探索电动汽车智能充换电网络运营模式

王聪++张莹莹

摘 要：随着电动汽车行业的快速发展，现有充换电网络落后这一问题日渐突出。该文主要对充换电网络存在的问题进行分析，在此基础上结合沈阳电动汽车服务公司的工作实例，对智能充换电网络的运营模式进行探索，力求寻找一条使企业、用户、厂商、社会共赢的发展之路。

关键词：电动汽车 智能充换电网络 沈阳电动汽车服务公司

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（b）-0234-02

许多人可能不知道，早在我们熟悉的内燃机汽车出现50年前，电动汽车就已经问世，并一直统治着机动车领域（第一辆直流驱动电动汽车诞生于1834年，由美国铁匠兼发明家托马斯·达文波特研制）。然而随着石油工业的发展和内燃机技术的日趋成熟，电动汽车逐渐退出了历史舞台。直到化石燃料的枯竭和空气污染的加重使我们变得越来越焦虑不安，电动汽车才再次成为世人关注的焦点。

虽然从外表上看内燃机汽车与电动汽车没有太大的差别，但后者其实有很多天然的优势，比如能源利用率高——电驱动系统的效率可超过90%，而内燃机驱动系统一般只有15%～18%；维护成本低——电动汽车只有电动机转子这唯一一个运动机构，没有内燃机那种自我破坏式的运行方式，其零部件受到的冲击磨损很小；设计更简单灵活——没有内燃机和变速箱，取而代之的是可随意布局的电池和电动机（某些电动汽车甚至直接将电动机安装在轮子上，使车辆可横向运动，解决了许多不擅长倒车入位的车主的难题，也使自动倒车系统再无用武之地）。

既然电动汽车有这么多的优势，那现在的世界何以变成了内燃机汽车的天下呢？答案在于储能能力——电池。

1 不容乐观的现状和基于此现状的探索

试想你计划周末驾车去省内的另外一个城市探望好友，往返车程大概在300公里左右。于是星期五下班后，你在驱车回家的路上抽出5分钟时间顺便到加油站加满一箱油。第二天一早阳关明媚，你不慌不忙地睡了个懒觉，快十点才出发。两小时后，你已经坐在餐桌边同好友共进午餐了。下午的时光也在悠闲中度过，开上你的车拉上朋友到当地的景区逛逛，或者去商业区买些当地特产。临近四点，你与朋友道别开始返程。六点刚过，你已停好车回到自己温暖的家，跟家人边吃晚饭边聊起一天的见闻。

那么如果你开的是一辆电动汽车呢？星期五下班后，你一到家就匆忙地把电源插排从阳台甩到楼下爱车旁，接上电源开始充电（这就是所谓的“飞线充电技术”，仅适用于家住三楼以下的车主）。熟练的操作确保了明早六点前能够将电池充的满满的。第二天一早，你也不敢起得太晚，八点半就准时出发了。虽然爱车的理论续航里程有180公里，不过看着电量表指针的快速下降，你还是决定在高速开到一半时补充一些电能。于是，在休息站的充电站，你停留了半个多小时为爱车充电——虽然有更快的充电方式，不过因为充得越快需要的电流越大，对电池的损伤也越大，所以还是选择保守一些的中等大小的电流充电比较好。十一点刚过，你到达目的地。因为朋友家住六楼，插排线不够长，所以只好跟小区门口超市经理协商，借用他家的插座充电。除了付电费，为了表示感谢，你还在他家买了几瓶矿泉水和一些水果。因为汽车需要一直充电以满足返程需求，下午的时光你俩就只能依靠公共交通出行了。三点半不到，你就开始了返程——当然中途还需要花上半个多小时在充电站充电。六点多到家后，第一件事仍是赶忙开始“飞线充电”。

与汽油这种能量密度高的便携能源相比，电池的能量-质量比显得十分可怜，储能系统也是那么的笨重——电动汽车自重的三分之一以上被电池占据，有的甚至达到二分之一。虽然科学家们尝试了铅酸（VRLA）、镍铬（Ni-Ca）、镍锌（Ni-Zn）、镍氢（Ni-MH）、锌空气（Zn/Air）、铝空气（Al/Air）、钠硫（Na/S）、钠镍氯化物（Na/NiCl2）、 锂聚合物（Li-Poly-mer）、锂离子（Li-Ion）等多种类型的电池，可一直没有做出可以跟汽油能量密度相媲美且具有实用性的电池，而且至少在未来一段时间内是无法做出的。

