——《細說“通用換電方案”系列》之二

本文主要圍繞通用換電方案的總方案展開，介紹“快換型通用動力電池系列”初步方案中各電池型號，分析各種車型如何佈局安裝“快換型通用動力電池”，會牽涉到配套的系列解決方案，其中兩個最直觀的與連接相關的解決方案也在本文中展開說明。文中還將分析通用換電給電動汽車帶來的一些必然改變，並展望通用換電的“電動汽車時代”。介紹結合配圖說明，大家容易看明白些。想了解整個通用換電方案的概要，還請看《一個“貪心”的換電方案：讓電動汽車全面崛起》一文。

以往推出的換電電池基本有一個共同特點：電池本身缺乏通用特性，但也會嘗試提供給不同的車型使用，不過適用性有限，不是採用的車型極少，就是隻侷限在一些低性能的車型中使用。上述情況下相關企業建設配套換電站受到極大限制，少則只建幾十座，多則建了幾百座，建站目標至多定為上千座，與汽車活動範圍廣，需要廣佈換電站的要求相去甚遠。想通過換電方式真正解決電動汽車的“里程焦慮”問題，預計配套的換電站國內起碼在萬座以上（目前全國燃油車的加油站有10萬座左右）。

我們準備以大視角去解決問題，目標是：以最少的電池型號滿足最廣泛的需求。每個型號電池都可以被大量車型選用，電池系列的應用不限於乘用車，還包括商用車，絕大多數車型都可從這些電池型號中選用（設定“快換型通用動力電池”時，已考慮到其性能不因實現通用性而被明顯削弱，不會因性能下降而影響其被選用），大量的車採用這些型號的電池，從而解決了廣佈換電站的經濟性問題，各換電站配備這些型號電池的換電裝備和備用電池，換電方式可以得到普及。參與通用換電的主力是純電動汽車，其它類型的新能源汽車也可選用（現在的各種類型新能源汽車幾乎全部有電力驅動或只用電力驅動，而且大多安裝有動力電池，區別在於車上用於發電的能源和發電的方式不同）。

做法上，可以考慮只推出一個電池型號：一款尺寸較小的電池給所有車型選用，安裝數量按車的情況而定，理論上這是可行的。但這樣做，按目前電池能量密度及其在不遠的將來可能達到的數值，很多車型需安裝電池的數量多，換電所需時間長，這與我們要快速換電的目標不符，且還有一些難以解決的問題，實際操作並不合適。反過來看，確也沒必要限定為一個型號（燃油汽車也並非只採用一個牌號燃油）。因此，我們的初步方案是：由多款“快換型通用動力電池”組成“快換型通用動力電池系列”供絕大多數車型選用和換電。

確定了上面的思路後，還有兩個關口要過。正因為這兩個關口的存在，雖然統一電池的呼聲一直較高，但從未見真正可行的通用換電方案推出來。

一個關口是，階段性思維制約：要充分利用車上可安裝空間安裝動力電池。其原始的目的是要做長“一次續航里程”，把車上適合集中安裝電池的空間都利用起來（一種極端做法，現已成普遍性做法）。但車的類型多，尺寸不一，都要充分利用空間，電池的規格型號就會很多，做不出我們想要的方案。在《普及電動汽車，無需等待動力電池技術突破》一文中，我們對此進行過分析，應該通過平衡“里程焦慮”的兩個相關因素來解決：暫時縮減“一次續航里程”，以達到“連續續航確定的方便性”（定義參見該文）。打破思維定勢後，通過多種代表性車型的模擬佈局排列，我們可以設計出一組電池（做出總方案），達到我們的願望，即：最少的電池型號滿足最廣泛的車型佈局選用。

後面還有一個關口：按總方案的佈局，會出現多種其它難題，如：連接結構如何解決，溫控怎麼辦，電壓如何匹配，方案如何與電池技術進步相關聯等，把這些問題解決好（由系列解決方案應對），整個方案才能成立。

其實，有些問題必須是在設想總方案時與系列解決方案要應對的一些問題一起考慮，如：電池採用哪種形態，採用怎樣的安裝方式，與液態溫控解決方案一起綜合考慮後才能確定。設定總方案的底氣來自於部分配套的解決方案。

解決上述問題後，經設計推敲，設定各電池型號的尺寸，已不算太難了。設計出來的電池，與現在某些換電電池看上去也很接近，差異體現在細節上。

5個電池型號（初步方案）和作為例子的車

初步設計了5個電池型號，見圖一：

5個電池型號分別為：A、B、C、D、E，其中型號A、B、C、D四款是底置型電池，型號E為側置型電池。各電池尺寸為：

型號A：長寬厚為900*600*120mm；

型號B：長寬厚為1000*820*120mm；

型號C：長寬厚為1200*1000*120mm；

型號D：長寬厚為1480*1180*120mm；

型號E：長寬高為560*400*350mm。

上述尺寸中，底置型的A、B、C、D四個型號尺寸是指主體尺寸。底置型電池周邊有用於與車連接固定的安裝結構，圖中在主體四周畫了一圈安裝邊條，用以示意這些結構，不排除最終產品出來時外觀上有很大不同。安裝最常規且可靠的方法是用多個螺栓直接將電池固定到車上，但也可採用其它已有的固定方式，還可創新安裝固定結構。上面電池主體尺寸不包含安裝結構。

