新能源汽车动力电池统一标准化探讨

2022-09-21 16:45:53 来源:写作指导

摘要:很多国家已经制定了淘汰常规燃料车的时间表,新能源汽车已成为一个不可避免的发展方向。与常规的充放电方法比较,动力电池这种新型的电池更换方法具有快速、简便等特点,其发展潜力很大,而标准化的动力电池技术的推广和开发成为其应用的先决条件。本文阐述了在统一的规范模型下,动力电池的运营思路,并对这种方式下的电池储存、物流配送及维修等进行了详细的阐述。我们坚信,经过持续的研发与探讨,新能源汽车行业将把电动汽车的规范化进程提到议事日程。

关键词:新能源汽车;动力电池;统一标准化;分析

1引言

动力电池是新能源汽车不可或缺的重要储能装置,其重要性不言而喻。新能源汽车行业广阔的发展空间,带动了整个行业的快速发展。当前,国内电力行业仍有许多问题,如标准体系不完善、技术不成熟,电池单体、电池组在规模、尺寸、性能等方面难以形成一致,且没有相应的规范,给新能源汽车行业的发展带来不利的后果。关于动力电池的安全标准,以及测试标准都是空白的,这对新能源汽车的应用与普及造成了很大的阻碍。本文通过对国内新能源汽车行业的发展状况进行了较为客观、科学的评价,提出了适合国新能源汽车行业发展的战略,提高其产品的综合品质,提高其在世界范围内的竞争力,加强节能降耗,促进资源节约和循环经济的进一步发展。

2新能源动力汽车现状分析

目前,新能源车发展态势良好,产量和销售均有较大幅度的提高,主要是因为新能源汽车的政策扶持和政策引导;新能源汽车制造商的技术创新;民众的环境保护意识和对新能源车的认可程度越来越高。新能源汽车发展的很快,但也面临很多问题:电池的容量不足,没有找到高功率、高能量密度的电极;充放电技术及充放电周期,短周期的充放电方式不能满足使用者的期望;电池的续航时间,远远没有达到预期的实践,用户就算要买,也会担心;地面基础设施不健全,地面充电站或站点的建设没有得到即时的支持,不同厂家的充电插座并不一致,消费者就算买了也会出现充电不便、续航里程与实际行驶里程不足而带来的不确定性担忧。[1]

3动力电池标准化

在工业发展过程中,行业标准化、国家标准化都会使一个行业获得前所未有的发展,比如:标准化的福特T型车;在国内,家庭用的是220V的电源,汽油用92号,95号,98号等。实现了产品的规模和边际费用的降低,为客户提供了统一的、标准化的产品,降低了使用者的使用费用。关于蓄电池的规范化设想:第一,一种新的电动车制造商的电动汽车的电压统一标准。当前,各生产厂家所售的电动车,其工作电压在380-600V之间,其工作电压变化幅度较大,电压标准一致,使得电动车可以进行动力电池的替换。第二,在新能源车辆中,采用统一的外形大小。新能源车的动力电池,各个厂家的外观、大小都有很大的差别,统一标准化之后,比如在外观、规格上进行统一,那么厂家生产有了更新换代的可能性,用户也能够顺利实现电池的交换与更替。第三,新能源汽车动力电池的安装模式与安装的位置统一。安装位置的标准化,不仅可以让各厂家的车辆交换,还可以迅速地替换动力电池,提高电池替换的效率,加速替换。第四,对新能源车辆的充电界面进行统一规范;新能源车的“四统一”模式,即消费者可以在家里用家用充电桩进行充电,也可以在户外进行充电站或者是更换动力电池,以适应不同的使用条件。[2]

4项目实施所需要的条件

(1)基地的建造包括一个标准的能量电池仓库,一个能量电池充电站,在车辆能量耗尽的时候,可以在充电区内进行快充、慢充,并支付一定的费用,另外一个基地可以建立一个快速替换区域,将充电完毕的能量储存在基地中,通过自动替换,将车辆送到指定的地点(就像行驶加油位置)由于已经实现标准化更换动力电池,使用自动化的机械手来更换电池的实现自动驾驶,更换时间不会超过几分钟,更换好电池后就可以继续驾车上路,更换下来的电池马上进入充电区重新充电,充好后再自动转入备用,如此周而复始。这样就能解决因为用电的关系而造成的油耗问题。[3]

