任何一个产品，要让消费者普遍接受，其使用体验一定要好。

电动汽车有多种优势，但在使用体验上却有个明显的弱点：用户常会有“里程焦虑”，电动汽车目前难以普及的最主要原因就在此。

今年新推出的电动汽车，续航里程普遍已超过400公里，有些到了500多公里、600多公里，但“里程焦虑”的问题并未解决，只是集中到了补充电能不方便上。

我们比较一下电动汽车补充电能的两个主要方式：

充电方式：用充电桩直接给车充电，优点在于充电接口统一，大多数充电桩都可给各种车型充电，因此，至今已建了大量充电桩，分布也广。缺点是充电时间长，而且公共充电桩易被其它车子占用，造成车主对充电时间无法把控，加剧了“里程焦虑”。

换电方式：快速更换车上的动力电池，优点是电量不足时可快速换上满电的电池，使用体验好。换下来电池集中安排检测和充电，还有利于保持电池的良好状态。现在的问题是，因各车电池不统一，配套的换电站太少，换电方式只能主要应用于出租车、网约车、公交车等区域用车上。

再从发展的角度分析两种补充电能方式：

现在快充桩给车充满电的时间在几十分钟或一、二个小时，发展的目标是建超级充电桩，最快速度下充电时间可减少到十几分钟，但这种发展方向与大容量动力电池特性是背道而驰的，需要几个相关方面都走极端：电池要尽量接受快充（需要特殊处理）、充电桩功率很大（350～500kw）、连接部件采用液冷等。勉强为之，并无巧妙或自然的解决办法，应用上也难以普及。如要再加快也看不到希望。

换电方式需要统一电池，统一后可大量建设换电站，换电站普及了，电动汽车出行就不会有“里程焦虑”，换电时间可控制在1～2分钟（小型车），使用体验好，电动汽车也有望普及。问题是：电池能统一吗？

我们的方案是要统一电池，不过不勉强统一为一个电池型号，而是有几个电池型号，但目标却很“贪心”：把各种类型的车一同解决。如能做到，优势很明显：参与的车越多，越有利于大量建设换电站，换电站越多，换电就越方便，这样换电方式就可普及了。充电桩仍可存在，车主在不同情况下可选择不同方式补充电能，形成“全面可换电，充换电结合”的局面，电动汽车也可全面崛起。

汽车分为两大类：乘用车、商用车。乘用车：主要用于运载人员及其行李，最多9座，轿车、SUV、MPV等都属于乘用车，在所有车型中，乘用车的保有量占了大部分。商用车又包含客车和货车两类。客车主要有：大型客车、中型客车、轻型客车、微型客车（微型客车、不超过9座的轻型客车也属乘用车）等。货车主要有：皮卡、微型货车、轻型货车、中型货车、重型货车等，挂车、半挂车也属于货车，常见的集装箱车，由半挂牵引车（大多属重型货车）和半挂车组成。

通过了解现有的换电方式，再结合对各种车的结构分析，我们发现：各种类型车能不能采用换电方式，主要就看车底下车桥与车桥之间、车侧面轮胎与轮胎之间有没有空间，大多数车都有一定的空间可以放置换电电池。只有很特殊的车型才不易实现换电，如：车桥与车桥距离很近的特重型车；车桥与车桥之间、轮胎与轮胎之间都装备了特种设备的特种车。好在这些车占比很少。

我们的方案简称通用换电方案，包含一个总方案和七个解决方案。总方案主要确定各电池型号的形态、尺寸，赋予其在各种车型上布局的灵活性。七个解决方案组成系列解决方案，配套解决多种问题：各电池型号在不同车上的连接难题；电池参数、性能的适用性问题；各电池型号的长期延用性问题；也有对总方案的补充。系列解决方案中最后一个方案是从车的角度发挥其应用通用电池的优势。

总方案

先强调一点：我们的通用换电方案要求电池通用，且性能上不能有明显削弱，我们认为，削弱了性能的电池不能成为通用电池。

我们选用了两种电池类型：底置型、侧置型。底置型电池主要从车下向上安装于车底位置；侧置型电池主要从车子侧面装入设于汽车上的电池舱中。

底置型电池我们初步设定了4个型号，形态上为扁平长方体。因是通用型电池，采用了平整的形状，没有局部的向上凸起，平面形状基本为一长方形。因主要安装于车底，厚度都较小。因要适用多种车型，各型号电池尺寸设定有个反复推敲的过程。4个型号电池从小到大，暂命名为A、B、C、D型。小型的车根据尺寸大小各选装一块底置型电池，大一些的车如D级轿车可安装两块电池，中、大型车如中、大型客车则可安装多块底置型电池。

