任何一個產品，要讓消費者普遍接受，其使用體驗一定要好。

電動汽車有多種優勢，但在使用體驗上卻有個明顯的弱點：用戶常會有“里程焦慮”，電動汽車目前難以普及的最主要原因就在此。

今年新推出的電動汽車，續航里程普遍已超過400公里，有些到了500多公里、600多公里，但“里程焦慮”的問題並未解決，只是集中到了補充電能不方便上。

我們比較一下電動汽車補充電能的兩個主要方式：

充電方式：用充電樁直接給車充電，優點在於充電接口統一，大多數充電樁都可給各種車型充電，因此，至今已建了大量充電樁，分佈也廣。缺點是充電時間長，而且公共充電樁易被其它車子佔用，造成車主對充電時間無法把控，加劇了“里程焦慮”。

換電方式：快速更換車上的動力電池，優點是電量不足時可快速換上滿電的電池，使用體驗好。換下來電池集中安排檢測和充電，還有利於保持電池的良好狀態。現在的問題是，因各車電池不統一，配套的換電站太少，換電方式只能主要應用於出租車、網約車、公交車等區域用車上。

再從發展的角度分析兩種補充電能方式：

現在快充樁給車充滿電的時間在幾十分鐘或一、二個小時，發展的目標是建超級充電樁，最快速度下充電時間可減少到十幾分鍾，但這種發展方向與大容量動力電池特性是背道而馳的，需要幾個相關方面都走極端：電池要儘量接受快充（需要特殊處理）、充電樁功率很大（350～500kw）、連接部件採用液冷等。勉強為之，並無巧妙或自然的解決辦法，應用上也難以普及。如要再加快也看不到希望。

換電方式需要統一電池，統一後可大量建設換電站，換電站普及了，電動汽車出行就不會有“里程焦慮”，換電時間可控制在1～2分鐘（小型車），使用體驗好，電動汽車也有望普及。問題是：電池能統一嗎？

我們的方案是要統一電池，不過不勉強統一為一個電池型號，而是有幾個電池型號，但目標卻很“貪心”：把各種類型的車一同解決。如能做到，優勢很明顯：參與的車越多，越有利於大量建設換電站，換電站越多，換電就越方便，這樣換電方式就可普及了。充電樁仍可存在，車主在不同情況下可選擇不同方式補充電能，形成“全面可換電，充換電結合”的局面，電動汽車也可全面崛起。

汽車分為兩大類：乘用車、商用車。乘用車：主要用於運載人員及其行李，最多9座，轎車、SUV、MPV等都屬於乘用車，在所有車型中，乘用車的保有量佔了大部分。商用車又包含客車和貨車兩類。客車主要有：大型客車、中型客車、輕型客車、微型客車（微型客車、不超過9座的輕型客車也屬乘用車）等。貨車主要有：皮卡、微型貨車、輕型貨車、中型貨車、重型貨車等，掛車、半掛車也屬於貨車，常見的集裝箱車，由半掛牽引車（大多屬重型貨車）和半掛車組成。

通過了解現有的換電方式，再結合對各種車的結構分析，我們發現：各種類型車能不能採用換電方式，主要就看車底下車橋與車橋之間、車側面輪胎與輪胎之間有沒有空間，大多數車都有一定的空間可以放置換電電池。只有很特殊的車型才不易實現換電，如：車橋與車橋距離很近的特重型車；車橋與車橋之間、輪胎與輪胎之間都裝備了特種設備的特種車。好在這些車佔比很少。

我們的方案簡稱通用換電方案，包含一個總方案和七個解決方案。總方案主要確定各電池型號的形態、尺寸，賦予其在各種車型上佈局的靈活性。七個解決方案組成系列解決方案，配套解決多種問題：各電池型號在不同車上的連接難題；電池參數、性能的適用性問題；各電池型號的長期延用性問題；也有對總方案的補充。系列解決方案中最後一個方案是從車的角度發揮其應用通用電池的優勢。

總方案

先強調一點：我們的通用換電方案要求電池通用，且性能上不能有明顯削弱，我們認為，削弱了性能的電池不能成為通用電池。

我們選用了兩種電池類型：底置型、側置型。底置型電池主要從車下向上安裝於車底位置；側置型電池主要從車子側面裝入設於汽車上的電池艙中。

底置型電池我們初步設定了4個型號，形態上為扁平長方體。因是通用型電池，採用了平整的形狀，沒有局部的向上凸起，平面形狀基本為一長方形。因主要安裝於車底，厚度都較小。因要適用多種車型，各型號電池尺寸設定有個反覆推敲的過程。4個型號電池從小到大，暫命名為A、B、C、D型。小型的車根據尺寸大小各選裝一塊底置型電池，大一些的車如D級轎車可安裝兩塊電池，中、大型車如中、大型客車則可安裝多塊底置型電池。

