電池研究院：一文讀懂蔚來換電站

A、訂單生成

車主通過NIO App下單（根據(jù)導(dǎo)航定位自動(dòng)分配最近換電站），或掃描換電站上的二維碼，系統(tǒng)生成一鍵加電訂單。

每一座換電站配有3個(gè)停車位與5塊高壓電池，可以不間斷地接受云端調(diào)度為車主服務(wù)。

B、進(jìn)站

站內(nèi)值守專員會(huì)從能量無憂專員或車主手中接管車輛，負(fù)責(zé)將車輛倒入換電站內(nèi)，并且觸發(fā)位于ES8中控屏幕上的“進(jìn)入換電模式”按鈕。

在“進(jìn)入換電模式”之后，ES8和換電站完成Wifi連接的鑒權(quán)過程。鑒權(quán)過程中，換電站將確認(rèn)這輛ES8是系統(tǒng)派發(fā)訂單到車輛。

“換電模式”下，首先車輛會(huì)解除空氣懸架的設(shè)置，進(jìn)而放松對(duì)輪胎的控制使其可以隨動(dòng)，不會(huì)抱死，然后車輛便進(jìn)入到換電模式。

值得關(guān)注的是，當(dāng)蔚來ES8的自動(dòng)駕駛模塊生效之后，人工倒車入庫/出庫的動(dòng)作將取消。

C、換電

值守專員下車并鎖車，進(jìn)入控制室，輸入服務(wù)密碼后點(diǎn)擊“開始”按鈕。此時(shí)站內(nèi)ES8的黃燈會(huì)閃爍一下，表示車輛完成自檢，電池包的高壓電路已經(jīng)斷開，ES8進(jìn)入休眠模式。這個(gè)時(shí)候，推桿將ES8推至水平居中的位置，車輛的位置大致調(diào)整完畢，然后四個(gè)舉升臂抬升車輛，換電機(jī)器人RGV才會(huì)開始換電動(dòng)作。

換電機(jī)器人RGV是NIO換電站的精髓，在換電站共有的近三百項(xiàng)專利中，機(jī)器人占很大的份額。它搭載10把解鎖裝置，經(jīng)布置在換電平臺(tái)內(nèi)部的視覺識(shí)別裝置精確定位，解鎖裝置將上升到車輛底部的10個(gè)bayobolt螺栓處，并開始旋轉(zhuǎn)解鎖。

bayobolt是蔚來專利技術(shù)，特點(diǎn)在于既能夠保證連接強(qiáng)度，也允許有一定的浮動(dòng)；配合換電機(jī)器人RGV同樣可以浮動(dòng)的基座，結(jié)合視覺識(shí)別，車身定位銷，可以最大限度地保證解鎖裝置和螺栓精確對(duì)接。

歷時(shí)15秒左右，電池解鎖完成，換電機(jī)器人托住電池下降，并逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度。將電池運(yùn)回電池倉，電池轉(zhuǎn)運(yùn)采用滾筒滾動(dòng)+鏈條傳送的方式，配合舉升機(jī)上下移動(dòng)；空電池傳送到位后，自動(dòng)連接倉內(nèi)的充電接頭和水冷卻接頭，保證空電池開始恒溫受控充電。

換電站電池倉內(nèi)的水電快換接頭跟ES8底盤上的一致，在電池脫開和連接的一瞬間，冷卻液可以瞬間封閉，不會(huì)泄露。

與此同時(shí)，滿電電池被轉(zhuǎn)運(yùn)送到ES8底部，重復(fù)一次視覺定位，旋轉(zhuǎn)加鎖的過程，最終bayobolt擰緊，換電動(dòng)作完成。

D、檢測(cè) & 出站

完成了換電的ES8，車燈會(huì)亮起來，表示電池成功安裝。之后系統(tǒng)將會(huì)自檢，將各高低壓元器件開關(guān)打開，高壓電路接通，車載電腦喚醒。

