电动汽车“换电”方案的可行性

2023年12月1日发(作者：二手11款is250值得买么)

电动汽车“换电”方案的可行性

近期工信部在一则答复函中提到：

下一步，将加大对充换电基础设施项目建设用地等共性问题的解决力度，并行支持“充

电”“换电”两种发展模式，为新能源汽车推广应用创造良好环境。

这个回复的意思是，工信部过去一直支持新能源汽车的充电设施，而现在，也要以同样

的力度支持换电了。

“换电”指的是，纯电动汽车没电了以后直接开到换电站，把电池整体卸下来，换上一

块充满电的电池。

那么这种给纯电动汽车补电的方式可行吗？

1.电动汽车充电功率有上限

换电的解决方案最早是由电动汽车充电速度慢、充电桩数量少而衍生出来的。纯电动汽

车充电和燃油汽车加油是同一个过程。什么时候纯电动汽车充电的速度接近加油的速度了，

全面取代燃油车的时间就到了。

一辆燃油车加满一箱油可以跑600公里，加一箱油大约需要3分钟，也就是每分钟增

加200公里的续航里程。而纯电动汽车的百公里耗电按15度算，如果要达到燃油车加油的

速度，每分钟要充进去30度电才可以。

每分钟充30度电需要多大的充电桩呢？1800千瓦。而今天，我们在高速公路休息区看

到的那些充电桩都是多大的呢？一般是两种，一种60千瓦，一种120千瓦。而且，这已经

是国家电网的大功率快充桩了。它们只能提供燃油车加油时补充续航速度的1/30-1/15，所

以今天现实的局面是加油3分钟，充电1小时。

当然，现在有些厂家自己定制的专属充电桩的功率更大，比如特斯拉最高就有250千

瓦的充电桩。但这也只是1800千瓦的1/7而已，依然不能算快。只有当进展到加油3分钟、

充电5-6分钟这个比例的时候，纯电动汽车补电才不会是人们的焦虑。那个时候，充电功率

就是1000千瓦。

这种超高功率的充电桩不要说国家电网了，就算是最激进的电动汽车品牌也都没有。不

是因为它们发展速度比较慢，几年后会慢慢达到1000千瓦，而是永远也不可能达到这个功

率。因为这么高的功率已经超过了两个限制，一个是人体限制，另一个是电池限制。

超过人体限制是因为太沉了。具体原因是这样：

要达到1000千瓦的功率，如果充电的电压按1000V算，线上的电流就是1000A。1000A

肯定不能用一根铜导线传输，而是要分成多股导线，再算上高压大电流下必须做到位的绝缘

层、外包皮，这根线从充电桩接出来、接到电动汽车充电口上，就算只有3米长，重量也妥

妥超过100公斤，而且还很难根据需要的角度弯折。女性、中老年人是没有力气把这根线插

在车辆的充电口上的。

同样迈不过去的硬件限制还有电池的性能。

因为要求5-6分钟充满电，就至少要保证10C-20C的充电速率。补充说明一下，1C指

的是1小时内把电池电量充满；如果充电速率是2C，就意味着半小时充满。今天，电动汽

车里使用的电池大都只支持1C-2C的充电速率，也就是说，最快也只能在半小时到1小时

内充满。如果再快，电池就会大幅折寿，所以电池管理系统会把充电速度卡死在一个合适的

区间。

为什么不能支持20C的充电速率呢？其实这类电池也有。比如，航模里的电池很多就

支持这种大功率充放，但它们的能量密度会低很多。原本可以续航400公里的电池，换用支

持20C充电的类型，续航就变成180公里了。

所以，从人体极限和电池极限两个硬性的指标来看，充电速度是不可能比特斯拉的250

千瓦再大幅提高的。

2.换电能解决充电慢

有这两个硬限制卡着，想加快充电速度就只有换电了，也就是把纯电动汽车的电池整体

拿下来，再把另外一块早就充满的电池换上。这个步骤如果可以控制在几分钟之内完成，充

电速度上的限制就能打破。

它到底需要多久呢？

其实，今天已经有厂商推出了换电方案。对普通用户来说，就是蔚来ES系列；对行业

用户来说，最典型就是电动垃圾车。

蔚来电动汽车换电池的操作，你在网上可以找到视频，过程大致是这样的：

先把车开到换电站，这和开到加油站类似。然后，把车停到指定位置。一个车位的换电

站，面积大约和机场书店差不多。停好以后，机械臂把车辆抬起大约1米，然后会有一个和

汽车底盘一样大的机械托盘伸进车底，对准螺丝孔后把底盘的电池卸下来，托着它送到库房。

同时，托出一组充满电的新电池，对准螺丝孔位安装好。再把车放下来，开走就可以了。从

司机下车到司机上车，总共需要5分钟时间。

到现在为止，蔚来的实际用户换电次数超过100万次。这个数字听上去非常夸张，我大

概算了一下：

蔚来在公布换电方案时，信心满满地要在全国建1100座换电站，但实际上只建成了143

