充电慢、不方便成为电动汽车行业面临的一个难题，同时也带来充电技术、充电模式的变革。家用“新能源+储能”解决方案将有望推动未来家庭能源的变革。

　　近几年，以欧盟为首的一些国家和地区纷纷推出限制燃油车销售的政策及相关战略规划、行动计划和时间表。壹行研(Innova Research)的数据显示，有相关计划的国家、地区和城市已达数十个，其中有些地区，如美国加利福尼亚州等，甚至已经通过相关立法，即在未来某时段开始实施传统燃油车的禁售。从相关统计数据来看，大多数已经推出类似措施的国家、地区和城市都把燃油车禁售的时间节点放在2025年到2050年之间。

　　在中国，新能源车市场蓬勃发展，2019年新能源车的销售量超过120万辆。为了有效减缓环境和能源压力，相关部门给予以电动汽车为代表的新能源车很大的政策支持。虽然未来新能源车的技术路径选择还存在一些争议，如近期支持氢燃料电池车的呼声渐渐高涨，但是从现阶段情况来看，氢燃料电池汽车在技术成熟度、成本、市场接受度等方面与电动汽车尚不能相提并论，要想大规模被市场和家庭用户接受尚需时日。目前，电动汽车仍是无可争议的新能源车的主流。

　　新能源车取代传统燃油车是大势所趋，全球汽车行业领先的企业早已在电动汽车上布局。这其中包括大众、宝马、北汽、沃尔沃等国内外汽车行业的领先品牌。大众汽车集团透露，未来数年将投资500亿元人民币发展电动汽车及相关的基础设施，其中包括设在上海安亭和广东佛山的两座纯电动汽车生产基地。

　　充电模式的瓶颈

　　电动汽车技术还存在一些短板，除了动力电池价格高、寿命短等问题外，电动汽车充电远不如燃油车加油那样快速、便捷。现有的电动汽车在慢充模式下一般需要6～8小时充满电，在快冲模式下充电也需要数十分钟到数小时不等。

　　一般而言，快充模式带来充电设备成本的提高。这是因为充电越快意味着充电机的功率越大，相关充电设施的成本就越高。经常使用快冲对动力电池的寿命也有负面影响。此外，充电设施的安装与维护也有较大成本。目前，公共充电设施的覆盖还不完全，出门在外寻找充电设施也是一个令车主头疼的问题。

　　与传统燃油车加油过程相比，充电速度慢、不方便已成为电动汽车使用中存在的一个主要痛点。因此，克服充电瓶颈将成为电动汽车进一步打开市场，被更多的消费者接受的一个重要因素。

　　换个角度看，电动汽车充电的短板既是挑战，也是机会。为了解决充电技术的短板，给予电动汽车用户更好的用车体验，广大汽车厂商、充电设施生产商、动力电池生产商等产业链上下游公司进行了各种尝试，推出了一系列技术创新和相关的充电模式创新，其中包括换电模式和无线充电等。

　　换电模式前途未卜

　　中国电动汽车知名品牌北汽新能源、蔚来汽车等提出用换电模式来解决充电时间长的问题。这种模式是采用租赁电池的做法实现车与电池的分离。消费者买车，租赁电池，等到电池需要充电时，到换电站用事先充满电的电池更换汽车上使用过的电池。在这种模式下，车主买车时可以选择不带电池。由于电动汽车动力电池的成本占整车成本的比例高达1/3，去除电池的成本可以有效降低购车的价格，对电动汽车被消费者进一步接受起到促进作用。

　　另一方面，与花费几十分钟到几小时充电相比，换电模式大大提高了电动汽车获得电能的速度。例如，蔚来汽车的换电站可以在3分钟内将电池更换完毕。另外，换下的电池可以循环使用，在换电站内慢慢充电，这样可以减少快充对电池的损害，提高电池寿命。

　　事实上，电动汽车换电模式已经存在很长时间。我国很多城市的公交电动大巴和电动出租车使用的就是换电模式以节省充电时间。全球知名电动汽车品牌特斯拉也曾尝试过换电模式。目前，蔚来汽车是为数不多的打算大规模推广换电模式进入私家车领域的电动汽车厂商之一。蔚来汽车在电动汽车换电站及相关技术领域已经积累了300多个专利，其换电站的技术含量相当高。

　　换电产业链也在形成过程中。一些换电网络运营商开始崭露头角，其中比较有影响力的包括奥动新能源。该公司自主研发快速换电设备，并且定位为专业的换电站运营商。该公司在北京、广州、厦门、兰州等地已经初步形成换电网络，其电池快换设备不仅在北京奥运会、上海世博会等作为示范项目，还出口到欧洲一些国家和地区。