側置型電池我們初步設定1個型號，形態上為長方體，象一個小箱子，與之前採用換電的公交車動力電池相似，型號命名為E型，可用於大部分的貨車，一般一輛車安裝多個，也適合用於部分大、中型客車。至於為什麼只設1個型號，後面會說明。

上面共設定了5個型號動力電池，我們命名為：快換型通用動力電池，所有型號組成快換型通用動力電池系列。

底置型電池以C型、D型電池為主說明部分應用場景：

乘用車以轎車為例來說明：C型電池最適用於各種A級轎車，尺寸較小的B級轎車也只能選C型電池，但尺寸較大的B級轎車可以安裝D型電池。C級、D級轎車可以安裝一塊D型電池，但大多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），D級轎車還有一個安裝一塊C型電池加一塊B型電池的選項（兩塊電池總儲存容量大於一塊D型電池），但車需要有對應的特別設置。

貨車：微型貨車大多也適合安裝一塊C型電池（輕型貨車、皮卡一般可安裝兩塊B型電池，但安裝方式不同）。

客車：輕型客車可安裝兩到叄塊C型電池，大、中型客車大多可安裝兩到叄塊D型電池（有些也適合安裝多塊C型電池或多塊B型電池）。

側置型E型電池的應用場景：

E型電池最適合各種貨車：輕型貨車按照車身尺寸不同可安裝4～6塊E型電池；中型貨車從車身角度看相當於輕型貨車的加大版，尺寸各不相同，一般載重越大可安裝E型電池的數量也越多；而重型貨車一般載重大但車身不長，其中除載貨車可安裝空間相對多些外，半掛牽引車、自卸車、混凝土攪拌車一般只可安裝6塊E型電池，但重型貨車中無動力的半掛車大多可安裝較多的E型電池（比如多至12塊。半掛車種類繁多，其中也有些可安裝空間較少），重型貨車中數量最多的半掛牽引車都是與半掛車組合在一起使用（集裝箱車就是這種組合）。

E型電池也適合安裝在部分大、中型客車上，這些車的車內地板位置較高（如旅行車），或局部地板位置較高（如很多公交車後部）。整車地板位置都低的車型則無法安裝E型電池，但國內這種車型佔比較少，大部分大、中型客車適合安裝E型電池。

系列解決方案

上面總方案直接應用會有一大堆問題，需要一些解決方案來配合。

比如，光是電池與車的連接就有以下問題：

①底置型電池在中、大型的車上會安裝多塊，安裝方向也各不相同，有些情況下電池的長度方向與車的縱向一致，另一些情況下電池的長度方向與車的橫向一致，接口位置也是按佈局排列而定，這些位置不可能都適合安裝接口（車內地板與車底電池之間的相距空間有限，車內地板需局部向上凸起才能安裝接口，但很多情況下並不可行）。

②再看電池的溫度控制，現在性能好的電池，都是採用液態溫控，但所有要採用快換型通用動力電池的車都有液態溫控嗎？一車安裝多個電池的，管路如何連接？或者是反過來放棄液態溫控，不惜降低電池性能？低性能的電池適合通用嗎？看來這是個明顯的難題。

③總方案中側置型的E型電池可安裝在各種貨車側面，但各種貨車側面尺寸並不一致，輕型貨車兩側的橫向尺寸（從一側大梁到車外邊）較小，重型貨車兩側橫向尺寸較寬，為了更好的利用各種車型的側向空間，E型電池設計時寬度與長度分別對應上述兩種尺寸設定，我們要求E型電池在輕型貨車上以寬度方向裝入，在重型貨車上以長度方向裝入（中型貨車視情況而定），安裝方向不同，電池與車如何連接？

