能源供給是電動汽車產(chǎn)業(yè)鏈中的重要環(huán)節(jié)，能源供給模式與電動汽車的發(fā)展密切相關(guān)。目前電動汽車的能源供給存在兩種模式，充電和換電。充電分為慢充和快充，慢充充電時間較長，快充會影響電池使用壽命。而換電模式，通過直接快速高效替代電量較低的電池，實現(xiàn)快速補能，越來越受到人們的關(guān)注。新能源廠商例如蔚來，在電動汽車補能方式上，將換電作為亮點技術(shù)進行推廣。
換電模式基于自身的技術(shù)特點和適用場景也面臨許多問題，如果想進一步拓展換電模式需要從以下四個維度進一步開展技術(shù)的深入研究：
▲圖1 換電模式的研究方向
一、電池與電動汽車的標準化
（1）電池體系的標準化
在我之前新能源動力電池技術(shù)三部曲電芯篇的時候也提到過，要想滿足新能源市場的產(chǎn)能需求，整個電芯體系的標準化至關(guān)重要。對于換電模式來講，電池體系的標準化，可以靈活滿足不同里程電池的需求匹配。1月18日，時代電服在線上舉行發(fā)布會，發(fā)布換電服務(wù)品牌EVOGO及組合換電整體解決方案。其中提到了專門為實現(xiàn)共享換電開發(fā)的“巧克力換電塊”，小而高能，自由組合，極簡設(shè)計。值得一提的是，標準化的電池塊配上無線BMS技術(shù) （無線BMS技術(shù)參考我之前寫的純電動汽車BMS系統(tǒng)未來發(fā)展趨勢的探討）將會極大提升動力電池系統(tǒng)的靈活性和匹配性。換電站適配使用“巧克力換電塊”各品牌車型，實現(xiàn)換電車型的選擇自由。據(jù)自身的使用場景與習慣，自由選擇租用換電塊的數(shù)量。
▲圖2 寧德時代 巧克力電塊
（2) 換電技術(shù)的標準化
目前換電的方式主要有三種，其中底盤換電式是最常用的一種。
▲表1 換電方式
▲表2 換電技術(shù)要求及特征
不同廠家生產(chǎn)的電池和電動汽車都有所不同，包括尺寸、接口和布置方式等，這給換電模式的統(tǒng)一標準化操作帶來了很大的困難，因此，制定與換電模式相配套的標準體系需要企業(yè)和政府共同完善制定。
二、電池集中型充電站和配送站的規(guī)劃建設(shè)
當前很多新能源廠商在換電模式上投入大量的人力和物力，但是大家對于換電網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性還需進一步提升，尤其在充電站和換電站規(guī)劃上的研究。圖3示意了換電網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和運行層面所要考慮的基本單元及其相互關(guān)系。
從圖2可以看出，換電網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃，包括集中型充電站規(guī)劃、配送站規(guī)劃、電池的數(shù)量規(guī)劃等。未來隨著新能源汽車銷量的不斷提升，建立集中型充電站將會是實現(xiàn)電池統(tǒng)一調(diào)度和監(jiān)控的有效途徑。通過集中式的管理，可以有效參與電網(wǎng)負荷管理和系統(tǒng)調(diào)峰，提高電網(wǎng)的符合效率，從而提高系統(tǒng)整體運行的效益。
▲圖3 換電網(wǎng)絡(luò)布局圖
配送站作為集中型充電站和電動汽車連接中介，需要快速高效地完成換電任務(wù)，并且部分換電站還肩負著需要對電池進行補能的工作，同時對換下來的電池進行狀態(tài)管理。在規(guī)劃設(shè)計方面需要滿足占地面積，流通速度，容量和氣候環(huán)境等要求。
▲圖4 一般換電系統(tǒng)（配送站）構(gòu)成
▲圖5 寧德時代EVOGO換電站
如圖5，寧德時代換電站，每一個標準站僅需三個停車位，單個電塊換電約1分鐘，站內(nèi)可存儲48個換電塊。換電站還可提供適配不同地區(qū)氣候環(huán)境條件的版本。
三、電池的流通管理
▲圖6 蔚來BasS模式
應(yīng)根據(jù)蓄電池本身性能及壽命特點和電動車使用的需要，研究電池的流通辦法。蔚來通過其周到便捷的加電服務(wù)模式，完成了對充電、換電設(shè)施的廣泛鋪設(shè)和電池流通的服務(wù)。推出電池租用服務(wù) (BaaS,Battery as a Service)，實現(xiàn)車電分離 ，用戶只需支付買車費用，不用購買動力電池，采取每月支付租金租用電池的方式，使購車金額直接減少7萬元左右。這解決客戶因電池衰減而造成的車輛貶值的擔憂，并且購車時節(jié)省購車成本也降低了用戶的購車壓力。這種服務(wù)模式有助于提高蔚來汽車的銷量同時也能在一定程度上促進電池的流通。但這會將電池折舊成本轉(zhuǎn)移到廠家身上。
總結(jié)：
面對新能源電動汽車市場的快速增長，換電模式作為有效的補能技術(shù)能滿足新能源市場的需求。下一步圍繞電池體系和換電技術(shù)標準化將會極大促進換電模式的發(fā)展，尤其隨著主流電池廠商CATL入局，將會圍繞電池的標準化建設(shè)展開持續(xù)競爭。電池更換式充電站的規(guī)劃更需要系統(tǒng)化思考建設(shè)，應(yīng)對將來的大量的補能需求。同時在電池流通領(lǐng)域需要創(chuàng)新營銷模式和方案，真正實現(xiàn)電池全生命周期的管理。