圖中可看出，5個初步設計的電池型號，接口區域都設置了凹陷結構（解決方案一的方法）。型號E還設置了多組接口（兩組，解決方案三的方法）。

電池的額定電壓先都暫時只設一個基本電壓：型號A為192V，型號B為192V，型號C為384V，型號D為384V，型號E為96V。以後會介紹電壓可選方案（解決方案四），如果實施，各型號可能都會有兩種或以上電壓可選擇（切換）。上述額定電壓都是標稱，實際每種型號電池個體的額定電壓可能會因內部電池類型不同而不同（解決方案五的內容），因此各型號額定電壓實際上是一個電壓範圍。

各型號電池的儲存容量，因還沒有實際產品，只能在假設的基礎上按體積計算：

系統體積能量密度為300wh/L（現在的技術已能做到）時，A、B、C、D、E型號電池的儲存容量分別是：19.0kwh、28.8kwh、42.3kwh、61.5kwh、23.0kwh。

系統體積能量密度為400wh/L時，A、B、C、D、E型號電池的儲存容量分別是：25.4kwh、38.4kwh、56.4kwh、82.0kwh、30.7kwh。

系統體積能量密度為500wh/L時，A、B、C、D、E型號電池的儲存容量分別是：31.7kwh、48kwh、70.5kwh、102.5kwh、38.3kwh。

我們預估，當“快換型通用動力電池”正式推出時，系統體積能量密度能達到400wh/L或更高，因此在測算各車型選用“快換型通用動力電池”後的續航里程時，一般以這一前提下電池的儲存容量為基礎。

圖二是介紹通用換電方案時作為例子的車，後面全面分析各種車的電池佈局將從這些例子引申，圖中全部按相同比例顯示，也將電池系列放入圖中右上角（11）。車依次是：作為乘用車代表的轎車（1），輕型客車（2），中型客車（3），大型客車（4），微型貨車（5），輕型貨車（6），廂式輕型貨車（7），重型貨車中的半掛牽引車（8），重型貨車中的半掛車（9），半掛牽引車、半掛車、集裝箱組合後的集裝箱卡車（10）。

乘用車應用“快換型通用動力電池”分析

下面從一款轎車入手，介紹“快換型通用動力電池”底置型各型號在乘用車中的應用。

圖二（1）是一款中級轎車，長寬高為4980*1845*1525mm，軸距2820mm，輪胎外徑660mm。按現下流行的德國分級方法，屬B級車。圖三是該款B級車安裝D型電池的結構示意圖；圖四是該款B級車安裝B型電池的結構示意圖；圖五是該款B級車在採用上述兩種電池佈局情況下，安裝完成後從車下斜向上看的外觀示意圖。

上面示意圖中，兩種佈局都設計有電池架，電池架安裝於車架中間段（乘用空間之下）的主樑內側，電池向上安裝於電池架內。

轎車一般只安裝一塊或一組“快換型通用動力電池”即可，但也可同時安裝有其它動力電池。圖三中電池架上還安裝有固定的動力電池（非通用），位於後排座椅之下（見電池架上向上凸出部份），安裝多組電池的用法和意義以後再做展開性介紹（系列解決方案七）。

圖四中B型電池佔用空間較小，這種佈局有多種可能性：①.車型不是純電動汽車，可能是混合動力汽車、增程式電動汽車等，也選用了“快換型通用動力電池”的，燃料電池汽車也可以採用這種方式，以增加使用靈活性；②. 純電動汽車，還安裝有其它動力電池，可以是非通用的動力電池，也可以是其它“快換型通用動力電池”；③. 純電動汽車，只用一塊B型電池，無其它動力電池，當電池能量密度大大增加後，不需要太大的動力電池時，可採用。三種情況下B型電池的安裝位置不一定要如示意圖中所示，可根據需要合理佈局。

從一款轎車，引申分析所有乘用車佈局底置型“快換型通用動力電池”的情況，需瞭解乘用車結構上一些共同點。乘用車的車身結構大多數採用承載式結構，也有少量車型採用半承載式結構、非承載式結構。先分析承載式結構、半承載式結構的電動汽車：

