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走向死胡同的充电桩

Jamesau

1. 各类充电桩的危害性

我认为目前电动汽车的自燃等问题绝大多数都是快速充电而引起的,快充对充电桩对电池对电网带来了太多的不确定因素,弊端太多。假设与普通汽油车的加油时间差不多,以5分钟来计算,按一辆小型车的动力电池组的电量为30千瓦时,又假设残余容量是5%,要在5分钟内满充28.5千瓦时,也就是以342千瓦/时的速率充电,这对充电桩,对充电站,对电池组都是一个考验。而且唯有这样才能与普通车一样加油的几分钟体验。但是大家都知道在目前是不可能的,在接下来的很长一段时间里也是不可能的,因为在极短的时间段内电能的能量转移带来的热量太大发热太厉害,充电桩与电池与承受不了,连电网都受不了。所以只能靠延长充电时间来降低危险,让充电设备能在承受的范围内工作。然而,加长了充电时间,比如一个小时之内满充电池,引起等待时间太长,大家的感受不好。假如有几十台车在同时充电,还要求充电站有几千千瓦时到上万千瓦时的供电能力,这等于每个充电站都要建造大型变电站(具体我没算过,想象当中应该是很厉害的,搞变电站的工程师肯定比我知道的多)。还有,高峰时候充电站里面所有的充电桩都被车子占了位置,都在死等起码几十分钟的充电时间,等待充电的车肯定会排成长长的队伍,又进一步的对充电站形成压力和安全隐患。住宅小区搞充电桩则更浪费资源,既占用了公共场合,又会带来安全隐患,又容易被偷盗破坏。购物中心设立充电桩也是同样的问题,而且空的时候充电桩闲置,忙的时候又急不出,放在家里的充电桩是个很大的安全隐患(单相电流很大,一个7千瓦的充电桩,电流要30多个安培,夏天空调一开,所需电流更大,5-60安培的电流,对家用电线的供电压力太大了)。而且随着电池容量密度体积的改善,今后的电池组的容量将更大,续航能力会增加,然后对快充的要求也随之更高,充电时间也将拉的更长,。。。,由此可见,快充技术弊端多多,电池容量越大,技术越先进,对充电桩的单位时间内的通过电流的压力也越大,越走越是死胡同,简直无解。

2. 解决之道:制定统一标准,然后搞电池租赁

那解决的办法有没有呢?肯定是有的,我们要改变思维,比如买车,但不买电池组,电池组只租不卖。首先要国家管理部门召集社会各方共同参与制订电动汽车使用的电池组的标准,规定一个统一的物理标准,比如确定电池的长宽高和标准接口,把电池组统一装在车的底部,更换电池组的时候从下往上顶,用快速卡具卡住。还可以把电池组分成两组,轻型和重型,比如轻型的在30千瓦时左右,重型的在60千瓦时以上,小型电动车只配轻型的,作为代步工具上街买买东西的,只在周边行使,车本身就小自重要轻。别的车可以轻重两种电池都可配置(两者兼容),大巴和载重卡车可以有专用的超重型电池组的配置,还可以留几个位置,在需要的时候,比如跑远途的时候多配几个。每个电池组有一个唯一的不可更改的身份号码,内置一个记录模块,记录该电池组的一生经历,比如充电放电次数,充电前的残余电量,充电后的电量,累计充放电次数,电池总的剩余电量,。。。,越详细越好,按照现在的电子技术应该不是很难搞的事情。随着电池的能量密度单位的提高,今后的轻型电池有可能成了现在的重型电池组,车的续航时间也自然延长。到若干年后,可以搞更紧凑型的物理尺寸的标准,升级,那是后话了。

3. 电池的快速装卸,与车子之间的通信等问题的解决方案

至于大家担心的电池与汽车的接口之间的连接,还有可靠性和使用寿命等问题,在当前的技术条件下都是很容易解决的,比如电池组放置在车的底盘下,电池的两侧面设计若干组凹进去的槽,槽里面设置表面镀金的带弹性的耐磨铜片,汽车底盘对应的放置电池组的部位设置相应导轨槽,里面装有表面镀金的带弹性的耐磨铜片,两者作为电池与车之间的连接,电池的正负两个极都通过侧滑方式连接,物理设计保证有几十甚至上百平方毫米的紧密接触面,通过上千安培的电流绝对没问题。电池组的存放与更换装置被设计在地底下,车开到开孔的上方停下,更换装置开始自动定位电池组的方位,伸出机械手把用完电的电池通过一组特殊的接口被快速的拆卸移走,新电池被快速的顶上去与车底盘牢牢的被连接住。这类设计要足以担当上万次的长期的装拆使用,按现有的技术手段是一个很简单的工程。整个过程几分钟内搞定。

而充电桩的状况就差的多了,基本要求要能连续不断在一定的时间段内承受几十(几个小时)或者几百(半小时左右)安培的大电流,快充引起的电池组发热,里面的介质之间的薄膜经常处于高温低温带来的热胀冷缩的冲击,到了一定时间后个别薄膜破裂引起电池局部短路,进而自燃整个电池燃烧爆炸,连带车子一起完蛋。而去充电站以不升温(比如控制在电池内部温度不高于50°)为原则的充电,将使电池发热的条件基本消除(几秒钟的加力启动对电池组的温升影响基本忽略不计)。