其它問題不一一列出了，直接與各解決方案一併介紹：

一、電池接口區域設置凹陷結構。即電池的接口區域相對電池外表是下凹的，這個凹陷區域可容納車上對應接口結構的大部分，這樣車上安裝接口難度就降下來了，帶來的好處是車上佈局電池的靈活性，幾乎可以隨處佈局，方法看上去似乎很簡單，但非常實用，是以退為進。這個方案對於底置型電池尤為重要。這種結構一般還和一個基本設定結合：電池安裝與接口對插是同時進行的，電池安裝到位，接口也插好了。

二、電池採用獨立液態溫控迴路（即：獨立液態溫控系統）。獨立液態溫控迴路是指：將對外熱交換器（冷凝器或散熱器等）直接結合在電池表面，比如對外熱交換器可安裝在底置型電池的底面（即下面），將其它部件也全部安裝在電池內或電池表面，也就是說，快換型通用動力電池將液態溫控迴路都包了下來，電池與車不需進行管路連接，解決了電池要安裝於各種車上使用、但各種車設計不同、情況複雜的問題。目前採用液態溫控是動力電池控溫最有效的方法，快換型通用動力電池大多也需採用，才不會降低性能。這一招（方案）有點狠，思路似乎也簡單，但轉折大，動作也大，溫控系統要多佔用電池上的空間，有些零部件還需要特製（主要是小型化），不過卻是一個行得通的方案，如果電池通用了，將大量使用，零部件也不能算特製，可以說是專用。

三、電池設多組接口。可以在電池多個面上設置接口，總方案中側置型的E型電池設兩組接口，一組在長度方向的一端，另一組在寬度方向的一端。輕型貨車側面的橫向尺寸較小，E型電池以寬度方向裝入；重型貨車兩側橫向尺寸較寬，電池以長度方向裝入，兩種安裝方式下，電池用不同的接口與汽車上電池艙內側的接口連接。中型貨車和大、中型客車上佈局E型電池時，都可以視車身條件確定安裝方向。如有需要，也可以在電池同一個面上設置多組接口，比如在底置型電池向上面的不同位置設置兩組接口。

上述三個解決方案對應解決前面三個連接問題。

四、電池通過內部變動可切換出不同的額定電壓。這個解決方案的主要方法是，利用動力電池內部採用很多電芯串並聯組合的特點，設置切換結構，通過改變電芯串聯總數改變其總輸出電壓。比如：有兩種額定電壓192V/384V，各車可根據需要選用，這種方法特別為一車上多個電池組合使用帶來方便性（一般多個電池在車上串聯後組成電池包供電，但電壓可能過高）。這是解決電池包電壓問題的兩個解決方案之一（另一個方案見解決方案七）。

五、電池內部電芯的類別及種類可變。即同一型號動力電池的不同個體內部可採用不同類別及種類的電芯，就是說內部電芯類型、組合構架都是可以變化的。為配合這個方案，車與電池要增加通信內容，把信息傳遞給汽車，汽車使用電池和充電時都可以根據電池相關參數的變化而相應變化。這個解決方案很重要，主要用於確保快換型通用動力電池系列的長期適用性。

六、小型化動力電池。這個解決方案是對總方案的補充，暫可看作一個額外方案，需要的話，快換型通用動力電池系列將增加一個型號。小型化動力電池小到可方便的進行人工更換，電池形態也是長方體，重量只有6～7kg，設兩組接口，可從兩個方向安裝，非常靈活（主要是平放向下安裝或豎起向下安裝，也可平拿側向推裝等），通用性很強，任何車都可以選用。電池不設握把手，用專用的手持工具取放，一般從車內部安裝，比如安裝在車內座位前的地板下，或安裝在某些座位下，還可安裝在後備箱下等，車上各可安裝位置佈局小型化動力電池的數量視車的結構、尺寸而定，多個小型化動力電池在車內連接組成電池包使用。小型化動力電池最適用於小型車，也可給兩、三輪的電動車使用。此方案雖是額外方案，實施得好，意義也很大。

