编译|杨玉科
编辑|沈天香
出品|帮宁工作室（gbngzs）
随着越来越多的人意识到电动汽车的环保效益，电动汽车越来越受欢迎。然而，电动汽车普及面临的最大挑战之一仍是里程焦虑。
当前，除了不断提高电池续航，解决里程焦虑主要有两种方法——换电和超级充电（超充）。换电是将耗尽的电动汽车电池迅速替换为满电电池的过程；超充是指在短时间内为电动汽车电池充电的过程。
特斯拉吹嘘自己的超级充电网络最好，蔚来换电站的渗透也是压倒性的，尤其是最近一段时间内。随着这些技术不断进步，它们都提供了有前景的替代方案，并进一步增强了电动汽车对全球汽车用户的吸引力。
换电和超充都可以帮助用户缓解充电难的担忧，但哪种选择更好呢？
如果汽车制造商制造生产的电动汽车都采用统一标准的电池，换电模式可能会起飞，但这种可能性不太大。尽管如此，各种各样的研究项目正在调查换电和充电的利弊，比较充电和换电的资源效率。
来自德国生态经济研究所（IÖW）的能源专家维森塔尔（Jan Wiesenthal）认为，未来几年电动汽车市场将强劲增长。因此，现在需要回答的问题是，哪种电池系统最适合能源和资源转型的紧迫目标，这将为充电基础设施发展带来方向性决策。
01.充电之痛
在加州圣何塞一个不起眼的办公园区里，美国最大的电动汽车充电网络运营商ChargePoint经营着一个类似酷刑的实验室。
在这里，ChargePoint将其产品置于极端温度和雨水中，并模拟沙尘暴和地震等极端环境。滑轮系统一遍又一遍拉着充电线，模拟已经使用多年的情况，另一种装置是用钢球撞击充电桩，看看它们是否会破裂。每年，该实验室都会测试大约3300个充电桩，多轮测试后，这些充电桩基本废弃了。
ChargePoint首席执行官帕斯阔里·罗马诺（Pasquale Romano）说：“这些昂贵的东西，基本上算是废了。”在他的旁边，一排机器一遍又一遍模拟着充电桩插头的插拔过程。
ChargePoint的目标是解决电动汽车转型过程中最紧迫的问题之一——让公共充电桩能正常工作。
在美国，公共充电桩经常因各种原因发生故障，比如零件损坏、信息屏幕死机、支付系统故障、铜贼偷电线或有人破坏充电插头等等，甚至还有一个臭名昭著的例子——有人将碎肉塞进充电插头。
10年前，早期的电动汽车用户愿意忍受不可靠的公共充电桩。然而，现在这个问题威胁到乔·拜登（Joe Biden）总统的电动汽车雄心。拜登将电动汽车作为其气候政策和经济政策的基石，投入50亿美元在主要道路沿线建设充电网络，投入25亿美元在社区内安装充电设施。其目标是说服每一位美国司机使用电动汽车。但对许多人来说，这是一个信念的飞跃——如果他们不相信公共充电桩会起作用，可能不愿意去买电动汽车。
J.D. Power全球汽车研究执行董事布伦特·格鲁伯（Brent Gruber）表示：“在进一步推广电动汽车之前，必须先解决这些问题。人们的心态正在发生变化，从早期的采用者预计会遇到一些困难，到主流消费者不愿意忽视这些问题。”
J.D. Power定期调查美国电动汽车用户的充电体验，并与许多用来定位充电站的应用程序PlugShare（一个电动汽车车主社区）合作。两年前，14.5%的受访者表示他们无法在公共充电桩充电，现在的数据是21.4%。格鲁伯说：“这绝对是在朝着错误的方向前进。”
这不仅仅是美国的问题。英国Zapmap公司的应用程序跟踪了英国70%的公共充电桩的实时数据，发现该公司去年有6%的公共充电桩在任何时候都处于停机状态。该公司的年度电动汽车充电调查显示，可靠性是英国电动汽车司机最关心的问题。
波士顿咨询集团（Boston Consulting Group）今年发布的一项调查发现，可靠性是中国车主选择公共充电桩的主要标准，排在速度、实用性和价格之前。
