电池研究院：一文读懂蔚来换电站

A、订单生成

车主通过NIO App下单（根据导航定位自动分配最近换电站），或扫描换电站上的二维码，系统生成一键加电订单。

每一座换电站配有3个停车位与5块高压电池，可以不间断地接受云端调度为车主服务。

B、进站

站内值守专员会从能量无忧专员或车主手中接管车辆，负责将车辆倒入换电站内，并且触发位于ES8中控屏幕上的“进入换电模式”按钮。

在“进入换电模式”之后，ES8和换电站完成Wifi连接的鉴权过程。鉴权过程中，换电站将确认这辆ES8是系统派发订单到车辆。

“换电模式”下，首先车辆会解除空气悬架的设置，进而放松对轮胎的控制使其可以随动，不会抱死，然后车辆便进入到换电模式。

值得关注的是，当蔚来ES8的自动驾驶模块生效之后，人工倒车入库/出库的动作将取消。

C、换电

值守专员下车并锁车，进入控制室，输入服务密码后点击“开始”按钮。此时站内ES8的黄灯会闪烁一下，表示车辆完成自检，电池包的高压电路已经断开，ES8进入休眠模式。这个时候，推杆将ES8推至水平居中的位置，车辆的位置大致调整完毕，然后四个举升臂抬升车辆，换电机器人RGV才会开始换电动作。

换电机器人RGV是NIO换电站的精髓，在换电站共有的近三百项专利中，机器人占很大的份额。它搭载10把解锁装置，经布置在换电平台内部的视觉识别装置精确定位，解锁装置将上升到车辆底部的10个bayobolt螺栓处，并开始旋转解锁。

bayobolt是蔚来专利技术，特点在于既能够保证连接强度，也允许有一定的浮动；配合换电机器人RGV同样可以浮动的基座，结合视觉识别，车身定位销，可以最大限度地保证解锁装置和螺栓精确对接。

历时15秒左右，电池解锁完成，换电机器人托住电池下降，并逆时针旋转90度。将电池运回电池仓，电池转运采用滚筒滚动+链条传送的方式，配合举升机上下移动；空电池传送到位后，自动连接仓内的充电接头和水冷却接头，保证空电池开始恒温受控充电。

换电站电池仓内的水电快换接头跟ES8底盘上的一致，在电池脱开和连接的一瞬间，冷却液可以瞬间封闭，不会泄露。

与此同时，满电电池被转运送到ES8底部，重复一次视觉定位，旋转加锁的过程，最终bayobolt拧紧，换电动作完成。

D、检测 & 出站

完成了换电的ES8，车灯会亮起来，表示电池成功安装。之后系统将会自检，将各高低压元器件开关打开，高压电路接通，车载电脑唤醒。

同时，换电站主控屏幕上显示“换电结束”，整个换电过程大约耗时3分钟，此后专员可以将ES8驶离换电站。

A、覆盖面

今年之内，共计80座换电站在全国9座城市部署，此外还有500台充电车、2万根专属充电桩、6万根超级快充桩。

B、部署难度

蔚来换电站是统一规格的，一座换电站需要占地7.6×5.6m（43平方米），仅需18小时工期，接上380V工业电就能用。

C、服务能力

换电一次3分钟，而馈电的电池在站内还是需要快速充电的，因此不可能无限度地不断换电出来。蔚来换电站的设计服务能力是72辆/天，足够支撑绝大多数用车情况。

如果当地换电站换电负荷太高，蔚来会利用大数据分析，在最方便用户的地理位置再增加一座换电站。

当然，也有可能是在原本换电站的基础上加挂电池舱位，多加一格模块化电池仓位，可以多加6块电池，全站一天能服务超过100辆。

值得一提的是，如果换电需求强度特别大，换电站也不会把一块没有充满的电池换给用户。

A、一次壮举 

G4高速，又称京港澳高速，南北大动脉，途经北京、河北、河南、湖北、湖南、广东、香港、澳门。

在这一路上，蔚来ES8车队以换人不换车、换电不充电的方式，从北京窦店服务区出发到东莞厚街服务区，总计行程2234公里，用33小时完成了整段行程。

一路上，蔚来ES8车队遇见了拥堵和大雾，遇见了黄昏和黎明，当车辆需要进行补能时，24小时值守的换电站能够快速地完成换电工作。

在G4高速的14个服务区里，蔚来部署了18座换电站，让竣工于1993年11月的G4，在25年后再一次见证了中国高速公路的一个新的里程碑。

B、一个现实

此前，蔚来ES8的高速续航能力备受质疑，一些媒体不带任何前提条件地评价ES8虚标续航，却没发现“高速续航远远达不到NEDC标称续航”并非ES8的问题，而是全球现售纯电动车产品的物理特性。

在蔚来高速续航事件之后，笔者朋友清华汽车工程博士 @张抗抗 先生就通过仿真软件得出了一个通用化的结论：电动汽车在120km/h时速下匀速巡航，实际续航能力比NEDC低25%是非常正常的，而蔚来ES8低了40%左右是因为空调/电机/行驶环境等方面的多重影响。这不是蔚来一家烦恼的事，特斯拉Model X在120km/h下巡航甚至会下降近50%。

可见，纯电动汽车高速续航，续航就是短，没必要掩饰，这也是为何需要在2285公里的G4高速的14个服务区里部署换电站，平均间隔在200公里以内。

那么，跑完G4需要停车14次换电14次，是否不合理呢？笔者的自驾经验不算浅，目前能单人单天自驾1200公里，平均停靠服务站6-8次，否则无法继续巡航。可见，这个停靠间隔与人体疲惫发起抗议的间隔相差不远。

