金砖换电论坛李立国:重卡换电的产业化趋势及互换性标准工作展望

发布日期:2023-01-05

核心提示:12月21-22日,由充换电百人会、中国充电桩网、国家电投启源芯动力等单位联合主办,上海贺励展览有限公司、上海贺励商务咨询有限
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12月21-22日,由充换电百人会、中国充电桩网、国家电投启源芯动力等单位联合主办,上海贺励展览有限公司、上海贺励商务咨询有限公司承办的2022中国国际换电车辆产业大会&2022中国国际换电模式产业大会(简称:金砖换电论坛)在上海汽车城瑞立酒店顺利召开。本届大会设置“论坛峰会+展示台展示”,引爆业内对“换电车”的关注,解读最新换电发展困惑,诠释机遇及发展方向,促进主机厂、运营商、投资商和换电厂商的对接,为换电企业寻求发展空间。


演 讲 实 录

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中国电动重卡换电产业促进联盟秘书长、智锂物联(杭州)科技有限公司创始人兼CEO李立国出席论坛并发表主题演讲——《重卡换电的产业化趋势及互换性标准工作展望》。


以下为演讲实录:  

各位嘉宾大家好,在疫情肆虐得非常时期,看到高朋满座,给人一个特别大的鼓舞。下面我介绍一下,在标准化,特别是互换性标准相关的工作。主要三个方面,第一个,现在行业发展的数据更新,第二是技术和产品的现状,方便了解标准化面临的背景。第三个,互换性标准发展趋势,汽车行业标准具体的情况,以及下一步我们在标准推广上要做的工作。

大的背景大家也都比较了解,从2020年开始,政府工作报告里面对重卡换电提及已经比较多了,2021年有了正式的换电试点城市的试点工作的推广。到今年5月份的时候,是6个省市推出了重卡换电相关的政策支持,到现在为止是19个,可以看到短短半年时间,各地方政府对换电推广力度也在不断地加强。

重卡换电备受关注,一方面从大政策来讲,我们讲碳减排,占了交通领域的47%,只是重型卡车。从另外一个角度来讲,这也是钱,有改变就能节约钱,所以最主要的经济效益也在这个场景里边。

这个是2021年重卡换电试点城市主要的一些信息,主要有8个综合类城市和4个特色类,包括唐山、宜宾换电车辆的推广情况,从数量上来讲都已经做得非常好。在示范的任务里面非常明确地指出了,要健全换电技术的标准体系,对换电的发展来讲,刚才刘总也介绍到,乘用车的发展非常早,也取得了非常多的成绩,市场上也表现不错,但是在互换性标准化方面遇到了一些困难,主要原因就是动手比较晚,大家都已经投入了大量研发之后,再转向,对企业也好,对整个行业也好,损失都非常大。所以在工信部从2020年开始规划这件事情的时候,非常早就提出了标准化体系建设的要求,也把这个要求下发到刚才刘总他们汽标委这边,所以这个工作推进的确实非常快。

重卡换电在座都有了解,有几个特别突出的优势,一个是商业模式的优势,实现了车电分离,降低了初始购置成本,目前市场上来讲,一个换电重卡的裸车跟购买价格是一样的,换电时间非常快,3~5分钟是行业普遍能达到的水平。能源成本,前段时间跟G7的同事一起交流,他们测算下来,每公里换电的车比油车省一块钱,当然这是在内蒙电价比较低的情况下,可能其他城市省六毛,也是非常显著的经济性的优势。最后就是在集中运营管理方面,这个刚才杨总讲得比较多。

从现在整个情况来讲,无论是运营商还是车企,都普遍地接纳了换电的模式,进行了大规模的推广,也取得了非常显著的推广效果。左边这张图,是到10月份为止,各批次的新能源重卡的公告情况。我们会看到,好多个批次,换电车占比已经超过了50%。从上半年到10月份的销量来看,1-10月份的换电车型占比已经接近50%,如果看单月情况来讲,到了10月份,当月换电车型的占比已经到了70%,所以从市场推广的情况来看,大家对换电车型认可度也是非常高的。

