新能源汽車動力電池統(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)開發(fā)有限公司 廣西柳州市 545007

1 引言

動力電池是新能源汽車不可或缺的重要儲能裝置，其重要性不言而喻。新能源汽車行業(yè)廣闊的發(fā)展空間，帶動了整個行業(yè)的快速發(fā)展。當(dāng)前，國內(nèi)電力行業(yè)仍有許多問題，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，且沒有相應(yīng)的規(guī)范，給新能源汽車行業(yè)的發(fā)展帶來不利的后果。關(guān)于動力電池的安全標(biāo)準(zhǔn)，以及測試標(biāo)準(zhǔn)都是空白的，這對新能源汽車的應(yīng)用與普及造成了很大的阻礙。本文通過對國內(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)的評價，提出了適合國新能源汽車行業(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)的競爭力，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 新能源動力汽車現(xiàn)狀分析

目前，新能源車發(fā)展態(tài)勢良好，產(chǎn)量和銷售均有較大幅度的提高，主要是因為新能源汽車的政策扶持和政策引導(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)意識和對新能源車的認(rèn)可程度越來越高。新能源汽車發(fā)展的很快，但也面臨很多問題：電池的容量不足，沒有找到高功率、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)航時間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到預(yù)期的實踐，用戶就算要買，也會擔(dān)心；地面基礎(chǔ)設(shè)施不健全，地面充電站或站點的建設(shè)沒有得到即時的支持，不同廠家的充電插座并不一致，消費者就算買了也會出現(xiàn)充電不便、續(xù)航里程與實際行駛里程不足而帶來的不確定性擔(dān)憂。

3 動力電池標(biāo)準(zhǔn)化

在工業(yè)發(fā)展過程中，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、國家標(biāo)準(zhǔn)化都會使一個行業(yè)獲得前所未有的發(fā)展，比如：標(biāo)準(zhǔn)化的福特 T 型車；在國內(nèi)，家庭用的是220 V 的電源，汽油用92 號，95 號，98 號等。實現(xiàn)了產(chǎn)品的規(guī)模和邊際費用的降低，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用。

關(guān)于蓄電池的規(guī)范化設(shè)想：

第一，一種新的電動車制造商的電動汽車的電壓統(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，使得電動車可以進(jìn)行動力電池的替換。

第二，在新能源車輛中，采用統(tǒng)一的外形大小。新能源車的動力電池，各個廠家的外觀、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，用戶也能夠順利實現(xiàn)電池的交換與更替。

第三，新能源汽車動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力電池，提高電池替換的效率，加速替換。

第四，對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力電池，以適應(yīng)不同的使用條件。

4 項目實施所需要的條件

（1）基地的建造包括一個標(biāo)準(zhǔn)的能量電池倉庫，一個能量電池充電站，在車輛能量耗盡的時候，可以在充電區(qū)內(nèi)進(jìn)行快充、慢充，并支付一定的費用，另外一個基地可以建立一個快速替換區(qū)域，將充電完畢的能量儲存在基地中，通過自動替換，將車輛送到指定的地點（就像行駛加油位置）由于已經(jīng)實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化更換動力電池，使用自動化的機(jī)械手來更換電池的實現(xiàn)自動駕駛，更換時間不會超過幾分鐘，更換好電池后就可以繼續(xù)駕車上路，更換下來的電池馬上進(jìn)入充電區(qū)重新充電，充好后再自動轉(zhuǎn)入備用，如此周而復(fù)始。這樣就能解決因為用電的關(guān)系而造成的油耗問題。

（2）解決有關(guān)費用的問題。電池的成本包括三個方面：①電池的管理費用按市場運行成本收取；②根據(jù)所消耗的電力和所需的裝置的維修費用來計算所需的費用；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)你要換新的時候，你可以根據(jù)你的電量，來決定你的續(xù)航時間。這是一個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)和購買的費用。

