【芯智驾】电动汽车充换电路线之争:特斯拉为什么放弃换电模式?

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集微网报道,进入万物智能时代,能源供给问题是绕不过去的弯。十年前的智能手机就曾经历充电、换电模式的转换,而如今,相应问题也同样发生在正处于电动化变革的汽车上。

 充电VS换电模式,哪个更香?背后不仅仅是一个技术问题,更是一个商业命题。

从换电到充电的智能手机

从手机的发展演进来看,尽管目前智能手机也还未统一电池标准、统一充电接口、统一快充协议,但至少换电模式已是过去式。

从手机变迁的视角看去,电动汽车上的充换电之争未来会走向何处?

先来简单回顾一下手机电池和充电技术发展大致经历的几个关键节点:

1983年,摩托罗拉推出的第一款真正投入商用量产的手机DynaTAC8000X,配备六节可充电镍镉电池,其电池组占了整机907g近六分之一的重量。而镍镉电池的充电效率极低,且具有记忆效应,只能完全充放电,无法做到随用随充。此外,该电池组只能使用专用的充电底座进行充电,标配一块备用电池。

1990年,镍氢电池开始商用,由于其能量密度是同体积镍镉电池的1.5倍,而且记忆效应也大幅降低,使手机体积缩小且充电效率大幅提升。当时较为代表性的手机就是摩托罗拉StarTAC,采用翻盖设计,一手便可掌握。

摩托罗拉StarTAC的代表性不是因为采用镍氢电池,而是其另有锂离子电池的高端版本。作为1992年由索尼率先投入量产的锂离子电池,因其稳定性高、充电效率高等优秀特性,常成为高端的选配,但受限于容量以及初期高昂的售价,它并未快速统领整个电池市场。

来到21世纪初期,随着锂离子电池材料科技成熟及制造工艺的演进,能量密度大幅提升,成本大幅下降,镍镉电池与镍氢电池也就此退出舞台,这也是为何现在的纯电动汽车都使用锂电池的主要原因。而锂电池也从那时转变为嵌入式可更换电池,离开背板一体化设计之后,电池本身也得以做得更加轻薄,通用性也更强。

自此之后,第三方电池厂开始涌入,作为多数消费者购买品牌机的备用电池套装之选,也诞生了万能充这样的充电配件,随身携带多块备用电池的换电时代就此到来。

2007年,初代iPhone头一次将电池内嵌到机身中,取消了可更换电池的设计,从此手机从换电时代进入到充电时代。这种不可拆卸电池的设计,可让手机做出更为多样且轻薄的外形,做到更好的防水、防尘的性能。但受限于锂聚合物电池的技术发展,离开换电模式的手机面临着续航焦虑,移动电源与快充技术便开始进入大众视野。

显然,在追求轻薄与更高的防护性能的当下,智能手机难以回到换电时代,因此,当锂电池的发展滞缓,在充电速度及充电形式上的创新突破是手机厂商永恒的任务。

而电动汽车的发展一开始便置于一个高位,或许将来它也会经历新一轮的电池技术变革,但从锂电池当道的目前而言,充电形式成为了电动汽车能源供给的核心话题。

特斯拉为什么选择充电模式?

不可否认的是,如果仅以单一的能源供给模式去探讨,充电和换电都有各自的局限性。

在上海车展上,特斯拉产品技术专家对集微网表示,特斯拉曾尝试过换电模式,但最终选择了充电。究其原因,主要有三点:换电站的可复制性、换电电池种类及充电芯片的统一性以及机械损伤。

手机换电时代也面临过这些问题,不过放在体积庞大的汽车上,芝麻也随之成为了西瓜,背后所要解决的技术难点也不可与手机同言语。

换电站投资大、占地多不易于大规模铺开建设,很多换电站只能满足个别企业个别车型的需求,且各个车企都为旗下不同车型量身定做不同的电池,不利于电池标准化,也不利于换电模式的发展。此外,频繁的更换电池本身对于汽车也存在机械结构磨损的风险。

威马汽车创始人、董事长沈晖曾表示,换电模式的难点在于,换电和车辆结构安全性很难同时做到五星标准,可拆卸的电池结构在碰撞时可能出现一些未知问题。同时,他认为换电如果专车专用,会使成本过于高昂,他比较看好会有第三方企业提供更为通用的换电服务。

而充电模式自然也有其弊端——能源供给时间不及一次性更换电池来得快,并且充电基础设施的建设与运营也不见得容易。按照公安部统计数据,截至2019年底,全国新能源汽车保有量达381万辆,桩车比约为1∶3,与国家《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020)》规划桩车比1∶1的目标相比,还有不小差距。北汽集团董事长徐和谊曾表示,如果进一步提高桩车比,大幅改善新能源汽车在使用过程中的便利性,让充电比加油更方便,将会极大地促进新能源汽车市场发展。

尽管充电模式已成主流,但换电模式在2020年受利好政策影响,正吸引不少车企加入。去年5月,换电站作为新基建的重要组成部分,被写入《政府工作报告》。11月22日,工信部最新一批申报车型公示中,第一次出现换电型纯电动乘用车的新产品名称。北汽新能源、蔚来、威马等都推出换电服务,换电再成热点,但目前仍需解决电池通用性的问题。

另一方面,充电行业也仍然面临基础不牢靠、发展不均衡等问题,如充电设施平均利用率相对较低、充电设施运营企业在整体产业链中仍然处于相对弱势地位、动力电池充电技术升级难协同等。

根据《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》,国家已明确要加强充换电、加氢等基础设施建设,加快形成以快充为主的高速公路和城乡公共充电网络。在此情况下,未来充换电模式该如何发展?

立足应用场景更重要

充换电模式都有其自身的局限性,如果能结合不同的应用场景需求,或许可以更好地利用各自的优势。

劲邦资本合伙人王荣进对集微网指出,长期来看,电动汽车的充换电模式要基于使用场景去讨论。换电模式适合运营场景,比如说出租车,对能源补给有着高效、高频次的要求,亦或是物流运输用到的重卡这类车型,其本身电池容量大,充电模式相对效率较慢。

而充电模式适合个人用户,to C端带有很强的个性化,车企往往会打造多条产品线,也因其差异化发展,不同车型,不同品牌的电池、接口、机械结构都会不同,所以换电模式就显得不太契合。此外,日常通勤的场景下本身也不追求长续航里程,使用强度也不高,自然占用电池时间长,换电模式很难吸引到个人用户。

对于未来两种能源补给模式的发展,王荣进表示,充电模式相对比较成熟,未来主要围绕的是充电效率和接口标准化这两点推进。特别是大功率的快充,需要对电网侧进行改造。

而换电模式的发展还需更多的时间。目前,车企间还未对电池标准、统一的接口、电池包的安全设计和兼容性上形成广泛的意识和共识。这点需要业内去推动,尤其是推动标准化方面。

“充换电模式并不仅是适合单一场景,我们也会看到一些车企为了迎合部分消费者需求或是打造差异化产品,选择加入换电队列。但从目前两种模式的发展来看,未来一段时间还是会以充电为主,换电为辅的形式。”王荣进说道。(校对/Carrie)

责编: 干晔
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