　　不过，换电模式是否能够成功还存在一些变数。首先，由于不同的电动汽车品牌有不同的动力电池供应商，使用的是不同形状、尺寸与技术标准的动力电池，因此一个换电站很难为多个品牌的电动汽车提供服务。相对传统燃油车而言，现阶段电动汽车销量还比较有限，考虑到经济可行性等问题，专门服务于单一品牌或某几个品牌的换电站必然带来成本高昂、地区覆盖不够等问题。另外，安全性方面能否做到万无一失也是一个问题。电池充电时是火灾高发的时段，换电站内新老电池堆积，一旦有火警可能出现灾难性的后果。

　　不管怎样，换电是电动汽车充电模式变革的一个有益的尝试。虽然目前有关换电模式大规模采用的呼声一直存在，但是该模式是否能够在经济可行的条件下得到电动车用户和市场的认可还有待观察。

　　无线充电崭露头角

　　无线充电技术是在一定距离范围内实现电能的隔空传输。目前，无线充电在手机和可穿戴个人消费电子产品中已经慢慢普及。华为、苹果等手机领导品牌都推出了一系列具有无线充电功能的智能手机。

　　在电动汽车领域，无线充电的目标是将电网中的电能隔空传输到车载的蓄电池中。目前，电动汽车无线充电还处于比较前期的研究阶段，暂未有大规模落地的商业项目。不过，经过多年的研究，无线充电在充电效率等技术指标上取得了不错的进展，无线充电技术渐渐受到全球汽车领导品牌，包括特斯拉、宝马、沃尔沃、奥迪、比亚迪等的广泛关注。这些企业争先恐后地介入汽车无线充电技术的研发。另外，半导体巨头如高通等也已布局汽车无线充电领域，开发相关的技术和产品。

　　目前，电动汽车无线充电系统通常包括充电板和适配器两部分。充电板放置在停车位的地上，并通过连接线与电源相连。适配器则安放在电动汽车的底部。当汽车停进车位，充电板与适配器可以自动工作，为车载电池系统充电。

　　无线充电带来的优势并非只是少了一根连接线这么简单。除了免去用户拉线充电的麻烦外，无线充电还带来一些其他的好处。首先，无线充电板安装简单，对比充电桩或其他复杂的有线充电设备，无线充电板在安装费用、维护成本等方面可以节省不少。充电板可以方便地安置到不同的地点，车主的自由度更高。其次，有线充电涉及不同品牌和制式的充电桩、动力电池等系统，普适性比较差。无线充电技术标准比较统一，目前通用的也就是电磁感应等有限的几种。因此，无线充电在硬件设备的通用性上比有线充电占优势。

　　“边走边充”前景可期

　　电动汽车的无线充电在将来可能会进化到“动态无线供电”模式。所谓“动态无线供电”，指的是“边走边充”。早在2012年，沃尔沃公司在其瑞典的测试中心修建了一条约0.4千米的测试道路。该道路中间的路面下铺设电缆，在路面上通行的电动汽车、电动卡车等需要安装一套电力捕集装置。拥有该装置的电动汽车行驶在道路上可以边走边接受无线充电。随后，沃尔沃公司还和阿尔斯通公司、瑞典能源局等携手合作，在快速路上进行了同类试验。

　　一旦技术成熟，“边走边充”无线充电技术的普及将给电动汽车行业带来重大变革。由于在道路上行走时能够随时得到电能的补充，电动汽车的车载动力电池不再需要容量大、长续航的电池，而可以用较小、较轻的电池取代。这将彻底解决困扰电动汽车多年的电池贵、重量大、续航不足等问题，并有望进一步降低电动汽车的整车成本。

　　“边走边充”技术还处于前期的试验阶段，真正进入电动汽车行业还有很长的路要走。该技术同样面临很多挑战，包括电动汽车需要全新的设计、电能捕捉器等硬件设计、相关技术标准的设立、车厂与道路基础设施的配合等。另外，室外道路路况复杂，风霜雨雪等天气的变化都会影响该系统，相关充电的可靠性、安全性等方面也存在悬而未决的技术难题。

　　虽然“边走边充”技术距进入电动汽车领域还较为遥远，但是在一些工业领域已经有了落地的应用场景。壹行研(Innova Research)对数家无线充电相关的创业公司进行调研，了解到其中有企业对准了进入门槛相对比较低的智能搬运机器人(AGV)、港口机器人等工业领域。

　　智能仓库使用大量电动的AGV。目前，AGV电力不足时需要自动寻找充电座进行充电或者进行人工充电，这些都需要大量人工进行管理，且AGV充电时不能工作，因此降低了使用效率。实施“边走边充”解决方案，在仓库内道路上嵌入无线充电电缆，带有无线充电适配器的AGV可以在道路上移动时随时充电，在减少人工管理的同时免除了AGV充电的时间，大大提高了AGV的利用效率。另一方面，仓库室内道路的情况简单，环境整洁，系统使用的安全性和可靠性也会大大提高。