从换电站的情况,启源大概占整个市场保有量的接近70%左右,所以整个网络建设的情况也是蓬勃发展,基本上遍布了全国各个省市和地区,也验证了换电的运营从技术上是具有一定普适性的。

这个是我们在不断更新研究的对换电车型发展的预测,我们分析了关于换电重卡的几个要素,包括电池能量密度,电池的成本,换电站的成本,能源成本和绿电等等因素,我们做了一个大胆的预测。其中,我们并没有把纯充电版的和燃料电池放进来,这里只是指换电车型。目前我们换一次电大概是150公里,到2025年肯定是在200-250公里的水平,到了2030年之后,我们认为在300公里以上都是可以的。在销量上,2025年应该能够到15万辆的水平,2030年我们感觉应该在35万辆-50万辆的水平。这是我们对发展的预测,整体来讲呈比较积极乐观的预判。

现在换电的技术很成熟,有底、吊、侧换,技术路线都呈现出蓬勃发展的趋势。这个就是换电机构,左边第一个就是矩形的,后面有其他家不同的形式。我们看到形状都差不多,这个也是商用车在标准化工作中相对乘用车要更容易的一个主要的点,空间比较规整。但是从大家积极去探索更优技术路线的背景下,具体实现方式上千差万别,差异非常大,大家打眼一看感觉这玩意也不能互换。

这是我们在互换性标准制定工作中收集的关于锁止机构的特征,我们可以发现,像横插的,有两类横插的,还有转钩的,还有一些四连杆的,还有旋转锁的,还有甚至像机器手抓类的,钢球,每一种各家都提供了实验报告,都满足耐久性的要求。但是也能看出来,它们并不是能够很好的进行兼容。

第三部分,关于电气接口,电气接口对于互换性来说也是非常重要的。不光现在是接口的尺寸和形式、性能不一样,电气原理也不一样。最早是四连接器,两并、充放独立的电气原理,到了中间就是两并,但是充放一体的,最后发展出了单连接器、充放一体的技术路线。目前我们行业安全单连接器,充放一体或充放分体兼容的技术路线在走。

所以从刚才的情况来看,技术已经成熟,技术路线呈多样性,应该说标准化的工作已经是迫在眉睫的。标准化也好理解,肯定不能互通互换,成本及效率它的发展都是受阻的。所以我们在2020年底的时候就积极成立了重卡换电联盟,请刘桂彬总这个单位,还有中电联、宁德时代等,行业专门负责标准的主管部门和行业的头部机构,共同成立了换电联盟。当时的定位就是,马处也来就是讲,及早地布局互通互换相关标准和产业合作的工作,加速重卡换电的互通互换网络的建设,这就定位了联盟的工作任务。所以这两年我做报告,做工作也好,主要就是围绕互换性的工作在做。

关于标准体系规划,刚才刘桂彬总已经介绍过了,我就不再赘述。

我们从联盟的工作来讲,我们也有自己的一套标准化体系的工作思路,有重点地工作,接口兼容性是我们最优先的,接口几何兼容性做完了之后就做换电安全标准,再基于换电安全标准再提出互换性性能标准和测试等一系列的进一步标准,然后再落实互换性在产品的性能方面,最终落实到产品上去。

这个刚才刘桂彬讲到的五项标准,马上发布了。标准里面有机械接口、冷却接口、电气接口、通讯协议和电池包,这五个标准挑战最大的就是互换性接口,就是在于换电机构,另外一个是电气接口,这两个讨论是最激烈的。

关于换电的机构,就是机械接口部分,也是难度最大的,因为它涉及整个空间尺寸,以及占比的特征,以及对整个结构的影响,也是影响最大。左边是从11个方案里面挑出来特征相对来说比较集中的6种方案,这6种方案都有平面承载、四个定位销,再有四个初导向,然后有4个或6个锁机构,这样一个公共特征。

