基于合作聯盟的電動汽車有效更換電池的可行性研究

摘 要：隨著新能源汽車的日漸普及，越來越多的電動汽車依靠著節能的優勢以及令人詫異的性能逐步搶占著汽車市場份額。然而與此同時，一個不得不令人注意的問題就來了，當人們不再滿足于只在城市里開電動汽車的時候，充電時間的弊端開始顯現，極大地遏制了電動汽車產業的發展。作為電動汽車最為重要的一個部分，電池的有效管理與充電方法成為了下一個重要的方向。另外，根據現在市場上所出現的問題，提出了合作聯盟的一個概念，電動車的合作聯盟將對電池的標準化，以及快速充電，更換電池組等方面產生深遠的影響。選用本人所在區域的109人作為研究樣本，研究消費者心理以檢驗假設，再對合作聯盟進行假設檢驗，通過利用相關企業數據，電池數據，進行計算，研究了合作聯盟的成立是否能作為一個電動汽車有效更換電池的載體;能否有助于電動汽車電池的標準化;能否大幅度提高電動汽車的市場占有率;研究結果表明，建立一個電動汽車合作聯盟有助于電動汽車電池的標準化，建立一個電站能極大地方便消費者更換電池。

關鍵詞：電動汽車合作聯盟;更換電池;電池標準化;消費心理

中圖分類號：TB 文獻標識碼：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.19.094

1 研究背景

電動汽車在資源愈來愈少的今天很受追捧，它在節能跟環保方面遠遠領先于現在的內燃機汽車，這也將是汽車的新趨勢。

電動車汽車的種類分為純電動汽車，混合動力汽車，燃料電池汽車。

原先內燃機汽車消耗的石油，用處廣泛，消耗量大，目前有的學者認為再過40年石油會消耗殆盡，有的認為是60年。但是不管怎么樣，資源總會消耗殆盡，我們要為自己，為后人找到出路。于是人們就開始想把汽車的能源改為電力。

根據中國產業信息網調研：到如今，插電式混合電動汽車（重混）和純電動車已成為電動車發展的方向。目前插電式混動車可以在每次充電后依靠電力行駛一定距離，根據電池能量存儲容量的不同，一般在20公里到100公里，同時保留今天的內燃機車輛行駛范圍的機會。在世界范圍內，通過插電式混合電動汽車全電式里程滿足大部分日常駕駛的需要。例如，根據國際能源署的評估，在英國，估計97%的行程將低于80公里。在歐洲，50%的行程不到10公里，80%的行程小于25公里。在美國，約有60%車輛每天行駛距離不到50公里，約85%的汽車每天行駛不到100公里。可以說，目前插電式混合動力汽車的性能已經基本可以滿足消費者的日產需求。

純電動車方面，Tesla Model S 最高續航已經超過500公里，部分性能甚至超過了傳統汽車，由于Tesla的獨特外形，更是引領了一場電動車風潮。

但是，如何當人們不再滿足于只在城市里開電動汽車的時候，充電時間的弊端就開始顯現了。

根據中國產業信息網調研：從我國充電站消費市場來看，國家電網是目前我國最大的充電樁產品采購方，2014年國家電網新建成充換電站218座，配置充電樁5000臺，到2014年底國家電網充換電站總數為618座，充電樁總數達到2.4萬臺，占同期全國充電樁保有量（2.8萬臺）的85.7%。可見部分城市內充電站已經開始普及，但是，僅僅是在部分城市。

2 研究意義

2.1 理論意義

針對更多潛在的消費者心理，根據他們對電動汽車的擔憂和要求，本文對電動汽車行業的發展做出了一些研究，主要研究的是電動汽車跨城際之間的運輸問題以及充電樁的合理使用問題并延伸出關于電池的合理管理。本文提出了一個電動汽車合作聯盟的概念。力圖讓目前前景大好但是不太明朗的電動汽車產業環境清晰起來。

2.2 實際意義

通過電動汽車合作聯盟為載體，電站為特定基礎，解決了電動汽車不敢上高速，以及部分城市基建不普及的問題，加快了電動汽車電池標準化的進程，讓消費者更加愿意購買電動汽車，為我國的能源問題出一份力。

3 本文主要的研究結論

建立一個電站能夠有效地更換電池。

建立一個電動汽車合作聯盟有助于電動汽車電池的標準化。

電站的有效更換電池的模式，電池廠商的有效篩選，電網的基建支持，整車企業的配合，物流方的配送機制，網絡IT方的技術支持，是電動汽車合作聯盟的正常運行基礎。

4 結論的啟示

從調查問卷的結果來看，城市電動汽車的基建措施的不完善，以及電動汽車無法上高速的事實是大部分消費者不愿意購買汽車的主要原因，在技術層面上想到了機械吊臂更換電池，并且在定價問題上采用了專業的方法。除此之外，我們的電動汽車合作聯盟的職能能夠有效解決這兩個問題，并且更上一層樓，打造了一個以電動汽車為主的產業生態系統。在不久的將來電動汽車的大趨勢下，希望這個方法能夠得到運用。

