被從車后部頂出,落在另一臺(tái)升降機(jī)上,升降機(jī)落下后,電池被送入充電器充電。整個(gè)換電池過(guò)程大概持續(xù)了半分鐘?!皳Q電的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間是28秒”梅森說(shuō)?!氨燃訚M一箱汽油的時(shí)間還快?!秉S強(qiáng)說(shuō)。
電動(dòng)汽車換電技術(shù)重要有兩種,一種是底部換電技術(shù),一種是側(cè)面換電技術(shù)。底部換電多用于乘用車,即電池安裝在車輛底部,換電設(shè)備固定在溝槽或臺(tái)架上。換電池時(shí),將車輛開(kāi)到溝槽或頂升到臺(tái)架上,換電設(shè)備升起,將安裝在汽車底盤下部的電池摘取下來(lái),移送到一旁的充電機(jī)上充電。然后取出充好電的電池,返回汽車底盤下安裝就位,一個(gè)換電流程就結(jié)束了。換電時(shí)間大約要15-20分鐘。側(cè)面換電方式多用于大客車,即換電設(shè)備置于車輛側(cè)面,采用插抽方式對(duì)置于車輛行李箱部位的電池進(jìn)行更換。
這兩種換電方式的特點(diǎn)是,車輛基本保持傳統(tǒng)汽車結(jié)構(gòu)不變,電機(jī)、電控、電池布置在原車輛發(fā)動(dòng)機(jī)艙、后備廂、底盤或行李箱位置,車輛性能基本不受影響。缺點(diǎn)是一臺(tái)換電設(shè)備要完成取送舊電池、換取新電池兩個(gè)程序,換電行程長(zhǎng),時(shí)間也長(zhǎng)。
梅森的順勢(shì)換電技術(shù)是他的個(gè)人發(fā)明專利,該技術(shù)可通過(guò)路面底下預(yù)設(shè)的自動(dòng)感應(yīng)快速升降系統(tǒng),自動(dòng)完成電動(dòng)汽車電池的更換。該系統(tǒng)包括智能化運(yùn)營(yíng)服務(wù)管理系統(tǒng)、充放電管理系統(tǒng)、電池包維護(hù)系統(tǒng)、車輛維護(hù)保養(yǎng)系統(tǒng)等完善的充換電配套設(shè)施。獨(dú)特之處是用兩臺(tái)升降機(jī)操作,新電池從前邊進(jìn),舊電池從后邊出,新電池的進(jìn)入就位、舊電池的解鎖退出一個(gè)程序完成,大大簡(jiǎn)化了換電程序,縮短了換電時(shí)間。
這套換電系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,相應(yīng)地簡(jiǎn)化了電動(dòng)汽車的底盤結(jié)構(gòu),標(biāo)準(zhǔn)化的電池包可實(shí)現(xiàn)多種電動(dòng)汽車電池槽位的通用化。該電池包能夠支持不同類型的電池,具有很寬的兼容性和可拓展性。換電站實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)汽車換電過(guò)程全自動(dòng)無(wú)人值守,能夠人不離車快速換電,認(rèn)證計(jì)費(fèi)等過(guò)程通過(guò)運(yùn)營(yíng)信息系統(tǒng)完成。
順勢(shì)換電技術(shù)的成功,又基于梅森的另兩個(gè)發(fā)明專利:四輪輪轂驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電動(dòng)汽車通用底盤。四輪輪轂驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在4個(gè)車輪上,能夠分別輸出不同的動(dòng)力和速度,使得車輛重心均勻分布。該技術(shù)去除了發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器等傳動(dòng)機(jī)構(gòu),可以充分利用底盤空間設(shè)置電池槽,去除差速器,降低了車輛結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。在此基礎(chǔ)上,梅森開(kāi)發(fā)出了擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電動(dòng)汽車通用底盤,有幾個(gè)特點(diǎn):一是安全防火,底盤的標(biāo)準(zhǔn)配置是貫穿于整個(gè)車輛底部的五根或三根標(biāo)準(zhǔn)化柱狀型高強(qiáng)度鋼電池槽,與電池槽配套的方柱狀型電池包分置于電池槽內(nèi),電池槽、電池與底盤結(jié)為一體,增強(qiáng)了底盤的強(qiáng)度。若車子發(fā)生碰撞,電池被動(dòng)移位可吸能,減少了碰撞出現(xiàn)的慣性力,同時(shí),電池在電池槽內(nèi)移位,兩端正負(fù)極移位斷開(kāi),電池也不會(huì)起火燃燒。