對于這個事,我想探討的問題是——
1)圍繞寧德時代所做的方案,能夠超越奧動的卡扣式換電?
2)蔚來的車企方案能打通各個汽車企業(yè)的設計,成為一個標準的第三方方案?
圖1 換電塊、快換站和APP的組合運用
Part 1:電池系統(tǒng)和汽車的匹配問題
寧德時代的“巧克力換電塊”主要特點包括以下幾個——
1)單塊電池的設計26.5kWh,目標是可以提供200公里左右的續(xù)航
從下面這張圖來看,是通過把電池分解的方案來做的。也就是說,為了適配不同的尺寸,配置了不同大小的電池。單塊只考慮高壓連接,這樣可以減輕高壓快換連接器的設計難度。
圖2 巧克力塊的設計
2)自由組合的配組模式
按照這套邏輯的組合,整個換電系統(tǒng)可以提供不同的方案——1塊(26.5kWh)、2塊(53kWh)和3塊(79.5kWh)的方案。具體我們可以猜測一下,這套系統(tǒng)其實是采用寧德時代在大巴系統(tǒng)上應用比較多見的并聯方式,通過內部的高壓繼電器來進行并聯。
圖3 自由組合的系統(tǒng)
這里有個核心的問題:這三塊電池如何掛上去?
按照寧德時代的回復,結構上這意味著三個電池塊需要對應一個電池支架。等于車上需要預先安裝三個電池托架,并且把高壓線和冷卻管路都預先安裝固定。
3)電氣設計
也正是因為這樣,需要采用無線BMS技術,外部只有高壓正負接口,否則三塊電池都要和外部進行連接和通信。
我的理解是,為了匹配這三種不同配置的電池,就需要有一個非常柔型的電池管理系統(tǒng)的組網策略,在車上需要安裝一個獨立的組網設備,通過它來進行配置。
圖4 面向新一代的汽車無線通信技術
對于電氣供應商來說,在這里就需要多個配電設置——我認為如果想要實現高壓并聯的話,每個電池包都需要有主正、主負和預充系統(tǒng),然后配上獨立的電流感知。每個BMS都需要做近100路電芯采集。
備注:在這里我最大的疑問,是寧德時代是否會放棄大電芯的技術路線;也就是說,即使是采用寧德時代最新CTP技術,按照26.5kWh的設計,電池容量也就是在70Ah左右,這個容量可能回到VDA的電芯規(guī)格。雖然重量能量密度超過160Wh/kg、體積能量密度超過325Wh/L,但從成本角度來看,和目前推進的方向并不是相似的。
比較有意思的地方是快換站的設計。由于整體的電池塊比較小,所以后續(xù)整體的堆疊就相對比較容易,得益于此,配套快換站具有占地小、流通快、容量大等特點。一個標準站僅需三個停車位,單個電塊換電約1分鐘,站內可存儲48個換電塊。從這個意義上來看,這里從單層堆疊和布置的密度是挺高的。
圖5 EVOGO換電站設計
當然,換電模式在中國依然有不少的問題。首先,從汽車企業(yè)角度來看,如果寧德時代做成功了,那可以說OEM在電池設計領域,連基本的設計權都沒有了。這個“巧克力換電塊”的戰(zhàn)略目的,是讓各品牌車型都能用,打通了電池與車型的適配壁壘,實現換電車型的選擇自由。也就是說,這次其實可以破除電池非標準化的問題,這一種第三方換電方案,可以供不同的整車企業(yè)去選用。
我覺得這件事情由供應了中國一半以上電池的寧德來做,還是可能成功的,畢竟產品覆蓋了中國大多數汽車企業(yè)。
備注:這個方案只要能讓管理部門覺得具備可行性,這件事就算成功了大半,和車企的意愿其實沒關系。
圖6 2021年中國動力電池各個供應商的情況
另一方面,對于大多數消費者來說,消費者可以“按需租電”,根據自身的使用場景與習慣,自由選擇租用換電塊的數量。通過“按需租電”,消費者在日常市內通勤,只需租用一個電塊;如果要長途出行,則可以選擇兩個或三個電塊,真正做到可增可減,實現用電自由。這種探索其實是很有啟發(fā)特性的,但是需要解決一個并發(fā)問題,想起來容易落到實處就難了。
小結:
我的理解,不管寧德時代的換電方案是否成功,市場上確實不需要那么多汽車企業(yè)自己去設計一些不一樣的電池系統(tǒng),也就是說,在下個階段的馬太效應下,不是成為第一流的、有規(guī)模的汽車企業(yè),就只能淪為被動接受方案的乙方了。我們可能只需要重點關注有前途的汽車企業(yè),而規(guī)模做不大的后續(xù)就將會很被動。