新能源汽車動(dòng)力電池統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化分析

梁堂 黎彭春

1.上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州市 545007 2.湖南湖大艾盛汽車技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司 廣西柳州市 545007

1 引言

動(dòng)力電池是新能源汽車不可或缺的重要儲(chǔ)能裝置，其重要性不言而喻。新能源汽車行業(yè)廣闊的發(fā)展空間，帶動(dòng)了整個(gè)行業(yè)的快速發(fā)展。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)電力行業(yè)仍有許多問(wèn)題，如標(biāo)準(zhǔn)體系不完善、技術(shù)不成熟，電池單體、電池組在規(guī)模、尺寸、性能等方面難以形成一致，且沒(méi)有相應(yīng)的規(guī)范，給新能源汽車行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)不利的后果。關(guān)于動(dòng)力電池的安全標(biāo)準(zhǔn)，以及測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)都是空白的，這對(duì)新能源汽車的應(yīng)用與普及造成了很大的阻礙。本文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)新能源汽車行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了較為客觀、科學(xué)的評(píng)價(jià)，提出了適合國(guó)新能源汽車行業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略，提高其產(chǎn)品的綜合品質(zhì)，提高其在世界范圍內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)力，加強(qiáng)節(jié)能降耗，促進(jìn)資源節(jié)約和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。

2 新能源動(dòng)力汽車現(xiàn)狀分析

目前，新能源車發(fā)展態(tài)勢(shì)良好，產(chǎn)量和銷售均有較大幅度的提高，主要是因?yàn)樾履茉雌嚨恼叻龀趾驼咭龑?dǎo)；新能源汽車制造商的技術(shù)創(chuàng)新；民眾的環(huán)境保護(hù)意識(shí)和對(duì)新能源車的認(rèn)可程度越來(lái)越高。新能源汽車發(fā)展的很快，但也面臨很多問(wèn)題：電池的容量不足，沒(méi)有找到高功率、高能量密度的電極；充放電技術(shù)及充放電周期，短周期的充放電方式不能滿足使用者的期望；電池的續(xù)航時(shí)間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的實(shí)踐，用戶就算要買(mǎi)，也會(huì)擔(dān)心；地面基礎(chǔ)設(shè)施不健全，地面充電站或站點(diǎn)的建設(shè)沒(méi)有得到即時(shí)的支持，不同廠家的充電插座并不一致，消費(fèi)者就算買(mǎi)了也會(huì)出現(xiàn)充電不便、續(xù)航里程與實(shí)際行駛里程不足而帶來(lái)的不確定性擔(dān)憂。

3 動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)化

在工業(yè)發(fā)展過(guò)程中，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化都會(huì)使一個(gè)行業(yè)獲得前所未有的發(fā)展，比如：標(biāo)準(zhǔn)化的福特 T 型車；在國(guó)內(nèi)，家庭用的是220 V 的電源，汽油用92 號(hào)，95 號(hào)，98 號(hào)等。實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的規(guī)模和邊際費(fèi)用的降低，為客戶提供了統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品，降低了使用者的使用費(fèi)用。

關(guān)于蓄電池的規(guī)范化設(shè)想：

第一，一種新的電動(dòng)車制造商的電動(dòng)汽車的電壓統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前，各生產(chǎn)廠家所售的電動(dòng)車，其工作電壓在380-600 V 之間，其工作電壓變化幅度較大，電壓標(biāo)準(zhǔn)一致，使得電動(dòng)車可以進(jìn)行動(dòng)力電池的替換。

第二，在新能源車輛中，采用統(tǒng)一的外形大小。新能源車的動(dòng)力電池，各個(gè)廠家的外觀、大小都有很大的差別，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化之后，比如在外觀、規(guī)格上進(jìn)行統(tǒng)一，那么廠家生產(chǎn)有了更新?lián)Q代的可能性，用戶也能夠順利實(shí)現(xiàn)電池的交換與更替。

第三，新能源汽車動(dòng)力電池的安裝模式與安裝的位置統(tǒng)一。安裝位置的標(biāo)準(zhǔn)化，不僅可以讓各廠家的車輛交換，還可以迅速地替換動(dòng)力電池，提高電池替換的效率，加速替換。

