電動(dòng)汽車的電池更換與極速充電之比較

進(jìn)入全球電動(dòng)汽車革命的第二個(gè)十年，動(dòng)力電池的充電時(shí)間問題仍然是需要克服的最大障礙。在這兩種主要解決方案之間，電池更換與極速充電(XFC)并不是一個(gè)非此即彼的技術(shù)決策。這是一個(gè)“取決于使用情況”的經(jīng)濟(jì)決策。

然而，經(jīng)濟(jì)決策的權(quán)衡是一個(gè)不斷變化的目標(biāo)，隨著新電池化學(xué)物質(zhì)的商業(yè)化和電動(dòng)汽車新型功率架構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用，這一目標(biāo)將會(huì)發(fā)生變化。那么，讓我們看看今天的權(quán)衡點(diǎn)在哪里，未來可能會(huì)轉(zhuǎn)移到哪里，以及電動(dòng)汽車實(shí)現(xiàn)五分鐘充滿電的可能性。

電池更換的應(yīng)用場景

當(dāng)前，電池更換的兩個(gè)主要應(yīng)用場景包括某些類型的車隊(duì)，如出租車、網(wǎng)約車和小型兩輪電動(dòng)車，如踏板車。

踏板車和摩托車的電池組小到大多數(shù)人都能拿起，大大簡化了電池更換的實(shí)施并降低了成本。此外，與大型電動(dòng)汽車相比，小型車輛的電池組通常使用較低的電壓，這導(dǎo)致充電時(shí)間長，讓電池更換的呼聲更高。在亞洲、印度和歐洲，電池更換的技術(shù)和時(shí)間優(yōu)勢在高人口密度下更為顯著，小型電動(dòng)汽車的電池更換市場正在快速增長，并且在可預(yù)見的未來可能會(huì)保持強(qiáng)勁。

在中國和歐洲，以及在較小程度上在美國，出租車車隊(duì)和網(wǎng)約車也在轉(zhuǎn)向電池更換。盡管與小型電動(dòng)汽車相比，在乘用車中實(shí)施電池更換的成本要高得多，但仍具有合理的可行性，因?yàn)檫@樣可以加長車輛的行駛時(shí)間并產(chǎn)生收入，而不是坐在充電站苦等。直到有一天，電池可以實(shí)現(xiàn)極速充電，對出租車和網(wǎng)約車運(yùn)營商來說不再是一個(gè)經(jīng)濟(jì)問題。

尺寸（及電壓）是重要問題

四輪電動(dòng)汽車中的電池組尺寸太大，無法手動(dòng)更換，需要自動(dòng)化支持。自動(dòng)化系統(tǒng)成本高昂，通常設(shè)計(jì)用于特定型號的電動(dòng)汽車或特定電池組。與踏板車和摩托車相比，這些因素共同導(dǎo)致大型電動(dòng)汽車的電池更換成本更高。在某些擁有大量同類型電動(dòng)汽車的車隊(duì)中，難以進(jìn)行經(jīng)濟(jì)有效的部署。

對于當(dāng)今的400V電動(dòng)汽車功率變換電路和電池組而言，充電速率是有限的。這是在車隊(duì)中采用電池更換方案的主要推動(dòng)因素。有兩件事可能會(huì)改變在車隊(duì)中實(shí)施電池更換方案的經(jīng)濟(jì)性：更高的電壓和更好的電池。第一種情況已經(jīng)出現(xiàn) - 800V及更高電壓的電池組已經(jīng)出現(xiàn)在一些電動(dòng)汽車上。當(dāng)電動(dòng)汽車充電需要幾個(gè)小時(shí)時(shí)，更換電池是有意義的。更高的電池電壓可實(shí)現(xiàn)極速充電(XFC)并縮短充電時(shí)間。這可能會(huì)改變成本計(jì)算的經(jīng)濟(jì)性考量。如果電池充電最多只需要15分鐘，情況會(huì)如何呢？

15分鐘內(nèi)完成充電可能會(huì)在不久的將來出現(xiàn)。QuantumScape和Solid Power等公司已經(jīng)展示了15分鐘內(nèi)完成充電的技術(shù)方案，并開始試生產(chǎn)。這仍然比重新加滿油箱或更換電池的時(shí)間要長。但在車隊(duì)運(yùn)營中，車輛通常在加油時(shí)進(jìn)行清洗和消毒。清洗車輛的過程可能比加滿油箱花費(fèi)更多時(shí)間。這為極速充電(XFC)和高壓電池組的使用提供了更多的機(jī)會(huì)。這是基于性能和成本因素進(jìn)行權(quán)衡的經(jīng)濟(jì)性決策。電動(dòng)汽車充電速度越快，采用電池更換方案的吸引力就越小。

只需五分鐘即可充滿電的電池？

電動(dòng)汽車電池組如若實(shí)現(xiàn)五分鐘充滿電，將在許多方面改變游戲規(guī)則，包括摒棄電池更換方案。包括StoreDot、EExion和Nyobolt在內(nèi)的一些公司正在研究用于電動(dòng)汽車的先進(jìn)電池和超級電容器，它們可以在大約五分鐘內(nèi)完成充電。其中一些五分鐘滿電電池的應(yīng)用目標(biāo)是踏板車以及大型電動(dòng)汽車。這些研究項(xiàng)目還需要幾年時(shí)間才能取得成果。因此，隨著電池和電動(dòng)汽車技術(shù)的不斷進(jìn)步，電池更換方案可能在不確定的未來在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上仍有存在的空間，然后才會(huì)慢慢完全消失。

審核編輯：劉清