動力電池選擇及其便捷更換維護(hù)服務(wù)體系的構(gòu)建

杜弟林

【摘??要】改革開放以來我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展人民生活步入小康，人們的工作生活更加追求優(yōu)質(zhì)高效、方便快捷、健康環(huán)保、綠色低碳。很多交通工具進(jìn)入我們生活，特別是汽車已經(jīng)“飛入尋常百姓家”在帶來優(yōu)質(zhì)高效、方便快捷的同時也大量消耗掉有限的化石能源并排除嚴(yán)重污染環(huán)境的尾氣，給健康環(huán)保、綠色低碳帶來阻礙。新能源中的電動汽車得到一定發(fā)展，但由于瓶頸問題沒有解決，導(dǎo)致電動汽車發(fā)展處于尷尬境地。選擇合適的動力電池和構(gòu)建電動汽車安全便捷、隨時隨地獲得動力電池更換、充電、維護(hù)、回收的服務(wù)體系是解決瓶頸問題的方案。

【關(guān)鍵詞】污染環(huán)境的尾氣;瓶頸問題;尷尬境地;解決瓶頸問題的方案

新中國成立使中國人民站起來了，改革開放四十多年中國人民富起來了，兩個一百年目標(biāo)必然讓中華民族強(qiáng)起來。我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展人民生活步入小康，人們的工作生活更加追求優(yōu)質(zhì)高效、方便快捷、健康環(huán)保、綠色低碳。很多交通工具進(jìn)入我們生活，特別是汽車已經(jīng)“飛入尋常百姓家”在帶來優(yōu)質(zhì)高效、方便快捷的同時也大量消耗掉有限的化石能源并排除嚴(yán)重污染環(huán)境的尾氣，給健康環(huán)保、綠色低碳帶來阻礙。電動汽車的發(fā)展給我們帶來希望，但前期用戶的不良反應(yīng)和具體對汽車使用的現(xiàn)實環(huán)境又使很多消費(fèi)者望而止步放棄能耗經(jīng)濟(jì)綠色環(huán)保的初衷。只有參照傳統(tǒng)車油料補(bǔ)充這樣方便的服務(wù)體系打造出動力電池更換服務(wù)體系才能最終走出電動汽車發(fā)展困境。

一、電動汽車動力電池的選擇

1.電動汽車使用的動力電池不是高續(xù)航、快充電、大能量密度的高端電池就好，而是要綜合考慮安全性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性、方便快捷性等各方面性能的協(xié)同優(yōu)化。只要滿足以下的條件就能達(dá)到更廣泛推廣普及：①便于更換（這是重點(diǎn)也是新的觀念），整車動力電池更換的時間不超過10分鐘，全社會常規(guī)車用動力電池只能有固定的型號才能方便互換。②電池組中單只電池的尺寸在40cm*30cm*20cm以內(nèi)，重量每只不大于20千克為好，不同功率的車只是使用的電池只數(shù)不同而單只電池是完全一致可以互換的。③電池安全性環(huán)保性必須要高，質(zhì)量方面能滿足2000次充、放電正常使用壽命，電池充電方面滿足在8小時左右保護(hù)性充滿即可。續(xù)航時間方面，與整車所有電池只數(shù)有關(guān)，只要能夠保證車輛滿載續(xù)航200km就滿足使用條件。

2.目前各種動力電池比較，安全性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性等多方綜合優(yōu)化考慮，發(fā)現(xiàn)磷酸鐵鋰電池比較適合。磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵穩(wěn)固，難以分解，即便在高溫或過充時也不會像鈷酸鋰一樣結(jié)構(gòu)崩塌發(fā)熱或是形成強(qiáng)氧化性物質(zhì)，因此擁有良好的安全性。該電池被認(rèn)為是不含任何重金屬與稀有金屬，無毒（SGS認(rèn)證通過），無污染，符合歐洲RoHS規(guī)定，為綠色環(huán)保電池。所以磷酸鐵鋰電池之所以被業(yè)界看好，除了安全主要還有環(huán)保考量，因此該電池又列入?“十五”期間的“863”國家高科技發(fā)展計劃，成為國家重點(diǎn)支持和鼓勵發(fā)展的項目。

3.作為動力電池的要求是：容量高、輸出電壓高、良好的充放電循環(huán)性能、輸出電壓穩(wěn)定、能大電流充放電、電化學(xué)穩(wěn)定性能、使用中安全（不會因過充電、過放電及短路等操作不當(dāng)而引起燃燒或爆炸）、工作溫度范圍寬、無毒或少毒、對環(huán)境無污染。采用LiFePO4作正極的磷酸鐵鋰電池在這些性能要求上都不錯，特別在大放電率放電（5～10C放電）、放電電壓平穩(wěn)上、安全上（不燃燒、不爆炸）、壽命上（循環(huán)次數(shù)）、對環(huán)境無污染上，它是最好的，是目前最好的大電流輸出動力電池。無記憶效應(yīng)：可充電池在經(jīng)常處于充滿不放完的條件下工作，容量會迅速低于額定容量值，這種現(xiàn)象叫做記憶效應(yīng)。鎳氫、鎳鎘電池存在記憶性，而磷酸鐵鋰電池?zé)o此現(xiàn)象，電池?zé)o論處于什么狀態(tài)，可隨充隨用，無須先放完再充電。

