导读：随着新能源汽车在中国的蓬勃发展，续航里程的焦虑逐步被补能焦虑所取代。充电问题被认为是新能源汽车推广的“最后一公里”，对于新能源汽车的普及发展至关重要。
新能源汽车的超预期增长，充电设施成为了刚需.2018年底召开的中央经济工作会议上明确：5G基建、特高压、城际高速铁路和城际轨道交通、充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网作为“新型基础设施建设”。根据中国充电联盟发布数据显示，截至2022年11月，联盟内成员单位总计上报公共充电桩173.1万台。今年前11个月，全国充电基础设施累计数量为494.9万台，同比增加107.5%；充电基础设施增量为233.2万台，其中公共充电桩增量同比上涨105.4%。
▲图1. 中国的充电设施的增加
2022年1-11月，充电基础设施增量为233.2万台，新能源汽车销量606.7万辆，充电基础设施与新能源汽车继续爆发式增长。桩车增量比为1:2.6，如果仅从数量来看，充电基础设施逐步开始符合消费者的需求，但是充电方式的单一仍然不能满足新能源汽车进一步普及的要求，这里的核心是补能速度和便利性的矛盾。
▲图2. 目前中国的车桩比
从补能的手段来看，之前主要靠强制家装慢充设施，但这个方案会受制于小区的用电容量和停车位产权问题。随着充电设施往公共领域方向拓展，行业内主要有两种意见，即快充派和换电派。技术层面来看，这两种补能方式都有一定的市场空间，但在市场层面，谁率先跑通市场化运营，谁就可能一家独大。
● 快充
这是消费者最喜欢，也是最像加油的模式。在各大充电站中，快充桩前总是排着长队，而慢充桩则无人问津。消费者不愿意在补能上花费太多时间，快充因为不改变原有用车习惯而受到消费者欢迎，是目前汽车企业一直坚持快充战略的根本原因。在现实层面，快充却存在电力供应和车型支持两方面的困扰。
车型先不说，快充客观上存在的配电升级问题是，对电网冲击很大，10个100～200kW的直流充电桩，需要一个额定1MW的变电站。一方面，电网审批很困难；另一方面，如果完全靠快充桩解决问题，对全国配电网扩容压力巨大，所需总投资额将是十万亿级别的。
● 换电
车电分离和换电模式。与传统的充电桩补电模式相比，换电具备高效补能和降低初期购车成本的优势。
在高效补能方面，乘用车换电仅需1～5分钟左右，与传统充电桩相比具有绝对优势；在初期购车成本方面，由于动力电池占比40％左右，“车电一体”的充电模式使整车成本被大幅抬高，车电分离模式下，电动车购置价最高可下降一半。但问题在于长期使用的话，实际电池租赁成本并不低，在车辆使用全寿命周期里，租赁费用要高于购买成本。
换电既可以缓解充电时间长的问题，集中充电也可以减少电网压力，自然更受企业欢迎；同时换电在一定程度上可以规避快充对电池、车辆带来的安全风险。换电站一般采用慢充，但换电规模和周转率受到电池数量制约，在用电高峰期也会遇到挤兑的情形。比如，11月长春出租车换电问题就凸显出换电模式在北方低温环境下的重大局限性。
▲图3. 两种主要的派别
● 分布式移动补电
除了快充和换电之外，消费者还有别的选择吗？其实市场上现在一种新型的补能模式——移动补电，正在崭露头角。这个模式可以结合快充和换电的部分优势。
从设计原理来看，这是一个随时能移动的充电站，相当于我们手机的移动电源，能够保证随时随地都能充到电。目前在市场上，已经出现了多种移动补电的方案，如移动能源补电车、移动储能车、移动充电机器人等解决方案。
◎ 移动能源补电车
移动补电车相当于一座小型“充电站”，作为分布式储能电源或应急电源其作用是随时随地为电动汽车应急充电。移动充电车可利用快充模式，在紧急情况下，给电动汽车充电，这种移动补电车进行特殊情况补电。
▲图4. 移动补电车
◎ 移动充电机器人
在拥挤的城市地下车库中，找到一个空闲的充电桩事一件麻烦事情。但通过移动式智能充电机器人，可以让机器人去不带充电桩的车位给车补能，目前市面上的充电机器人可以做到一次性充满续航里程约 600km 的新能源车。
改变了原来车找桩的方式，变成了桩找车——通过小程序或APP 来呼叫充电机器人，机器人听到呼叫之后就会根据预先规划好的路线自主行驶至指定位置充电，充完可以自行返回。
▲图5. 移动机器人