第四，對(duì)新能源車輛的充電界面進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范；新能源車的“四統(tǒng)一”模式，即消費(fèi)者可以在家里用家用充電樁進(jìn)行充電，也可以在戶外進(jìn)行充電站或者是更換動(dòng)力電池，以適應(yīng)不同的使用條件。

4 項(xiàng)目實(shí)施所需要的條件

（1）基地的建造包括一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的能量電池倉(cāng)庫(kù)，一個(gè)能量電池充電站，在車輛能量耗盡的時(shí)候，可以在充電區(qū)內(nèi)進(jìn)行快充、慢充，并支付一定的費(fèi)用，另外一個(gè)基地可以建立一個(gè)快速替換區(qū)域，將充電完畢的能量?jī)?chǔ)存在基地中，通過(guò)自動(dòng)替換，將車輛送到指定的地點(diǎn)（就像行駛加油位置）由于已經(jīng)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化更換動(dòng)力電池，使用自動(dòng)化的機(jī)械手來(lái)更換電池的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，更換時(shí)間不會(huì)超過(guò)幾分鐘，更換好電池后就可以繼續(xù)駕車上路，更換下來(lái)的電池馬上進(jìn)入充電區(qū)重新充電，充好后再自動(dòng)轉(zhuǎn)入備用，如此周而復(fù)始。這樣就能解決因?yàn)橛秒姷年P(guān)系而造成的油耗問(wèn)題。

（2）解決有關(guān)費(fèi)用的問(wèn)題。電池的成本包括三個(gè)方面：①電池的管理費(fèi)用按市場(chǎng)運(yùn)行成本收?。虎诟鶕?jù)所消耗的電力和所需的裝置的維修費(fèi)用來(lái)計(jì)算所需的費(fèi)用；③電池的損耗是最困難的，新的、老的汽車都記錄，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，可以追蹤到電池的損失，比如，當(dāng)你要換新的時(shí)候，你可以根據(jù)你的電量，來(lái)決定你的續(xù)航時(shí)間。這是一個(gè)涉及到電池壽命的綜合因素，需要有相應(yīng)的專業(yè)人員來(lái)維護(hù)。

（3）關(guān)于監(jiān)管規(guī)定，蓄電池管理的規(guī)定，現(xiàn)場(chǎng)必須具備防止電氣和蓄電池爆炸的滅火器材，蓄電池的使用都是由專門(mén)的主管機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)，包括蓄電池的保養(yǎng)、使用，由于電池組出現(xiàn)故障，必須要有專業(yè)的人才進(jìn)行更換和修理，這樣可以減少生產(chǎn)和購(gòu)買(mǎi)的費(fèi)用。

5 新能源汽車動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)營(yíng)模式

5.1 按區(qū)域且有針對(duì)性的進(jìn)行相關(guān)建設(shè)工作

為保證充換電設(shè)備的合理使用，可以依據(jù)各地區(qū)的電動(dòng)車數(shù)量及運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)，制定一套標(biāo)準(zhǔn)化的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)來(lái)與該地區(qū)的電動(dòng)車的充電需求、時(shí)間空間分配；針對(duì)充換電廠的設(shè)備數(shù)目及地域分布特點(diǎn)，構(gòu)建符合我國(guó)國(guó)情的可量化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；針對(duì)電動(dòng)車輛的充電量和時(shí)間分配等問(wèn)題，制定符合電動(dòng)車輛充電站規(guī)模布局的規(guī)范要求，保證充電站規(guī)模、布局與電動(dòng)車輛的要求一致，保證充電站的充分利用。

第一，按照人口密集度、新能源汽車銷售數(shù)量、城市群等條件，建設(shè)大型的電力蓄電池儲(chǔ)存?zhèn)}庫(kù)、后勤倉(cāng)庫(kù)、維護(hù)基地；第二，在人口中等密集的城鎮(zhèn)，設(shè)立中型汽車銷售庫(kù)存和后勤倉(cāng)庫(kù)，并設(shè)置相應(yīng)的蓄電池維護(hù)中心；第三，在交通稠密地區(qū)，按照現(xiàn)有的加油站選址，建立充電站，并在適當(dāng)配置充電設(shè)施；第四，在公路兩側(cè)及進(jìn)口處，建立適當(dāng)?shù)某潆姌短鎿Q站點(diǎn)；第五，在新能源車銷量增長(zhǎng)、消費(fèi)者認(rèn)可程度提升的情況下，逐步在有一定規(guī)模的縣城和縣城建立新的動(dòng)力電池替換站點(diǎn)，并逐步擴(kuò)展至城市，并建立相應(yīng)的維護(hù)站點(diǎn)。