5 充電難的解決辦法

5.1 充電難解決辦法的技術方面的可行性分析

為了解決電動汽車充電難的情況，本人想到了電池租賃的方法。

何為電池租賃？是本人基于市場上已經擁有的技術所提出的一種解決辦法，利用機械吊臂更換電動汽車電池，僅需3分鐘，并收取電池更換的費用，我們把視線放在現有的高速公路上充電樁上，假若把充電樁形式改為更換電池組的方式，那么更換一次電池將跟普通汽車加一次油一樣高效，可以解決了純電動汽車車主不敢上高速開長途的困擾了。

這個方式的可行性要從兩個方面考慮：①經濟性;②適用性。

（1）經濟性。

經濟性方面考慮的因素是一次更換電池的實際費用會不會太高，以至于無法承擔。由于之前沒有這方面的數據，所以我們用家用經濟型內燃機汽車的每公里油費做標準，綜合汽車排量、駕駛員操作方法、國際油價等方面考慮，通過問卷得知，58.72%的人表示，自家的一輛家用經濟型汽車（不包括耗油量極高的越野車，超跑，跑車等）每公里油費在0.8元-1元之間。

眾所周知，電動汽車最貴的就是它的電池，目前市場上電動汽車的電池價格混亂在2萬-8萬不等。查找了許多汽車的官網，以比亞迪秦為例，目前廠方給出的是“整車6年或15萬公里的質保以及電芯終身保修”，而上汽榮威E50在為整車提供3年10萬公里的質保外，還特意為電池等核心部件提供5年10萬公里的質保。而北汽則為其E150ev的電池提供5年不限公里的承諾。北京市經信委發布《示范應用新能源客車生產企業及產品備案管理細則（2015年修訂）》對比2014年版2015版細則對車輛動力電池質保作調整其中對動力電池等關鍵零部件提供于5年或10萬公里質保調整為提供于8年或12萬公里質保。

“質量保證”簡稱為“質保”，或QA（Quality Assurance）。

百度解釋：一般指商人為了表達產品在各方面的合格、突出，顯示自己對自身產品的自信，且使自己的產品容易被消費者接受和降低消費者的購買憂慮，而對產品做出的一種承諾。也常作為各種售后內容的總括。

所以本人姑且認為一個電池的最低供電公里數為12萬公里（所有數據中最低），電池取最高價8萬。

而電動車除了tesla models 能續航500km以外，大部分國產汽車續航最高在150km左右。

所以進行如下計算：120000（km）/150（km/次）=800次，也就是說一輛車要達到他的最低續航里程，要充電800次左右，取電池最高價格8w，80000元/800次=100元/次。

100元/次的具有很大的意義，光從數據上來說，100元是我日后規定電池租賃價格的參考。100元/次/150km=0.67元/km，意義是每公里的支出。

80000元/（120000km/150km/次）/150=80000/120000=0.67元/km油價與電池價格的差值可做最大利潤。

我們發現支出與汽車的油費相當甚至更低，并且取的電池價格是最高的，續航是最低的，所以800次是最低次數，也就是說，100元是最高價格，0.67元是最高價格。當然這是針對國產品牌汽車和電池，美國特斯拉汽車的計算方法另算（價格會高點）。那么假如我們能夠在高速上提供更換電池服務的話，從租賃電池的經濟性角度來看，是可行的。

（2）適用性。

接下來是該方法的適用性，但是值得注意的是，每個車的電池質量都不一樣，這就牽扯到一個問題，如何防止“劣幣驅逐良幣”的效應發生。

從電動汽車角度來講，是否所有電動汽車都能用提供的電池是最重要的，但是現在，電池規格的極其不標準是困擾的最大問題，僅中國的電池廠商（如圖1）。

就有十家左右的電池廠商占據著大部分市場份額，國外的電池廠商以特斯拉為首，都在開發最新最實用的電池充電技術。

目前市場上最常見的方法，無外乎三種：

方法A：普通充電樁充電，一次充電超過5小時。

這是最傳統的方法，因為涓流充電，對電池能起到保護，但是充電時間過長。

方法B：速沖，上海南京高速上的試點，速沖30分鐘，可充滿電。

速沖是指通過高電壓充電達到快速充電的效果，但是假如速沖成為常態的話，這對汽車電池將會有極大的損害。

方法C：杭州的藍色大道計劃。

該方法也采用了機械吊臂更換電池的方法，不同的是，藍色大道計劃使用的是統一的電動車，采用租賃汽車的方式，不是針對私家車的，這里的問題是，統一的電動車有著相同的電池技術，更換起來特別容易，沒有原裝電池一說，因為一直在更換電池。但是私家車主不可能愿意把自己的電池共享，而且不一樣的電動汽車的電池技術也不一樣。