5 新能源汽車動力電池標(biāo)準(zhǔn)化運營模式

5.1 按區(qū)域且有針對性的進(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)的電動車數(shù)量及運營特點，制定一套標(biāo)準(zhǔn)化的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)來與該地區(qū)的電動車的充電需求、時間空間分配；針對充換電廠的設(shè)備數(shù)目及地域分布特點，構(gòu)建符合我國國情的可量化評價指標(biāo)體系；針對電動車輛的充電量和時間分配等問題，制定符合電動車輛充電站規(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存?zhèn)}庫、后勤倉庫、維護(hù)基地；第二，在人口中等密集的城鎮(zhèn)，設(shè)立中型汽車銷售庫存和后勤倉庫，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；第五，在新能源車銷量增長、消費者認(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力電池替換站點，并逐步擴(kuò)展至城市，并建立相應(yīng)的維護(hù)站點。

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、動力電池儲存站、動力電池儲存室、電池儲存室進(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)中心及人工智能運算中心，對使用者及各自動轉(zhuǎn)換裝置所提供的資料進(jìn)行分析，并提出能源儲存與動力轉(zhuǎn)換站的后勤分配方案；第二，將動力電池監(jiān)測裝置的終端安裝到車輛的一端；第三，研發(fā)對應(yīng)的移動電話終端；第四，讓手機(jī)端、整車端和大數(shù)據(jù)AI 計算平臺數(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，同時還應(yīng)該包括用戶習(xí)慣，除此之外還應(yīng)該有動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)的動力電池更換站提前預(yù)約更換時間，大數(shù)據(jù)人工算法中心向用戶提供使用建議，在動力電池更換站之間、動力電池更換站和貯備庫之間給出合理的后勤調(diào)配意見。

為了便于使用者的付款，可以為目前的移動終端和IC 卡等付款方式建立一個通用的結(jié)算結(jié)算制度，并要求移動終端或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，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、清算請求等方面的統(tǒng)一要求，保證了結(jié)算系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)和經(jīng)營者的正當(dāng)利益。

5.3 加強(qiáng)政策方面的扶持

第一，必須得到上級主管部門的大力扶持與配合，各個汽車制造商必須建立一個統(tǒng)一的動力電池規(guī)范；第二，建立全國大數(shù)據(jù)和計算技術(shù)國家的戰(zhàn)略規(guī)劃，推薦給國企，這是一種關(guān)系到國家利益的龐大數(shù)據(jù)，它會影響到整個國家的安全，要防止出現(xiàn)大規(guī)模的公司壟斷市場，保證大規(guī)模市場競爭的公平性與合理性；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)廠商的運營，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，在國家宏觀一級建立兩個以上的大型企業(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)問題，也可由國資獨立設(shè)立至少兩家企業(yè)，能更好服務(wù)用戶，增強(qiáng)競爭，讓企業(yè)更有活力。

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

第一，對蓄電池的產(chǎn)權(quán)：A 企業(yè)提供的動力電池的有效期為5-7年，A 企業(yè)對所有客戶提供的動力電池，用戶購買了新車，動力電池的所有權(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)就要向用戶提供動力電池的所有權(quán)。在新車的動力電池首次衰減或報廢后，用戶可以從 A 企業(yè)購買新動力電池或者從整車廠商購買動力電池然后重新編號上傳大數(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)購買動力電池，這時候動力電池所有權(quán)屬于 A 企業(yè)，除此之外，也可采取租賃購買形式，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電動汽車的充電成本，按每一次換新車所需的電量計算，由使用者向換電站點支付；②蓄電池置換站點的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成本、蓄電池置換站點與蓄電池倉庫的后勤調(diào)撥成本，按年度從使用者自費中回收；大數(shù)據(jù)與 AI 運算中心的運作成本，將由使用者每年收取服務(wù)費，并視情況而定，每次更換電池時，需支付更換臺一次的資金，再由 A 能源公司支付給大數(shù)據(jù)及AI 計算中心的建設(shè)投資；③從宏觀角度出發(fā)，為客戶提供動態(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經(jīng)濟(jì)上的損害。