充电桩故障的原因并不单一。有些问题可以归结为一项新技术正在经历改进学习曲线，尤其是老旧机器。升级是有周期的，比如更换调制解调器以适应5G无线互联网服务。拥有这些机器的无数网络、零售商店和车库业主并不总是处于维护的首位，但充电桩必须能与快速迭代汽车进行匹配。
而且，问题的确切范围尚不清楚。每家充电服务公司都有自己的充电站和应用程序，而且没有充电站性能的中央数据存储库，这让电动汽车用户面临麻烦。2022年，一项针对旧金山湾区快速充电站（不包括特斯拉）的研究被广泛引用，该研究发现，657个充电插头中约有25%无法工作。虽然J.D. Power没有公布可靠性排名，但格鲁伯说，表现最差的充电公司让用户在39%的时间里无法充电。
“公共充电有点像蛮荒的西部。”格鲁伯说。
不过，特斯拉证明了可靠的充电是可能的。这家全球电动汽车制造商在全球运营着一个由4.5万个超级充电桩组成的网络，这些充电桩可以在15分钟内增加200英里的续航里程。格鲁伯说，在J.D. Power的调查中，特斯拉一直在所有充电公司中获得最高的客户满意度，它的司机报告充电桩停机时间只有3%。
但特斯拉的优势在于一切都在公司内部。直到最近，其超级充电桩还只能在特斯拉汽车上使用，特斯拉还拥有自己的超级充电网络。而在过去10年中，安装的许多公共充电桩，都隶属于它们所在停车场的所有者。格鲁伯说，这样的所有者没有强烈的动力去维护他们的机器。
随着充电网络的扩展，部署公共充电桩的公司坚持认为，它们的可靠性越来越高，而不是越来越低。从Blink Charging和ChargePoint等公司购买充电桩的业主通常会与这些公司签订服务合同，根据需要维护或更换充电桩。格鲁伯说，一些场地所有者让这些协议随着时间的推移而失效，导致机器年久失修。
充电公司也在设计带有单独组件的新设备，如果出现故障，可以现场更换。帕斯阔里将ChargePoint的充电桩比作一堆乐高积木，允许调制解调器等部分随着时间的推移而升级，而设备的其余部分则保持不变。
他说：“充电桩不像手机，技术在进步，你每隔几年就得换一次。这些充电桩至少要持续使用十几年的时间。”
充电公司也承认，过去10年安装的前几波公共充电桩，并不像用户需要的那样可靠。
“每个公司的第一代设备确实是第一代，”Blink创始人兼董事会成员迈克尔·法卡斯（Michael Farkas）说，“人们并不真正了解过时会产生的所有影响。”
法卡斯特别批评了前几代“直流快速充电器”，这种充电桩可以比普通的“2级”充电桩更快地为电动汽车电池充满电。“完全是垃圾，”他说。“需要大量的维护。一直离线，我们停止了部署，直到我们对问题得到解决感到满意。”
随着电动汽车在美国的普及，大部分汽车充电可以在家中进行，这一便利本身就是电动汽车的主要卖点之一。但是，即使美国电动汽车的平均续航里程接近创纪录的300英里，公共充电站仍然需要用于长途旅行和没有车库的司机。这就是为什么拜登政府在今年春天制定了一套冗长的规则，直接针对有问题的充电桩。其中包括：任何联邦政府资助的充电桩必须在97%以上的时间内正常工作。
02.规则改变者 那么换电能解决电动汽车里程问题吗？
随着人们对美国电动汽车充电桩性能的担忧日益加剧，一种替代方案正在出现——像手电筒一样可以随时插入和取出的电池。
事实上，这并不是一个新点子，过去10年，在以色列Better Place和特斯拉的实践中，这种模式遭遇了引人注目的失败。现在，随着电动汽车革命的正式开始，旧金山的一家公司正在尝试一种新的方法。
