电动汽车具有能源清洁、无噪声污染、智能化程度高等特点，是我国汽车产业发展战略方向；但电动汽车续航里程短、充电时间长的问题仍是制约其进一步发展的瓶颈，为了解决充电速度慢、充电桩难寻等一系列问题，汽车换电技术应运而生。

让人意想不到的是，换电技术早在1981年就已经登上历史舞台。

换电技术的起源在这里

目前汽车换电技术已经基本形成产业，根据工信部对2022年一季度工业和信息化发展情况介绍来看[1]，换电模式的车型累计产量接近4万辆，同比增长了82%。

然而汽车换电技术在产业化的过程中，并不是一帆风顺的，让我们通过专利情报来一窥汽车换电技术产业化的历程。

图1 汽车换电技术重要结点技术路线图

最早的换电技术由Marion V.Gwyn提出的名为电动车电池更换系统的美国专利（专利号：US4450400A）。该专利不仅公开了换电技术的初步思想：替换电池单元，还公开了采用升降机构进行电池替换。

在该篇专利中，其描述了换电的基本原理：一种用于在一分钟或更短的最短时间内更换电动车辆中的电池的系统。大约一分钟内，将基本上放电的电池从车辆上移除并用完全充电的电池替换?！?/p>

很难想象在上世纪80年代，一位发明家就提出了电动汽车的换电技术，并申请专利，而此时电动汽车还并未形成产业，此时的燃油气汽车也才发展了不过百年。因此，当时该技术的提出并没有在汽车领域引起波澜，很快就被大家淡忘了。

图2 1981年第二代帕萨特（PASSAT B2)（即桑塔纳系列车型）（来自网络）

换电技术的首次商业应用，始于2009年，据首次换电技术的提出过去了30年。在当年的硅谷指数年会上，以色列人夏嘉曦曾雄心勃勃地宣称“你的座驾开进充电站那间精致的‘电池屋’，一只电动手会将备好的电池换到你车上。新电池能支持你至少160公里的车程?！闭飧龈拍钜不竦昧死着?日产联盟的青睐。

这家公司是世界上第一家从事新能源汽车换电模式运营的公司，于2007年研发出整套纯电动汽车底盘换电技术，并进行了商业化推广，为客户提供纯电动汽车换电服务。

作为最早探索换电模式的公司，Better Place获得了8.5亿美元融资，业务曾覆盖以色列、丹麦、澳大利亚、加拿大及亚洲一些国家和地区。由于换电站前期造价、电池维护成本巨大，该公司运营模式投入与收益平衡一直饱受质疑。

佳境公司从2010年底推出一款四门中型电动轿车——Fluence ZE。由于电池技术并不成熟，运营两三年后便需要更换大量电池，给资金链带来更大隐忧。2013年5月，Better Place宣告破产停止运营。到2013年申请破产。原计划销售10万辆采用换电模式的FLUENCE ZE电动车，只卖出1400辆?；坏缒Ｊ皆诤艹ひ欢问奔淠诒灰的谌隙ㄊ遣豢赡艿募际酢?/p>

图3 佳境公司电动汽车换电技术专利布局图

佳境公司倒下的第二个月，火箭传奇男人——特斯拉创始人伊隆·马斯克在美国发布了可在93秒内完成的“换电技术”。2015年初，特斯拉在加州超级充电站附近的第一个换电站试运行，但响应者寥寥。由于高昂的收费，换电技术又一次商业化的尝试失败了。

与Better Place遇到的难题类似，底盘换电的异形电池无法跨车系车型共享、导致换电站兼容性低、运营效率低，难以整合车企资源形成通用标准。在一些城市进行试点之后，由于换电车辆少、投资成本大，特斯拉转向快充技术Supercharger，战略性地放弃了换电路线。

成本和技术兼容问题是死穴

过去换电模式之所以未能实现大规模推广，主要在于费用。据行业人士透露，一个换电站最早期的成本在800万元，即使是现在，建设换电站及电池的成本也接近500万元，属于重资产运行模式，一旦出现闲置，分分钟贴钱，更别谈盈利了。而早期的两次尝试，均是将换电的成本分摊在车主身上，属于TO C模式，所以费用很难降下来，如果首次尝试为TO B模式，情况又会如何呢？

换电技术在我国的首次尝试恰好是从商用车开始的。2004年，北京电巴科技有限公司申请了能够换电的电动公交系统专利（公告号：CN1261319C），自此拉开了我国企业汽车换电技术的序幕。该专利披露了电动公交车换电的基本原理。

图4北京电巴科技有限公司专利技术路线图

2008年，北京奥运会上，电动大巴换电技术引人关注，同时，北京电巴科技有限公司与北京理工大学合作申请了换电平台、定位机构、解锁结构、充电平台等关键部件的相关专利。2009年，又对电池的电连接器和装卸装置进行专利布局。至此，汽车换电技术的关键环节——从原理到关键设备的专利布局基本形成。

2011年，国家电网就提出“换电为主、插电为辅、集中充电、统一配送”方式，鼓励集中充电统一管理的模式。

2010年，国家电网及下属公司提交的专利申请（公开号：CN101950998A）也恰恰印证了该消息。按照国家电网的构想，汽车物联网、电池物联网、充换电设施网络构成三级物联网架构，而换电站则属于智能电网的一个小节点。

图5 专利CN101950998A的附图

电动汽车换电站除了可以满足电动汽车的换电需求之外，还可以对电池进行统一的充放电管理，具有储能电站的功能。

图6 汽车换电技术相关申请人数量历年变化趋势

随着换电站技术的进步，以及整体成本的下降，政策层面的大力支持，使得资本市场对于换电模式也热度高涨。

换电技术的进步是其成本也在下降的空间。商业模式也在逐步完善中。蔚来汽车联合创始人、董事长李斌5月10日宣布用户充换电权益调整。5月31日前购买蔚来ET7、EC7、ES7、ET5的用户，赠送免费家用充电桩。保留免费家充桩用户，每月4次免费换电；不保留免费家充桩用户，每月6次免费换电。6月1日起购买蔚来ET7、EC7、ES7、ET5的用户，需付费购买安装家用充电桩，每月享受4次免费换电。7月31日前支付定金的全新ES8用户，仍可享受免费家用充电桩，并按照是否安装充电桩享受每月4次或6次免费换电。

蔚来汽车联合创始人、总裁秦力洪透露，未来充换电一定会全部收费，只是时间问题。

蔚来汽车作为换电领域的领军企业，其商业模式的变化必将影响行业的整体变化，换电技术也终于有机会走向盈利的阶段。

充换电网（微信公众号：chd2005s)获悉，充换电应用在重卡领域已经相当成熟。在包头市九原区西部数字陆港，每辆进场卡车背着一个大集装箱，这种装煤的集装箱被称为“甩箱”。每个“甩箱”有单独的二维码身份证明，卡车在哪里拉的煤、运行到了什么地方、运输到哪个电厂，场站监控一目了然。运煤车辆到煤矿拉煤，也能直接扫码结算。

据介绍，从鄂尔多斯市的配送站到包头市的西部陆港站，一辆新能源重卡大约需要跑一个半小时，再次上路仅需在换电站充电五分钟，就能能量满满。目前，内蒙古全区已建和在建新能源集装箱陆港11个，130多个大型电厂、煤场、矿区等场区为新能源重型集装箱货车开通“绿色通道”。

信息来源：知识产权界、环球网、人民日报