5.5 加緊動力電池標(biāo)準(zhǔn)化人才的培養(yǎng)

標(biāo)準(zhǔn)化的人才隊伍是建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化工作的關(guān)鍵。只有動力電池的規(guī)范化人員，才能對世界范圍內(nèi)的動力電池技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀、公司發(fā)展趨勢、國家有關(guān)政策有所了解，所以要組建一支專業(yè)的了解動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策且具備一定動力電池專業(yè)技術(shù)以及標(biāo)準(zhǔn)化知識等的專業(yè)人才隊伍。具備條件的高校要結(jié)合產(chǎn)業(yè)發(fā)展，設(shè)置相關(guān)的專門課程，在正式的培訓(xùn)和培訓(xùn)中為我國的電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。同時開設(shè)培訓(xùn)課程，對現(xiàn)有動力電池生產(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際操作能力，增強(qiáng)他們在制定、實施和信息回饋等方面的能力。當(dāng)前我國的動力電池技術(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，也提出了相關(guān)部門要加強(qiáng)對動力電池的關(guān)注，爭取更多的科研院所、企業(yè)，也要加強(qiáng)對電力電池基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn)研究工作。

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

有一種說法：頂級公司出售產(chǎn)品，低端公司銷售產(chǎn)品。中國誕生了世界首款 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 的國際標(biāo)準(zhǔn)，中國公司要買DVD 的技術(shù)。過去的經(jīng)驗讓我們明白，若是國內(nèi)廠商在制訂動力電池時“掉隊”，必然會面臨明日的挑戰(zhàn)。為此，應(yīng)加強(qiáng)對我國電力行業(yè)的規(guī)范認(rèn)識，并指導(dǎo)其制定和實施。一方面要思考如何將標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用于國內(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)立電動汽車蓄電池的監(jiān)管和檢測機(jī)制

相關(guān)的主管部門應(yīng)該對動力電池標(biāo)準(zhǔn)的實施進(jìn)行監(jiān)督，對標(biāo)準(zhǔn)的實施效果、生產(chǎn)是否按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行、產(chǎn)品是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求等問題作出評價，并能出具有法律效力的文件、證據(jù)。當(dāng)前國內(nèi)許多電力企業(yè)和使用者都苦于沒有一個權(quán)威的檢驗組織來對他們的生產(chǎn)做出一個權(quán)威性的檢驗結(jié)果。要盡快建立健全我國電力行業(yè)的規(guī)范信息回饋機(jī)制，并對其在執(zhí)行中所產(chǎn)生的影響及存在的問題進(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，站控層要完成對充電站內(nèi)部各個系統(tǒng)的人機(jī)互動，并能采集和實時地反映有關(guān)數(shù)據(jù)，并能對各種設(shè)備進(jìn)行遙控、數(shù)據(jù)存儲、查詢、統(tǒng)計；隔離層能夠?qū)崟r獲取設(shè)備的工作狀況和操作信息，完成對站控層的上傳層、接收和執(zhí)行站控層的控制指令。

6 結(jié)語

很多國家已經(jīng)制定了一個清晰的淘汰計劃，以電池代替燃料成為動力源是必然的，目前我國的新能源汽車已經(jīng)進(jìn)入了高速發(fā)展和普及的時期，各種型號不統(tǒng)一規(guī)格的產(chǎn)品將會對未來的發(fā)展產(chǎn)生巨大的阻礙，所以制定一個統(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。如果未來電池容量、能量密度、續(xù)航里程等問題能解決，或者找到更好的電池材料，那么統(tǒng)一的動力電池標(biāo)準(zhǔn)，就能進(jìn)一步滿足使用者的需要。