　　总结以上，壹行研(Innova Research)认为，虽然目前电动汽车无线充电技术还不够完善，落地的大型商业化项目也不多，但是无线充电在电动汽车行业具有独特的优势，未来必然成为趋势。另一方面，虽然“边走边充”离在电动汽车领域落地还很遥远，但在工业领域已经有了明确的应用场景，未来在汽车领域的发展前景可期。

　　电动汽车充电需求将带来中国家庭能源的变革

　　对家庭而言，使用电动汽车带来大量的电力需求。电动汽车既是一个大型的家用电器，也可以在电网出现问题时作为一个备用的家庭储能系统。电动汽车结合屋顶太阳能、风能等家用新能源发电设备、家用储能系统等，可以为家庭形成一个从电力生产、存储到电力消费的闭环。在这些系统慢慢普及的前提下，未来家庭，尤其是远离城市的家庭，对电网的依赖可能会慢慢减弱，甚至可以完全不需要电网。这将导致未来家庭能源的深刻变革。

　　2016年8月，特斯拉公司宣布以26亿美元的价格收购美国屋顶太阳能公司(SolarCity)。对屋顶太阳能公司的收购完成后，特斯拉公司将强势进入家用太阳能发电市场。结合2015年5月特斯拉公司推出的家庭能源墙，也就是家庭储能系统，特斯拉公司围绕家庭能源这一尚未被完全开发的市场的战略布局也逐渐清晰起来。特斯拉公司正试图把屋顶太阳能公司的屋顶太阳能系统、特斯拉的家庭储能系统和电动汽车结合起来，探索未来家庭清洁能源的使用新模式。

　　普通家庭依赖电网供电，并按时付给电力公司电费。随着家庭用太阳能等新能源系统的逐步普及，家庭用电的模式可能会发生很大的改变。例如，特斯拉电动车的车主可以在白天用Tesla–SolarCity的屋顶太阳能系统发电，除了供家用电器使用外，多余的电力可以储存在特斯拉的家庭储能系统中，以备在夜晚或阴雨天等不利于太阳能发电的时候使用。

　　拥有特斯拉电动车的人们可以毫不费力地使用家庭储能系统中储存的电能为他们的电动车充电，从而实现家庭发电、储存、用电的闭环。这一闭环的系统使未来家庭用电完全脱离电网的束缚成为可能，电动汽车和家庭储能系统则在这个闭环系统中扮演了重要的角色。

　　在中国，推广家庭储能系统还不太现实，原因是城市电网供电稳定，电价便宜，且家庭储能系统的价格太高。以特斯拉的10千瓦时家庭储能系统为例，该系统在2015年推出时的售价是3 500美元(约2.3万元人民币)，其设计寿命为10年。但是，对大多数普通中国家庭来说，由于家庭用电较少，每月的电费一般不到200元人民币，10年的电费一般也不超过2.4万元人民币，也就是说购买这个储能系统的支出接近一个中国家庭10年用电的费用。城市居民在电网供电稳定、电费低廉的情况下购买这个系统显然没有必要。

　　中国虽然也有偏远、经常断电、自然灾害发生比较频繁的地区，需要采用其他储能系统作为应急电源使用，但是由于家庭储能系统价格较高，让住在偏远地区的中国家庭购买显然还不太现实。由此可见，家庭储能系统大规模进入中国家庭主要面临价格过高的瓶颈。

　　不过，类似的家用“新能源+储能”解决方案确实为未来家庭能源的变革埋下伏笔。随着中国人均住宅面积及家庭用电量的不断增加，家用太阳能等清洁能源发电系统的大量采用且成本降低，以及电动汽车逐渐普及带来大量电力需求的情况下，使用家庭储能系统，利用成本更低廉的清洁电力，形成家用电能的生产、储存、使用的闭环，其经济可行性会慢慢增加。

　　充电慢、不方便成为电动汽车行业面临的一个难题，同时也带来充电技术、充电模式的变革。目前，换电模式前途未卜，而无线充电将渐成趋势。“边走边充”技术在电动汽车领域虽然还处于试验阶段，但在某些工业领域已经有了明确的应用场景，未来发展前景可期。

　　电动汽车普及带来大量的电力需求，伴随着中国人均居住面积及家庭用电需求不断增加，家用太阳能等清洁能源发电系统的普及，以及家用电池储能等系统成本的下降，未来将可能形成家庭能源生产、存储到使用的闭环，未来家庭摆脱电网的束缚或将逐步成为现实。

　　厉俊，壹行研(Innova Research)创始人、总经理。

　　文/ 厉 俊

本文来自《张江科技评论》