承載式結構、半承載式結構的電動汽車，因其車身結構件的設計有較大的靈活性，一般可設計出較大橫向空間，因此在車身中部主樑內側可安排出一個很大的集中安裝空間（如果是轎車的話，基本位於整個乘用空間之下，因車身強度和安裝其它部件等需要，主要縱梁之間一般也有截面高度較小的橫樑連接，橫樑位於電池架上方）安裝動力電池，與空間縱向尺寸關聯最大的是車的軸距，相同軸距下橫向可佈局空間與車身寬度關聯最大，輪胎外徑（包括其活動空間）、懸架結構尺寸等對空間尺寸也有影響。電動汽車前後橋之間一般無傳動裝置，驅動橋的電機和減速器等結構也較緊湊，佔用縱向尺寸較小。

如果採用半承載式結構車身乘用車的車架結構，與非承載式結構車架接近，則參看後面對非承載式結構車身乘用車的分析。

乘用車懸架可採用的類型較多，各有優缺點，一般各車型設計中綜合考慮後確定採用類型。大多數類型懸架佔用縱向空間較小；有少量乘用車採用鋼板彈簧懸架，佔用輪邊位置的縱向尺寸會略長；還有應用較少的懸架類型中有佔用縱向空間較長的，如扭杆彈簧懸架，但在設計為電動汽車且需安裝儲存容量較大的底置型“快換型通用動力電池”時，可以不選用這種懸架，改用其它懸架。

從車身橫向看，縱梁、門框等車身結構需要空間，電池架（電池艙）結構也需要空間，有的還需為電纜、管路等部件留出必要的空間。縱向、橫向留出必要空間後，中間集中部分可作為底置型電池的佈局空間。

我們假設了四種尺寸的轎車作為分析的例子，按尺寸從小到大分別為：①、②、③、④，圖六為四種尺寸轎車的俯視示意圖，中間實線框內為可安裝底置型“快換型通用動力電池”主體的集中區域（如果電池主體緊挨實線框，俯視看，實線框部位可以是電池上連接結構與車上連接結構的重疊部位）。圖中標註了車的軸距、集中區域中的最主要區域的縱向和橫向尺寸，實線框中縱向超出最主要區域的部分因選用的懸架、電機、變速器等部件的結構尺寸不同有較大差異，具體各車型可按自身特點佈局時利用。

圖七是A、B、C、D四種底置型“快換型通用動力電池”型號去除安裝結構後主體的平面圖。

圖八顯示了四種尺寸轎車可佈局底置型“快換型通用動力電池”電池的型號與數量。

從圖中可見尺寸越大的車型可選擇底置型電池的型號及其組合相應越多。由於車型繁多，主要相關尺寸各不相同，例子選擇了所有轎車中尺寸從小到大較典型的四檔，其它各車型主要安裝區域的縱向、橫向尺寸中一個或兩個都大於例子中對應尺寸的，存在選用更多或更大的底置型電池的可能，具體看實際尺寸和各型號電池尺寸的對應。

上面四種尺寸的轎車，按德國的分級方法，①車屬於A00級微型車，且是單排雙座的，雙排四座的A00級車比①車長，但比②車短，②車屬於較大的A0級車，③車屬於較大的A級緊湊型車，也可能是較小的B級車，④車如果是B級車的話，屬於特別長了，但在C級車的範圍內，D級車則基本比④車更長更大。

在上述模擬佈局基礎上，按當前純電動汽車要儘量佈局最大儲存容量“快換型通用動力電池”的需求，我們可按上述分級從小到大排一下各級別車可佈局電池的型號和數量（好象沒有嚴格的按軸距分級標準，各人理解不同，不同級別車的軸距範圍還有交叉重疊，所以描述也只是個大概）。這種描述在《一個“貪心”的換電方案：讓電動汽車全面崛起》一文中已出現過，這裡儘量予以補全（如果看起來累，不看也罷）：

A00級轎車中尺寸較小的安裝A型電池（基本為單排雙座型），較大的可安裝B型電池（四座或四座以上基本上都可安裝B型電池）；

A0級轎車都可安裝B型電池，較寬大的可安裝C型電池；

A級轎車都可安裝C型電池，較大的可安裝一塊A型電池加一塊B型電池（兩塊電池總儲存容量比一塊C型電池多13%左右）；

B級轎車中尺寸較小的也只能安裝C型電池，或安裝一塊A型電池加一塊B型電池，尺寸較大的可以安裝D型電池。

C級轎車可以安裝D型電池，尺寸較大的可安裝一塊C型電池加一塊B型電池（兩塊電池總儲存容量比一塊D型電池多15%左右）；

D級轎車可以安裝一塊D型電池，較大的D級轎車可安裝兩塊C型電池（電池橫過來安裝，前後兩塊，兩塊C型電池總儲存容量比一塊D型電池多40%左右），安裝不下兩塊C型電池的D級轎車也有一個安裝一塊C型電池加一塊B型電池的選項。

