新能源汽车电池及充电设施标准研究

2025-01-23 00:00:00王鑫周媛王帅
中国标准化 2025年2期
关键词:充电桩动力电池新能源

摘 要:为保障我国新能源汽车产业的健康发展,亟待加强质量保障体系建设及标准研究。本文提出围绕新能源汽车动力电池测试、退役动力电池梯次利用和充电桩现场检测,开展标准化研究,规范安全指标,制定现场验收标准,推动标准法规体系与国际接轨,对提升新能源汽车安全水平、保障产业健康持续绿色发展具有重要战略意义。

关键词:新能源,动力电池,梯次利用,充电桩

DOI编码:10.3969/j.issn.1002-5944.2025.02.006

0 引 言

党中央、国务院高度重视新能源汽车的发展,围绕标准法规、推广应用等领域出台了一系列政策,加强产业战略规划,有力支撑产业的发展,新能源汽车产业成为我国制造强国的“新名片”。作为新能源汽车产业的重要组成部分,充电基础设施的建设和运营尤为重要,已引起了高度关注。

针对新能源汽车电池及充电设施,国内不少学者已经开展了相关的研究工作[1-5]。王亚洁等[6]针对当前充电基础设施发展存在的问题,提出了对策建议。以动力电池产业等为代表的战略性新兴产业和未来产业是发展新质生产力的重要载体。刘颖佳等[7]研究我国动力电池产业及其标准化发展现状,提出推动锂离子动力电池产业发展的标准化对策建议,为助力现代化产业体系建设提供参考。动力电池作为电动汽车的关键部件之一,遵循其生命周期规律,即将进入大规模退役期。刘学文等[8]对动力电池的梯次利用实际过程中存在的问题进行了探讨。充电桩作为电动汽车的基础设施之一,也面临着一些问题,张笛等[9]对我国充电桩存在的问题进行分析,并从标准的角度给出了解决方案。

本文提出聚焦新能源汽车及相关产业,围绕新能源汽车动力电池测试、退役动力电池梯次利用和充电桩现场检测,开展标准化研究,研究其评估规范,规定其安全指标,制定验收标准,为现场验收提供技术保障,将成熟的经验升级为相关标准,从而促进产业升级。

1 研究内容

1.1 动力电池

随着电动汽车、无人驾驶汽车、智能汽车的发展和成熟,动力电池做为产业的“心脏”已成为新能源汽车产业的基础产品,也是新能源产业能否持续健康发展的关键。

2025年我国需要回收的废旧动力电池容量预计将达到137.4 GWh,超过2020年的5倍。2027年全球电池回收行业市场空间将超1500亿元。推进动力电池标准化工作,完善动力电池回收利用体系刻不容缓。

退役电池梯次利用是在不增加资源的情况下延伸其使用价值,是大势所趋,符合国家的战略需求。为保障动力电池产品质量,助力动力电池回收利用,重点研究以下几点:

(1)动力电池测试标准。随着新能源汽车快速推广,车载动力电池安全性越来越成为社会关注的焦点。根据国家应急管理部数据显示,新能源汽车事故的持续增加,一方是因为动力电池要不断向更高比能量和更大充电倍率进步,本质上导致风险升高;另一方面,早期不成熟的新能源汽车已经运行几年时间,逐步进入电池老化的高危期。

结合新能源汽车高压零部件领域最新ISO/IEC国际标准、国内标准,德国大众、奥迪等欧洲五大车厂通用行业标准,以及目前国内主流厂商中比亚迪、大众、宝马、长城、中汽研等高压零部件市场内亟需的测试需求,研究制定紧贴市场需求的新能源汽车高压零部件测试标准规范,可以有效提升新能源汽车的安全性。

(2)退役动力电池梯次利用标准。目前我国动力电池回收利用体系仍不健全,缺乏动力电池回收、运输、拆解和综合利用等环节的管理制度,导致回收过程环境污染和资源浪费现象十分严重,给行业发展带来不利影响。

制定退役动力电池梯次利用评估规范标准,通过分类和分级过程,确保再利用电池的性能,对退役动力电池梯次利用整个流程进行规范化和标准化。规范退役动力电池合理再利用,解决动力电池梯次利用的安全性和可靠性问题,使动力电池梯次利用安全评估标准化,具有重要现实意义。

为规范梯次利用行为,保障梯次利用安全性,可研究其安全评估规范,关键安全指标及具体要求如表1所示。

1.2 充电桩

充电桩作为发展新能源汽车所必须的重要配套基础设施,具有非常重要的经济社会效益。充电桩在充电安全、电气性能指标、车桩兼容性等方面存在安全隐患(如充电人员电击风险、充电故障导致火灾等),加强产品质量监管力度具有重要意义。

根据对山东省内充电桩企业走访了解,以及前期现场检测与实验室检测来看,部分中小型企业安装投运的充电桩与送检实验室调试的具有差异。为了提高与汽车充电的兼容性,企业在现场安装时,会降低部分要求。这些现场使用的充电桩,直接面王鑫,周媛,王帅:新能源汽车电池及充电设施标准研究对的是用户,如果这些充电桩存在安全隐患,将对用户造成极大的危害。

因此,有必要加强质量监管,只有车和桩都严格按照国标执行,充电过程才能更加安全。充电桩质量监管有必要转变抽检方式,从现在省内安装建成的公共充电站进行抽检,现场检测更能反映省内充电桩的真实情况,覆盖面会广很多,这就有必要对充电桩进行现场检测,着眼于基本部件的检查,通信协议是否与标准一致,模拟充电中可能产生的故障,充电桩是否做出正确反应,以及绝缘、接地等电气安全性是否可靠,制定验收标准,为充电桩现场验收提供技术保障,研究关键点主要有:

(1)开发交/直流充电桩完善、快速、便捷的现场检测能力并制定相应验收规范,为监管充电桩及充电站真实质量情况提供测试依据与技术支撑。

(2)结合充电桩国家标准与当地运营商或监管部门要求,研究制定充电桩现场检测标准的技术内容与测试项目,比如外观检查、标志检查、机械开关设备检查、功能试验、安全要求试验、协议一致性试验、电击防护试验、充电连接装置及电缆检查等。

(3)建立省内充电桩大数据库,通过云端监测充电桩的每一次充电过程,通过云计算与大数据分析让充电更安全。

2 预期效益

2.1 强化新能源汽车充电设施质量监管

随着新能源汽车丰富度和智能化水平的提升,充电设施建设的加速推进发展,政策环境和使用环境的持续优化,产品的竞争力将进一步提升。作为检验检测机构,加强对充电设施的质量监管,对提升新能源汽车安全水平、保障产业健康持续发展具有重要战略意义。

对充电桩质量监管转变抽检方式,从现在山东省内安装建成的公共充电站进行抽检,开展现场检测验收的模式更能反映山东省内充电桩的真实情况,通过制定高水平验收标准,可标准化地指导充电桩的现场检测验收工作,为政府的监督管理提供坚实有效的技术支撑,为新能源汽车充电设施提供质量保障,支撑新能源汽车推广和产业化的需求,促进行业自律,积极促进充电设施行业向规模化、规范化方向发展。预期效益主要有:

(1)完善检测能力后,可服务于公交场站、新建充电站等进行现场检测服务,也可为企业提供技术指导和咨询。

(2)进行充电桩现场检测验收及评价可服务于政府部门,为政府发放充电桩补贴提供依据。

(3)作为检验检测机构,制定及完善充电桩现场检测验收及评价标准可为政府监管部门提供有力保障和技术支撑,有助于加强充电设施的质量监管,规范该产品的健康发展。

2.2 推动标准法规体系与国际接轨

通过研究制定紧贴市场需求的新能源汽车高压零部件测试标准规范,充分发挥标准的基础性和引导性作用,鼓励企业积极关注,并采用最新国际标准,积极参与国际标准制定,发挥标准化组织作用,推动优势、特色技术标准成为国际标准,从而提升我国在国际标准制定中的话语权和影响力。

与此同时,研究退役动力电池梯次利用便于推进梯次利用产业的发展,梯次利用在生态上主要基于环境保护和资源节省,可实现资源利用的最大化,符合绿色、循环和可持续的发展理念。

目前国家各部委主张退役动力电池先进行梯次利用,再进行资源化回收。山东省作为人口规模及能源消耗大省,对退役动力电池实施标准化攻坚研究,进一步完善“山东标准”建设布局,有利于全面激发经营主体标准活力,促进梯次利用企业标准化加快发展,更好地聚焦服务国家新能源发展战略,具有重大的经济效益、社会效益和生态效益。

3 结 语

《中国制造2025》提出“节能与新能源汽车”作为重点发展领域,明确了继续支持电动汽车发展,为我国新能源汽车产业发展指明了方向。《国务院办公厅关于印发新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)的通知》中提出推动动力电池全价值链发展,加强全生命周期监管的要求;加快充换电基础设施建设,提升充电基础设施服务水平。

新质生产力的关键,一个是绿色,另一个是标准化。绿色发展是高质量发展的底色,新质生产力本身就是绿色生产力;标准化是新质生产力发展的引擎,标准源于新,立于质,可融合高水平创新与高质量发展。开展新能源汽车电池及充电设施关键技术标准研究工作,完善检验检测认证服务体系,充分发挥检验检测认证机构高技术服务业作用,可为相关企业、机构、院校提供精准技术服务,对推动我国新能源产业实现高质量发展具有重要意义。

参考文献

[1]胡建,林春景,郝维健,等.动力电池标准体系建设现状及建议[J].储能科学与技术,2022(1):313-320.

[2]李建林,李雅欣,郭丽军.退役动力电池梯次利用发展态势与政策体系研究[J].分布式能源,2021(6):32-37.

[3]王苏杭,李建林.退役动力电池梯次利用研究进展[J].分布式能源,2021(4):1-7.

[4]周媛,信天,王鑫,等.动力电池梯次利用标准化现状探讨[J].电池,2021(10):534-537.

[5]王凌锋,黄张弛.新能源汽车充电桩发展现状及可行性改良分析[J].内燃机与配件,2023(17):121-123.

[6]王亚洁,高胜庆.我国充电基础设施的发展现状与对策[J].中国发展观察,2023(Z2):105-110.

[7]刘颖佳,管旭琳,朱峰,等.新质生产力下锂离子动力电池产业发展的标准化对策研究[J].中国标准化,2024(13):81-86.

[8]刘学文,何飞宇,黄盈盈,等.车用动力电池梯次利用相关标准及技术的研究[J].中国标准化,2023(11):105-108.

[9]张笛.我国电动汽车充电桩标准分析及展望[J].中国标准化,2022(24):99-102.

作者简介

王鑫,研究员,主要从事检测及标准化技术研究工作。

(责任编辑:袁文静)

基金项目:本文受山东省标准化战略性重点项目“新能源汽车电池及充电设施关键技术标准战略性重点项目”(项目编号:2022-ZL-06)和山东省产品质量检验研究院储备项目“动力电池全生命周期标准体系研究”(项目编号:2023ZJKY004)资助。

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