那么因为电池的问题，电动汽车将再次退出历史舞台，回到失败的阴影中吗？有没有什么方法可以在现有的技术条件下，使大规模推广电动汽车成为可能呢？“智能充换电网络”给了我们想要的答案。

与内燃机汽车领域只涉及车辆生产公司和加油站两个相对独立的集团不同，电动汽车领域内的势力构成要复杂得多。在电动汽车领域，汽车生产商不再像内燃机汽车生产商那样依靠拥有发动机这样的核心技术就可以实现技术垄断，电力能源供应商（目前看主要是指电网公司）及其下属的电动汽车服务公司也不能像石油公司那样只对自己的加油站负责就万事大吉。电池生产商、充换电设备生产商、各类停车场、私家车用户及其所在小区的物业公司、公交集团乃至政府，都情愿或不情愿地加入到这个复杂的相互博弈的体系中，而决定这个体系能否健康运作——也即电动汽车行业能否成功发展起来的关键，则是要看将各方力量连接起来的充换电网络够不够“智能”。

2 对智能的理解

说起智能，人们首先想到的大都是一些具有一定功能的自动化设备，比如可以根据温度变化自动控制开关的恒温空调，可以根据光照变化自动调整接收角度的太阳能电池板，可以根据雨势自动调节工作频率的雨刷器等等。然而隐藏在这些功能表象背后的其实是一种现代化的管理理念，即我们能不能通过一定的管理手段，实时地判断出用户的需求（显然这里说的用户不单单是电动汽车的购买使用者），并利用现有的资源及时自动地满足其需求。而“智能充换电网络”恰恰是电动汽车领域中现代化管理理念的集中体现。因此，要想成功推动这个行业的发展，我们必须也只能依靠智能充换电网络的建设运营。

判断充换电网络的智能水平要从纵横两个维度评价，纵向看的是智能所达到的程度，横向看的是智能所覆盖的范围。先说纵向。以最普通的充电、收费业务为例，“实时充电、结束收费”就是低等智能水平，“定时预约充电、分时区别收费”则是中等智能水平，“双向定时充放电、双向分时收交费”才是高等智能水平。再说横向。电力公司下属的各省市电动汽车服务公司，虽然管辖范围不同，面对的环境也有较大差异（如北方寒冷、南方潮湿，对充换电网络、电动汽车的性能要求不同），但因为都属充换电网络运营者，所以都可归为企业范畴；汽车、电池、充换电设备生产商虽然需求各有不同，但对于智能充换电网络来说，他们都是装备提供者，所以可以统一归为厂商；公交集团、私家车用户及其所在小区物业公司、各类停车场等车辆停放管理者、使用者均属用户；电网公司和政府等具有公共服务性质的单位则可归入社会范畴。每个范畴及其中的每部分个体都与充换电网络连接着，并通过充换电网络与其他部分发生着各种各样的联系。唯有覆盖所有这些方面并能有效满足每方面需求的充换电网络，才能被视为是“智能”的。

3 正在做的和准备做的

作为企业范畴的电动汽车服务公司，我们是智能充换电网络建设运营的主体，肩负着与各方力量合作、共同推进电动汽车行业发展的责任。我们既要同厂商保持合作，确保其产品符合网络智能化的需求；又要时时面对用户，向其提供令人满意的服务体验；同时还要兼顾到社会范畴内政府与国有企业的制度与标准的要求。而基于各方在智能充换电网络中的不同位置，与每个范畴的合作又有其自身的特点和内容。

同厂商合作时，我们企业就变成了客户，工作的侧重点是根据网络建设的客观需要向厂商提出产品需求，并依据应用效果随时提出产品改进意见，推动产品质量与功能的完善与提升，夯实智能充换电网络硬件基础。

在与电动汽车生产厂商的合作中，我们先后对河南新乡新能公司和沈阳华晨宝马公司提供的多辆纯电动车样车进行了为期一年的测试，并自制了标准化测试记录表格。通过测试，我们发现了目前纯电动汽车在低温动力性能、日常充电时长、电池剩余电量测量精度等技术方面存在的不足。我们及时向厂家指出了这些问题，并提出了相应的改进意见。厂家对我们记录的全面准确性很赞赏，也接受了我们的建议，为其日后量产车的成功上市奠定了基础。