七、車採用多集組動力電池，按需設聯合供電、聯合充電。最後這個解決方案是車端的，可配合快換型通用動力電池的應用。即車的動力電池可以分為多個組，可分別為車供電（一組電池可能只有一塊電池，也可能是多塊電池組合為一個電池包使用，我們都定義其為一個集組），需要時又可聯合使用（供電），還可聯合充電。車採用多集組動力電池有多種實用意義，主要滿足差異化需求，個別車型卻是硬性需要，這裡不都展開說明，只舉例幾種應用：①．車上安裝多個電池，如果串聯成一個電池包電壓過高，可分成兩個集組，也就是兩個電池包，需要時可聯合供電，這是解決電池包電壓問題的兩個解決方案中的方案二（另一個方案見解決方案四），需要時兩個方案可選用一個；②．重型貨車中半掛牽引車與半掛車組合成一車使用（如：集裝箱車），但半掛牽引車與半掛車上都有一個電池集組，從組合車角度看電池分成了兩個集組，可分別供電，有時也需聯合供電。半掛牽引車又可與半掛車脫開後行駛，這時，車上只有一個電池集組；③在大、中型客車上只安裝一集組底置型電池或只安裝一集組E型電池，換電帶來的續航里程不太滿意，可同時安裝兩集組電池（結構上大多都可行），這樣總的續航里程基本可增加一倍左右。採用多集組動力電池後，怎樣的情況下需多集組聯合供電或聯合充電，聯合供電、聯合充電的方法有哪些，因內容太多，不作介紹了。

系列解決方案中除了方案五隨著電池技術的發展會成為必然外，其它解決方案都不是每個電池上需必然採用的。比如，以後當電池採用某種新類別的電芯，使用溫度範圍很寬或溫控要求較低，無需採用液態溫控時，就不用設置獨立液態溫控迴路了；E型電池不設多組接口也可（但需增加一個電池型號）。其它解決方案也都不是必然要用。但如果這些解決方案全部不採用，總方案卻又無可行性。這是通用換電方案一個很特別的情形。

面向未來的通用換電方案

通用換電方案的不足主要在於：各車型選用的電池型號大多不能完全利用車上的空間，再加上上述解決方案對電池系統能量密度的影響，換電帶來的續航里程相比現在不換電的車型，或專配換電電池的車型，會有一個明顯的下降。

假設現在馬上做成快換型通用動力電池（當然不可能），採用最新的電芯（進入實用的最高能量密度），系統體積能量密度大概可做到300w/L左右。我們再以A級轎車和B級轎車舉例來說明，按照我們設定的C型電池、D型電池的尺寸，計算出電池的儲存容量分別是42.3kwh、61.5kwh，A級轎車安裝C型電池，換電帶來的續航里程在300公里左右；B級轎車安裝D型電池，換電帶來的續航里程在350公里左右。明顯小於目前主流車型的續航里程。

我們預計快換型通用動力電池進入實用時（如果今年開始行動，兩年時間總是要的），系統體積能量密度做到400w/L～500w/L。

系統體積能量密度達到400w/L時，A級轎車安裝C型電池，換電帶來的續航里程在400公里左右；B級轎車安裝D型電池，換電帶來的續航里程在450公里以上。總體上，除重型貨車中的自卸車、混凝土攪拌車外，各種車型換電帶來的續航里程在250～600公里（續航里程短的車型如加裝一集組電池，總續航里程會明顯增加）。

如果系統體積能量密度達到500w/L（系統體積能量密度500w/L，對應電芯的體積能量密度大概 800w/L，估計需要固態電池進入大規模實用），A級轎車安裝C型電池，換電帶來的續航里程在500公里左右；B級轎車安裝D型電池，換電帶來的續航里程在600公里左右。其它車型的續航里程都再相應增加。

我們來談一下退與進，順便引用一句新近的名言：“不懂戰略退卻的人，就不會戰略進攻”。做通用換電方案也應了這句話，先退卻，卻打開了進攻之路。

只能充電的情況下，如果我們把續航里程400公里設為及格線，雖在及格線以上，實際使用常會遇到充電不便，“里程焦慮”無法消除。通用換電普及後，換電如同燃油車加油一樣方便，我們可暫時降低續航里程的及格線，比如降到250公里，雖續航里程少了，補電次數有所增加，但實際使用中的不便消除了，總體使用體驗是質的提升。預計方案實現時，除個別車型外，大多數車型換電帶來的續航里程為250～600公里（單集組）。我們希望續航里程繼續提升，310～750公里，多數車已達滿意程度。考慮到夏天、冬天的製冷、加熱增加耗電，還有跑高速的續航里程打折，400～800公里的常規續航里程應該較理想（到那個階段，部分新車型已可選擇小一些的電池或減少安裝數量，以減輕車重）。這些提升，將主要由電池技術的的進步和突破帶來。電池技術的進步為我們通用換電方案提供了基礎，通用換電方案實現後，電池技術的繼續進步，會進一步提升電動汽車的使用體驗，電動汽車將全面超越燃油汽車。