曹建华 《重卡换电无人化智慧运营方案》

 

我的报告从以下四个方面呈现：

第一，重卡换电产业价值。
我们认为，重卡新能源转型是行业实现碳中和的重要路径。刚才一汽的郭总也讲了这个道理。重卡在我国的车辆保有量当中，占比其实不大，但是它有一个重要特点，它的排放无论是尾气排放，还是颗粒物的排放，是比乘用车高很多的。我们也做了一个测算，一个燃油重卡如果换成电动重卡的话，一年它可以减少二氧化碳排放量是140吨，污染物的排放是12.5吨。所以从这一点来讲，为了达到2030的碳达峰、2060碳中和的目标，这个行业是一定要走电动化的。国家也出台了非常多的政策，来引导和支持。可以看到，新能源重卡的销量趋势也是非常明确的，各个主机厂现在都已经推出了重卡的车型。从销量预测上来讲，我们预测2025年可能会达到19万辆的数量级，市场占有率会达到16%。
 

变成新能源之后，一定会涉及到补能。重卡补能无非是充电/换电，从这一点来讲我们去分析换电的补能模式，可能是更适合重卡这样一种场景。说直白一点，它就是一个生产工具，可以从五个层面上来去分析这个问题：

    （1）换电模式我们认为它的频率会更高。公共充电场站我们分析每辆车占地面积是0.6~0.8平米，换电站大概在0.2~0.4平米。

    （2）换电的模式补能效率非常高。像做快充，它可能也需要1~2个小时，如果是换电，几乎可以做24小时的作业，时间可以压缩在5分钟以内，跟加油差不多。

    （3）重卡的场景一般是封闭作业的场景，比较固定，这给了我们一个机会。在固定场景里面设置一个集中的换电补能的场景。

    （4）重卡本身成本敏感性还是非常高的，因为它的价格非常高。尤其是换成新能源之后，一个重卡电池动辄就是几十万的成本，初始购置成本非常高，所以做换电和车电分离的模式在初期的购置成本上，可以跟燃油车做得差不多，在全生命周期来讲它是非常有优势的。

    （5）换电场景里面电池是最重的资产。怎么样利用好电池，对于换电来讲，我们可以在换电站里面对电池去做集中性的管理。

    市场也用数据做了表态，可以看到在2022年新能源重卡行业累计销量25072辆，换电重卡的销量达到了12386辆，占到49%，较2021年上涨了18.7%的百分比。2022年受到了一些疫情的影响，但是可以看到它全年呈现螺旋上升的态势，尤其到了年底，换电重卡在新能源重卡里面的占比已经达到了63%。
 

有这么多换电重卡在市场运营，一定涉及到换电站的运营。对于这个市场来讲，我们总结了都会经历两个阶段，不管是像共享单车、网约车都是这样的模式。第一个阶段：“卷”市占率，先把市占率提升上来。第二阶段：“卷”运营，比谁运营得更好、效率更高、运维成本更低，你的收益会高。像启源，他们市占率做得已经非常高了，在这个行业里。越来越多玩家进来之后，会进入到要注重运营的阶段。电动车时代，我们认为换电站相当于燃油车时代的加油站，这仅仅是当前的理解。把时空拉得更大，放到未来新能源革命当中考虑这件事情的时候，我认为换电站在未来它不仅仅是一个补能的点，它可以作为未来新型电力网络里面的智能化的能源节点，它未来一定会涉及到光、储、充、换、氢一体的分布式能源节点，不仅仅把能源传递下去，会跟电力的能源网络、新型的新能源网络形成交互，把电网和最终的需求用户网形成有机的结合。所以对于未来来讲，我们觉得运营的价值是非常得大。
 