侧置型电池我们初步设定1个型号，形态上为长方体，象一个小箱子，与之前采用换电的公交车动力电池相似，型号命名为E型，可用于大部分的货车，一般一辆车安装多个，也适合用于部分大、中型客车。至于为什么只设1个型号，后面会说明。

上面共设定了5个型号动力电池，我们命名为：快换型通用动力电池，所有型号组成快换型通用动力电池系列。

底置型电池以C型、D型电池为主说明部分应用场景：

乘用车以轿车为例来说明：C型电池最适用于各种A级轿车，尺寸较小的B级轿车也只能选C型电池，但尺寸较大的B级轿车可以安装D型电池。C级、D级轿车可以安装一块D型电池，但大多D级轿车可安装两块C型电池（电池横过来安装，前后两块。两块C型电池总储存容量比一块D型电池多40%左右），D级轿车还有一个安装一块C型电池加一块B型电池的选项（两块电池总储存容量大于一块D型电池），但车需要有对应的特别设置。

货车：微型货车大多也适合安装一块C型电池（轻型货车、皮卡一般可安装两块B型电池，但安装方式不同）。

客车：轻型客车可安装两到叁块C型电池，大、中型客车大多可安装两到叁块D型电池（有些也适合安装多块C型电池或多块B型电池）。

侧置型E型电池的应用场景：

E型电池最适合各种货车：轻型货车按照车身尺寸不同可安装4～6块E型电池；中型货车从车身角度看相当于轻型货车的加大版，尺寸各不相同，一般载重越大可安装E型电池的数量也越多；而重型货车一般载重大但车身不长，其中除载货车可安装空间相对多些外，半挂牵引车、自卸车、混凝土搅拌车一般只可安装6块E型电池，但重型货车中无动力的半挂车大多可安装较多的E型电池（比如多至12块。半挂车种类繁多，其中也有些可安装空间较少），重型货车中数量最多的半挂牵引车都是与半挂车组合在一起使用（集装箱车就是这种组合）。

E型电池也适合安装在部分大、中型客车上，这些车的车内地板位置较高（如旅行车），或局部地板位置较高（如很多公交车后部）。整车地板位置都低的车型则无法安装E型电池，但国内这种车型占比较少，大部分大、中型客车适合安装E型电池。

系列解决方案

上面总方案直接应用会有一大堆问题，需要一些解决方案来配合。

比如，光是电池与车的连接就有以下问题：

①底置型电池在中、大型的车上会安装多块，安装方向也各不相同，有些情况下电池的长度方向与车的纵向一致，另一些情况下电池的长度方向与车的横向一致，接口位置也是按布局排列而定，这些位置不可能都适合安装接口（车内地板与车底电池之间的相距空间有限，车内地板需局部向上凸起才能安装接口，但很多情况下并不可行）。

②再看电池的温度控制，现在性能好的电池，都是采用液态温控，但所有要采用快换型通用动力电池的车都有液态温控吗？一车安装多个电池的，管路如何连接？或者是反过来放弃液态温控，不惜降低电池性能？低性能的电池适合通用吗？看来这是个明显的难题。

③总方案中侧置型的E型电池可安装在各种货车侧面，但各种货车侧面尺寸并不一致，轻型货车两侧的横向尺寸（从一侧大梁到车外边）较小，重型货车两侧横向尺寸较宽，为了更好的利用各种车型的侧向空间，E型电池设计时宽度与长度分别对应上述两种尺寸设定，我们要求E型电池在轻型货车上以宽度方向装入，在重型货车上以长度方向装入（中型货车视情况而定），安装方向不同，电池与车如何连接？