安裝兩塊不同型號電池的，基本會分為不同組使用。安裝兩塊相同型號小電池，但總儲存容量不及安裝一塊大電池的，也基本會分為不同組使用（現在意義不大，將來可能有合適的應用場景）。安裝兩塊相同型號電池，總儲存容量大於安裝一塊大電池的，一般可組合在一起使用，但也可會分為不同組使用。多組電池的應用場景，都留給以後再作展開介紹（系列解決方案七的內容）。

如果“快換型通用動力電池”各型號在定型時，尺寸與現在初步方案有明顯的不同，上述描述的情況都可能出現變化。

上述車型中只安裝一塊小型號電池，留出較大空間的，應用情況可參看前面圖四對應的B級轎車安裝B型電池的幾種可能應用場景（基本有三種可能），其中一種可能是應用到其它新能源汽車上，我們前面提到過，通用換電方案不限於純電動汽車，只要能夠合理佈局，各種新能源汽車都可以選用。

上面分析的是轎車的情況，其它採用承載式結構、半承載式結構的乘用車，佈局情況都大同小異，大家可以參考上述情況自行分析。可能的不同，比如：同樣軸距下，SUV的車身可能更寬，存在可佈局大一號電池的可能；少量採用鋼板彈簧懸架的乘用車，如部分微型客車和輕型客車（不超過9座的為乘用車）的後橋採用鋼板彈簧懸架，佔用輪邊位置的縱向尺寸會略長，就可能在同樣軸距下只能選用小一號的電池（用小型號組合的也可能受到影響，總儲存容量會減小）。

由於底置型“快換型通用動力電池”接口區域設有凹陷結構，在乘用車上佈局十分靈活，實際布排電池安裝的位置、方向在可容下的情況下可按需變化，圖九顯示了上述①和②車的一些不同佈局方式，當然，變化不限於圖中這些。③和④車的布排變化可類推。

再分析一下乘用車中少數派，非承載式結構車身的乘用車，如一部份越野車、SUV、微型客車和輕型客車（不超過9座的為乘用車）。非承載式結構一般有兩根連通車前後的縱向大梁，大梁之間也用橫樑連接（部分橫樑截面高度小於縱向大梁截面高度）。因此非承載式結構車身未經特別處理，一般可佈局底置型電池的集中空間相對狹窄。我們要想些辦法，以增加非承載式結構車身乘用車佈局底置型電池的總儲存容量。

商用車中的皮卡，大多也是非承載式結構的車身，情況與上述非承載式結構車身的乘用車相似，也提上來在此一起說明。如果有采用半承載式結構車身的皮卡，車架結構是與非承載式結構車架接近，也歸入當前的分析。如果有采用承載式、半承載式結構車身的皮卡，結構情況與前述承載式結構車身的乘用車相似的，參看前面分析就可。

下面列出幾種解決思路：

a.重新設計大梁，大梁中間部分用彎折結構向兩側外移，擴展中間集中佈局底置型電池的空間。這種方法技術難度可能不小，考慮彎折結構不一定要如同一些承載式結構這樣直角拐彎，可改為鈍角，還可採用圓角過渡，以減低技術難度。這樣設計後，車上集中可佈局底置型電池的區域接近上述承載式或半承載式結構車身的乘用車，但會略小些；

b.如果大梁下面空間足夠（或車身經設計調整後），可在大梁下安裝電池架，安裝電池架後的集中可佈局底置型電池的區域也類似於上述承載式或半承載式結構車身的乘用車，圖十是相關佈局示意圖；

c.設計車的佈局時，前後橋上的各部件（包括電機、減速器等）儘量分別偏向前和向後，增長大梁中間可佈局電池空間的長度，然後選用相對小型號的底置型電池，增加布局電池的數量，圖十一是相關佈局示意圖。

商用車應用“快換型通用動力電池”分析

上面比較詳細的介紹了乘用車佈局底置型“快換型通用動力電池”的情況，配合示意圖說明，大家應該有了感性認識。後面介紹商用車佈局情況時，可以儘量簡潔些。車架較高的商用車上會用到側置型“快換型通用動力電池”，特別是中、重型的貨車，側置型電池成為主力，原因之一是相比安裝底置型電池可獲得更大的儲存容量，另一原因是與換電站的佈局思路相對應，城區內的換電站建議不設側置型電池換電（原因以後介紹）。

