電池交換

電動車能否普及化的關鍵,除了造價之外,最主要的還是充電的問題,這包含充電站等基礎設施的完備、充電技術的進展、以及電池的續航力。然而,前述的充電問題並非一夕可以解決,包含充電站的數量、電池容量的大小、充電的時間等,都需要經過漫長的技術研發、政府與民間的公私協力才有可能實現,因此出現另一派的聲音,何不直接以電池交換(battery swapping)取代之?

特斯拉(Tesla)執行長 Elon Musk 曾將電池交換視為解決電動車充電問題的「最終解方」,並於 2013 年在美國加州開設第一家(也是最後一家)電池交換站。但是該站點因使用率過低,在短短兩年不到的時間內即宣布撤站,也讓電池交換的想法備受挑戰。

特斯拉的失敗經驗是否嚇阻了其他業者的進入?答案是沒有!許多公司仍前仆後繼地投入這一個領域,包含台灣的 Gogoro 電動機車,以及本文要介紹的一家美國新創公司:Ample。

矽谷準獨角獸 Ample 開發電池交換系統

Ample 選擇了特斯拉放棄的道路,開發模組化電池交換系統。當車主將愛車開進電池交換站後,自動化的機械設備會將車輛抬高,取下車輛底盤下沒電的電池,再裝上全新的電池,整個電池交換的流程約 10 分鐘內可以完成。

Ample 共同創辦人 John de Souza 在接受 CNET 的專訪中提到,該公司電池交換的獨到之處,主要有以下兩點。

首先,電動車每次充飽電的時間至少需要 30  分鐘以上,如果不是快充,可能會耗費數個小時,而 Ample 的電池交換只需要短短 10 分鐘。以 Tesla Model 3 車型為例,即便使用快充,車輛充飽電的時間也需要約 30 至 45 分鐘。

再者,Ample 所設計的模組化規格電池適用於各品牌車型,車廠不需要為此做任何車體設計上的修改。

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電池交換的優點與發展限制

電池交換技術被視為取代充電技術的關鍵,在於電池交換擁有「速度」與「便利性」等優勢

首先,電池交換所耗費時間短,約 10 分鐘內可以完成,與燃油車加油所需的時間差不多,這是充電技術在短期內難以企及的目標。這一項優勢對於分秒必爭的計程車業者、外送業者來說,是一大優點。

再者,電池是電動車上成本最高的部件之一,電池交換技術可以將電池與車輛脫鉤,讓電池不再是電動車出廠的標準配備項目,進而有機會降低電動車的入手門檻,加快電動車普及化的腳步。

另外,像 Ample 這樣的公司,透過有效的管理,可以確保其所提供的每一顆電池皆維持在最佳狀態,不會出現電池衰退或是短路等問題,也可以做到舊電池的回收再利用。

然而,即便電池交換擁有上述的諸多優點,其發展仍有其限制。首先,全自動化的電池交換站需要高昂的建造成本,其花費甚至是快速充電站的十倍之譜,且電池的生產成本高,屬於資本密集行業,因此需要龐大的資金才能成立。

再者,電池交換站所備存的電池數量,須要一套科學管理方法,才能確保車主前往電池交換站時,不至於碰到「缺電池」的窘境,因此相關的資料庫與資訊系統也需要完整佈建。

另外,像 Ample 設計模組化電池的做法,代表未來各車廠有可能必須配合 Ample 等公司,改變車體設計;然各車廠是否願意放棄主導權,仍是一大問題。

最後,若電池出現問題造成事故,相關責任應歸責於駕駛、車廠、電池製造商、還是電池交換公司,則難以釐清。

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電池交換將會是電動車的未來嗎?

電池交換可以普及的關鍵,在於電動車數量規模必須夠大。以中國舉例來說,2021 年中國的電動車銷售量超過 320 萬輛,並且達到全球電動車銷量的一半,這也是為什麼電池交換在中國算是成功的原因,也造就了像 NIO 等公司的崛起。

另外,人口結構與使用環境也是影響因素。美國加州大多為獨棟建築,每個家戶的車庫都可以為愛車安裝家用充電設備,因此電池交換的發展可能受限,但是中國大多為公寓大樓,不是每個家戶都有空間安裝家用充電設備,因此電池交換具有很高的吸引力。

這也是為何 Ample 於 2021 年起,除了固守根據地加州外,也轉向開拓人口密集的都會區市場,例如美國紐約、日本東京等地區。

最後,行駛里程也是要考量的因素。以歐洲為例,一般使用者對行駛里程的需求不高,因此每次充飽電就可以滿足日常需求。然而,中國幅員較廣,因此電池交換會比充電更加合適。

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