其它问题不一一列出了，直接与各解决方案一并介绍：

一、电池接口区域设置凹陷结构。即电池的接口区域相对电池外表是下凹的，这个凹陷区域可容纳车上对应接口结构的大部分，这样车上安装接口难度就降下来了，带来的好处是车上布局电池的灵活性，几乎可以随处布局，方法看上去似乎很简单，但非常实用，是以退为进。这个方案对于底置型电池尤为重要。这种结构一般还和一个基本设定结合：电池安装与接口对插是同时进行的，电池安装到位，接口也插好了。

二、电池采用独立液态温控回路（即：独立液态温控系统）。独立液态温控回路是指：将对外热交换器（冷凝器或散热器等）直接结合在电池表面，比如对外热交换器可安装在底置型电池的底面（即下面），将其它部件也全部安装在电池内或电池表面，也就是说，快换型通用动力电池将液态温控回路都包了下来，电池与车不需进行管路连接，解决了电池要安装于各种车上使用、但各种车设计不同、情况复杂的问题。目前采用液态温控是动力电池控温最有效的方法，快换型通用动力电池大多也需采用，才不会降低性能。这一招（方案）有点狠，思路似乎也简单，但转折大，动作也大，温控系统要多占用电池上的空间，有些零部件还需要特制（主要是小型化），不过却是一个行得通的方案，如果电池通用了，将大量使用，零部件也不能算特制，可以说是专用。

三、电池设多组接口。可以在电池多个面上设置接口，总方案中侧置型的E型电池设两组接口，一组在长度方向的一端，另一组在宽度方向的一端。轻型货车侧面的横向尺寸较小，E型电池以宽度方向装入；重型货车两侧横向尺寸较宽，电池以长度方向装入，两种安装方式下，电池用不同的接口与汽车上电池舱内侧的接口连接。中型货车和大、中型客车上布局E型电池时，都可以视车身条件确定安装方向。如有需要，也可以在电池同一个面上设置多组接口，比如在底置型电池向上面的不同位置设置两组接口。

上述三个解决方案对应解决前面三个连接问题。

四、电池通过内部变动可切换出不同的额定电压。这个解决方案的主要方法是，利用动力电池内部采用很多电芯串并联组合的特点，设置切换结构，通过改变电芯串联总数改变其总输出电压。比如：有两种额定电压192V/384V，各车可根据需要选用，这种方法特别为一车上多个电池组合使用带来方便性（一般多个电池在车上串联后组成电池包供电，但电压可能过高）。这是解决电池包电压问题的两个解决方案之一（另一个方案见解决方案七）。

五、电池内部电芯的类别及种类可变。即同一型号动力电池的不同个体内部可采用不同类别及种类的电芯，就是说内部电芯类型、组合构架都是可以变化的。为配合这个方案，车与电池要增加通信内容，把信息传递给汽车，汽车使用电池和充电时都可以根据电池相关参数的变化而相应变化。这个解决方案很重要，主要用于确保快换型通用动力电池系列的长期适用性。

六、小型化动力电池。这个解决方案是对总方案的补充，暂可看作一个额外方案，需要的话，快换型通用动力电池系列将增加一个型号。小型化动力电池小到可方便的进行人工更换，电池形态也是长方体，重量只有6～7kg，设两组接口，可从两个方向安装，非常灵活（主要是平放向下安装或竖起向下安装，也可平拿侧向推装等），通用性很强，任何车都可以选用。电池不设握把手，用专用的手持工具取放，一般从车内部安装，比如安装在车内座位前的地板下，或安装在某些座位下，还可安装在后备箱下等，车上各可安装位置布局小型化动力电池的数量视车的结构、尺寸而定，多个小型化动力电池在车内连接组成电池包使用。小型化动力电池最适用于小型车，也可给两、三轮的电动车使用。此方案虽是额外方案，实施得好，意义也很大。