對應上面圖二中的各種客車、貨車例子，下面圖十二、圖十三分別為客車、貨車佈局“快換型通用動力電池”的示意圖（各車的分圖號與圖二中一致）。

車身結構對商用車佈局“快換型通用動力電池”的影響較為次要，因此商用車不再以車身結構分類來分析。

與上述乘用車相似，商用車佈局“快換型通用動力電池”的位置一般需避開：車橋、驅動電機、變速機構、懸架、輪胎等。佔用縱向空間較長的懸架類型，在電動汽車上可以不選用，但如果需要佈局“快換型通用動力電池”數量較少不影響佈局的仍可採用。在商用車中仍有普遍應用的鋼板彈簧懸架則在考慮之中。另外，電動汽車上驅動電機和變速機構佔用的縱向空間可能相對較多（與功率大小相關，一般為車橋的一個方向佔用較多，還與採用結構有關，比如採用輪轂電機驅動則對縱向空間無直接影響），但一般不影響大梁外側的空間。對於結構或安裝位置有較大靈活性的其它部件，可為“快換型通用動力電池”的佈局讓開空間，重新規劃結構或安裝位置。

商用車還可分為客車類和貨車類進行分析，先看客車類：

圖十二（2）輕型客車長寬高為6000*2080*2520mm，軸距3800mm，安裝了2個C型電池。

圖十二（3）中型客車長寬高為8720*2380*3340mm，軸距4000mm，安裝了4個B型電池。

圖十二（4）大型客車長寬高為12060*2560*3380mm，軸距5800mm，安裝了3個D型電池和8個E型電池。實際應用可以只安裝一種電池，如果為了提高續航里程安裝了兩種電池，會分為兩個不同的電池組（集組，見後續解決方案七的介紹），並且由於電壓匹配問題，可能會去掉一個D型電池（安裝2個D型電池和8個E型電池）。

從上述圖例引申分析客車佈局“快換型通用動力電池”的全面情況：各種客車都適合安裝底置型電池，還可能將部分電池安裝在後懸下（後橋之後），車內地板較高或局部較高（一般會在車後部）的中型客車、大型客車還可安裝側置型電池。由於車型種類多，車身尺寸、軸距各不相同，實際各種車型佈局情況會有很大不同。與圖例相比的可能變化：中型客車可以根據車身情況安裝多個C型電池或D型電池（不安裝B型電池），還可能同時安裝E型電池以增加續航里程（分為兩個不同的電池集組）；大型客車也可以根據車身情況安裝多個B型電池或C型電池（不安裝D型電池）。

輕型客車一般無法安裝側置型電池，安裝C型電池較為合適，最長的可能可以安裝3個C型電池。如果要增加總的續航里程，還可考慮加裝一組非通用電池（非通用電池無形狀限制，可分佈區域多，可以找到安裝空間）。

再看貨車類：

圖十三（5）微型貨車長寬高為4850*1600*2100mm，軸距2600mm，車底設置有電池架，安裝了1個C型電池。

圖十三（6）輕型貨車長寬高為5980*2050*2360mm，軸距3360mm，車底設置有電池架，安裝了2個B型電池。

圖十三（7）輕型貨車尺寸同上，長寬高也是5980*2050*2360mm，軸距3360mm，不同之處是車廂為廂式，大梁兩側設置有電池艙，安裝了4個E型電池，E型電池用寬度方向裝入電池艙。

圖十三（8）半掛牽引車（重型貨車）長寬高為6920*2500*3000mm，軸距3300+1350mm，大梁兩側設置有電池艙，安裝了6個E型電池，E型電池用長度方向裝入電池艙。

圖十三（9）半掛車（重型貨車）長寬高為12200*2480*1580mm，大梁兩側設置有電池艙，安裝了12個E型電池，E型電池用長度方向裝入電池艙。

圖十三（10）是上面半掛牽引車、半掛車組合並裝上集裝箱後的集裝箱卡車。

從上述圖例引申分析貨車佈局“快換型通用動力電池”的全面情況：

皮卡已提到上面乘用車中說明。

微型貨車車身較低，適合採用底置型電池，也與乘用車類似，車身尺寸、軸距等不同佈局電池的型號、數量也會不同。

輕型貨車如果主要在城區中運行，建議只安裝底置型電池（城區內換電站只為底置型電池換電），佈局電池的型號、數量按情況而定；運行區域廣的輕型貨車兩類電池都可佈局，但一般佈局側置型E型電池總儲存容量會相對大一些，可佈局4～6個。

重型貨車（半掛牽引車、自卸車、混凝土攪拌車等）一般適合安裝側置型E型電池，但由於車身並不長，基本只能安裝6個E型電池。半掛牽引車重載時可以用後面半掛車上的電池供電，但自卸車、混凝土攪拌車等按當前電池能量密度，續航里程是比較不足的（在所有可應用“快換型通用動力電池”的常規車型中，不足主要在這些類型車上），因此建議同時安裝有非通用的動力電池，充換電結合使用（也請參見後續解決方案七的介紹），但如需連續長途行駛，已可通過多次換電完成行程。

中型貨車與輕型貨車相似，一般規律是噸位大則車身尺寸也相應大、長度長，可配置更多電池以配合續航里程需要。中型貨車比較適用側置型的E型電池，電池安裝方向視大梁兩側空間尺寸而定，較窄的與輕型貨車一樣，E型電池用寬度方向裝入電池艙，較寬的則與重型貨車一樣，E型電池用長度方向裝入電池艙。

