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汽车|电动汽车换电模式的发展现状及趋势综述( 二 )


相较于传统的充电模式 ， 换电模式有诸多优势 。
1.1 缩短能源补给时间 ， 大幅度提高效率
目前新能源汽车的电能补给仍然以充电为主 ， 通过私人充电桩和公共充电桩的慢充和快充模式为车辆充电 ， 但即使是大功率的直流电快充 ， 目前投入运营的最高功率仅为90 kW ， 纯电动汽车的电池容量普遍在60 kW·h左右 ， 容量较高的达到90～100 kW·h ， 而且后期的涓流充电会显著降低速度 ， 一般充满时间在0.5～2 h ， 而换电时间一般在3～5 min ， 是快充所需时间的1/10左右 ， 与燃油车加油时间相当 ， 极大地缩短了纯电动汽车的电能补给时间 ， 大幅度提高新能源汽车的使用效率 。
1.2 延长电池使用寿命
由于目前大部分新能源汽车的动力电池是不可快速拆卸的 ， 需要一直持续使用 ， 快充虽然可以缩短补给时间 ， 但由于短时间内电流和电压过大 ， 会降低动力电池的还原能力 ， 减少电池充放电的循环次数 ， 加速电池容量的衰减 ， 进而缩短动力电池的使用寿命 。 由于换电站会储备多块动力电池 ， 可以使用慢充对电池充电 ， 用充满的电池进行更换 ， 此外 ， 每次换电操作之后都需要对电池进行检测和保养 ， 以确保电池的正常使用 ， 客观上减少了对动力电池的损伤和容量的衰减 ， 延长电池的使用寿命 。
1.3 消除续航里程短板
截至2019年底 ， 全国安装公共类充电桩51.64万台 ， 安装私人类充电桩70.3万台 ， 公共桩和私人桩共计约121.94万台 ， 同比增速为57.0% 。 国内充电桩保有量保持了持续快速增长态势 ， 但车桩比仅为3.4∶1 ， 充电桩仍然存在巨大缺口 ， 特别是高速公路服务区的充电桩目前数量较少 ， 充电速度慢 ， 设备损坏率高 ， 无法满足新能源汽车长途旅行的需求 ， 而换电站的快速普及可以很好地补充充电桩缺口 ， 换电时间大大缩短 ， 已经与加油时间相当 ， 此外换电站全是由相关企业自主建设 ， 有专业的团队负责运营和后期维护 ， 能够保证车主长期稳定使用 ， 目前换电技术是解决续航里程问题的最理想方案 [5] 。
2 换电技术的存在问题
换电技术近两年来快速发展 ， 进一步缓解了新能源汽车的里程焦虑问题 ， 提升了新能源汽车的产品吸引力 ， 间接促进了新能源汽车的销量 ， 成为新能源汽车近年来快速发展的重要因素之一 ， 但由于换电技术发展时间较短 ， 尚不成熟 ， 出现了一些急需解决的问题 。
2.1 普及率仍然偏低 ， 发展较慢
虽然换电技术近年来发展较快 ， 汽车销量和换电站数量持续增加 ， 但由于所需资金数额庞大 ， 技术门槛较高 ， 多数企业对此仍处于观望状态 ， 仅有数家企业投身 ， 换电汽车数量占新能源汽车总量比例仍然偏低 ， 截至2019年底中国新能源汽车保有量达381万辆 ， 而具备换电功能的汽车不足10万辆 ， 占新能源汽车保有量的比重不到3% 。 全国范围内的换电站数量不足500座 ， 远远低于充电桩121.94万台的保有量 ， 2019年8月底蔚来宣布旗下所有车型的首任车主可享受终生免费换电 ， 免费换电首日全国各地的蔚来换电站就相继出现长时间排队等待的状况 ， 甚至超过充电时间 ， 效率严重降低 ， 这一现象说明目前换电站数量和普及率远不能满足车辆的换电需求 ， 势必会影响现有车主的体验和潜在消费者的购买意愿 ， 进而影响换电模式的发展 。
2.2 底盘结构松散 ， 增加安全隐患
目前快换电池主要包括3种方式：垂直对插式、侧面对插式、平行对插式 ， 如图1所示 。 轿车、SUV等小型车辆采用的是垂直对插式或平行对插式 ， 动力电池组布置在底盘或后备箱 ， 客车、卡车等大型车辆采用的侧面对插式 ， 动力电池组布置在侧面 [6] 。 由于动力电池体积较大 ， 同时要与电动机相连来输出动力 ， 80%以上的换电汽车的动力电池铺设在底盘 ， 一方面可以充分利用车身的有限空间 ， 另一方面使汽车重量集中在底盘 ， 重心下降 ， 增加车辆行驶稳定性 ， 换电技术要求车辆的动力电池要在3～5 min内更换完毕 ， 车辆的底盘考虑到可快速拆卸的动力电池 ， 不会像普通新能源汽车的动力电池完全固定封死在底盘 ， 而是将底盘结构进行针对性改造 ， 以方便动力电池的拆卸和安装 ， 相对于封闭底盘更加松散 ， 同时坚固性和耐久性不可避免地出现一定程度的下降 ， 出现碰撞事故的情况下车辆损失比其他固定安装动力电池的车型更加严重 ， 驾乘人员的安全不能得到充分保障 。 以蔚来汽车为例 ， 在中汽研公布的2019年第二批C-NCAP车辆碰撞测试成绩中 ， 蔚来


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