5.2 利用大數(shù)據(jù)和人工智能算法優(yōu)化當(dāng)前工作

利用大數(shù)據(jù)等先進(jìn)的技術(shù)手段將用戶、整車、動(dòng)力電池儲(chǔ)存站、動(dòng)力電池儲(chǔ)存室、電池儲(chǔ)存室進(jìn)行整合，以達(dá)到合理的物流配置。第一，設(shè)立大數(shù)據(jù)中心及人工智能運(yùn)算中心，對(duì)使用者及各自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置所提供的資料進(jìn)行分析，并提出能源儲(chǔ)存與動(dòng)力轉(zhuǎn)換站的后勤分配方案；第二，將動(dòng)力電池監(jiān)測(cè)裝置的終端安裝到車輛的一端；第三，研發(fā)對(duì)應(yīng)的移動(dòng)電話終端；第四，讓手機(jī)端、整車端和大數(shù)據(jù)AI 計(jì)算平臺(tái)數(shù)據(jù)分享整車端，具體的內(nèi)容不僅應(yīng)該包括電池狀態(tài)、續(xù)航里程，同時(shí)還應(yīng)該包括用戶習(xí)慣，除此之外還應(yīng)該有動(dòng)力電池衰減程度等方面的信息，用戶手機(jī)端可以提前向?qū)?yīng)的動(dòng)力電池更換站提前預(yù)約更換時(shí)間，大數(shù)據(jù)人工算法中心向用戶提供使用建議，在動(dòng)力電池更換站之間、動(dòng)力電池更換站和貯備庫(kù)之間給出合理的后勤調(diào)配意見(jiàn)。

為了便于使用者的付款，可以為目前的移動(dòng)終端和IC 卡等付款方式建立一個(gè)通用的結(jié)算結(jié)算制度，并要求移動(dòng)終端或IC 卡內(nèi)的用戶資料應(yīng)采用統(tǒng)一的形式，以便各電信公司都能閱讀；同時(shí)，要求用戶使用手機(jī)或IC卡傳送的付款許可資訊的形式也應(yīng)一致，以便各電信公司均可接受，以保證電動(dòng)車使用者可以使用充換站或IC 卡進(jìn)行結(jié)算；明確了結(jié)算方式、結(jié)算周期、清算請(qǐng)求等方面的統(tǒng)一要求，保證了結(jié)算系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和經(jīng)營(yíng)者的正當(dāng)利益。

5.3 加強(qiáng)政策方面的扶持

第一，必須得到上級(jí)主管部門(mén)的大力扶持與配合，各個(gè)汽車制造商必須建立一個(gè)統(tǒng)一的動(dòng)力電池規(guī)范；第二，建立全國(guó)大數(shù)據(jù)和計(jì)算技術(shù)國(guó)家的戰(zhàn)略規(guī)劃，推薦給國(guó)企，這是一種關(guān)系到國(guó)家利益的龐大數(shù)據(jù)，它會(huì)影響到整個(gè)國(guó)家的安全，要防止出現(xiàn)大規(guī)模的公司壟斷市場(chǎng)，保證大規(guī)模市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的公平性與合理性；第三，隨著新能源車使用者的增加，將影響到原有的燃料生產(chǎn)廠商的運(yùn)營(yíng)，使其耗電增加，從而使輸、配電網(wǎng)面臨更多的負(fù)荷；第四，建立電力電池廠和替代電廠，在國(guó)家宏觀一級(jí)建立兩個(gè)以上的大型企業(yè)A（以下 A 企業(yè)），建議由普通燃料企業(yè)和輸配電企業(yè)合伙組建，既解決傳統(tǒng)燃料企業(yè)收入減少、重資產(chǎn)、員工多造成的企業(yè)后續(xù)問(wèn)題，也可由國(guó)資獨(dú)立設(shè)立至少兩家企業(yè)，能更好服務(wù)用戶，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)，讓企業(yè)更有活力。