同時(shí)，換電站主控屏幕上顯示“換電結(jié)束”，整個(gè)換電過程大約耗時(shí)3分鐘，此后專員可以將ES8駛離換電站。

A、覆蓋面

今年之內(nèi)，共計(jì)80座換電站在全國9座城市部署，此外還有500臺(tái)充電車、2萬根專屬充電樁、6萬根超級(jí)快充樁。

B、部署難度

蔚來換電站是統(tǒng)一規(guī)格的，一座換電站需要占地7.6×5.6m（43平方米），僅需18小時(shí)工期，接上380V工業(yè)電就能用。

C、服務(wù)能力

換電一次3分鐘，而饋電的電池在站內(nèi)還是需要快速充電的，因此不可能無限度地不斷換電出來。蔚來換電站的設(shè)計(jì)服務(wù)能力是72輛/天，足夠支撐絕大多數(shù)用車情況。

如果當(dāng)?shù)負(fù)Q電站換電負(fù)荷太高，蔚來會(huì)利用大數(shù)據(jù)分析，在最方便用戶的地理位置再增加一座換電站。

當(dāng)然，也有可能是在原本換電站的基礎(chǔ)上加掛電池艙位，多加一格模塊化電池倉位，可以多加6塊電池，全站一天能服務(wù)超過100輛。

值得一提的是，如果換電需求強(qiáng)度特別大，換電站也不會(huì)把一塊沒有充滿的電池?fù)Q給用戶。

A、一次壯舉 

G4高速，又稱京港澳高速，南北大動(dòng)脈，途經(jīng)北京、河北、河南、湖北、湖南、廣東、香港、澳門。

在這一路上，蔚來ES8車隊(duì)以換人不換車、換電不充電的方式，從北京竇店服務(wù)區(qū)出發(fā)到東莞厚街服務(wù)區(qū)，總計(jì)行程2234公里，用33小時(shí)完成了整段行程。

一路上，蔚來ES8車隊(duì)遇見了擁堵和大霧，遇見了黃昏和黎明，當(dāng)車輛需要進(jìn)行補(bǔ)能時(shí)，24小時(shí)值守的換電站能夠快速地完成換電工作。

在G4高速的14個(gè)服務(wù)區(qū)里，蔚來部署了18座換電站，讓竣工于1993年11月的G4，在25年后再一次見證了中國高速公路的一個(gè)新的里程碑。

B、一個(gè)現(xiàn)實(shí)

此前，蔚來ES8的高速續(xù)航能力備受質(zhì)疑，一些媒體不帶任何前提條件地評(píng)價(jià)ES8虛標(biāo)續(xù)航，卻沒發(fā)現(xiàn)“高速續(xù)航遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到NEDC標(biāo)稱續(xù)航”并非ES8的問題，而是全球現(xiàn)售純電動(dòng)車產(chǎn)品的物理特性。

在蔚來高速續(xù)航事件之后，筆者朋友清華汽車工程博士 @張抗抗 先生就通過仿真軟件得出了一個(gè)通用化的結(jié)論：電動(dòng)汽車在120km/h時(shí)速下勻速巡航，實(shí)際續(xù)航能力比NEDC低25%是非常正常的，而蔚來ES8低了40%左右是因?yàn)榭照{(diào)/電機(jī)/行駛環(huán)境等方面的多重影響。這不是蔚來一家煩惱的事，特斯拉Model X在120km/h下巡航甚至?xí)陆到?0%。

可見，純電動(dòng)汽車高速續(xù)航，續(xù)航就是短，沒必要掩飾，這也是為何需要在2285公里的G4高速的14個(gè)服務(wù)區(qū)里部署換電站，平均間隔在200公里以內(nèi)。

那么，跑完G4需要停車14次換電14次，是否不合理呢？筆者的自駕經(jīng)驗(yàn)不算淺，目前能單人單天自駕1200公里，平均停靠服務(wù)站6-8次，否則無法繼續(xù)巡航?？梢?，這個(gè)?？块g隔與人體疲憊發(fā)起抗議的間隔相差不遠(yuǎn)。