二是防水,電池槽、電池包都是全密封的,即使在深泡在道路積水中,也能保證為車子供應(yīng)動(dòng)力。三是兼容使用各類電池,與通用車輛底部電池槽配套的電池包,是一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化通用尺寸的電池包(我們形象地稱它為“電池集裝箱”),可以裝置目前世界上廣泛使用的鋰離子電池、磷酸鐵鋰離子電池、鎳氫電池、鎳鉻電池、水平鉛酸電池等等電池組,讓消費(fèi)者選擇使用。四是車輛輕量化,拋棄了傳統(tǒng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器等配置的汽車的重量大幅度下降,充電站庫(kù)房一角停放的2輛F1電動(dòng)跑車的車身重量?jī)H為500公斤,那輛梅森為父親開(kāi)發(fā)的吉普車的重量約700公斤。更巧妙的是,該底盤技術(shù)能夠根據(jù)車輛續(xù)駛里程的要調(diào)整電池?cái)?shù)量,單根電池包充滿電后,續(xù)航里程約100公里,可以用5根,可以用3根,也可以用1根。
建站設(shè)備投資大約300萬(wàn)元左右,這個(gè)充電站具有充能、換能、儲(chǔ)能三大功能,換下來(lái)的電池包,可以利用夜間電網(wǎng)用電低谷、低電價(jià)時(shí)充電,儲(chǔ)存到白天高電價(jià)時(shí)賣出,也可獨(dú)立儲(chǔ)存風(fēng)能、太陽(yáng)能。
2、中科力帆開(kāi)發(fā)的LF7002CEV純電動(dòng)轎車底盤換電技術(shù)。
已于2014年四月十六日取得了國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局實(shí)用新型發(fā)明專利。該項(xiàng)底盤換電技術(shù)是國(guó)內(nèi)首創(chuàng),改善了新能源汽車單次充電續(xù)航里程的問(wèn)題。上海中科力帆電動(dòng)汽車有限公司(以下簡(jiǎn)稱“中科力帆”)由重慶力帆乘用車有限公司、我國(guó)科學(xué)院電動(dòng)汽車研發(fā)中心(暨上海中科深江電動(dòng)汽車輛有限公司)共同投資組建,是中科院電動(dòng)汽車相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域單項(xiàng)與整車集成技術(shù)的驗(yàn)證平臺(tái),更是最重要的產(chǎn)業(yè)化對(duì)接平臺(tái)。
中科力帆開(kāi)發(fā)的LF7002CEV純電動(dòng)轎車底盤換電技術(shù),已于2014年四月十六日取得了國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局實(shí)用新型發(fā)明專利。該項(xiàng)底盤換電技術(shù)是國(guó)內(nèi)首創(chuàng),改善了新能源汽車單次充電續(xù)航里程的問(wèn)題。首創(chuàng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)觸點(diǎn)連接器提高了高壓電底盤對(duì)接的可靠性(防水性能達(dá)到IP67),解決了新能源汽車能源補(bǔ)充時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題,并在3分鐘內(nèi)更換完電池包,車輛可快速補(bǔ)充電能。
3、許繼旗下的電動(dòng)汽車充電事業(yè)部成立于2010年三月,下設(shè)許繼電源有限公司和許繼馭能電氣有限公司。這兩個(gè)公司的主營(yíng)業(yè)務(wù)是為電動(dòng)汽車充換電站和規(guī)?;瘍?chǔ)能電站供應(yīng)整體解決方法,并為客戶供應(yīng)關(guān)鍵設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造以及工程服務(wù)。
4、新鄉(xiāng)新能電動(dòng)汽車有限公司開(kāi)發(fā)的“底盤換電”技術(shù)和商業(yè)模式,使電動(dòng)汽車換電比加油還便捷,為推動(dòng)我國(guó)新能源汽車加速發(fā)展探索出了一條新路。
從2011年十二月至今,我市100輛純電動(dòng)出租車上路營(yíng)運(yùn)已經(jīng)一年半。這些純電動(dòng)出租車單車平均行駛9萬(wàn)多公里,累計(jì)行駛里程超過(guò)900多萬(wàn)公里,經(jīng)歷了春、夏、秋、冬四季各種氣候條件下的檢驗(yàn),證明其性能安全可靠,運(yùn)行平穩(wěn)。