(2)解决有关费用的问题。电池的成本包括三个方面:①电池的管理费用按市场运行成本收取;②根据所消耗的电力和所需的装置的维修费用来计算所需的费用;③电池的损耗是最困难的,新的、老的汽车都记录,根据现有技术,可以追踪到电池的损失,比如,当你要换新的时候,你可以根据你的电量,来决定你的续航时间。这是一个涉及到电池寿命的综合因素,需要有相应的专业人员来维护。

(3)关于监管规定,蓄电池管理的规定,现场必须具备防止电气和蓄电池爆炸的灭火器材,蓄电池的使用都是由专门的主管机构负责,包括蓄电池的保养、使用,由于电池组出现故障,必须要有专业的人才进行更换和修理,这样可以减少生产和购买的费用。

5新能源汽车动力电池标准化运营模式

5.1按区域且有针对性的进行相关建设工作

为保证充换电设备的合理使用,可以依据各地区的电动车数量及运营特点,制定一套标准化的标准系统来与该地区的电动车的充电需求、时间空间分配;针对充换电厂的设备数目及地域分布特点,构建符合我国国情的可量化评价指标体系;针对电动车辆的充电量和时间分配等问题,制定符合电动车辆充电站规模布局的规范要求,保证充电站规模、布局与电动车辆的要求一致,保证充电站的充分利用。[4]第一,按照人口密集度、新能源汽车销售数量、城市群等条件,建设大型的电力蓄电池储存仓库、后勤仓库、维护基地;第二,在人口中等密集的城镇,设立中型汽车销售库存和后勤仓库,并设置相应的蓄电池维护中心;第三,在交通稠密地区,按照现有的加油站选址,建立充电站,并在适当配置充电设施;第四,在公路两侧及进口处,建立适当的充电桩替换站点;第五,在新能源车销量增长、消费者认可程度提升的情况下,逐步在有一定规模的县城和县城建立新的动力电池替换站点,并逐步扩展至城市,并建立相应的维护站点。

5.2利用大数据和人工智能算法优化当前工作

利用大数据等先进的技术手段将用户、整车、动力电池储存站、动力电池储存室、电池储存室进行整合,以达到合理的物流配置。第一,设立大数据中心及人工智能运算中心,对使用者及各自动转换装置所提供的资料进行分析,并提出能源储存与动力转换站的后勤分配方案;第二,将动力电池监测装置的终端安装到车辆的一端;第三,研发对应的移动电话终端;第四,让手机端、整车端和大数据AI计算平台数据分享整车端,具体的内容不仅应该包括电池状态、续航里程,同时还应该包括用户习惯,除此之外还应该有动力电池衰减程度等方面的信息,用户手机端可以提前向对应的动力电池更换站提前预约更换时间,大数据人工算法中心向用户提供使用建议,在动力电池更换站之间、动力电池更换站和贮备库之间给出合理的后勤调配意见。[5]为了便于使用者的付款,可以为目前的移动终端和IC卡等付款方式建立一个通用的结算结算制度,并要求移动终端或IC卡内的用户资料应采用统一的形式,以便各电信公司都能阅读;同时,要求用户使用手机或IC卡传送的付款许可资讯的形式也应一致,以便各电信公司均可接受,以保证电动车使用者可以使用充换站或IC卡进行结算;明确了结算方式、结算周期、清算请求等方面的统一要求,保证了结算系统的正常运转和经营者的正当利益。

5.3加强政策方面的扶持

第一,必须得到上级主管部门的大力扶持与配合,各个汽车制造商必须建立一个统一的动力电池规范;第二,建立全国大数据和计算技术国家的战略规划,推荐给国企,这是一种关系到国家利益的庞大数据,它会影响到整个国家的安全,要防止出现大规模的公司垄断市场,保证大规模市场竞争的公平性与合理性;第三,随着新能源车使用者的增加,将影响到原有的燃料生产厂商的运营,使其耗电增加,从而使输、配电网面临更多的负荷;第四,建立电力电池厂和替代电厂,在国家宏观一级建立两个以上的大型企业A(以下A企业),建议由普通燃料企业和输配电企业合伙组建,既解决传统燃料企业收入减少、重资产、员工多造成的企业后续问题,也可由国资独立设立至少两家企业,能更好服务用户,增强竞争,让企业更有活力。[6]