C、一次回?fù)?/strong>

蔚來表示，這是一次純電遠(yuǎn)征的可行性試驗(yàn)，而筆者認(rèn)為，這是一次對(duì)媒體不科學(xué)報(bào)道的回?fù)簟?/p>

當(dāng)讀者都被誤導(dǎo)到“純電動(dòng)車一定不能跑高速”的坑里時(shí)，這一次超過超長里程的純電旅行，想必是最有力的反駁。

D、一些思考

的確，換電模式的耗時(shí)與加油基本相同，只不過加油的繳費(fèi)/開票時(shí)間變成了加電的開進(jìn)/斷電/上電/開出時(shí)間而已。

然而，單單依靠18座高速換電站，能為所有蔚來用戶帶來多大的出行環(huán)境變化嗎？恕我直言，基本沒有作用，給出全年免費(fèi)12次的誠意也無法抵擋輻射面太窄小的現(xiàn)狀。

但這只是一個(gè)開始。突然想起，筆者在2年前曾經(jīng)繪制了一張名為《貝爾塔·奔馳紀(jì)念之路》的圖，大家覺得下圖與上面藍(lán)色的《蔚來G4高速換電行》有點(diǎn)像不？

不是路線或者繪制風(fēng)格像，而是她們都在做同一件事情：開拓。

想知道當(dāng)年貝爾塔·奔馳母子們遇上了多少困難嗎？筆者羅列給各位看：

是的，她們的汽油是去藥店買的，導(dǎo)線絕緣是用吊襪帶綁的。

正因?yàn)樗齻兊拈_拓精神，奔馳才真正成為了汽車發(fā)明者，德國人后來還特意將這條路命名為“Bertha Benz Memorial Route”，紀(jì)念人類第一次汽車長途旅行。

篳路藍(lán)縷，以啟山林。

A、最大優(yōu)勢(shì)：維護(hù) & 迭代

換電模式有兩大優(yōu)勢(shì)，分別是電池監(jiān)控/維護(hù) & 電池迭代。

因?yàn)橛辛藫Q電模式，健康有問題的高壓電池包可以回到蔚來，重新維護(hù)，判斷是否能繼續(xù)服役。如果你買了一臺(tái)不能換電的純電動(dòng)車，你會(huì)常年保持淺充淺放，擔(dān)心昂貴的電池包會(huì)在任何使用失當(dāng)?shù)那樾蜗率?。如果電池包是輪換的，那請(qǐng)隨便放飛自我，用殘了這一批，還有新的下一批。

因?yàn)橛辛藫Q電模式，電池包是可以迭代的，因此70kWh不是一個(gè)天花板，而是一個(gè)地板。等電池能量密度去到160kWh/kg、200kWh/kg、300kWh/kg，你的純電動(dòng)車?yán)m(xù)航就會(huì)不斷增加，那時(shí)候根本不需要換電站了。

是的，換電站本來就是過渡時(shí)期的產(chǎn)物，把純電動(dòng)車的小短腿接長。

此外，純電動(dòng)車的貶值速度驚人，一般3年貶值60%左右是非常正常的，如果用了換電模式，電池被淘汰的年份不斷延后，汽油車的動(dòng)力系統(tǒng)不斷老化，而可換電池的純電動(dòng)車卻會(huì)不斷更新電池技術(shù)，純電動(dòng)車甚至比汽油車更長壽。

B、最大劣勢(shì)：成本

蔚來一直沒有公布單座換電站的部署成本，而筆者也預(yù)估到其價(jià)值不菲。

一來，蔚來換電站目前產(chǎn)量有限，研發(fā)成本攤不平，單體造價(jià)非常高；二來，換電站雖然不需要土建，但與高速服務(wù)站/居民樓物管/電力部門等方面溝通的人力/資金成本非常高；三來，不裝載到車上的電池包，因?yàn)?strong>沒有補(bǔ)貼，單體造價(jià)非常高；四來，目前ES8的自動(dòng)駕駛技術(shù)仍未開放，換電站必須有24h值守專員，人力成本非常高。