 第二，重卡换电运营面临的挑战。
换电运营也面临了一系列的挑战，这与它的场景息息相关。重卡换电场景有这么几个特征：（1）分布广，各种各样的行业，港口、矿山、渣土、电厂、钢铁厂，所有运营方都会涉及到。（2）深入到一线，我们经常去一线可以看到，环境非常杂，又涉及到高海拔、高寒、高温、积雪等等环境，对于运营和设备的可靠性、连续工作的负荷等等，挑战非常大。重卡运营场景分两块，第一块追求高效率，我们总结四个点：换电时间短、换电成功率高、换电计费要准、设备故障率要低。

    面向未来一定要做的是智能化，能不能实现换电运营网络、换电站远程的控制，能不能实现司机自助完成换电流程，能不能实现换电网络形成能源网络之后的场景优化，这是未来的关键点。


第三，重卡换电无人化智慧运营关键技术。

我们提出四个实现重卡换电运营无人化、智能化需求要去构建四个体系：

    （一）构建一个无人值守的换电站的运营体系。

    （二）构建一个共享少人化的售后运维体系。

    （三）构建一个安全可视化的资产管理体系。

    （四）构建一个智能化场景优化体系。

    

（一）构建无人值守的换电站的运营体系。

 最底层的技术是人、车、站、云职能交互的底层关键技术。在换电站里面会有一个本地部署的系统，控制所有部件，使换电站自身作为一个单体能够运行起来，同时换电站要服务于车辆和人的。车怎么跟整个系统做连接，车上的电池怎么样跟整个系统连接起来，人-司机如何获取场景的信息，怎么能跟它形成互动，所有这些信息流最后都要经过云，我们会把所有的站、人、车、电池、云，形成一个整体。在这方面我们目前做了一些探索，我们整个云平台每天可以存储TB级别的数据存储，包括接入的数据量可以承受百万级的车辆，同时接入并发的流量考验。整个底座构建完成之后，我们才可以在数字化的底座上，再来做相应的优化。

   
怎么样实现一辆车从进入换电站开始到离开换电站，全部都是它自助完成整个换电流程？这里面涉及到三点：

    （1）如何高效地识别车辆以及跟司机做相应的自助化的引导。我们采用的方案是做车牌识别，识别这是一辆什么样的车，是否属于运营体系的车。仅仅这样是不够的，整个场景是非常复杂的，包括车牌有可能会被污染，甚至有可能有一些不规范的套牌等等情况出现。如果这样的话，还需要车和站之间做连接，车牌识别是站主动找车，车站互联是车主动连站，它会把车的VIN码，类比人的身份证信息，传给站，通过车牌和VIN码双向交互，能够准确定位识别一辆车。整个过程中要跟司机要有交互，包括显示交互和语音交互，告诉司机现在到哪一步了，出现问题怎么做处理。这项技术我们认为非常重要，尤其跟现在比较火热的像语言类的大模型，我们觉得未来可以做连接的。这种应用进行之后，可以大大减少在站里面投一个运维人员的需求，所有这些都交给网络和机器。

    （2）一辆车进到站里面之后，怎么样做高精的定位。当前可以看到很多行业的做法是有一些问题的，司机开车进到这个站里面如果没有停得特别好的话，整个换电过程就启动不了，这时候需要人引导司机前后挪车、左右挪车，这个会耗费非常多的时间。我们采用的方案是，一方面用红外检测，检测这个车现在是不是已经停到换电位置上了。另一方面采用视觉检测，通过这个检测方案定位电池在XYZ三个方向的位置，以及它和行车方向的夹角，通过这样一种方案我们实现了让机器人精准地找车，而不是让车来去找机器人，这样就减少了大量需要司机调整车辆位置的时间。

    （3）非常重要的一点是，要实现整个流程的无感支付，包括在最早期的时候司机可以通过手机小程序、地图查找到这个换电站，一键导航到换电站。之后也不需要下车，他可以通过小程序监控整个换电全过程，换电站也知道这个车来了，可以自动启动充电。换电完成之后，整个计费和订单推送也非常重要，这个都是一体化的自动流程。

