Tech Talk | 如何让电池出现在最需要它的地方？

2021年12月5日，蔚来宣布电池灵活升级全面开启，进一步完善了“可充可换可升级”的能源服务体系。蔚来用户可在需要时，按年或按月升级大容量长续航电池包（100kWh），满足灵活续航的出行需求。

电池灵活升级服务是业界创新服务，旨在帮助用户享受电池技术升级带来的红利。配合BaaS蔚来电池租用服务，为用户购车及用车环节提供多一种选择。

本期Tech Talk，我们邀请到了蔚来电池运营专家——Ray，与我们分享这项蔚来创新电池服务背后的奥秘。

汽车电气化革命的核心在于用电能代替化石燃料，提升能源利用效率。当前电能向车辆传输受到时间和空间条件的制约，因此暂时需要电池作为能量缓存的载体。电池作为能量载体本身无法增值，那么从资源集约的角度看，满足同等出行需求的条件下，电池的总量应越小越好。

同时，用户出行的需求有着明显的峰谷变化，比如工作日大家都以市内短途通勤为主，而节假日中，中远距离乃至长途的出行场景更多。根据新能源汽车国家大数据联盟数据显示，95%的私家车主要以短途出行为主，每天行驶里程不超过90km。但在长途出行中，普通电池容量又会提升加电频率，进而增加里程焦虑。

在换电技术的加持下，灵活升级服务通过业内创新的运营方案实现了对电池资源更高效的配置，既能满足经济便捷的长途出行体验；也能提升整体资源利用效率。根据车辆生命周期LCA（Life Cycle Assessment）估算，灵活升级服务可减少车辆全生命周期约10.7%的碳排放。

如何让电池升级更灵活

1991年诺贝尔经济学奖得主罗纳德·科斯在1960年《社会成本问题》中提出"科斯定理"，大意为：如果使交易足够便捷顺畅，社会资源会自然会分配到能将其价值最大化的地方。

电池作为一种能量存储资源，在传统模式下的二次交易成本远高于新增的价值。因此电池灵活升级服务的核心，是如何有效降低交易成本的过程，其包括：便利性、时效性、安全性。

1.更全面的换电站布局，升级更便利

用户前往换电站更换电池需要付出一定执行成本，比如往返时间、用车能耗等。提升蔚来换电网络布局，是降低执行成本的关键。工程师通过统筹考量区域内用户分布、地区充换电资源便利性、重点路线覆盖等信息，提升换电站布局，让电池升级更便利。

同时，2021年我们加速换电站布局速度。截至12月12日，蔚来在全国已累计建成708座换电站，今年新建站数量达去年同期10倍，初步形成了覆盖"五纵三横四大都市圈"的高速换电网络。越来越多的用户可以在常驻地或者出行途中便捷的取还电池。

2.更智能的预测与调度，升级更迅捷

与同样可灵活升级的云存储服务类比，提供灵活升级服务最大的不同在于需要克服电池实体转移的时空约束。同时电池流转的随机性可能导致当用户想使用该服务时，周边换电站却没有匹配资源的情况，造成用户的等待。实现用户需要时随时可得，不需要时随时可还，就需要依赖后台智能化的电池部署和调度策略。

为了能提前洞察用户需求，运营后台通过图卷积模型持续对影响用户需求的关键特征（假期、天气、交通、特殊事件）进行训练，从而获得高维特征与需求的相关性，以得到更精准的预测结果。

注：蓝色坐标：换电站位置；蓝色圆圈：换电站3km覆盖圈；紫/黄/橙色：灵活升级需求热力图

例如，工程团队将历史订单数据按6:2:2的比例分别组成"训练集"（Training set）、"验证集"(Cross Validation set)，"测试集"(Test set)进行算法模型的训练和验证。

• 训练集：进行模型选择和参数估计，类似学生根据课本掌握知识内容的过程。

• 验证集：调整模型中的超参数，类似学生通过做作业确保能学以致用的过程。

• 测试集：用模型预测结果和真实结果做比较评价预测准确性，类似学生考试检验学习成果的过程。

在电池资源部署策略上，系统一方面会结合灵活升级热力分析洞察用户需求，缩短用户从起心动念到取得电池的等待时间。另一方面，根据不同换电站换电订单量、站内电池型号配比等因素，系统实时调配和释放资源，使电池流转在时空维度上均匀分布，避免因灵活升级导致的站内电池配比失衡，造成正常换电时间延长。

3.全方位电池健康管理，升级更安心

让陌生的车主接受互换车上电池并不是件容易的事，这对电池安全性、健康度的评估提出了更高的要求。构建百万级的电池流通体系，意味着电池故障率PPM（Parts Per Million  是指每100万台产品出现故障的数量）至少要低于非换电电池一个数量级。

工程团队通过长期电池故障和隐患预警研究，累计采集10+万的电池数据异常标签，并结合在子空间划分、区间特征提取、自学习分类三项关键技术上的突破，达到了故障预识别率和准确率双95%的全球领先水平。

这套高灵敏度的电池智能诊断系统全天候实时运行，能在异常处于萌芽阶段即可准确探测和拦截，达到治病于未病的效果，为用户提供零故障的电池使用体验。

位于车辆底部的电池磕碰也是行业内普遍难以探测而又亟需应对的问题。蔚来利用换电站丰富的传感器资源，包括温度、湿度、烟雾、水浸、视觉传感器，其中，图像识别技术同样可以像AI人脸识别一样，通过样本学习提升识别准确率，扫描并拦截由损伤的电池包，杜绝隐患电池被交换出站。

注：红框为通过视觉系统检测到的损伤点

“灵活”二字看似简单，想要精准高效的实现“灵活”，却需要相对完善的基础建设与一套复杂、成熟调度技术支持。随着电池灵活升级服务的上线，"可充可换可升级"能源服务体系的全面建立。让市面上流通的电池效果最大化，让用户以更低的成本享受更好的换电出行体验与技术升级红利，蔚来电池灵活升级服务，为此而来。