C、更適合運(yùn)營車輛

有三件事情是毫無疑問的：純電動(dòng)車就是續(xù)航短，最快的加電方案就是換電，換電站就是不適合全版圖推廣。

試想，如果換電模式是成功的，但因?yàn)闊o法統(tǒng)一各個(gè)品牌之間的電池規(guī)格，那么這個(gè)社會(huì)需要多少座換電站，來服務(wù)以后市面上跑著的200個(gè)品牌的新能源車？

如果換電模式只為運(yùn)營車輛服務(wù)，而且這一座城市里面基本都跑著同一個(gè)品牌甚至同一個(gè)型號(hào)的純電動(dòng)車，那還是有可能做成功的，比如北京市的北汽出租車。

D、必須統(tǒng)一電池規(guī)格

蔚來ES8的整備質(zhì)量約為2200kg，電池包重量525kg，占比不到1/4。實(shí)際上，我們可以看到ES8底盤內(nèi)部還有空間可以安放更多電池，但為何蔚來沒有這樣做呢？

蔚來給的答復(fù)是：為了服務(wù)換電模式，蔚來電池包的外尺寸必須兼容品牌最小車型。也即是說，電池包全品牌統(tǒng)一，車子越小，續(xù)航越長。

服務(wù)換電模式可以，但為何不能在ES8的底盤空隙里面安放固定位置的電池包以增強(qiáng)續(xù)航？比如“70kWh可換電池包 + 20kWh固定電池包”。

蔚來的答復(fù)是：電控難度加大，電池一致性非常難解決。（作者畫外音：記得大眾汽車的“高性能+高容量混搭電池包”嗎？搞砸了……）

E、“加電比加油更方便”

這是蔚來汽車NIO Power部門的一個(gè)愿景。

作為一名機(jī)電工程學(xué)子，筆者是相信這個(gè)愿景總有一天會(huì)實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)槿加褪且环N中心化的資源，油料需要用油罐車運(yùn)輸至各個(gè)油站才能售賣；電能是一種去中心化的資源，我們身邊就有電源，只不過這些電力暫未支撐得起一個(gè)龐大的純電動(dòng)車社會(huì)，我們需要時(shí)間。

我們生活在最壞的時(shí)代，在過去的100年里，車載電池包的能量密度提升了2-3倍，而汽油機(jī)的功率密度提升了60倍不止。那種自己開著油車還四處宣揚(yáng)純電車便宜好用無憂慮的人，他們說的話，能信一成嗎？

2018年，加電遠(yuǎn)不比加油方便，但若家有充電樁，涵蓋購車、稅費(fèi)、電費(fèi)、折舊在內(nèi)的純電動(dòng)車整體成本有可能低于汽油車，這解決了最基本的短途通勤，長途則需要換電站。

幸運(yùn)的是，我們生活在最好的時(shí)代，從2015年開始，我國境內(nèi)已經(jīng)沒有不通電的村落了，我們享受著大部分西方國家無法想象的相對(duì)廉價(jià)且無差別建設(shè)的醫(yī)療、教學(xué)、電力、電信、鐵路資源。

現(xiàn)在我們有了穩(wěn)定供應(yīng)的電力（有興趣的讀者可以搜一下“印度大停電”），中國在建核電站反應(yīng)堆數(shù)世界第一(占全球37%)，但沒有我們足夠廉價(jià)的直流充電樁為整個(gè)純電動(dòng)車社會(huì)服務(wù)，建設(shè)一個(gè)全面覆蓋的廉價(jià)快充網(wǎng)絡(luò)需要時(shí)間，換電站成為了時(shí)間軸上的一個(gè)有效補(bǔ)充。

信或不信，這就是未來。

（文：黃恒樂）