上一篇文章结尾对充电方式和换电方式进行了对比，并分析了各自的优缺点，各有利弊。通过对比来看，换电方式优势相对明显一些，但是也存在诸如“电池包标准不统一、换电站不通用、换电价格高”等问题，制约换电模式发展。本篇将针对这些问题，尝试提出解决方案，并希望与各位交流，寻求最优解，共同推动换电模式发展。
换电方式的问题主要有3点：1. 电池包标准不统一——电池包种类太多，各式各样；2. 换电站不通用——每家整车厂的换电站都是针对自家换电车型定制化开发；3. 换电价格高——相比充电方式，价格高约30%。下面针对这些问题进行分析，并尝试提出解决方案。
1. 电池包标准不统一
当前换电车型不是很多，我做了一个统计表，供大家参考（没在表格里出现的车型，一般是新上市车型或市面上见的比较少的车型）。下表数据均来源于网络公开信息收集整理。
表1 换电车型数据统计表
从表 1中可以看到，主流换电车型大概有十几种，其中对私换电车型电池包电量基本都在70度电以上，大一些的能到100度电，车型基本上都是中大型车，车身尺寸普遍比较大。对公换电车型主要应用在出租车/网约车行业，电池包电量基本在44度电左右，新推出的换电车型电量有所增加，大一些的到67度电，车型基本上为中小型车，车身尺寸都差不多都是 A 级车，也有部分 B 级车。
图1 换电车型带电分布图
据行业统计，出租车/网约车每天行驶里程大约300公里左右，一般去除剩余的保底续航里程，那么400公里车型较为合适，按照平均百公里电耗13 度左右，电池包电量在 52～55 度区间较为合理。私家车通常要求至少500公里续航，按照百公里电耗17度左右，电池包电量在 85～100度电区间较为合理。
根据上述分析，现阶段对公车辆（或者 A/B级车）电池包电量 53 度电，对私车辆（或者C 级/SUV）电池包电量 90 度电，这两种规格电池包即可基本满足 90% 以上的使用需求，少了不太够，多了又浪费。
电池包电量确定后，根据车型统计数据，合理规定每种电池包外形尺寸，各大整车厂的换电车型均匹配该型号的电池包，换电站也同时兼容这两种电池包，情况类似于加油站内有不同标号的92#、95#汽油，两种型号即可满足绝大多数使用场景需求。
电池包标准制定，推荐由国家来制定，形成国家标准；或者由换电联盟/实力比较强的换电运营商（中字头、国字头）制定，最终形成行业标准，这对整个电动汽车发展都是有力的促进。
在具体执行层面，现阶段，以出租车、网约车为基础，把换电站作为基础设施先建起来，形成一定的服务网络，形成自循环体系。每个换电站在设计的时候，预留兼容接口，待后续升级兼容 2 款标准电池包，现有的运营车辆随着更新换代逐步替换，到最后换电站只需兼容 2 款电池包即可。
2. 换电站不通用
现阶段，因为每个整车厂的电池包不统一，也间接造成了换电站无法通用。基于此种情况，当下的过渡解决方案，是开发全兼容换电站。
全兼容换电站：将各整车厂换电车型所对应的换电技术集成于一个换电站内，换电站根据进站换电的车型信息，自动匹配换电设备，换电完成后，将空电电池包放置于对应的充电仓位进行充电。
图2 全兼容换电示意图
从技术实现的角度上分析，需要解决如下技术问题：车辆识别、系统调度、换电设备兼容性、安全性等问题。
Ø 车辆识别技术：
车辆识别技术示意图
基于高清摄像头以及图形解析算法，可以识别车辆特征，并与数据库信息进行比对，自动识别车型数据信息，结合车辆车牌信息，可综合判断车辆是否为换电车型，本换电站是否支持该车型换电等信息，识别系统将相关数据信息发送给站端控制系统和云端控制系统，交由调度系统决策。