七、车采用多集组动力电池，按需设联合供电、联合充电。最后这个解决方案是车端的，可配合快换型通用动力电池的应用。即车的动力电池可以分为多个组，可分别为车供电（一组电池可能只有一块电池，也可能是多块电池组合为一个电池包使用，我们都定义其为一个集组），需要时又可联合使用（供电），还可联合充电。车采用多集组动力电池有多种实用意义，主要满足差异化需求，个别车型却是硬性需要，这里不都展开说明，只举例几种应用：①．车上安装多个电池，如果串联成一个电池包电压过高，可分成两个集组，也就是两个电池包，需要时可联合供电，这是解决电池包电压问题的两个解决方案中的方案二（另一个方案见解决方案四），需要时两个方案可选用一个；②．重型货车中半挂牵引车与半挂车组合成一车使用（如：集装箱车），但半挂牵引车与半挂车上都有一个电池集组，从组合车角度看电池分成了两个集组，可分别供电，有时也需联合供电。半挂牵引车又可与半挂车脱开后行驶，这时，车上只有一个电池集组；③在大、中型客车上只安装一集组底置型电池或只安装一集组E型电池，换电带来的续航里程不太满意，可同时安装两集组电池（结构上大多都可行），这样总的续航里程基本可增加一倍左右。采用多集组动力电池后，怎样的情况下需多集组联合供电或联合充电，联合供电、联合充电的方法有哪些，因内容太多，不作介绍了。

系列解决方案中除了方案五随着电池技术的发展会成为必然外，其它解决方案都不是每个电池上需必然采用的。比如，以后当电池采用某种新类别的电芯，使用温度范围很宽或温控要求较低，无需采用液态温控时，就不用设置独立液态温控回路了；E型电池不设多组接口也可（但需增加一个电池型号）。其它解决方案也都不是必然要用。但如果这些解决方案全部不采用，总方案却又无可行性。这是通用换电方案一个很特别的情形。

面向未来的通用换电方案

通用换电方案的不足主要在于：各车型选用的电池型号大多不能完全利用车上的空间，再加上上述解决方案对电池系统能量密度的影响，换电带来的续航里程相比现在不换电的车型，或专配换电电池的车型，会有一个明显的下降。

假设现在马上做成快换型通用动力电池（当然不可能），采用最新的电芯（进入实用的最高能量密度），系统体积能量密度大概可做到300w/L左右。我们再以A级轿车和B级轿车举例来说明，按照我们设定的C型电池、D型电池的尺寸，计算出电池的储存容量分别是42.3kwh、61.5kwh，A级轿车安装C型电池，换电带来的续航里程在300公里左右；B级轿车安装D型电池，换电带来的续航里程在350公里左右。明显小于目前主流车型的续航里程。

我们预计快换型通用动力电池进入实用时（如果今年开始行动，两年时间总是要的），系统体积能量密度做到400w/L～500w/L。

系统体积能量密度达到400w/L时，A级轿车安装C型电池，换电带来的续航里程在400公里左右；B级轿车安装D型电池，换电带来的续航里程在450公里以上。总体上，除重型货车中的自卸车、混凝土搅拌车外，各种车型换电带来的续航里程在250～600公里（续航里程短的车型如加装一集组电池，总续航里程会明显增加）。

如果系统体积能量密度达到500w/L（系统体积能量密度500w/L，对应电芯的体积能量密度大概 800w/L，估计需要固态电池进入大规模实用），A级轿车安装C型电池，换电带来的续航里程在500公里左右；B级轿车安装D型电池，换电带来的续航里程在600公里左右。其它车型的续航里程都再相应增加。

我们来谈一下退与进，顺便引用一句新近的名言：“不懂战略退却的人，就不会战略进攻”。做通用换电方案也应了这句话，先退却，却打开了进攻之路。

只能充电的情况下，如果我们把续航里程400公里设为及格线，虽在及格线以上，实际使用常会遇到充电不便，“里程焦虑”无法消除。通用换电普及后，换电如同燃油车加油一样方便，我们可暂时降低续航里程的及格线，比如降到250公里，虽续航里程少了，补电次数有所增加，但实际使用中的不便消除了，总体使用体验是质的提升。预计方案实现时，除个别车型外，大多数车型换电带来的续航里程为250～600公里（单集组）。我们希望续航里程继续提升，310～750公里，多数车已达满意程度。考虑到夏天、冬天的制冷、加热增加耗电，还有跑高速的续航里程打折，400～800公里的常规续航里程应该较理想（到那个阶段，部分新车型已可选择小一些的电池或减少安装数量，以减轻车重）。这些提升，将主要由电池技术的的进步和突破带来。电池技术的进步为我们通用换电方案提供了基础，通用换电方案实现后，电池技术的继续进步，会进一步提升电动汽车的使用体验，电动汽车将全面超越燃油汽车。