基于这些特征,我们尝试了两种路线,第一种路线就是把底座锁的压头的形式进行一个约束,对它的位置、力度、尺寸进行约束,这样的一个方式。后来发现,各家换电机构的方案,在讨论过程中也不断地迭代,不断地变,就很难达成一致,而且任何一个东西感觉差异很大。后来我们走得比较顺畅的一个路线就是我们对下面底座上结构的要求做汽化,主要是对电池包进行汽化,因为电池包是真正流通的,在各家换电站流通,而底座固定在车上。所以我们如果把电池包的接口能够明确,不管下面底座上用什么锁紧方式,只要你能锁得住,我们都认为它具备互换性,所以最后的方向是往这个方向走。

大家看到标准化方案,标准写的主要就是上面用一个简化模型做的部分,就是互换性标准机械接口的冷却模型,这里面我们对锁结构,抓取结构,实际上并没有规定它具体的材质和技术方式,而只是给出了边界尺寸和避让空间,这样就可以使各个换电机构厂家在底座设计上可以任意发挥,只要你压紧的那个面都是能够兼容标准给出的压紧面的高度要求,你就能够实现和大家锁止的互换性。里面的电接口,以及粗导向和精导向是完全定死的。这样既有标准化,同时又充分放开了在换电锁止结构上的空间。

这个是大家达成的一个单连接器的方案,这个方案是按照1500伏的电压等级,可以兼容未来重卡高电压的发展趋势。它的总的充电电阻可以达到800A,然后对于后面大电量的电池,以及换电站可能为了提高换电周转率,而提高充电电流,也就是大电池、大电流,以及车的大功率,都可以在这个空间下给到满足,所以它未来性能的可扩展性,我们认为肯定能够覆盖未来5—19年整个换电系统和容量提升带来的挑战和要求。并且原来用的乘用车连接器基础上,把范围扩大,重卡它本身就大,相对尺寸又粗糙的行业现状。

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另外,我们在具体落地方面,咱们推广标准,刚刚汽车标准它没有强制性,而本身互通互换就是有强制性,我们需要不同的方式来达到这种强制的效果,而这种强制不是为了迫使大家怎么样,关键是能够形成强有力的一种协调,实现沟通合作,有几方式。

第一种是团标,就是团体,我们几个按照汽车标准做一套互换性的标准,在网络里运行。

第二种,地方政府说就我这块都按汽标来,所有企业进来都必须按汽标去做,这里面强制性最好的就是地方标准,地方标准是具有强制性的。所以现在我们在积极推动地方政府引用汽车行业标准来制定地方地标,这样每个地方都按照汽标打通了,后面各个地方之间又可以按照汽标进一步打通。这是我们认为一种可行的实现全国互通互换的标准化路径。

我们在宜宾智锂物联也做了顶吊侧换双站兼容的互换,就是企业之间进行团体兼容的形式。这里面也非常感谢启源芯动力的支持,也是拉着玖行,我们三方签了一个互通互换合作,实现产品的交叉互换。当然我们也做了一些连接器,连接器方面的互换合作。

后面是对于重卡换电互通互换标准化发展的展望,也是我们工作的规划。今年第一步就是2022年我们要完成换电的互换性标准的制定,刚才刘总也介绍了,已经通过了评审会,今年就可以正式发布,2023年正式推广。

2023年最重要的一个推广任务,就是实现产品互换,产品互换的基本要求是这样的,就是A厂家生产的车载换电系统,和B厂家生产的车载换电系统,可以实现交叉互换使用,并且在交叉互换使用的情况下,承诺不弱于我自己的产品,自己配对使用的质保和性能,这我们叫产品能够互换。

这种产品的互换往往是在同一个运营商下,比如我们都给启源供货,在启源这个运营网络下,玖行的产品,智锂的产品,还有其他家产品,都是可以交叉互换的,这个就是2023年最主要的产品互换性合作的形态。是不是除了启源的生态,还有其他的生态,也可以有,或者是不是有更多企业能够加入启源的生态,这一点就是我们2023年工作最主要的目标,实现车载换电系统的交叉互换,以及换电站对交叉互换产品的兼容。