5.4关于电池的产权和有关成本的计算

第一,对蓄电池的产权:A企业提供的动力电池的有效期为5-7年,A企业对所有客户提供的动力电池,用户购买了新车,动力电池的所有权就是用户的,只要在有效期内向A企业付款,A企业就要向用户提供动力电池的所有权。在新车的动力电池首次衰减或报废后,用户可以从A企业购买新动力电池或者从整车厂商购买动力电池然后重新编号上传大数据,可以按年向A企业付款租用,也可以按月向A企业付款租用,也可以按次数向A企业购买动力电池,这时候动力电池所有权属于A企业,除此之外,也可采取租赁购买形式,在使用年限达到后,所有权从企业转移到用户手中。第二,有关的成本包括:①电动汽车的充电成本,按每一次换新车所需的电量计算,由使用者向换电站点支付;②蓄电池置换站点的基础设施建设成本、蓄电池置换站点与蓄电池仓库的后勤调拨成本,按年度从使用者自费中回收;大数据与AI运算中心的运作成本,将由使用者每年收取服务费,并视情况而定,每次更换电池时,需支付更换台一次的资金,再由A能源公司支付给大数据及AI计算中心的建设投资;③从宏观角度出发,为客户提供动态蓄电池的保障,确保在充电期间避免出现不可预知的事故,以免给客户及公司带来经济上的损害。[7]

5.5加紧动力电池标准化人才的培养

标准化的人才队伍是建设标准化工作的关键。只有动力电池的规范化人员,才能对世界范围内的动力电池技术发展现状、公司发展趋势、国家有关政策有所了解,所以要组建一支专业的了解动力电池产业发展的政策且具备一定动力电池专业技术以及标准化知识等的专业人才队伍。具备条件的高校要结合产业发展,设置相关的专门课程,在正式的培训和培训中为我国的电力产业发展做出贡献。同时开设培训课程,对现有动力电池生产、加工、销售和使用的员工进行培训,提高他们的工作能力和实际操作能力,增强他们在制定、实施和信息回馈等方面的能力。当前我国的动力电池技术规范研究工作尚处于起步阶段,远未达到要求。同时,也提出了相关部门要加强对动力电池的关注,争取更多的科研院所、企业,也要加强对电力电池基础性标准研究工作。

5.6积极引导动力电池企业参加标准化工作

有一种说法:顶级公司出售产品,低端公司销售产品。中国诞生了世界首款DVD,但由于技术落后,导致工业化进程缓慢,最终日本公司拿到了DVD的国际标准,中国公司要买DVD的技术。过去的经验让我们明白,若是国内厂商在制订动力电池时“掉队”,必然会面临明日的挑战。为此,应加强对我国电力行业的规范认识,并指导其制定和实施。一方面要思考如何将标准化应用于国内的电力产业,另一方面也要研究怎样才能更好的发挥电力产业的作用,为国内的电力生产提供更多的发展机遇。

5.7设立电动汽车蓄电池的监管和检测机制

相关的主管部门应该对动力电池标准的实施进行监督,对标准的实施效果、生产是否按标准执行、产品是否符合标准要求等问题作出评价,并能出具有法律效力的文件、证据。当前国内许多电力企业和使用者都苦于没有一个权威的检验组织来对他们的生产做出一个权威性的检验结果。要尽快建立健全我国电力行业的规范信息回馈机制,并对其在执行中所产生的影响及存在的问题进行全面的汇总,以促进规范的修改与改进。[8]利用标准化的信息回馈体系将各不同的资源进行链接,以确保获取足够的、准确的、可靠的、及时的、加工的、传递的方式,为标准化的体系管理提供支持。现行规范要求充电站的监测体系包括站控层、间隔层和网络设施,站控层要完成对充电站内部各个系统的人机互动,并能采集和实时地反映有关数据,并能对各种设备进行遥控、数据存储、查询、统计;隔离层能够实时获取设备的工作状况和操作信息,完成对站控层的上传层、接收和执行站控层的控制指令。

6结语

很多国家已经制定了一个清晰的淘汰计划,以电池代替燃料成为动力源是必然的,目前我国的新能源汽车已经进入了高速发展和普及的时期,各种型号不统一规格的产品将会对未来的发展产生巨大的阻碍,所以制定一个统一的电压、形状、安装位置、充电接口等标准并迅速推广应用是重要的也是必要的。如果未来电池容量、能量密度、续航里程等问题能解决,或者找到更好的电池材料,那么统一的动力电池标准,就能进一步满足使用者的需要。

作者:梁堂 黎彭春 单位:上汽通用五菱汽车股份有限公司 湖南湖大艾盛汽车技术开发有限公司