這些車最高時(shí)速120公里以上,滿電續(xù)航里程最高170公里,平均140公里。每公里耗電0.14千瓦時(shí),成本僅0.31元,比燃油成本降低57%。所有示范運(yùn)營(yíng)車輛的運(yùn)行數(shù)據(jù),實(shí)時(shí)顯示在新能公司充換電系統(tǒng)管理中心的大屏幕上,電池的電量、電壓、電流、溫度,電機(jī)轉(zhuǎn)速等關(guān)鍵部件信息實(shí)時(shí)采集上傳,執(zhí)行全程安全監(jiān)測(cè)。一年半時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)良好,無(wú)安全事故發(fā)生,同時(shí)使廣大消費(fèi)者使用成本大大下降,經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益顯著。
新鄉(xiāng)換電式純電動(dòng)出租車示范運(yùn)營(yíng)實(shí)現(xiàn)了“三個(gè)突破”:一是技術(shù)創(chuàng)新的突破。新能汽車底盤換電式電動(dòng)汽車是我國(guó)人自主研發(fā)的純電動(dòng)汽車技術(shù),擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),獲得國(guó)家發(fā)明專利。二是運(yùn)營(yíng)量的突破。100臺(tái)換電式電動(dòng)出租車集中投入示范運(yùn)行,這是世界上第一批有量的底盤換電式電動(dòng)汽車投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)。三是商業(yè)模式的突破。新鄉(xiāng)換電式出租車示范運(yùn)營(yíng)建立了“車電分離、換電為主”的商業(yè)模式。
發(fā)現(xiàn)自己駕駛的車子發(fā)出電池電量不足警報(bào),就駛到換電站,機(jī)械手伸到底盤下,舊電池取下,新電池就位,不到3分鐘,打卡付費(fèi)40元。
成功應(yīng)用于國(guó)家電網(wǎng)的新鄉(xiāng)振中街換電站,是國(guó)內(nèi)第一家投入運(yùn)營(yíng)的“地盤換電”式電動(dòng)汽車換電站。
四、換電技術(shù)作為主路線推廣后對(duì)行業(yè)的影響
一旦使用“換電”模式,那么,意味著電池和汽車將成為獨(dú)立分離的產(chǎn)品,每一輛車都在對(duì)應(yīng)不同的電池。充電站將會(huì)主導(dǎo)這些電池的保管、使用和流通。將可能導(dǎo)致三個(gè)結(jié)果:
其一,汽車電池和汽車銷售的渠道分離。4S店賣汽車,而電池將重要從充電站銷售(也可能會(huì)是租賃的模式)。
其二,充電站逐步主導(dǎo)電池標(biāo)準(zhǔn)。一旦“換電”模式普及,充電站將影響電池配套商的標(biāo)準(zhǔn)(也可以通過(guò)官方公布一個(gè)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn))。充電站完全有可能拋開(kāi)主機(jī)廠,去和獨(dú)立的電池供應(yīng)商建立合作關(guān)系。或者干脆,自己來(lái)制造電池。
其三,充電站將有利于占領(lǐng)價(jià)值鏈的其他環(huán)節(jié),例如服務(wù)和金融。例如電池租賃,電池保養(yǎng),電池剩余電量的交易和回收。甚至是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)送貨上門、電子商務(wù)等多種可能性。假如電動(dòng)汽車能夠達(dá)到一定規(guī)模,這些衍生業(yè)務(wù)具有極大的想象空間。
五、換電技術(shù)的問(wèn)題
(一)技術(shù)問(wèn)題
在以換電為主的純電動(dòng)汽車試運(yùn)行中,第一個(gè)電池儲(chǔ)能核心技術(shù)沒(méi)有取得突破,分析國(guó)內(nèi)普遍使用的充電電池發(fā)現(xiàn),電池存在體積大、笨重、儲(chǔ)存容量小(相對(duì)而言),充電時(shí)間長(zhǎng),因此必須專門建設(shè)充換電站,充換電站要有足夠的存放蓄電池空間場(chǎng)地,要配套建設(shè)自動(dòng)控制系統(tǒng),讓機(jī)器人(機(jī)械手)幫助取、放和移動(dòng)更換電池,頻繁更換到汽車上的電池固定又帶來(lái)新的運(yùn)行缺陷,更換電池供應(yīng)能源方式不科學(xué)(好比手機(jī)沒(méi)電后頻繁換電池,會(huì)帶來(lái)諸多問(wèn)題),還有在換電站內(nèi)充電的電池要長(zhǎng)達(dá)3-4小時(shí)充電時(shí)間,這