2024年主要就是一个供应商给启源的生态圈供内部交叉互换的产品,可能又给另外一个生态圈也提供了交叉互换的产品,那这两个生态圈运营商是不是也可以实现交叉互换,这种互通互换的服务。这里面面临的新问题就是,服务的轻分结算问题,A供应商注册的换电车辆,背着A运营商的电池,跑到B运营商那儿去换了一下,换完之后,又跑到C供应商换了一块,又回来了,A的电池跑到了B那儿,B电池跑到了C那儿,这个钱怎么收。这个就是要形成一个清分结算的机制,大家把给一个客户提供一次换电服务产生的收费,按照一个大家共识的规则进行分钱,清分机制就是一个很有挑战的。我们从实践,明年主要推产品互换,但是从标准和合作体系建设上,重点就是在清分结算和质量追溯。

质量追溯是什么问题,就是这一圈换下来之后,到最后回来,连接器坏了,这个客户车上的连接器坏了。现在就问,你这个连接器插过A的,插过B的、C的,到底谁弄坏的,这时候要得出一个结论。如果天天坏,坏了也不知道怎么回事,这个网络也运行不下去,会有很多纠纷。所以我们需要建立一个互换过程数据和质量追溯的平台,将来能够定出来,根据数据分析,那就是在B那儿换的,大家都认,这样质量责任能够保证可以追溯。所以这两个任务是2023年重点在标准上,在产业合作上要探讨的,在2024年要真正地去落地。

这样经过2023年、2024年两年的努力,我们互通、互换两件事基本体系建立了,就有望在2025年能够更多地形成跨区域互通互换的多运营商运营的网络,形成全国一张网的雏形,迎来整个产业的高速发展,这是我们对互通互换工作发展的一个展望。

为了加快2023年产品互换的合作,换电联盟主要的工作就是要为大家提供服务。我们想了一些可能需要的服务,这些服务可能能够加快相关的互换性产品的推出。

第一个就是气标符合性产品咨询的服务。在标准讨论的过程中,比如我们跟三一,跟万物友好都有深度的交流,他们把数模发给我们,说这块跟你那个方案是不是哪个地方干涉,帮我们想想办法,大家一起看看是标准挪一挪还是,咱们一起想个办法,因为我确实做过很多换电机构的设计,所以就帮大家出主意,这样就找到一些办法,让它能满足汽车标准的要求,这部分我就可以免费给大家提供一个服务,加快这方面产品的推出。

另外一个就是互换性测试方法。我们希望实现A和B两套解决方案电池在对方底座上交换完之后,还性能能够满足要求,这里面有几个问题。第一个,什么性能,我们要定义一系列的性能,换电进行标准肯定很重要。第二个,什么叫互换,我们对定义各种各样的互换场景,来进行互换性操作的评估和验证,互换性操作到底应该有哪些变量引进来,这些都是很复杂的问题,并不是我来定了,我们需要一个相关厂家,特别是主要的参与产品互换的企业,大家一起去研讨互换性测试的方法是什么。这个是方法的研究。

第三个,最终必须要实现多家企业产品互换的确认,我们也会积极来推动。因为我也是一个公司,智锂物联来做这个系统,所以智锂物联必须要对行业做一个开放的排头兵,如果大家感兴趣,都可以跟智锂物联的产品做互换性的匹配和合作,我们可以作为一个中间连接的支点,把大家的产品都做到互换性使用的条件。

刚才讲到了,你要研究互换性测试方法,你要给大家提供服务,为了这件事情我们大概投资了3500万,然后会建设一个重卡换电系统可靠性检测实验室,这个实验室主要定位就是面向重卡换电车载、换电系统的可靠性,然后还有一些互换性性能,准备测试能力。目前来讲,电池系统的测试,车载换电系统耐久性测试,还有一些冲击、安全性测试都会有。但是这些测试并不能完全覆盖刚才讲的互换性的测试方法,所以方法研究出来之后,我们也会进行互换性的实验设备的研制,并且给大家提供一些测试服务。因为标准还没出来,这些测试方法都是无标可依的,但是它具备研究性,大家都公认某一个测试方法作为后面的测试方法,我们就推动测试方法,形成互换性检测测试标准,形成体系。这是我们目前在推动的工作。我的汇报就到这里,有说得不好请大家多多批评指正。

 
 
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