座。如果有100万次换电，每座就要至少承担7000次。按每次6分钟计算，就需要连续运

转29天。而实际上，换电站不可能一直运转，假设每天有7小时在运转，就需要每座换电

站至少存在了3个月以上才能达到100万这个数字。这么一算，还是很合理的，因为蔚来

的换电站已经运转了3年多了。

而且从真实的视频采访里看，下班后到睡觉前这段时间换电站总是人满为患，几乎每个

车都要排队，等几十分钟时间。虽然换电只需要5分钟，但排队半小时到1个小时还是非常

尴尬的。但这起码也说明，当前换电的需求是大于供给的。

至于纯电动工程车辆的换电，就没有这么麻烦了。比如，北京航天桥下的北京环卫垃圾

车的换电站，由机械手臂实现电池的换装，垃圾车是不需要排队的。

3.换电式设计既是困难又是优势

换电方式之所以不广为人知，是因为它存在两方面的困难，一个是设计上的困难，一个

是资金上的困难。

设计上的困难就是，注定只能在品牌内部实现换电。不同品牌的汽车，底盘设计不同、

电池规格不同，是不可能通用的。

蔚来或其他工程车辆之所以能把换电搞起来，是因为它们的市场占有率过线了。比如蔚

来，一共卖出了5万辆纯电动汽车，而且销量还在增长。2020年以来，中国每卖出3-4辆

纯电动汽车，就有1辆来自蔚来。所以，它在事实上形成了一部分电池设计上的统一，自然

可以搞换电。

工程车辆更是如此。它们本身就是统一设计制造的，只要在画图纸的阶段规划了换电，

就一定可以实现。而且，换电的方案还可以从工程车辆扩展到城市公交车和出租车。

而对于个人用车来说，要不要设计成换电的方式，需要在车辆诞生之前的3-5年就规划

好，也就是说，从画图纸开始就要把车身和电池分开设计。

这个思路有点像配电脑，存储部分就相当于车辆的电池，可以用一个外置硬盘，也可以

用NAS系统，或者最简单的，插一个500G的SSD。车电分离的设计也是这样，电池安放在

底盘的一个固定位置，电量可大可小，电池规格的高低和车辆本身的性能、内饰、配制完全

无关。

但是，目前大部分纯电动汽车一开始都没有这样设计，它们一般采用的是一体式的设计

思路——当车比较豪华时，电池往往就比较大；车比较普通时，电池容量也随之配备的比较

小。

车电分离的好处是什么呢？

这样一来，电池的拖累就不再有了。比如，我很看好某款车，而且我对电池比较懂，知

道刚刚涌现的一大批纯电动汽车的续航里程之所以都飙到600公里以上，是用NCM811这

种电池堆出来的。而这种电池我不喜欢，虽然它能量密度高，但业界早就有质疑，夏天听到

的“纯电汽车充电时着火了”的新闻就和它脱不了干系。

于是，在车身和电池不分离设计的时候，即便这款车设计得再好，我也不愿意买。我宁

可买出租车水准的、使用了磷酸铁锂电池的那种很难自燃的车款。

但如果车身和电池是分离设计的，我就不用操心电池了。我可以买车身租电池，这样购

车款可能比买带电池的还便宜7万元。电池呢？就按月租。比如，我总是上下班跑，租一个

小一些的电池就够用了，租金也便宜；如果我要跑一趟400公里的长途，就租最大容量的电

池，租一次就可以。

而且我知道，NCM811电池不稳妥，但之后肯定会有改进型推出，比如NCM523出来

了，我租这个型号的电池就可以了。

所以，电池和车身分离不仅能实现快速换电，更可以催生一些中间形态。比如，用户偶

尔采取换电的方式补充续航，但他可能根本不看重这种充电方式，而是看重今后可以随时升

级自己的电池。

除了设计上的困难，换电方式的另一个麻烦就是资金困难。

举一个现实中的例子：蔚来汽车3年前规划要建设1100家换电站，但实际到今天只建

成了143家，困难之大，可见一斑。

如果厂商按照100辆车配一个换电站的比例建设，一个厂商每年卖出50万辆新车，就

要新建5000个换电站。一个换电站占地60平方米，每年光新建换电站就要占用30万平方

米土地。土地审批难、租金高，所以换电站建设费用高，需要大量资金才可以。

传统车厂从没有遇到过类似的业务和困难，而新能源换电方案的车厂相当于不但要卖

车，还要提供对应车型的个性化加油站。

而开头说的“工信部将并行支持充电、换电两种发展模式”，就是针对这部分困难而言

的，要大力扶持、给予补贴。

4.小结

换电的方案当然可行，尤其是对那些销量巨大的车企更是一个可选项。

而对于用户来说，换电的方案不止是弥补了电动汽车充电慢的不足，哪怕是对那些自己

家就有停车位、充电桩的用户，换电都是一个更好的设计。因为如果从图纸阶段就做到了车

电分离，那么你买到的就是一辆相当于电池可以升级的纯电动汽车了。