小型换电公司Ample经过10年的艰苦奋斗，终于取得了一些成功。今年5月，该公司确定了第一个汽车合作伙伴，一家名为菲斯克的小型电动汽车制造商。Ample准备用在加州获得1500万美元的拨款，以扩大其在湾区的小工厂，并正忙于安排从日本到西班牙的交易。
其主张是：更换电池，而不是充电，可以让汽车更快地重新上路。它只需要最少的电力基础设施。对于想要为电动汽车提供服务的加油站和作为Ample最大支持者的石油公司来说，这些都是很大的卖点。
然而，换电与大部分汽车制造商、投资者和政府对电动汽车未来的规划大相径庭。他们已经做出了如此多的决定，花费了巨大的资金，对于大多数行业来说，放弃传统的充电模式而采用其他方式可能为时已晚。
“这真的会成为主流吗？最简单的答案是否定的，”专注于电动汽车的独立汽车预测人士艾伦·鲍姆（Alan Baum）说：“但在某些情况下，可能会做一些小项目。”
换电是个很好的机会，在路边充电桩不是最佳选择的情况下，这样做可以加速电动汽车的普及。
例如，菲斯克在一份电子邮件声明中表示，该公司在与Ample的合作中专注于“叫车和租车公司”。这些用户有一些非常适合更换电池的特点：他们行驶了很多英里，如果不能马上充满电，就会赔钱。
在美国充电网络的发展速度似乎慢于电动汽车普及的情况下，换电的概念也具有一定的吸引力。
电动汽车卖得很火。考克斯汽车公司（Cox）预测，美国人今年将购买100多万辆电动汽车，相当于所有轻型汽车销量的7%以上。但是由于许可和供应链障碍以及可靠性问题，充电桩在路边的普及速度却很慢。
换电虽然是一个简单而引人注目的概念，但在实践中出现了一些引人注目的失败。
2010年初，当电动汽车首次进入主流市场时，一家名为Better Place的初创公司成为了投资者和媒体的宠儿。该公司筹集了10亿美元，因为它的充电站可以在5分钟内更换电动汽车的电池——复制了加油站的速度和便利性，甚至价格更低。
该项目始于以色列，那里的石油价格很高，改造一个小国的前景似乎是可以实现的。
但到了2013年，Better Place破产了。它未能说服两个关键的合作伙伴。它的技术只被雷诺集团一家汽车制造商试用过。而且它并没有说服用户，他们不得不绞尽脑汁去想一个奇怪的想法，那就是拥有一辆车，而不是它最昂贵的部件：电池。
当时，担任汽车顾问的约翰·加特纳（John Gartner）在接受《卫报》采访时表示：“这种模式需要消费者的信心飞跃，而许多人不愿意这样做。”
两年后，世界领先的电动汽车制造商特斯拉开始涉足换电领域。它在旧金山和洛杉矶之间建立了一个换电站，但反响不温不火。
“显然，它不是很受欢迎，”首席执行官埃隆·马斯克（Elon Musk）当年在与投资者的电话会议上说。“也就是说——人们不关心换电。”
后来，换电在中国找到了归宿。
中国的一家新造车企业——蔚来率先采取了行动，其创始人兼首席执行官李斌今年3月在与投资者的电话会议上表示，蔚来已经安装了1300多个换电站，并计划在今年年底前将换电站数量增加到3000个。另一家中国汽车制造商吉利汽车也在迅速建设交换中心。
不过，Ample的做法不同于其他公司的尝试。
对Better Place、特斯拉和中国汽车制造商来说，方法是更换整个电池，这是一个重达数千磅的巨大块。Ample公司设计了更小的模块化电池，根据车辆需要的续航里程，可以恢复整个电池，也可以恢复一部分电池。
该公司通过自动化系统更换电池。当一辆电动汽车停在Ample站的换电位上时，用过的电池模块会从车上卸下来，换上充好电的电池模块。空模块被运送到一个毗邻的大柜子里，在那里它们被洗牌并充电。
Ample表示，这种方法可以大大减少其电站的电力足迹。这意味着，它们可以更便宜、更快捷地安装。
目前大功率充电站的最大障碍之一是，它们可能需要电力公司安装更长的电线，而这些电线既昂贵又建造缓慢。