同時，一輛車假如要是更換電池的話，那么汽車的原配電池改何去何從，不可能放在自己的車里運走。這讓研究一度陷入僵局，但經過指導老師，同濟大學任浩教授的啟發，本文創新性地提出了一個電動汽車合作聯盟。

5.2 電動汽車合作聯盟的提出

可見，現行的幾種方法不能解決探究的問題，但是電動汽車合作聯盟的建立將完美地解決充電難的問題，既然電池市場目前很不穩定，為何不采取合作聯盟的方式，將市場份額較高的幾家聯合起來，讓電池市場趨于穩定，保證了更換電池所帶來一系列問題的解決辦法。

6 電動汽車合作聯盟的運行機制

聯盟主要進行電動汽車電池的標準化工作，以及電池租賃的統一定價，第三方物流的配送，監督管理，技術開發及管理。這個聯盟包括五方面主力軍：電池廠商，國家各電網，整車企業，物流方，網絡IT方。

6.1 電池廠商

電池廠商需要提供自己的電池，當然他們是最愿意提供資源的。但是，電動汽車合作聯盟會對電池廠商做一個篩選，評價標準暫定為：知名度，市場占有率，續航里程，充電時間等。

就目前來說，作為租賃方，電池應當分為兩檔，一檔是常用電池如國產電動汽車常用電池，另一檔是高端電池，服務于像美國Tesla汽車的高性能需求客戶

所以，在這里提出了兩個想法：

（1）單一的供應商：可以在國產電池中選擇一家，達成長期合作關系，并與美國Tesla公司達成長期合作關系。

（2）多供應商分擔風險模式：在國產電池廠商中選取幾家質量上乘，市場份額大的廠家組成一個供應團隊，并一定需與美國Tesla公司達成長期合作關系，可以達到減小風險，合作共贏的局面。

但就滿足電池標準化的目標來說，建議是先多供應商分擔風險，但是電池規格必須單一。

電池應分為兩擋Tesla等高端電池歸為一檔，國產電池歸為一檔。

6.2 國家各電網

國家各電網負責的是提供更換電池技術和電站的建立與運營，這里要解釋一下，本人提出了一個地方，負責電池的充電，租賃，更換，配送，命名為電站，類比于現實生活中的加油站。

6.3 整車企業

整車企業也列入我們聯盟的一員的原因是：希望進入我們聯盟的整車企業能夠選取聯盟內的電池廠商的電池作為自己電動汽車的候選名單，這就為這個聯盟內部提供了合作的基礎，而且是個趨勢，因為接下來會提到，電動汽車合作聯盟將會起到一個標準化電動汽車電池的作用。

6.4 物流方

物流方將著重解決的是電動汽車原配電池的運送問題，這是一個很新穎的點，按照之前的想法，假若電動汽車選擇租賃電池的話，那么原電池該何去何從，電動汽車本身肯定不能放多余的電池，所以我想什么物流可以低成本，速度快（速度快于普通汽車），不延誤？腦子里冒出了高鐵，假若高鐵能夠有一個或者幾個車廂作為電池的儲存地的話，那么原配電池肯定會先于電動汽車到達所在地，由于當地的高鐵站與司機到達的終點肯定有一段距離，這個時候可以用普通物流方的卡車從高鐵站拉到司機標記的終點等候，具體的費用隨后將會計算。

6.5 網絡IT方

網絡IT方的主要任務是：開發一個電站自己的app和運營這個app，該app的功能包括：目的地錄入，最快路線查詢，自動計費，線上查詢（原裝電池位置，電站位置，電池剩余電量等），線上支付（根據剩余電量百分比計算出應付價格，100*（1-剩余電量百分比）），救急服務等。為了防止消費者下了高速自行充電，IT方還應當設置技術壁壘，只能在本電站更換電池及充電。

7 本文研究的不足

7.1 樣本的不足

本次問卷調查的對象樣本為109人，雖然對象身份覆蓋面較廣，但是總數還是較少，地域主要集中在上海溫州兩地，有局限性。

7.2 研究方法的不足

本文的研究方法使用的較少，主要是問卷調查及信度分析上，但是信度分析只使用了重測分析法，該方法的最大問題是，很難做到所有對象都能做到重測，由于本次的樣本量只有109份，且大部分關系較好，假如樣本在拓展到陌生人，樣本量繼續擴增，該方法就會暴露出很大的問題。

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