4.磷酸鐵鋰電池也有其缺點(diǎn)：例如低溫性能差，正極材料振實密度小，等容量的磷酸鐵鋰電池的體積要大于鈷酸鋰等鋰離子電池，因此在微型電池方面不具有優(yōu)勢。而用于動力電池時，磷酸鐵鋰電池和其他電池一樣，需要面對電池一致性問題。所有事物都不是完美的，動力電池的選擇更是這樣，只有綜合考慮全盤衡量選擇最適合的作為載體將電能進(jìn)行搬運(yùn)，供相對不規(guī)則移動的電動汽車使用。

二、電動汽車能普及使用甚至代替燃油等傳統(tǒng)汽車的條件：

1.能夠配套使用上述所講的動力電池并實現(xiàn)快速安全更換，按加油車類比更換完全車動力電池在5-10分鐘較合適。2.能隨時準(zhǔn)確檢測動力電池的能量狀況。3.每輛電動汽車能配備兩組同樣的電池組，功能一樣互為備用。4.除動力電池外其他部件有各種型號和配置，能像傳統(tǒng)汽車一樣滿足不同人群的需求。

三、構(gòu)建一個龐大完善優(yōu)質(zhì)的動力電池更換服務(wù)系統(tǒng)

1.動力電池能夠得到廣泛普及使用最終替代化石能源，除了有上述的電動汽車和動力電池外更重要的是還要構(gòu)建一個龐大完善優(yōu)質(zhì)的動力電池更換服務(wù)系統(tǒng)。

2.服務(wù)系統(tǒng)對快沒電需更換電池的車盡可能近的提供滿電電池，對不滿足使用條件的電池免費(fèi)回收，能修復(fù)的專業(yè)修復(fù)后再使用，不能修復(fù)的報廢并專業(yè)拆解廢料再利用（建議采用報廢后對環(huán)境無污染、拆解方便、廢料能再利用的電池）。

3.每個地區(qū)都設(shè)置像加油站一樣的電池充電站，可以和車輛維修店及電池修復(fù)回收站一并配置每區(qū)縣1至2個。每個充電站配置足夠數(shù)量電池、充電設(shè)備、運(yùn)輸車和電池更換維護(hù)人員。電池修復(fù)回收站每個市設(shè)置1-2個，具備專業(yè)的電池修復(fù)及廢電池拆解廢料處置功能。

4.駕駛員可以根據(jù)車輛能量檢測提示提前進(jìn)入充電站更換電池，也可以在路邊更換電池的服務(wù)臺更換電池。如果車輛報警即將沒有電了，應(yīng)在路邊指定停車位停車，并呼叫電池更換服務(wù)系統(tǒng)派電池更換人員給予服務(wù)。

5.路邊一定距離（一般30km）就設(shè)置自行更換電池的服務(wù)臺，掃碼付費(fèi)并用需更換的電池置換獲得滿充電的電池。路邊服務(wù)臺也可以對電池進(jìn)行小電流補(bǔ)充電。

6.服務(wù)臺將被更換下來的電池信息及時反饋給最近的電池更換服務(wù)車，以便迅速運(yùn)送滿充電池到服務(wù)臺備用同時運(yùn)走換下的電池到充電維護(hù)站充電或維護(hù)。

四、電動汽車的優(yōu)勢展望

1.有了這樣的動力電池、電動汽車和電池更換維護(hù)服務(wù)就構(gòu)成了全覆蓋、可持續(xù)、高安全、經(jīng)濟(jì)實惠的綠色能源公路交通生態(tài)系統(tǒng)，電動汽車和電能在公路交通上的使用就會像傳統(tǒng)車一樣方便，甚至比傳統(tǒng)車更方便。

2.如果有了便捷的服務(wù)，我想大家都會使用電動汽車和動力電池電能的，因為電動汽車有以下優(yōu)點(diǎn)：①相同的能耗電能會經(jīng)濟(jì)實惠更多;②使用電能更清潔環(huán)保;③電能更能實現(xiàn)人工智能化，更能夠?qū)崿F(xiàn)無人駕駛。

3.當(dāng)然電動汽車和電能比傳統(tǒng)燃油汽車和傳統(tǒng)化石能源有更多更多的優(yōu)點(diǎn)，最終期待廣大車主自己去體驗這里就不一一列舉了！

總之，電能大部分可以再生而化石能是不能再生的，這一點(diǎn)是不可否認(rèn)的！因此完全有理由相信電動汽車替代傳統(tǒng)燃油汽車，清潔能源替代化石能源是趨勢也是必然。

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[3]?池能電子.純電動客車電池充放電保護(hù)電路設(shè)計方案，鋰電知識2015-8-28

（作者單位：國網(wǎng)四川省電力公司鹽邊縣供電分公司）