掛車中的全掛車、半掛車、中置軸掛車（數量最多的是半掛車）大多適合安裝側置型的E型電池，且大多數掛車可安裝空間充分，也有少數類型掛車不適合安裝E型電池，但可安裝（或改變設計後可安裝）底置型電池，但儲存容量相對較小，不過結合牽引車上的電池，組合後車的總續航里程相對還可。

商用車中除純電動汽車外，其它類型的新能源汽車也可選用“快換型通用動力電池”，如混合動力汽車、增程式電動汽車、燃料電池汽車等，但考慮到空間和成本，一般電池安裝量會少於純電動汽車。

商用車中某些特殊車型很難佈局“快換型通用動力電池”，如：有些特重型車，縱向排列了很多車橋和輪胎，間距很小難以安裝快換電池；還有些特種車，車橋與車橋之間、輪胎與輪胎之間都安裝了專用設備，可安裝快換電池的空間太少，常見的道路清掃車就是這樣。

對於難以安裝“快換型通用動力電池”的車，有兩種應對辦法，一種辦法是改變設計或選用同類車中不同形式的車型，道路清掃車就有清掃設備安裝在前懸上的類型，這種類型可以安裝快換電池；還有另一種辦法，不屬於創新思路，就是很多人想到過的電池掛車，將電池掛車拖掛在主車後方，為主車供電。電池掛車可在換電站更換，相當於一種特殊的“快換型通用動力電池”。這個思路在換電站普及的情況下，可以考慮實施。如果需求量較少，可以只在部分換電站配備，需要換用可提前預訂。

連接相關的解決方案

在上面做出總方案時，直接在電池型號的示意圖中能看到兩個連接相關的解決方案，一個是解決方案一：電池接口區域設置凹陷結構；另一個是解決方案三：電池設多組接口。

解決方案一，電池接口區域設置凹陷結構，對於底置型電池尤為重要。初步設定的底置型電池，安裝時直接對插連接，即電池安裝方向與接口連接方向是一致的，接口位於電池上方（一般電池和車上的對插結構起碼有一個設計為可以側向浮動，以便於插入可完全對正）。在乘用車上，車底下的空間在高度方向是很寶貴且受限的，最好不要因為接口而整體上提高車內地板的高度，對應接口位置的車內地板局部凸起也往往是不合適的。因此解決方案是電池接口區域有一個下凹區域，車上的接口結構就可大多位於這個區域內。

改變一下圖四中電池架的視角，改為斜向上看電池架，仍斜向上看B型電池，形成圖十四的示意圖。圖中可以看到電池架內的連接接口，接口的結構是，在一個向下凸臺的基礎上（起到固定接插件的作用），接插件再向下凸出。而B型電池上下凹區域的底面，接插件還是下凹型的，關於為一點，並不是必須這樣，也可以是電池上的接插件從下凹區域的底面向上凸出，而電池架內的接插件在向下凸臺的底面向上內凹。兩種做法都可以，應在綜合考慮一些細節因素後確定。

電池接口區域凹陷結構在做法上也有很多變化思路，最後確定時，形狀、尺寸可能都會不同於示意圖。下面圖十五中兩種變化，是考慮為車上接口結構留出更多空間，圖十五（a）中凹陷區域完全是開放式的，即打通了電池的兩個邊沿；圖十五（b）中凹陷區域是臺階式的，上段與圖十五（a）中相似，打通了兩個邊沿，但核心區域還有一段下凹。兩種做法下，車上相應區域空間相對寬裕，還可有更合適的位置放置連接接口的電纜。

解決方案三，電池設多組接口，在總方案的5個型號電池中，只應用到側置型的E型電池上。前面已介紹E型電池有兩個安裝方向，輕型貨車側面的橫向尺寸較小，E型電池以寬度方向裝入；重型貨車、大型客車等兩側橫向尺寸較寬，電池以長度方向裝入。E型電池也是安裝時直接對插連接，即電池安裝方向與接口連接方向是一致的，因此設有兩組接口。接口設置位置也有多種可能，下面圖十六（a）中，兩組接口在邊角相遇，圖十六（b）中則是外在結構上完全分開的兩個，各有利弊，最後應在考量多種因素後確定（比如要考慮：用一組接口連接前，另一組接口是否要遮擋密封？）。

底置型電池也可以設多組接口，比如上面的B型電池在向上面的兩個相鄰角落各設置一組接口。這種做法的好處是對應車型設定接口位置時靈活性更大（在基本相同的佈局情況下，因電池放置方向可變化，相當於電池四個角對應的車上位置都可以設置接口），不利之處是電池被接口占用了更多的空間。