Ø 系统调度技术：
图4 系统调度示意图
系统调度是换电站“大脑”，它负责根据车辆识别系统提供的车型信息，调度对应的换电设备对换电车型进行换电操作，然后将更换下来的空电电池包放置到对应的充电仓位进行充电。因换电站支持多台车同时进行换电，因此站内换电设备会同时移动并进行换电操作，需要解决设备协作问题，以免发生碰撞等事故。
Ø 换电设备兼容性：
要实现换电设备全兼容，技术难度比较大。当前电池包锁止技术基本上分为螺栓式（包括类螺栓式）和卡扣式两种，如图所示：
图5 螺栓式锁止机构示意图
螺栓式锁止机构，顾名思义，这种结构形式类似于螺栓，不过为了增加使用寿命，做了特殊处理，并且为了保证螺栓不松动，增加了防松脱机构。加解锁的时候，需要用电动工具（类似于电批）进行加解锁，加解锁过程中，可以检测扭力以及位置信息，判断加解锁是否成功，保证电池包可靠的安装到车上，不会掉下来。
图6 卡扣式锁止机构示意图
卡扣式锁止机构，类似于卡销的结构，通俗的讲，就是把一个东西卡在一个卡槽里，不让它出来，具体卡的形式就多种多样了，总之实现的目的就一个，卡在里面别掉出来，保证电池包连接的可靠性。
从连接的牢固性、可靠性以及对车身刚度提升角度来讲，螺栓式锁止机构要好一些，但是螺纹的寿命以及维护成本需要解决。卡扣方式优势在于结构简单，寿命长，维护成本低，但是缺点是锁止机构之间始终为松散配合，无法提供有效的预紧力，电池包和车身之间存在相对运动，这点不如螺栓式锁止机构。
电池包锁止机构布置在四周，有些在电池包中间位置也有布局。各个整车厂的布局位置以及数量均不相同，导致了换电设备各不相同，因此将各种形式的换电系统集成到一台换电设备上，技术难度非常高。
那么如何解决该问题呢？其中一个思路就是“一对多”的方式，类似于套筒扳手方式，一个套筒扳手，可以更换多种接头，来适配不同形式的螺栓。
图7 套筒示意图
3. 换电价格高换电站相对于充电站来讲，增加了外壳、换电设备、控制系统、空调热管理系统、安防系统等等，同时换电站内部还增加了备用电池包，用来为换电车辆提供可更换的电池包，种种因素导致换电站的投资建设成本远高于充电站，为了保证盈利，必然会导致换电服务费提升，高于充电模式。
图8 换电站与充电站对比图
那么如何降低换电价格？在换电设备的方面，对标同等规模的充电站，将换电站的成本与充电站的建站降成本持平或趋近于持平的状态，降低换电站运营成本，从而降低换电站服务费。在换电站备用电池成本方面，可以通过车辆使用里程的增加来收取部分增值费用，还可通过储能功能来增加收益，最后电池包通过回收利用以及残值来收回总成本，使得备用电池成本不分摊到换电服务费中，从而降低换电费用。通过以上措施，可以将换电服务费与充电服务费基本打平，降低司机换电成本，后续通过提升换电站的运营负荷，通过提升换电站的兼容性，可进一步降低运营成本，降低换电价格。总结来讲，针对换电电池包型号不统一的问题，现阶段基于电池的技术水平，建议做 2 种规格电池包 53/90度电，分别对应A、C 级车，可满足当下 90% 以上的用车需求；针对换电站不通用的问题，建议做全兼容的换电站，换电设备采用“一机多模”的形式，类似于套筒更换接头的理念；针对于换电价格贵的问题，建议将换电设备成本降低到与同等规模充电站成本相同，然后通过增加换电站的功能以及电池包的残值来分摊掉换电站内备用电池包的成本，从而降低换电价格，换电体验好，价格合理，从而提升电动汽车的使用体验。
