Mr. Green能效观察-电动汽车的电池更换与极速充电之比较

进入全球电动汽车革命的第二个十年，动力电池的充电时间问题仍然是需要克服的最大障碍。在这两种主要解决方案之间，电池更换与极速充电(XFC)并不是一个非此即彼的技术决策。这是一个“取决于使用情况”的经济决策。

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然而，经济决策的权衡是一个不断变化的目标，随着新电池化学物质的商业化和电动汽车新型功率架构的实际应用，这一目标将会发生变化。那么，让我们看看今天的权衡点在哪里，未来可能会转移到哪里，以及电动汽车实现五分钟充满电的可能性。

电池更换的应用场景

当前，电池更换的两个主要应用场景包括某些类型的车队，如出租车、网约车和小型两轮电动车，如踏板车。

踏板车和摩托车的电池组小到大多数人都能拿起，大大简化了电池更换的实施并降低了成本。此外，与大型电动汽车相比，小型车辆的电池组通常使用较低的电压，这导致充电时间长，让电池更换的呼声更高。在亚洲、印度和欧洲，电池更换的技术和时间优势在高人口密度下更为显著，小型电动汽车的电池更换市场正在快速增长，并且在可预见的未来可能会保持强劲。

在中国和欧洲，以及在较小程度上在美国，出租车车队和网约车也在转向电池更换。尽管与小型电动汽车相比，在乘用车中实施电池更换的成本要高得多，但仍具有合理的可行性，因为这样可以加长车辆的行驶时间并产生收入，而不是坐在充电站苦等。直到有一天，电池可以实现极速充电，对出租车和网约车运营商来说不再是一个经济问题。

尺寸（及电压）是重要问题

四轮电动汽车中的电池组尺寸太大，无法手动更换，需要自动化支持。自动化系统成本高昂，通常设计用于特定型号的电动汽车或特定电池组。与踏板车和摩托车相比，这些因素共同导致大型电动汽车的电池更换成本更高。在某些拥有大量同类型电动汽车的车队中，难以进行经济有效的部署。

对于当今的400V电动汽车功率变换电路和电池组而言，充电速率是有限的。这是在车队中采用电池更换方案的主要推动因素。有两件事可能会改变在车队中实施电池更换方案的经济性：更高的电压和更好的电池。第一种情况已经出现 - 800V及更高电压的电池组已经出现在一些电动汽车上。当电动汽车充电需要几个小时时，更换电池是有意义的。更高的电池电压可实现极速充电(XFC)并缩短充电时间。这可能会改变成本计算的经济性考量。如果电池充电最多只需要15分钟，情况会如何呢？

15分钟内完成充电可能会在不久的将来出现。QuantumScape和Solid Power等公司已经展示了15分钟内完成充电的技术方案，并开始试生产。这仍然比重新加满油箱或更换电池的时间要长。但在车队运营中，车辆通常在加油时进行清洗和消毒。清洗车辆的过程可能比加满油箱花费更多时间。这为极速充电(XFC)和高压电池组的使用提供了更多的机会。这是基于性能和成本因素进行权衡的经济性决策。电动汽车充电速度越快，采用电池更换方案的吸引力就越小。 只需五分钟即可充满电的电池？

电动汽车电池组如若实现五分钟充满电，将在许多方面改变游戏规则，包括摒弃电池更换方案。包括StoreDot、EExion和Nyobolt在内的一些公司正在研究用于电动汽车的先进电池和超级电容器，它们可以在大约五分钟内完成充电。其中一些五分钟满电电池的应用目标是踏板车以及大型电动汽车。这些研究项目还需要几年时间才能取得成果。因此，随着电池和电动汽车技术的不断进步，电池更换方案可能在不确定的未来在技术和经济上仍有存在的空间，然后才会慢慢完全消失。