而在Ample的机柜中有大量的电池模块，当有电力可用时，它们会吸收电力。该公司联合创始人兼总裁约翰·德索萨（John de Souza）说，一个电站可能需要100千瓦的电力。相比之下，作为2021年两党基础设施法的一部分，拜登政府正在美国州际公路上资助的高速公路充电站，每个都需要至少600千瓦的电力。
Ample的做法得到了政府的支持。今年2月，加州能源委员会向Ample提供了一笔1500万美元的有条件拨款，用于扩建其位于旧金山附近的小工厂。该委员会最早可能在本月敲定这笔资金。
如今，Ample表示，它在旧金山湾区经营着十几个站点，每天有数百名优步司机到访。这些优步司机似乎都没有在YouTube上分享这段经历的视频。YouTube上唯一关于Ample电视台的视频片段是该公司高管的电视新闻片段。
这家公司得到了一些财力雄厚的公司的支持，其中包括日本和泰国的大型石油公司，以及英国石油巨头旗下的壳牌风险投资公司（Shell Ventures）。根据金融追踪网站Crunchbase的数据，成立于2013年的Ample已经融资超过2.9亿美元。
不过，目前尚不清楚汽车制造商和新兴电动汽车行业的其他参与者，愿意在多大程度上与Ample这样的公司合作，以加快充电体验。转向换电模式需要各方重新考虑他们的战略。
电动汽车电池的每一个特性——形状、在车内的位置、设计和化学配方——在不同的汽车制造商之间，甚至在不同的汽车制造商的个别车型之间都是不同的。电池在电动汽车中的核心地位意味着它的细节是公司的关键机密。
电池本身的集成方式也可以抵抗拆卸。例如，为了追求效率，特斯拉现在设计的汽车将电池作为车辆结构的一个组成部分。与Ample合作要求这家汽车制造商彻底改变这一战略。
如果合作，汽车制造商将有两种选择：将电池开发交给Ample，或者与这家初创公司合作，将其电池块划分为Ample格式的模块。
Ample的战略与当前汽车行业的发展趋势格格不入，分析师对此表示怀疑。
“在美国轻型消费市场实现电池更换标准的诸多挑战是如此之大，以至于任何大型（原始设备制造商）都不可能尝试换电。”加特纳在一封电子邮件中表示。
03.蔚来模式
在中国，蔚来是换电模式最大的拥趸。最近一段时间，常常一天就有多座换电站在各个地方布局。仅今年5月份，蔚来就在全球新增了66座换电站（其中有2座在海外）。
尽管蔚来为其电池提供了家庭充电解决方案，但在中国，很少有家庭拥有支持安装家庭充电点的基础设施，因为中国大多数电动汽车消费者来自大城市，住在高层公寓中，基础设施考虑、普及障碍、政府支持计划和价格挑战是蔚来建立交换站网络并提供BaaS（电池租用服务）的主要动机。
蔚来从2020年初开始提供电池订阅计划，使消费者能够购买没有电池的汽车。移除电池使蔚来的购买价格降低了10834.13美元。根据订阅计划，买家每月支付152美元租用电池，并可以使用免费充电和更换服务，作为订阅的一部分。到2021年，蔚来已经执行了200多万次交换，并将近40%的消费者群体转换为BaaS。
BaaS服务是通过一个基于移动的解决方案提供的，该解决方案连接了整个换电设施网络。更换过程是完全自动的：汽车被开到交换站，在那里汽车升降机电池更换系统会自动更换电池。基于云计算的电池管理系统在为下一个用户充电之前，会检查从车辆中取出的每个电池组的电气性能。如果发现故障，电池将停止流通，在占地面积方面，蔚来换电站的大小相当于三个停车位，方便安装在停车设施，甚至是拥挤的公共场所。蔚来计划到2025年在全球范围内扩大到3000个换电站。