5.4 關(guān)于電池的產(chǎn)權(quán)和有關(guān)成本的計(jì)算

第一，對(duì)蓄電池的產(chǎn)權(quán)：A 企業(yè)提供的動(dòng)力電池的有效期為5-7年，A 企業(yè)對(duì)所有客戶提供的動(dòng)力電池，用戶購(gòu)買(mǎi)了新車，動(dòng)力電池的所有權(quán)就是用戶的，只要在有效期內(nèi)向 A 企業(yè)付款，A 企業(yè)就要向用戶提供動(dòng)力電池的所有權(quán)。在新車的動(dòng)力電池首次衰減或報(bào)廢后，用戶可以從 A 企業(yè)購(gòu)買(mǎi)新動(dòng)力電池或者從整車廠商購(gòu)買(mǎi)動(dòng)力電池然后重新編號(hào)上傳大數(shù)據(jù)，可以按年向A 企業(yè)付款租用，也可以按月向A 企業(yè)付款租用，也可以按次數(shù)向A 企業(yè)購(gòu)買(mǎi)動(dòng)力電池，這時(shí)候動(dòng)力電池所有權(quán)屬于 A 企業(yè)，除此之外，也可采取租賃購(gòu)買(mǎi)形式，在使用年限達(dá)到后，所有權(quán)從企業(yè)轉(zhuǎn)移到用戶手中。

第二，有關(guān)的成本包括：①電動(dòng)汽車的充電成本，按每一次換新車所需的電量計(jì)算，由使用者向換電站點(diǎn)支付；②蓄電池置換站點(diǎn)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本、蓄電池置換站點(diǎn)與蓄電池倉(cāng)庫(kù)的后勤調(diào)撥成本，按年度從使用者自費(fèi)中回收；大數(shù)據(jù)與 AI 運(yùn)算中心的運(yùn)作成本，將由使用者每年收取服務(wù)費(fèi)，并視情況而定，每次更換電池時(shí)，需支付更換臺(tái)一次的資金，再由 A 能源公司支付給大數(shù)據(jù)及AI 計(jì)算中心的建設(shè)投資；③從宏觀角度出發(fā)，為客戶提供動(dòng)態(tài)蓄電池的保障，確保在充電期間避免出現(xiàn)不可預(yù)知的事故，以免給客戶及公司帶來(lái)經(jīng)濟(jì)上的損害。

5.5 加緊動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)化人才的培養(yǎng)

標(biāo)準(zhǔn)化的人才隊(duì)伍是建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化工作的關(guān)鍵。只有動(dòng)力電池的規(guī)范化人員，才能對(duì)世界范圍內(nèi)的動(dòng)力電池技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀、公司發(fā)展趨勢(shì)、國(guó)家有關(guān)政策有所了解，所以要組建一支專業(yè)的了解動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策且具備一定動(dòng)力電池專業(yè)技術(shù)以及標(biāo)準(zhǔn)化知識(shí)等的專業(yè)人才隊(duì)伍。具備條件的高校要結(jié)合產(chǎn)業(yè)發(fā)展，設(shè)置相關(guān)的專門(mén)課程，在正式的培訓(xùn)和培訓(xùn)中為我國(guó)的電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。同時(shí)開(kāi)設(shè)培訓(xùn)課程，對(duì)現(xiàn)有動(dòng)力電池生產(chǎn)、加工、銷售和使用的員工進(jìn)行培訓(xùn)，提高他們的工作能力和實(shí)際操作能力，增強(qiáng)他們?cè)谥贫?、?shí)施和信息回饋等方面的能力。當(dāng)前我國(guó)的動(dòng)力電池技術(shù)規(guī)范研究工作尚處于起步階段，遠(yuǎn)未達(dá)到要求。同時(shí)，也提出了相關(guān)部門(mén)要加強(qiáng)對(duì)動(dòng)力電池的關(guān)注，爭(zhēng)取更多的科研院所、企業(yè)，也要加強(qiáng)對(duì)電力電池基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn)研究工作。