（二）构建共享少人化的售后运维体系。
关于构建共享少人化售后运维体系，整个换电站当前的现状一般来讲可能需要投两个运维人员在站里面做相应的运维，耗费还是非常大的。如果再涉及到晚班的话，一个站需要4~5个人来做这个事情，怎么样做共享和少人化？我们认为最关键的一点是，如果你能够有远程的视频监控，这是一个最基本的，但是光做这个也不够。我们还需要一些算法和数据的加持，来去检测站里面可能出现的各种各样的问题。现在整个体系里面已经能够做到包括像火焰的检测，烟气的检测以及电池进站之后有一些划痕等等，包括人员不规范的操作，没有佩戴安全帽等等，这些都是通过图像识别算法来去实现的。我们认为，这是一个共享少人化的售后运维体系的技术底座。

    只做实时的检测还是不够的，因为一个换电站如果涉及到停运的话，不仅会有运营上的损失、收益的损失。我们需要花很长时间调用相关配件做更换，能不能主动地做这件事情？我们团队在这方面也是积累了很多年，我们会采集整个换电站里面所有的设备信号，包括振动、电压电流等等，这些信号会经过AI算法，评估现在是不是有问题。一个换电站一年换电次数达到几万次，在这几万次的过程中，所有数据是不是跟他前一次，前一个月，前一年有变化，以及换电站接入到所有换电网络以后，这个换电站跟其他换电站的数据是不是发生了偏差或者异常，有异常我们可以提早地做处理。

（三）构建一个安全可视化的资产管理体系。
 刚才讲到了电池资产是其中非常重要的一个点。陈教授讲到电池安全，我们在这方面也非常关注，我们认为电池安全包括两个方面：
（1）本身会发生电池热失控，像一个炸弹一样，对于换电站来讲，有这么多炸弹放在里面，就相当于一个弹药库，如果出问题是非常严重的。我们会对电池内短路、析锂等问题做检测，并且通过可视化曲线显示电池安全性能怎么样，如果有问题的话可以做及时的通知。
（2）关于资产，一个车进来之后把电池换完之后开走了，就再也不来了，这种资产有可能就丢失掉了。我们能够对所有电池资产做实时的定位、轨迹回放。所有这些技术只需要在电池上面加装一个数据模块就可以实现了。

    电池资产非常大，我们很关注它的衰减情况怎么样，我们在这方面也做了尝试，如何评估电池资产的衰减率以及评估哪一些资产或者哪一批资产衰减是异常的，及早做定位和方案排查。

（四）构建智能化场景优化体系。
利用数字化智慧运营提升收益，这是面向未来的。这里面涉及到三个方面，一个是电网，一个是换电运营商，一个是车队。换电运营商就是今天讲的重点，它连接了电网和用户网，对于用户网方面要解决两个问题：
（1）要知道用户接下来的动作是什么，什么时候会进站，要能够做一个准确的预测。
（2）要把准确的信息再反馈给用户，收集到那么多用户信息之后，它会告诉你什么时间段来不用排队，可以实现换电运营网络的优化。当换电运营的网络信息非常清晰之后，就可以跟电网做一些互动，包括未来的V2G等等。

第四，智锂物联重卡换电解决方案。
智锂物联是欧阳明高院士团队在重卡换电领域的成果转化，由清华大学李立国博士2019年创办的，我们主要做三块内容：
（1）电池+换电全套硬件，包括电池系统和车载换电系统。
（2）电池资产管理运维服务。
（3）换电设备和数字能源运营的综合解决方案，包括换电站、换电设备以及运营运维服务。

在换电站方面，我们已经有两代系统，已经完成了研发，包括侧抓侧换的重卡换电站，现在可以兼容顶抓和侧换的重卡换电站。车载系统方面，我们已经完成了两代的产品研制，跟市场来比，最大的特征我们是比较稳定，压紧力非常高，我们实现了非常多的轻量化，以及我们通过减震系统的设计，可以保证电池有更长的耐久。
重卡换电的数字化运营平台在我们整个体系内也是非常重要，也是比较齐全的，包括站控系统、云平台以及司机端的小程序以及电池资产管理的平台，形成整套的解决方案。