C、一次回击

蔚来表示，这是一次纯电远征的可行性试验，而笔者认为，这是一次对媒体不科学报道的回击。

当读者都被误导到“纯电动车一定不能跑高速”的坑里时，这一次超过超长里程的纯电旅行，想必是最有力的反驳。

D、一些思考

的确，换电模式的耗时与加油基本相同，只不过加油的缴费/开票时间变成了加电的开进/断电/上电/开出时间而已。

然而，单单依靠18座高速换电站，能为所有蔚来用户带来多大的出行环境变化吗？恕我直言，基本没有作用，给出全年免费12次的诚意也无法抵挡辐射面太窄小的现状。

但这只是一个开始。突然想起，笔者在2年前曾经绘制了一张名为《贝尔塔·奔驰纪念之路》的图，大家觉得下图与上面蓝色的《蔚来G4高速换电行》有点像不？

不是路线或者绘制风格像，而是她们都在做同一件事情：开拓。

想知道当年贝尔塔·奔驰母子们遇上了多少困难吗？笔者罗列给各位看：

是的，她们的汽油是去药店买的，导线绝缘是用吊袜带绑的。

正因为她们的开拓精神，奔驰才真正成为了汽车发明者，德国人后来还特意将这条路命名为“Bertha Benz Memorial Route”，纪念人类第一次汽车长途旅行。

筚路蓝缕，以启山林。

A、最大优势：维护 & 迭代

换电模式有两大优势，分别是电池监控/维护 & 电池迭代。

因为有了换电模式，健康有问题的高压电池包可以回到蔚来，重新维护，判断是否能继续服役。如果你买了一台不能换电的纯电动车，你会常年保持浅充浅放，担心昂贵的电池包会在任何使用失当的情形下失能。如果电池包是轮换的，那请随便放飞自我，用残了这一批，还有新的下一批。

因为有了换电模式，电池包是可以迭代的，因此70kWh不是一个天花板，而是一个地板。等电池能量密度去到160kWh/kg、200kWh/kg、300kWh/kg，你的纯电动车续航就会不断增加，那时候根本不需要换电站了。

是的，换电站本来就是过渡时期的产物，把纯电动车的小短腿接长。

此外，纯电动车的贬值速度惊人，一般3年贬值60%左右是非常正常的，如果用了换电模式，电池被淘汰的年份不断延后，汽油车的动力系统不断老化，而可换电池的纯电动车却会不断更新电池技术，纯电动车甚至比汽油车更长寿。

B、最大劣势：成本

蔚来一直没有公布单座换电站的部署成本，而笔者也预估到其价值不菲。

一来，蔚来换电站目前产量有限，研发成本摊不平，单体造价非常高；二来，换电站虽然不需要土建，但与高速服务站/居民楼物管/电力部门等方面沟通的人力/资金成本非常高；三来，不装载到车上的电池包，因为没有补贴，单体造价非常高；四来，目前ES8的自动驾驶技术仍未开放，换电站必须有24h值守专员，人力成本非常高。

C、更适合运营车辆

有三件事情是毫无疑问的：纯电动车就是续航短，最快的加电方案就是换电，换电站就是不适合全版图推广。

试想，如果换电模式是成功的，但因为无法统一各个品牌之间的电池规格，那么这个社会需要多少座换电站，来服务以后市面上跑着的200个品牌的新能源车？

如果换电模式只为运营车辆服务，而且这一座城市里面基本都跑着同一个品牌甚至同一个型号的纯电动车，那还是有可能做成功的，比如北京市的北汽出租车。

D、必须统一电池规格

蔚来ES8的整备质量约为2200kg，电池包重量525kg，占比不到1/4。实际上，我们可以看到ES8底盘内部还有空间可以安放更多电池，但为何蔚来没有这样做呢？

蔚来给的答复是：为了服务换电模式，蔚来电池包的外尺寸必须兼容品牌最小车型。也即是说，电池包全品牌统一，车子越小，续航越长。

服务换电模式可以，但为何不能在ES8的底盘空隙里面安放固定位置的电池包以增强续航？比如“70kWh可换电池包 + 20kWh固定电池包”。

蔚来的答复是：电控难度加大，电池一致性非常难解决。（作者画外音：记得大众汽车的“高性能+高容量混搭电池包”吗？搞砸了……）

E、“加电比加油更方便”

这是蔚来汽车NIO Power部门的一个愿景。

作为一名机电工程学子，笔者是相信这个愿景总有一天会实现的。因为燃油是一种中心化的资源，油料需要用油罐车运输至各个油站才能售卖；电能是一种去中心化的资源，我们身边就有电源，只不过这些电力暂未支撑得起一个庞大的纯电动车社会，我们需要时间。

我们生活在最坏的时代，在过去的100年里，车载电池包的能量密度提升了2-3倍，而汽油机的功率密度提升了60倍不止。那种自己开着油车还四处宣扬纯电车便宜好用无忧虑的人，他们说的话，能信一成吗？

2018年，加电远不比加油方便，但若家有充电桩，涵盖购车、税费、电费、折旧在内的纯电动车整体成本有可能低于汽油车，这解决了最基本的短途通勤，长途则需要换电站。

幸运的是，我们生活在最好的时代，从2015年开始，我国境内已经没有不通电的村落了，我们享受着大部分西方国家无法想象的相对廉价且无差别建设的医疗、教学、电力、电信、铁路资源。

现在我们有了稳定供应的电力（有兴趣的读者可以搜一下“印度大停电”），中国在建核电站反应堆数世界第一(占全球37%)，但没有我们足够廉价的直流充电桩为整个纯电动车社会服务，建设一个全面覆盖的廉价快充网络需要时间，换电站成为了时间轴上的一个有效补充。

信或不信，这就是未来。

（文：黄恒乐）