總方案示意圖中其實還隱含了解決方案二：電池採用獨立液態溫控迴路（獨立液態溫控系統）。因為總方案中各型號電池都不需要與車之間進行管路連接，而作為通用換電用的動力電池，現有技術條件下，為了不削弱性能，大多是要採用液態溫控的，因此要用到解決方案二。關於解決方案二，後續再展開介紹。

通用換電帶來的一些必然改變

採用通用換電後，與當前新車型不斷提升續航里程的潮流相反，電動汽車如果只安裝“快換型通用動力電池”，與採用非通用動力電池的車相比，續航里程會有所下降。至於各種不同車型續航里程的測算，大家如有興趣，可以參照上面分析，先推導出關注車型可安裝電池型號、數量，結合電池儲存容量（建議參考系統體積能量密度400wh/L下各型號電池的儲存容量），再根據瞭解到的現有相近車型的電耗（與是否採用換電方式關係不大，但與電控水平等因數有關）進行推算。大家可能還會發現一個與燃油汽車不同的規律：在當前電池能量密度還不夠高的情況下，採用通用換電後電動汽車的續航里程與車的類型有明顯的關聯。

上面介紹的總方案其實看上去很簡單，在突破諸如“要最大程度利用安裝空間”，“統一電池不可能實現”，或相反要“只用一個標準電池解決所有電動汽車換電”等思維束縛後，再能想出多種解決方案來解決一系列問題，則提出上述總方案確實不難，模擬布排後只需花些功夫表達出來就可以了。大家動動腦筋可能還能排出更好的方案來。

最終決定通用換電方案能否實行得好，主要看需要用到各個解決方案時，能否做到位、做穩定。真正去實施方案時，負責實施的團隊有大量的工作要做，而且要求高，難度大。工作牽涉面也大：電池、車、換電站、運行、電池回收等，每一部分都有相當多的內容，會相當辛苦！

從根本上看，電動汽車的基本原理很簡單，確實像玩具車一樣，如果是換電池形式，只要裝上預設型號的電池為電動機供電，就可驅動車行駛。但電動汽車的動力電池比玩具車上用的5#、7#電池複雜得多，必須進行有效管理。當前來看，動力電池的管理系統（BMS）需要具有數據監測收集、狀態分析、能量控制管理（包括充放電管理、均衡等）、熱管理、安全保護、故障診斷、數據儲存、通信等功能。有些管理功能由電池自身控制，有些功能需要與汽車控制系統聯合管理。

從車的角度看，動力電池的負載能力要符合需求。通用換電方案要考慮到電池技術的發展，並支持動力電池多技術路線發展，要求各型號電池不同個體可採用不同類型的電池（指內部電池的類別及種類，見解決方案五），因此，動力電池應可將電池的負載能力各參數傳遞給汽車。汽車如何利用負載能力參數信息，可以有多種方式，功能簡單的車確認是否符合基本需求即可，功能設置複雜的車型還可根據參數的不同配置不同的供電模式。

還有，動力電池在有些車上多個組合成電池包，管理會更加複雜，可能每個電池都需與車建立通信，交流信息，聯合管理。還可能要考慮不同類型電池的串聯使用。

通用換電的目標是，汽車方（車企或車的設計方等）取得“快換型通用動力電池”的技術參數、技術要求後，能夠在不需要電池方（電池提供方，可以同時是換電運行方）參與的情況下設計除“快換型通用動力電池”外車的其它部分，包括電控、電機的配置等。電池方要驗證確認車對電池的使用是否符合要求，確認後為車型提供換電服務。當然，電池方也可為車的設計、調整提供適當的配合協助。但是，車型眾多，電池方無法為每種車型的研發投入大量的資源，如果都需要電池方的大量投入而不得，反過來會制約電動汽車的發展，不符合通用的特徵。

這樣，電動汽車三電設計緊密配合的做法就要改變了。每次換上電池，車與電池就像兩個剛碰上的陌生人，但需要馬上協同做事，因此需要制定一套規則：哪些管理由電池自行解決，哪些管理由電池和車共同解決，要交流哪些信息，如何交流，都要規定好，交流通信的內容可能會大大增加，管理方法也會複雜很多。而且考慮到電池技術的發展變化，管理技術也會進步，規則還需要有前瞻性。

通用換電方案總方案中各型號電池最終設定前，要收集大量車型的各種相關信息，儘可能考慮到各種需求，包括結構的、尺寸的、電池參數要求的、通信的等等。定型後，電池型號就像現在的汽柴油型號，反過來車在設計選用電池時，要去適應電池，根據電池的結構、尺寸、參數對應相關設計。

與通用換電方案總方案相配合，換電站的形式與現在非通用電池換電的換電站相比，也會有明顯的不同。一是通用性強，每種換電位可以對應大量不同的車型；二是停車對位必須是低要求，大概對準即可，速度快（換電站的具體思路本文不展開了）。

