電動車充換電技術

2018年1月20-21日，以“把握全球變革趨勢，實現高質量發展”為主題的國電動車百人會2018年會在北京召開，21日上午舉行的“綠色能源、大數據與電動車協同發展”主題峰會，針對綠色能源與智慧電網的協同創新；風光儲技術最新進展與電動車使用；電動車數據價值與創新經濟模式；電網技術與云計算、車聯網、移動互聯技術的融合；構建電動車數字產業平臺與運營踐行；電動車經濟性與碳排放研究；大數據在電動車減排方面的使用與踐行；區塊鏈技術在電動車產業中的使用；全球碳排放與碳交易體系的經驗與啟示。

會議上，中國工程院院士孫逢春，發表《電動車充換電技術研究》主題演講，演講內容如下：

尊敬的各位專家、各位老總、各位同仁，大家上午好！

非常高興應邀就電動車充換電問題跟大家進行探討。會議主辦方本來安排我作電動車大數據方面的報告，但因為上個月9號剛在百人會作過一次，所以我想換一個題目。

應當說電動車充換電目前在中國一直存在爭執，每條技術路線都有一些企業在嘗試，這些嘗試是非常必要的。目前來說，我把充電或者電能補充定義為三個方面：慢充、快換、快充。

這幾條技術路徑在國內已經爭執了很多年，特別是從2012年開始爭執得日益猛烈。我個人認為，慢充、換電、快充這三條技術路線將長期互補、并存，在它們各自的市場適用范圍內或用戶適用范圍內長期存在下去。

事實上，充電、換電都不是新模式，100年前的1900年就已經出現了充電站，1902年還出現了出租車的換電站。甚至我們能夠清楚地看到當時充電、換電的樣子，所以說這兩個技術路線經過近百年的發展，今朝進入了一個新的時代。

這是我們國家863計劃第一期863重點專項開始的時候，當時萬鋼部長帶我們到法國調研換電，當時的換電聚集在公交車范疇而且是手動的。之后，國內的北理工、公交、電巴公司開始換電的研究，經過北京奧運會、上海世博會、廣州亞運會之后，換電模式得到快速推廣，效果也越來越好。

后來到2007年，換電范疇出現了一個BetterPlace公司，這家公司推出先進的為轎車進行全自動換電，但BetterPlace是商業換電的悲情英雄，僅僅存在了5個月左右就倒閉了。換電模式后續在我國也出現了大規模推廣使用，比如北京出租車基本確定將7萬輛出租車換為電動，而且全部為可更換式電池。

在我國，充電和換電兩種模式經歷了將近20年五代技術的發展，從簡單的獨立充電到今朝的快充、快換、儲能快換、慢充等等。在這方面，我們經過踐行探索出很多很好的經驗和案例，也為世界提供了一些經驗或模式。

下面我想談談與電動車充電或充換電基礎設施有關的若干技術問題。國家“十三五”對乘用車、客車、商用車電耗及續駛里程都有明確規定和目標，這是科技部“十三五”建設的技術指標。

下面我們就有一個問題，是否續駛里程越長越好？當然越長越好。是否電池裝得越多越好？剛才王秉剛主任的報告說明電池裝多是有問題的，包括新加坡對特斯拉ModelS車型進行罰款，特斯拉原本是想拿補貼，后來沒拿到補貼還被處以罰款，理由是百公里耗電44.4度，比燃油車更耗電，所以新加坡對它進行了處罰。

另外，特斯拉前不久發布了載重量達36噸的電動卡車，從媒體報道資料上可以看到其官方真切的技術路線，雖然詳盡技術參數不了解，但能看到這款車充電30分鐘行駛600多公里，在高速路況下可以續航800公里。這里就有一個問題，如果是600公里按照載重36噸，這個車至少應當是50噸重，那么按照每公里2度電，這款車應當裝載1200度電，再依據其30分鐘行駛600公里，充電機的功率應當大于2.4兆瓦，如果按照1000伏電壓來算，充電電流應當大于或等于2400安培。

在座的有很多能源專家，2400安培的充電槍不了解有多沉，一個人可不可以搬得動，有的還說充一分鐘可以跑800公里，估計忽悠的成分更多一點。

我仔細研究和比較了一下，當然不一定很全。我認為可以把充電、換電分為四模式：第一種是慢充，第二種是快充，第三種是最近剛剛興起的智能電網儲能快充，第四種是換電。首先，這四種模式對占地、固定車位等要求各不相同，我們國家70%以上車主是沒有固定車位的；其次，這四種模式對購車成本、續駛里程、充換電時間、電池裝載量、一次性建設充電樁和充電站的成本、車輛利用率等都不相同；再次，這四種模式對電池系統的壽命、對電網的沖擊、以及對低谷電能的利用、用電成本也不相同。以用電成本為例，如果只考慮用電成本，在自己家在家慢充是很適宜的。我開了兩年的電動車，每年電費差不多1000元，往日開油車一年油費大概20000元；最后，還有便利性以及安全性問題。為什么還有安全性問題？換電是需要專業的維修保養，所以在維修保養方面需要考慮方便性。將來電網的發展是智能與能源互聯，這幾種模式都有它的優缺點，我也進行了一些比較，在此就不一一給大家作解釋了。

將來電動車技術上的發展是充電與共享，如果不買電池，那電動車購車比較便宜。這是在我們學校在北京甚至在全國范圍內的第一個分時租賃共享充電站，運行得非常好，效益也非常高。

同時，換電另外還有一個問題，今朝電動車電池衰減到80%以后就需要卸下來，而采用換電模式可以把衰減往下降到70%或者是更低，用戶可以依據自己的里程選擇更換什么樣的電池。

我剛才說有一個技術路線之爭，這個爭執主要聚集在媒體和國網。因為奧運會建了豪華充電換電站，占地5000平方米，媒體質疑這是否跑馬圈地。由于當時占地非常大，導致充換電模式后來推行起來比較困難。今朝新的基數已經從5000平方米換電站降到315平方米一個集裝箱。電動車換電占120平方米，兩個小型集裝箱足夠了，換電時長需要1-2分鐘，新的技術使換電得到快速發展，換電在公共范疇將會有比較大的發展潛力。

最后點幾個關鍵基礎問題：一是規劃，加油站、充電站、換電站、加氫站，依據城市規劃最好建成四位一體，依據規劃再攻克充換電站的一些建設，以及網絡的互聯；二是換電站除了建設還有一些特殊的技術問題，包括定位、接觸、解鎖，因為換電它是插結式的，包括它的密封、防水、防塵都會有一些比較關鍵的技術難關需要沖破；此外還要進行車、網、車樁互聯，方便用戶進行快速的查找或預訂。

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