至于电池组与车子之间的通信问题就更容易解决了,这简直就不是个问题。用载波的方式通过正极以RS485的通信协议(或者CAN或其它任何协议)与车内控制电路交流,就能完美的解决,当然也可以内置WiFi模块,搞个手机应用程序,通过手机就可以监看电池的状态。

整个电池组只有两组接头,正极与负极,既可靠又简单的要命(检测维修用的测试端口是另外回事,与车的使用无关)。

4. 电池的充电,运输,现有的加油站兼任电池更换功能

目前的加油站的部分区域被改建成电池组存放和更换装置,目前以一个工位即可,今后随着传统汽车的减少而逐步增加电池组更换工位,新建的电池组更换站可以带有充电站的功能,对电池组充电,同时可以设置更多的工位,以适应电动出租车的急需。在每个城市的相关地区建造一定数量的超大型的充电站(如同存油的油罐区),直接连接超高压电网,大量的电池组在这里被充电,被维护保养,比如搞堆积式架构,把要充电的电池组通过传输装置从顶端沿着带有电极的导轨放置,在下降的过程中被逐渐充满电,被满充的电池组在下面取出,通过传输装置送去堆放区,白天晚上24小时不间断的轮流充电,极大的提高了效率,降低了对换电站的供电能力的要求。还配有专门的大型运输车(如同油罐车)运送电池组,电池组将被装在专用的货架里,高密度紧凑的排放,方便高效率的装卸车,然后被送去路边充电站补充满充的电池组的同时,拿回要充电的电池组。接下来的事情就简单的多了,大家上街头换电站只是更换电池,快速装卸电池组,算一下用掉的电是多少,然后付钱走人,这速度甚至比加油都快。换下来的电池组放到充电架上去慢慢的充(充电桩变成了充电架,节省空间),如果来不及也可以送去专门充电的大型充电站充电取电。在某些地区甚至可以建造大规模的太阳能板充电系统,在白天给大批的电池组充电,晚上给周边区域供电,成了供电站。这是另外的话题,在此带过。

5. 电池组租赁的好处

这个方案把造车的与做电池的分离,而且电池组的标准化对车厂也更有利,可以通过同样电池组的配置,证明自己造的车开的路程更远,更省电,对车厂的资金压力将有极大的减轻,制造电池的厂家也能大批生产,不被车厂的销量绑架,而电池组的好坏,通过内置记忆模块被读出来供管理者分析,反馈回电池研发人员进一步的改进。大数据将提供一切必要的数据给厂家改进,给终端客户选车的指南。将越做越好。卖车的不卖电池,生产电池组的不搞电池租赁,只要有足够的电池组在市场上周转,解决好电池租赁和收费标准的方法,就可以大规模的推广,全世界都通用。正所谓退一步海阔天空,换一种思维方式解决电池了的充电问题。最关键的是彻底解决了快充引起的太多的安全方面的问题,绝大多数的电池组自燃问题将根本不存在了。

6. 筹集动力电池组基金会

估计电池租赁需要国家主导搞,单靠企业搞没号召力,国家出面搞个动力电池组基金,比如筹它个几千个亿,全社会集资,筹集的资金用来建造像油罐区那样的大型充电站,直接连上超高压电网,在某些区域可以用太阳能板建造大型光能发电站,利用太阳光发电,电池有买车者出押金租。基金的收益来自于充电收费的一部分,或者开始若干年内由国家买单以示支持。该基金规定只有中国国籍的人才能买,而且还限量,保证一定的年回报率,这将是一个金娃娃,谁不愿意抱?

7. 开头难怎么办

退一步讲,假如大众使用的小车难推广,可以先从城市的电动大巴,电动出租车开始推广,因为这两个使用团体最恨快充方案,耽搁了他们不少宝贵的营业时间和行驶时间。全国各地的大巴公司集合在一起讨论决定电池组的容量尺寸和与车的连接方式。在每个城市分布设立一定量的大型充电站,有专门的车辆来回运送满充后的电池,取回需要充电的电池。这类大型充电站还可以服务出租车,帮电动出租车快速更换电池,。。。可能这类方案更容易强制推行,也最容易取得效果。

8. 其它

随着电池组制造成本的下降,电池组的单价会逐年下降,可以按照当时的采购单价逐年指定租电池组的押金费用,按照租的时候电池组的押金是多少,退回的时候也退回相应的押金的原则,就不会产生更换电池组引起的差价的问题。由于车祸或某些原因造成的电池组报废,相关部门检验后给与证明,作为退押金的凭证。这样大家都没了后顾之忧,放心的购买使用电动汽车。

电池组的标识是唯一的,里面的存储的原始资料不可更改的原则,国家制定相应的法律,更改数据或破坏电池组就是犯罪,必须受到惩罚。

这个也是中国通过租赁电池然后换电模式延伸一系列标准霸权的机会,只有中国政府才能带头推广。

总结:关键的关键,学当年始皇的书同文,车同撤,这事非得政府出面制定统一标准,才能推接下来的电池租赁与更换方案。否则车厂之间为了各自的既得利益,像各路诸侯一样占王,不太可能让自己的车放别家的电池。

以上是我抛砖引玉,经过一段时间的思考后的设想。有可能有致命的缺陷没考虑进去,希望大家见谅和指正。

来源:aniolybiznesu网

作者:Jamesau

本文地址:https://aniolybiznesu.info/kol/77520

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