展望通用換電的“電動汽車時代”

在通用換電方案的總方案中，初步設定了四個型號底置型電池，側置型只設一個型號（為了減少型號，採用了兩組接口），似乎很不平衡。其目的是為了達到高換電效率，佔汽車數量大多數的小型車只需安裝一個電池，換電速度快，中、大型車上則安裝多個與小型車通用的電池後組合成電池包，兼顧了換電效率和控制電池型號數量兩個方面。整體上看，換電技術成熟後，電動汽車換電的效率可與燃油車加油相當。

在《細說“通用換電方案”系列》第一篇文章《普及電動汽車，無需等待動力電池技術突破》中，我們分析到，充電樁充電方式有多種侷限性，儘管技術在發展中，但提高充電速度既勉強又不能真正解決問題（預計小型車換電總時間2～5分鐘，充電總時間最快20～30分鐘，差異仍很大）。相對於電動汽車保有量，如果充電樁配比高，任何情況下無需等待充電或等待時間很短，平時空閒時間就會過長，公用充電樁運行企業會長期虧損，商業上無法成立。如果配比低，又無法為電動汽車提供連續續航確定的方便性（大家可以結合當前電動汽車保有量、充電樁數量和充電方便程度推算一下）。因此，只用充電樁充電方式，電動汽車使用體驗有重大缺陷，只能處於配角地位，無法成為汽車的主流。

通用換電方式由於其高效率，加上有計劃的佈局換電站，將建成覆蓋面廣的大系統，能夠為電動汽車提供連續續航確定的方便性，“里程焦慮”問題將得到解決。

如果充電換電兩種方法互為補充，充電樁配比低些，則可以充分利用充電的成本優勢但不需要依賴其提供連續續航確定的方便性，利用率上升，公用充電樁運行企業反而容易進入盈利狀態。

通用換電還帶來兩個意外好處：一個是動力電池進入流通狀態，金融部門參與進來也順理成章，可以解決電動汽車一次性購車費用高的問題。現在，主要用於區域運行的可換電電動汽車這個小眾市場中，已在試行“車電分離”模式，降低了一次性購車費用。這個模式可以借鑑推廣到整個電動汽車的大眾市場中來，做法上可能會有所不同，但可起到類似作用（當然，這是一個選項，按這個選項，日常費用支出會上升。同時，還可提供其它方式供用戶選擇）。這種模式下舊車保值率也會大幅提升，對於電動汽車的推廣十分有利。另一個好處是，電池會在換電站得到經常性的檢測和維護，對於自燃概率相對高一些的電池類型，還可以限制其充電速度，減少損傷，因此，電池的安全性可以得到有效提升。

實現通用換電後，電動汽車的儲能功能得到加強。充電樁充電方式仍會存在，兩種方式可以結合使用，取其所長。但兩種補充電能方式下，充電都會大部份安排到夜間的谷電時段，起到低谷儲能的作用，對電網平衡大有好處。而換電站本身，將來很有可能繼續發展儲能功能，成為儲能系統中的主力，實現一舉兩得。

通用換電有投資規模大，技術要求高的難點，但電動汽車可因此打開市場大門，銷量會出現大幅增長，動力電池需求也隨之大增，整體商業價值巨大。《普及電動汽車，無需等待動力電池技術突破》一文也講到了，如果有人要推行通用換電方案，應先組織論證。一是評估通用換電方案是否確實是解決電動汽車“里程焦慮”問題的最佳方案，是否有其它可能的方法更有潛力為電動汽車提供連續續航確定的方便性；二是要預測推行通用換電方式後電動汽車的發展前景，關於這點，其實還要評估其它類型新能源汽車的潛力，看是否會明顯壓制電動汽車的發展。上述兩種評估之前，還應對通用換電方案本身的可行性再組織多方論證。當然，要評估的面很廣，還牽涉到將來的技術，具有不確定性，不一定能夠完全取得結論，所以，最終需要在評估基礎上的決斷。

電動汽車發展能夠得到能源政策助力，這一點是無疑的，電動汽車還具有自身的優勢，採用通用換電後，電動汽車使用體驗中的不足解決了，購車成本降低，安全性也得到提高，成為汽車主流，邁入“電動汽車時代”是必然的了。

在現有的局面下，電動汽車雖是熱點，但發展已面臨重重困難，量能難放，車企揹負巨大壓力。如果有實體單位決定實施通用換電方案，能做出這些“快換型通用動力電池”來，並且做得好，再製訂出一套配套規則，同時有計劃的大量佈局換電站，車企必然會轉向支持通用換電，不會再堅持要自己完全掌控電池（轉向越晚會越被動），電動汽車放量可能轉而快於預期。優質的電池企業，不但產能不會轉入過剩狀態，而是相反，又會返回產能不足、持續擴產階段。原料供應緊張則可能會促使動力電池多技術並行發展。