種長(zhǎng)時(shí)間慢充注定不能支持大量車輛運(yùn)營(yíng)要,對(duì)充電完成的每組電池參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)篩選,再有每輛汽車更換的若干組電池要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格電壓參數(shù)匹配,以保證電池使用壽命周期,更換放置到汽車上的電池必須固定良好、接觸良好,目前公交和轎車固定電池方式,車輛運(yùn)行要求公路路面平整,不適宜顛簸和震動(dòng)運(yùn)行,目前這種運(yùn)營(yíng)客車?yán)m(xù)航里程短。
(二)大規(guī)模車輛運(yùn)行問(wèn)題
一是充換電站建設(shè)問(wèn)題,每輛公交車一般要配置九組蓄電池,通過(guò)機(jī)器人在兩側(cè)更換電池,每輛車充電模式不同,電池充電電量在80—300千瓦小時(shí),大車一般1.5千瓦小時(shí)能夠支持車輛運(yùn)行1KM,小車0.3千瓦小時(shí)運(yùn)行1Km,每次充換電后車輛行駛里程50——200KM,當(dāng)夏季和冬季要啟用車輛空調(diào)時(shí),續(xù)航里程大打折扣,每組電池充電時(shí)間3-4小時(shí),要滿足幾十輛,上百車輛運(yùn)行必須建設(shè)相當(dāng)規(guī)模的充換電站,要解決充換電池存放和車輛停放排隊(duì)場(chǎng)地,還要配備相當(dāng)數(shù)量人員管理、運(yùn)行維護(hù)充換電站內(nèi)設(shè)備和電池。
(三)管理問(wèn)題
大規(guī)模換電車輛運(yùn)行,必須考慮車輛購(gòu)置、運(yùn)行成本,后續(xù)管理和電池對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題。一是車輛購(gòu)入成本大幅度新增,以公交車輛為例,廠家每輛車售價(jià)約150—170萬(wàn)元,其我國(guó)家每輛財(cái)政補(bǔ)貼50萬(wàn)元,氣電混合公交每輛100萬(wàn)元,國(guó)家補(bǔ)貼42萬(wàn)元,純電動(dòng)小轎車每輛30萬(wàn)元(其中電池大約10萬(wàn)元),國(guó)家補(bǔ)貼6—8萬(wàn)元,而傳統(tǒng)燃油公交車輛燃油和燃?xì)夤幻枯v售價(jià)大約在45萬(wàn)元左右,購(gòu)車單位(者)要投入更多資金,可能帶來(lái)商業(yè)運(yùn)行的嚴(yán)重虧損或支出更高的運(yùn)行成本。二是車輛運(yùn)行成本問(wèn)題,換電車輛和傳統(tǒng)燃油車輛比較,充電電費(fèi)與燃油運(yùn)行成本基本持平,但電池使用周期結(jié)束后要投入巨額資金更換電池,附帶換電站運(yùn)行成本遠(yuǎn)大于加油站運(yùn)行成本。三是后續(xù)運(yùn)行管理問(wèn)題,為了保證車輛運(yùn)行,要新增專門的充換電站服務(wù)管理環(huán)節(jié),車輛運(yùn)行過(guò)程中涉及電池日常維護(hù)、充電換電池操作、車輛行駛過(guò)程中電池故障,如何保證夏季高溫條件下電池散熱和暴雨情況下防雨水進(jìn)入(滲入)電氣回路,換電站自身設(shè)備和站內(nèi)電池安全問(wèn)題不可忽視,還有斜坡(陡坡)起步和駐車問(wèn)題。四是眾所周知電池會(huì)帶來(lái)更大的環(huán)境污染問(wèn)題,國(guó)內(nèi)電池使用周期一般5—7年,廢舊電池如何處理,對(duì)環(huán)境出現(xiàn)的污染如何消除,還沒(méi)有找到有效途徑。
(四)統(tǒng)一問(wèn)題
電動(dòng)汽車身上還有更多待統(tǒng)一的東西,比如電池的制式,大小,無(wú)法統(tǒng)一大小容量、體積,但至少可以做成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的小分格,就像鉛酸蓄電池里的電池槽與電池格板格式統(tǒng)一,可以更換。這個(gè)問(wèn)題要比充電接口問(wèn)題更大:因?yàn)槌潆姌兜慕ㄔO(shè)無(wú)非就是南方電網(wǎng)和國(guó)家電網(wǎng),生產(chǎn)商無(wú)非就是汽車公司,而電池生產(chǎn)商卻真是太多了,規(guī)模、資質(zhì)也多種多樣,他們生產(chǎn)的電池,最終決定了整車廠的電池格式。
(五)消費(fèi)者支持問(wèn)題
電動(dòng)汽車充電好還是換電好的爭(zhēng)論也逐漸升溫,爭(zhēng)論的焦點(diǎn)集中在哪種方式能更多地節(jié)省消費(fèi)者的時(shí)間,能更大地降低社會(huì)成本,能更好地利用夜間用電低谷時(shí)間充電等問(wèn)題上。