5.6 積極引導(dǎo)動(dòng)力電池企業(yè)參加標(biāo)準(zhǔn)化工作

有一種說(shuō)法：頂級(jí)公司出售產(chǎn)品，低端公司銷售產(chǎn)品。中國(guó)誕生了世界首款 DVD，但由于技術(shù)落后，導(dǎo)致工業(yè)化進(jìn)程緩慢，最終日本公司拿到了DVD 的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，中國(guó)公司要買(mǎi)DVD 的技術(shù)。過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)讓我們明白，若是國(guó)內(nèi)廠商在制訂動(dòng)力電池時(shí)“掉隊(duì)”，必然會(huì)面臨明日的挑戰(zhàn)。為此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)我國(guó)電力行業(yè)的規(guī)范認(rèn)識(shí)，并指導(dǎo)其制定和實(shí)施。一方面要思考如何將標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用于國(guó)內(nèi)的電力產(chǎn)業(yè)，另一方面也要研究怎樣才能更好的發(fā)揮電力產(chǎn)業(yè)的作用，為國(guó)內(nèi)的電力生產(chǎn)提供更多的發(fā)展機(jī)遇。

5.7 設(shè)立電動(dòng)汽車蓄電池的監(jiān)管和檢測(cè)機(jī)制

相關(guān)的主管部門(mén)應(yīng)該對(duì)動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施進(jìn)行監(jiān)督，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施效果、生產(chǎn)是否按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行、產(chǎn)品是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求等問(wèn)題作出評(píng)價(jià)，并能出具有法律效力的文件、證據(jù)。當(dāng)前國(guó)內(nèi)許多電力企業(yè)和使用者都苦于沒(méi)有一個(gè)權(quán)威的檢驗(yàn)組織來(lái)對(duì)他們的生產(chǎn)做出一個(gè)權(quán)威性的檢驗(yàn)結(jié)果。要盡快建立健全我國(guó)電力行業(yè)的規(guī)范信息回饋機(jī)制，并對(duì)其在執(zhí)行中所產(chǎn)生的影響及存在的問(wèn)題進(jìn)行全面的匯總，以促進(jìn)規(guī)范的修改與改進(jìn)。[8]利用標(biāo)準(zhǔn)化的信息回饋體系將各不同的資源進(jìn)行鏈接，以確保獲取足夠的、準(zhǔn)確的、可靠的、及時(shí)的、加工的、傳遞的方式，為標(biāo)準(zhǔn)化的體系管理提供支持。

現(xiàn)行規(guī)范要求充電站的監(jiān)測(cè)體系包括站控層、間隔層和網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，站控層要完成對(duì)充電站內(nèi)部各個(gè)系統(tǒng)的人機(jī)互動(dòng)，并能采集和實(shí)時(shí)地反映有關(guān)數(shù)據(jù)，并能對(duì)各種設(shè)備進(jìn)行遙控、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢、統(tǒng)計(jì)；隔離層能夠?qū)崟r(shí)獲取設(shè)備的工作狀況和操作信息，完成對(duì)站控層的上傳層、接收和執(zhí)行站控層的控制指令。

6 結(jié)語(yǔ)

很多國(guó)家已經(jīng)制定了一個(gè)清晰的淘汰計(jì)劃，以電池代替燃料成為動(dòng)力源是必然的，目前我國(guó)的新能源汽車已經(jīng)進(jìn)入了高速發(fā)展和普及的時(shí)期，各種型號(hào)不統(tǒng)一規(guī)格的產(chǎn)品將會(huì)對(duì)未來(lái)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的阻礙，所以制定一個(gè)統(tǒng)一的電壓、形狀、安裝位置、充電接口等標(biāo)準(zhǔn)并迅速推廣應(yīng)用是重要的也是必要的。如果未來(lái)電池容量、能量密度、續(xù)航里程等問(wèn)題能解決，或者找到更好的電池材料，那么統(tǒng)一的動(dòng)力電池標(biāo)準(zhǔn)，就能進(jìn)一步滿足使用者的需要。