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2021年的汽車市場(chǎng)，可以從乘用車、大巴和專用車幾個(gè)方向上來看。乘用車不用多說，大巴的市場(chǎng)一直比較平穩(wěn)（或者說潛力基本用盡），專用車在2021年表現(xiàn)出來不俗的戰(zhàn)斗力。
目前從裝機(jī)量來看，純電動(dòng)專用車占據(jù)了中國(guó)第二大車用動(dòng)力電池市場(chǎng)，而2022年在重卡電動(dòng)化在節(jié)能減排方面具有巨大的潛力。
表1 2022年主要市場(chǎng)的增長(zhǎng)速度
重卡電動(dòng)化跟乘用車電動(dòng)化是有本質(zhì)的區(qū)別，它是重卡生產(chǎn)工具，油電價(jià)差的存在使得電動(dòng)化具備非常好的經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)。但是這個(gè)里面仍有一些不利的因素，從傳統(tǒng)來看：
1.純電動(dòng)重卡成本高：很貴，一臺(tái)100多萬比依靠發(fā)動(dòng)機(jī)的傳統(tǒng)重卡（30萬）貴了2-3倍左右
2.純電重卡運(yùn)營(yíng)效率低：重卡比較重，裝完電池更重（比傳統(tǒng)車重2噸多），這使得純電重卡有效運(yùn)力下降，收入會(huì)減少；更要命的是充電慢（一次最快一個(gè)小時(shí)），找不到充電樁可能耽誤兩三個(gè)小時(shí)，極大占用了運(yùn)營(yíng)時(shí)間。這使得純電重卡帶來的收益受到極大的打擊，經(jīng)濟(jì)性沒有體現(xiàn)出來。
3.配套建設(shè)難度大：由于純電重卡體積大，需求充電功率大，充電廠站建設(shè)是很有難度的。
以上幾點(diǎn)使得重卡換電這個(gè)方案具備了很大的可能性。
從2021年的實(shí)際來看，重卡的換電變成了一個(gè)很好的破局點(diǎn)，主要依賴于車電分離的商業(yè)模式與換電的技術(shù)相結(jié)合：
首先通過金融手段設(shè)立公司，由電池銀行把重卡電池買走，再租給用戶，向用戶收電池租金（可分為按月收和按公里收等方式），換電運(yùn)營(yíng)商提供充電和換電服務(wù)，整車廠直接賣車。
圖1 換電模式的優(yōu)勢(shì)（參考自換電對(duì)重卡電動(dòng)化的關(guān)鍵作用和產(chǎn)業(yè)化探索）
Part 1 換電技術(shù)的現(xiàn)狀
根據(jù)立國(guó)之前的分類演講，國(guó)內(nèi)重卡換電技術(shù)主要有三種：頂?shù)跏綋Q電、單側(cè)整體換電、雙側(cè)整體式換電。
圖2 三種不同的換電方式
● 頂?shù)跏降膿Q電方案：這種方案是使用鋼索來調(diào)運(yùn)電池包，接近落座的時(shí)候，使用鋼索的柔性實(shí)現(xiàn)對(duì)位誤差兼容，特點(diǎn)是技術(shù)簡(jiǎn)單、成本比較低，是最早商用化的方案。
● 整體側(cè)換的方案：采用機(jī)器人剛性的抓取機(jī)構(gòu)，控制精度要求比較高。比較適合城市的公共型換電站，換電機(jī)器人需要視覺、激光雷達(dá)精密的定位裝置，這使得適應(yīng)性很好、推廣起來更容易。其中雙側(cè)最大的優(yōu)勢(shì)是電池不占貨箱空間，需要兩套機(jī)器人，兩套存儲(chǔ)充電倉。
圖3 重卡換電示意圖
從分解來看，電池的存儲(chǔ)充電倉，一般采用就地充電的方案。在環(huán)境惡劣情況下，也可以把后面的整套存儲(chǔ)充電倉裝在車上運(yùn)輸，在特殊區(qū)域進(jìn)行配件。這個(gè)里面核心部件就是換電機(jī)器人——對(duì)電池搬運(yùn)設(shè)備，可以從側(cè)面抓取（通過激光雷達(dá)或者機(jī)器視覺進(jìn)行精準(zhǔn)定位），甚至是吊頂頂上抓?。ǘㄎ黄脚_(tái)）。換電的車載系統(tǒng)一般是由一個(gè)車載的換電底座跟車固定在一起，有一個(gè)可更換的換電式電池系統(tǒng)總成，在車和換電站之間進(jìn)行流轉(zhuǎn)。
圖4 換電裝置概覽
Part2 寧德時(shí)代的標(biāo)準(zhǔn)換電電池
這個(gè)工作，其實(shí)寧德時(shí)代和國(guó)家電投做了不少事情。
國(guó)家電投旗下的玖行能源公司提供整套換電機(jī)構(gòu)，玖行能源也可建設(shè)換電站。在純電重卡的車輛底盤上安裝了對(duì)接換電電池包的底座，底座上安裝兩個(gè)充電連接器和放電連接器，在電池包上也有相對(duì)應(yīng)的插接器，由于換電過程中會(huì)頻繁的插拔，對(duì)充電連接器和放電連接器的可靠性和耐久性要求相當(dāng)?shù)母?，插拔次?shù)要求也是極高的。
圖5 重卡標(biāo)準(zhǔn)電池包
這個(gè)電池包設(shè)計(jì)的方案，是并聯(lián)擴(kuò)展的方案，從282kWh最大擴(kuò)展到350kWh。我的理解，在做乘用車換電的同時(shí)，重卡換電和標(biāo)準(zhǔn)電池方案已經(jīng)跑了一段時(shí)間了。
圖6 換電重卡的換電連接器部分
小結(jié)：
我在想就換電連接器和充換電之間的差異，可以測(cè)算下總體的容量，隨著換電作為一種方案嘗試在各個(gè)領(lǐng)域推廣，需求還是在有序增長(zhǎng)的。