SMU一份调研报告显示，蔚来的换电模式有诸多优势。其一，充电站的电池更换速度很快。对于蔚来车主来说，换电池只需要不到5分钟，比给电动汽车充电快得多，相当于给一箱汽油或柴油加满油。电动汽车的充电时间因品牌和型号而异，很多快充模式下，为电池充电80%通常需要20到30分钟。
其二，换电比电动汽车的其他电池替代品稍微便宜一些。蔚来的服务每月提供6次换电池服务，相当于大约1500英里的航程。按月订阅价格计算，这相当于每英里0.10美元，略低于使用特斯拉超级充电桩每英里0.104美元的估计成本。
其三，换电会促使蔚来的客户在有更先进的电池组时选择升级电池，这有助于保持汽车的性能和转售价值，并缓解对电池退化的更广泛担忧。为了确保新电池能够适应旧汽车，蔚来对电池尺寸进行了标准化，从而使其电池成为汽车整体结构中可更换的模块。
其四，电池是电动汽车市场的重要考虑因素。电动汽车生产商的市场主导地位与谁能制造出最好的电池技术相关。蔚来的BaaS在这方面起到了帮助作用，它允许公司投资电池技术，而不必担心更换旧电池。
其五，在可行性方面，BaaS战略通过大幅降低汽车价格，减少了消费者在电池方面的高额资本支出，同时，有助于建立品牌与消费者之间的密切关系。在盈利能力方面，由于价格降低，BaaS创造了两种收入来源——一种来自每月电池服务订阅的经常性收入，另一个来自对新推出的电池的升级需求。
截至2021年，约有75500辆蔚来电动汽车在路上行驶，分析师估计，这项订阅服务每月产生约450万美元的经常性收入，或每年产生约5400万美元的收入。现在，随着蔚来扩大生产，增加现有消费者的订阅渗透率，增加销售额，并扩大其交换站网络，预计这一收入将进一步增加。
其六，尽管人们期望电动汽车能减轻化石燃料交通带来的污染，但电池中使用的许多材料都是有毒且稀有的。此外，到2025年，预计将有25万吨电动汽车锂离子电池达到其使用寿命。尽管这些电池不能用于汽车，但仍可保留70%至80%的容量，并有可能用于其他用途。寻找废旧电池的第二次使用寿命对于使电动汽车可持续发展、减缓资源循环和提高电动汽车对循环经济的贡献至关重要。
当电池作为服务由制造商提供时，电池的所有权就转移到了蔚来。通过拥有这些电池，蔚来可以实现100%的电池回收率，有效评估电池的质量和处置，并允许客户无缝升级到下一代新电池。因此，BaaS被视为促进循环经济的可行策略。
当然，尽管蔚来的诸多承诺，其BaaS战略还存在一些缺点。换电是一种昂贵的模式，因为它涉及到交换站的建设、自动化技术的部署、电池库存的维护以及在站点收集电池。
此外，电池技术已经开始进步，电池可以在一次充电的基础上行驶更长的距离，减少了在换电站频繁充电的需要。在这种情况下，蔚来的BaaS业务是一种可持续的商业模式吗？
并非所有分析师都认为BaaS有益的。一些人认为，虽然换电站可以为该公司在市场上提供即时优势，但从长远来看，它不太可能提供多少竞争优势。这主要是因为电池技术发展迅速，预计在不久的将来，充电时间会大大缩短。
一些分析师也对蔚来的换电策略表示担忧，认为建立换电基础设施和换电站成本高昂，因此他们必须满足消费者的长期需求，才能实现商业意义。然而，随着电池技术的迅速发展，换电站似乎不太可能在很长一段时间内仍然存在。
换电涉及许多利益相关者，需要巨额投资、政策刺激和行业参与，因为电池的形状、插入和电气连接没有统一的标准。一位葡萄牙研究人员说，换电要想取得成功，不可能是一个品牌，一个公司，甚至一个国家的事情。
还有研究人员说，要实现换电的交通革命，不仅需要汽车和电池行业的参与，还需要机器人和电气设备行业、电网运营商和国家当局、加油站老板，当然还有消费者的参与。
（本文部分内容综合SMU、Vehicle Suggest、Bloomberg、EE news、Auto Vista 24报道，部分图片来自网络）