六、國(guó)家頂層設(shè)計(jì)層面對(duì)此路線的態(tài)度
隨著近日國(guó)務(wù)院正式公布《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012—2020年)》,近年來(lái)圍繞新能源汽車的一系列爭(zhēng)議也一錘定音。在技術(shù)路線之爭(zhēng)上,新能源汽車規(guī)劃敲定以純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車作為戰(zhàn)略方向,并兼顧普及混合動(dòng)力汽車;而在至關(guān)重要的商業(yè)模式上,電網(wǎng)主推的換電模式被邊緣化;備受爭(zhēng)議的低速電動(dòng)汽車則被完全否決。
換電池模式被邊緣化
電動(dòng)汽車推廣一直存在充電和換電兩種商業(yè)模式之爭(zhēng)。換電模式的推手國(guó)家電網(wǎng)和南方電網(wǎng),近幾年來(lái)也積極建設(shè)電動(dòng)汽車充換電站。去年初,國(guó)家電網(wǎng)首次提出“換電”模式,認(rèn)為電動(dòng)汽車的基本商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式應(yīng)為“換電為主、插電為輔、集中充電、統(tǒng)一配送”。
但換電模式在新能源汽車規(guī)劃中最終被淡化。規(guī)劃專門有一小章節(jié)論述“積極推進(jìn)充電設(shè)施建設(shè)”,而對(duì)換電模式只是簡(jiǎn)單提及“探索新能源汽車及電池租賃、充換電服務(wù)等多種商業(yè)模式,形成一批優(yōu)質(zhì)的新能源汽車服務(wù)公司”。
據(jù)國(guó)家863“節(jié)能與新能源汽車”項(xiàng)目監(jiān)理咨詢專家組組長(zhǎng)王秉剛向媒體介紹,《規(guī)劃》制定初期,已經(jīng)基本確定了“充電為主,換電為輔”的路徑,但最后改了,并沒(méi)有寫明這一條?!皳Q電模式基本上沒(méi)有被提及,實(shí)際上它只成為一種實(shí)驗(yàn)性的模式存在未來(lái)的發(fā)展路徑中。”
汽車分析師崔東樹(shù)向南方日?qǐng)?bào)記者介紹,電動(dòng)汽車的量產(chǎn)初期一般是公交和出租使用,可以采用換電模式。但換電模式也將導(dǎo)致耽擱車主大量時(shí)間,以及不夠安全等問(wèn)題,也缺乏社會(huì)合力。
他還認(rèn)為,換電模式是電池供應(yīng)商和電網(wǎng)公司把電池的全部利益壟斷。廠家只能按照電池的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格進(jìn)行車輛設(shè)計(jì)和生產(chǎn),無(wú)法實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者的個(gè)性選擇需求,而且無(wú)法形成對(duì)電池供應(yīng)商的優(yōu)勝劣汰,壟斷供應(yīng)不利于電池技術(shù)的提升。
王秉剛也認(rèn)為,假如充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng),是可以采用換電模式的,所以在某些領(lǐng)域,也還是可以考慮使用的。但假如目前考慮換電模式,成本會(huì)新增。采用換電模式一臺(tái)車平均要配1.7套電池,一個(gè)電池在充,另外一個(gè)電池在車上使用,成本還是太高。
一位比亞迪電動(dòng)汽車經(jīng)銷商也向南方日?qǐng)?bào)記者介紹,由于電池模塊的一致性問(wèn)題,在私人用純電動(dòng)汽車上,換電模式的弊端較為明顯。而且,由于電池在車上的組裝位置,也造成了換電池的不方便。
七.應(yīng)用的方向
換電技術(shù)路線公共運(yùn)輸系統(tǒng)的采用性比較高。而民用上在更可能采用的是快充和慢充兩種技術(shù)路線,這在頂層設(shè)計(jì)上已基本明確。
八.備電技術(shù)
對(duì)此種技術(shù)我只供應(yīng)兩組數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)明。在目前可廣泛應(yīng)用的技術(shù)層面上:
1、一套整車動(dòng)力鋰離子電池的售價(jià)在10萬(wàn)元左右。
2、一套整車動(dòng)力鋰離子電池的重量在350KG左右。
所以從這兩個(gè)數(shù)據(jù)上,要么在資金上備用不起、要么無(wú)設(shè)備的情況下?lián)Q不上。個(gè)人認(rèn)為商業(yè)化的路漫漫。