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换电如换胎

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来源：互联网
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2021-07-01
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嫁衣乱红

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撰文 / 马晓蕾

编辑 / 钱亚光

设计 / 赵昊然

来源 / Autonews，作者：Ira Boudway

2021年5月的一个星期三的下午，美国旧金山一名Uber司机的日产Leaf即将耗尽电量。通常情况下，这意味着他要找一个地方充电，然后至少要等上半个小时。但是，这辆车不同。

这位司机没有去充电，而是把车停在了Mission Bay附近的一个换电站。在那里，一组机械臂把车从地上抬起来，卸下没电的电池，换上满电的电池。12分钟后，这辆Leaf带着32千瓦时的能量再次出发，足以行驶约130英里（约210公里），换电费用为13美元。

机械臂在旧金山的Ample换电站内更换电动汽车的电池。2021年3月，该公司在湾区周边开设了五个中心 ▼

Leaf的可更换电池是由加州Ample公司生产的，该公司是全美仅有几家提供换电服务的公司之一。相比于美国，换电在亚洲市场上更加流行。3月份，Ample公司宣布在湾区周围部署了五个站点。该公司说，有近100名Uber司机正在使用它们，平均每天进行1.3次换电。

唤醒换电意识

与美国10万个公共电动车充电桩相比，Ample的运营规模很小，更不用说跟全美15万座加油站的100多万个油枪去比了。然而，Ample的创始人哈立德·哈桑纳（Khaled Hassounah）和约翰·德索萨（John de Souza）坚信，让全美国意识到换电是向电动汽车过渡的一个必要手段，只是时间问题。

根据清洁能源研究机构Bloom-bergNEF的统计，中国有600多个换电站，并有望在2021年底前增加至1000个。哈桑纳说他们已经下定决心，换电必须是电动化解决方案的重要组成部分。“我们还没有足够的规模来让美国认识到我们需要这个。”

然而，即使中国换电行业的发展已经使美国相形见绌，但该技术仍然只是充电基础设施的一小部分。

在美国，到目前为止，大部分投资都用于建设快充站和快充电池。总统乔·拜登（Joe Biden）提出了到2030年实现50万个公共充电桩的目标。他的计划扩大和改善快速充电网络，但没有提到换电。

然而，插入式充电方案有其局限性，不能仅仅通过增加充电桩数量来克服。它们是电网的负担，建造成本很高，即使在最快的情况下，也无法与汽油泵的速度相提并论。

哈桑纳和德索萨于2014年成立了Ample公司，迄今已从投资者那里筹集了约7000万美元，其中包括石油和天然气巨头荷兰皇家壳牌公司和Repsol SA的风险投资部门。创始人花了七年时间研究如何以一种廉价的、与车辆本身无关的换电池方式。他们终于破解了这个难题。

目前，他们正专注于打车车队。2020年底，Ample与Uber建立了伙伴关系，帮助协调为司机提供车辆、保险和其他服务的车队管理服务。

6月10日，Ample宣布与车队管理服务Sally建立合作关系，Sally公司专门为网约车和送货司机提供电动车。这两家公司计划在旧金山、纽约、洛杉矶和芝加哥部署电动车和换电站。Sally的目标是，到2021年夏末，在湾区投放数百辆起亚Niro电动车，从秋天开始向纽约的司机提供换电服务。

Sally公司的联合创始人尼古拉斯·威廉姆斯（Nicholas Williams）和阿德里尔·冈萨雷斯（Adriel Gonzalez）说，该公司之所以选择与Ample公司合作，是因为插入式快充方案会使电池性能下降，在使用高峰期能源成本高，而且速度太慢。

Ample的适配板适用不同汽车制造商的电动汽车 ▼

旧金山的司机可以从车队管理服务部门租用能够使用Ample换电服务的电动车，就像他们租借燃油车一样，并在每周结束时向车队经理支付换电费用。然后，车队按里程向Ample支付能源费用，不需要支付换电站安装的预付费用。据Ample称，车队的能源成本通常比汽油便宜10%至20%。

德索萨说：“所有使用它的司机都是从汽油车过来的。这是他们第一次驾驶电动车。”

至少在理论上，换电为电动车快速充电的问题提供了一个体面的解决方案，而不会对电网造成负担。超高速充电器就像消防软管一样，按需提供能量，而Ample的系统就像花园软管一样，不断地装满小桶，每次输送上几桶。

然而，到目前为止，在美国进行的换电尝试还没有结果。特斯拉在2013年试验了这项技术，但很快就放弃了，而是选择建立其“超级充电桩”网络。初创公司Better Place计划将可更换电池作为其电动车销售中的一个选装项，但在筹集了近10亿美元之后，于2013年破产了。

到目前为止，美国电动车行业选择充电而不是换电有两个基本原因。第一个原因是重量。电池很重。续航里程每增加一英里，电动车电池的重量就会增加几磅，因此，一辆续航里程为250英里的汽车可能会携带重达1000磅的电池包。

更换这么大的电池组并不像给手电筒换几节1号电池那么简单。德索萨说，建造一个能够处理这些负载的站，通常需要花费大约100万美元。

Ample通过将电池包分解，来解决重量问题。该公司使用一个锂离子电池包的模组系统，每个模组大约有鞋盒大小，并将它们排列在托盘上。每个模组可容纳约3千瓦时的电量，重约30磅。大多数车辆需要16到32个模组，这取决于尺寸和所需的范围。平均换电时间需要10分钟。Ample的目标是在2021年底前将其缩短到5分钟。

每个站都有大约10辆车的电池，随着车辆的进出，所有的电池都在稳定地充电。这使他们能够以每小时500千瓦至1.5兆瓦的速度提供能量，而连接的功率只有60至100千瓦。

万能换电板

虽然处理沉重的电池是一件苦差事，但这还不是最难的。换电的最大挑战是让汽车制造商改变他们制造电动汽车的方式。

“兼容性是一个巨大的问题。”BloombergNEF的电气化运输分析员莱恩·费舍尔（Ryan Fisher）说，“而且还涉及到跨制造商，这就会变得非常复杂。”

当特斯拉尝试换电时，它建立了一个专有系统，有自己的可更换电池包。中国的换电站在很大程度上遵循同样的模式，由汽车制造商建立自己的网络。蔚来已经在192个站点完成了超过200万次的更换。

但在美国建立多个专有的换电网络是没有意义的。

德索萨说：“这几乎就像每个汽车公司都要在全国各地建立自己的加油站。但为每辆电动车都创建一个标准的电池包也是一件不可能的事情。汽车制造商不会放弃对电动汽车最昂贵部件的控制权，这也是他们在竞争中脱颖而出的关键点之一。”

与其要求汽车制造商去适应，Ample创造了一个灵活的系统来适应汽车制造商。

“我们已经建立了一个适配板，其形状与原电池相同。” 哈桑纳说。每块板的设计与原电池的接口方式完全相同，具有相同的螺栓、电连接和软件，并且符合相同的安全标准。

“你只要把这个东西放进去，它就会工作。” 哈桑纳说，“有点像更换轮胎。”

Ample说，它正在与五家制造商合作，迄今已为10种车型制造了适配板。保密协议禁止Ample透露哪些汽车制造商，但在其宣传材料中看到的车型包括日产Leaf、起亚Niro和奔驰EQC。

该公司的想法是让汽车制造商能够提供可更换的电池包，作为其电动汽车的一个选项。目前最大的障碍是，让那些已经在艰难应对供应链中断的汽车公司将Ample整合到他们的生产过程中。