除了车辆生产商之外，我们还积极开展与充换电设备生产商的合作。通过对“100kW电动汽车直流充电桩”为期两年的测试，我们发现了此类充电桩存在很多不足，如充电屏低温环境下易死机，通讯模块和电源模块故障率较高，充电枪头绝缘橡胶固定不够紧密，信号线与交流电源线混用等等。而此类充电桩最大的问题就是其功能不够强大，根本满足不了电动汽车行业未来发展的要求。针对这一问题，我们向厂家提出了详细的改进意见，并绘制了具有收费功能的充电桩具体的充电操作流程。目前，厂家正根据我们的意见进行新一轮研发，为日后自助充电收费功能的实现提供了保障。

面对用户时，我们企业提供服务的基本特性就充分体现了出来。我们不仅要对用户的硬件设施负责——根据不同的情况可能包括充电或换电设备、储能系统、计费与通讯装置等，更要满足用户对软性服务的需求——比如24小时客服热线、报修2小时到达、7个工作日安装充电桩等。

目前，因为沈阳电动汽车行业刚刚起步，我们服务的用户主要是公交公司。为确保电动公交车能得到优质的充电服务，我们建设了沈北、通利、黄河三座大型直流充电站，实现了一车一桩的高可靠性配备。同时，在每个充电站都安排了专人24小时值守，为公交司机们提供全天候服务，得到了大家的好评。

另外，本着“充电桩建设适度超前”的原则，我们还在沈阳市及其周边地区建设了300个给电动轿车充电的充电桩，为日后的充电网络布局提前做好准备。

涉及到社会范畴时，我们企业所要扮演的角色就更多了。有时是参加展会的观众，有时是用电需求侧管理的辅助者，有时又成为了接受采访的对象等等，不胜枚举。

目前，我们正在研究改造路灯杆安装充电桩、微信收费及充电提醒APP、定时充电分时收费等项目的可行性。这些项目的顺利实施将使我们能在不占用公共用地的前提下，完成充换电网络的布局，并在一定程度上帮助电网“削峰填谷”。也就是说，将实现社会、厂商、用户和我们企业的四方共赢。

4 未来

纳尔逊·曼德拉曾经说过：“理想在实现之前，总是看上去那么的不可能。”最初开始着手建设智能充换电网络的人们或多或少也都曾产生过一些疑虑，不过路都是一步步走出来的，“上帝关上一扇门时，必会为你打开一扇窗”。经过大家共同的努力，沈阳电动汽车行业在今年取得了较大的发展。无论是华晨宝马之诺的下线，还是美国特斯拉充电桩的安装，抑或比亚迪“秦”快速的占领市场……一个个利好消息无不向我们预示着电动汽车时代的来临，而作为其行业运行基础的智能充换电网络，也正经历着史无前例的大发展。

不久后的某个周末，你再去探望好友时，将不用再急急忙忙地“飞线充电”，而是可以将车停到电动汽车专用充电位后回家用手机遥控充电的开始（甚至可以通过智能化充换电网络在用电高峰时将车内剩余的电能高价卖给供电公司，之后再在夜深人静的用电低谷时从供电公司买电，真正实现能源的免费使用）。路上你也不用再等待半小时充电，而是可以让机器人在不到五分钟的时间给你的爱车换上一块满电的电池，保证你畅行无阻（甚至可以实现在一些特殊制作的道路上边跑边充电，就像电气化铁路一样）。

智能充换电网络不仅连接着企业、厂商、用户和社会，更将清洁的空气、安静的环境、高效的能源利用率和可持续发展的现代化生活方式紧紧地与我们的明天连接在一起。

参考文献

[1] 王文伟.电动汽车技术基础[M].北京：机械工业出版社，2010.

[2] （巴西）Joao Vitor Fernandes Serra.电动汽车技术、政策与市场[M].北京：机械工业出版社，2013.

[3] 徐海明.电动汽车充电站运行与维护技术[M].北京：中国电力出版社，2011.

[4] （日）川原英司.电动汽车时代的企业战略革新[M].上海：上海交通大学出版社，2011.