二、移动补能的使用前景
● 移动补能场景
这种移动补能的机器人，是目前充电设施布局的一种新型的方式。从运用范围来看，可以为公共停车设施、购物和娱乐中心、酒店、车队运营商和业主提供方便快捷的充电，克服固定电动汽车充电桩和换电站的限制，并节省昂贵的电力基础设施扩容费用。这个机器人还可以通过屏幕的数字广告服务器可以为设施产生广告收入并显示定制信息。充电机器人可以通过移动应用程序或车载信息娱乐系统被召唤到电动汽车所在的停车位。充电结束后，机器人能够自行返回其基地，通过电网、电池或太阳能或这些的组合进行充电。
这是一种新型的MPS（Mobile Power Solutions）充电解决方案，在灵活部署方面有较为明显的优势，同时也符合“根据用户侧应用场景推动新能源设备”的政策方向，作为用电侧的分布式储能功能，为新型能源网络架构提供支点。
● 移动补能“搬电”的意义
在移动补能的设计中，很有意思的是：这个机器人从电网上取电，也是一种典型的分布式移动储能设施。这可以理解为一个可移动的储能系统，通过为电网运行提供削峰填谷、调频调峰，有序充电，紧急支撑等调配服务。然后根据停车场内的需求，把这个电有效地提供给电动汽车的充电用户。同时根据区域的电力负荷，节约火电调峰调频负荷，节约二氧化碳排放，产生碳交易收益。
对消费者来说，只要一个区域里面有这些移动的储能+充电系统，当需要的时候，只需要用手机就能实现“无感”充电。
三、布局移动补能的公司和产品
移动补能的特点在于：
◎ 从用电角度看，MPS充电摆脱了电网的束缚，实现削峰填谷和减少电网负荷，让充电更安全更有保障；
◎ 从场地角度看，MPS充电突破了空间局限，部署更灵活；
◎ 从应用场景看，MPS实现了既是充电桩又是储能站，经济效益直接翻倍。
目前在这个市场上已涌现出不少参与者，但主要以概念设计为主，如何跨越概念到实用化产品之间的鸿沟，考验的是入局者的技术与资源能力。目前的参与者包括有电池公司孵化（远景、国轩）、汽车公司设计（大众）和电力公司孵化，另外一些新兴科技公司也瞄准了这一市场。
比如大众汽车集团设计概念版的Mobiler Laderoboter（移动式充电机器人），通过允许充电器进入车辆来缓解充电难的问题。充电机器人配有摄像头，激光雷达和超声波传感器，可以使用机械臂和25 kWh电池“货车”自行为停放的汽车充电，充电功率达到了50kW。
▲图6. 大众的充电机器人概念
电池企业的远景充电机器人「摩奇」（Mochi），采用远景AESC车规级安全电池，单台容量为70千瓦时，充放功率为42千瓦，适配市面上主流电动车型。这台充电机器人搭载了激光雷达、超声雷达等多传感器，具备自动行驶和自动充电的功能；面对障碍物，可实现安全停止。
▲图7. 远景的移动充电机器人
另一家电池企业国轩高科也自主研发并制造易佳电智能移动储能充电桩，通过移动充电的方式解决充电问题。产品具有易布局、多场景、大容量和高功率等特点。
▲图8. 国轩的设计
除了车企和电池企业，一些新兴科技公司也颇具破局潜力。今年2月于上海成立的国广顺能就高调宣布入局MPS，并打造了DHForce黑马原力品牌，通过最新一代智能移动充电产品，为用户提供全链路无感充电服务。其创始人邓晓光曾就任于西门子VDO、上汽集团新能源、哪吒汽车、清陶固态电池，也是现行国家充电标准起草人之一，是一手打造量产50万以上产品的资深汽车人，网聚了一批能源领域专家、国际权威认证机构专家以及来自阿里、华为、大众、特斯拉等企业核心管理层。据悉其产品将于明年开启试运营，市场是否会迎来期待已久的切实解决痛点的好产品，我们将持续关注。
从目前来看，想要打造出完整的移动充电产品，并推广和普及起来，科技公司的机会更大一些。
▲图9. 国广顺能的方案
小结：要打造好中国的补能体系手段有很多，对用户而言，闭环的移动分布式充电是一种既有趣也更便利的方案，且很有潜力——把储能和移动充电结合起来的MPS，既可以为电网运行提供削峰填谷、调频调峰，有序充电，紧急支援等调配服务；又能节约火电调峰调频负荷，节约二氧化碳排放，产生碳交易收益。
目前这一尚处启动期蓝海阶段的市场，已经开始吸引各类典型实力玩家入局，移动充电的社会价值及市场价值逐渐凸显，相信市场期待的更实用的解决方案也会提早到来。
来源：汽车电子设计 作者：朱玉龙
