鐵塔能源 劉春華博士:《“換充一體化”解決居民出行》

 

 

 

演講實錄

 

 

 

 

鐵塔能源充換電總經(jīng)理劉春華博士出席論壇并發(fā)表主題演講——《“換充一體化”解決居民出行》。

 

以下為演講實錄：  

 

各位下午好！我今天下午演講的題目是《“換充一體化”，解決居民的日常出行》，報告分兩部分：

 

 

 

第一，公司及業(yè)務簡介：

 

中國鐵塔公司成立于2014年，主要從事通信鐵塔等基站配套設施和高鐵地鐵公網(wǎng)覆蓋、大型室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設、維護和運營；同時依托獨特資源面向社會提供信息化應用和智能換電、備電等新能源應用服務，是我國移動通信基礎設施建設的“國家隊”和5G新基建的主力軍，公司于2018年在香港上市。

 

 

 

鐵塔能源公司為中國鐵塔全資子公司，成立于 2019年6月，在全國31省開展能源業(yè)務，將中國鐵塔基于基站的電力保障能力向社會延伸，面向社會提供換電、備保電、充電、綜合能源服務等多元化能源服務，打造具有核心競爭力的新能源應用服務商，公司于2021年納入國務院國企改革“雙百企業(yè)”。

 

 

 

我們的換電業(yè)務主要面向外賣和快遞騎手，業(yè)務遍布全國31省280個城市，累計部署網(wǎng)點超過5萬個，付費用戶超過80萬，累計服務用戶超280萬，日均換電次數(shù)超150萬次，累計行駛里程超500億公里，為全國最大的輕型車換電運營商。

 

 

 

我們?nèi)媛鋵?ldquo;我為群眾辦實事”實踐活動，在全國已建設340余個“騎手之家”，為騎手提供工作、生活一站式服務，實現(xiàn)“進店即進家”、“出行無憂”，打造值得信賴的“勞動者港灣”。

 

 

 

說到充電，我這里有一組數(shù)據(jù)：上半年，全國電動自行車火災8370起，同比增加31.3%；未報警的電動車火災事件更是數(shù)量龐大。據(jù)統(tǒng)計，約70%著火是由電動車充電方式不當引發(fā)的。同時，應急管理部等五部委聯(lián)合發(fā)布的《關于進一步加強電動自行車消防安全管理工作的通知》，也強調(diào)加強電動車消防安全管理，鼓勵智能充電設施建設，推行集中充電。

 

 

 

我們的充電業(yè)務正是在這個背景下開展的，依托我們遍布全國的物業(yè)資源、可視可管可控的智能監(jiān)控平臺、屬地成熟的服務能力，在社區(qū)集中部署低速電動車充電樁、充電柜，提供集中、快捷、安全的充電服務。目前，我們的充電業(yè)務已覆蓋全國316個城市，部署充電端口超130萬個，服務用戶超700萬名。

 

 

 

在客戶服務方面，以10096作為客服專屬號碼，向客戶提供7*24小時服務，快速、有效率解決客戶問題，日均處理客戶咨詢3萬人次。同時，建設智能客服平臺，通過智能語音和在線回復客戶問題，目前可處理50%以上的客戶咨詢，大幅提高了客戶服務效率。同時，以客服工單系統(tǒng)為依托，實現(xiàn)客戶投訴閉環(huán)管理，緊抓投訴落實，確保“事事有回音”。

 

 

 

第二，“換充一體化”方案：

 

這一部分主要介紹“換充一體化”方案解決居民的出行，以及我們在實踐過程中所遇到的問題和所思所考：

 

 

 

我們的換充電一體化方案是通過充電樁、充電柜、換電柜等不同方式滿足不同用戶的換充電和出行需求。充電樁就是用戶自帶電池，使用充電端口進行充電；充電柜是用戶自帶電池，通過充電倉進行充電；而換電模式則是用戶只需要自備車架、無需購買電池，通過換電解決可持續(xù)動力問題。

 

 

 

我下面的演講分為三個部分：小區(qū)充電、共享換電、居民換電。

 

一、小區(qū)充電

 

我們的充電產(chǎn)品分為充電樁和充電柜。充電樁產(chǎn)品占地面積相對較大，通過提供可控制通斷的插座，用戶需要自帶充電器，對車輛進行充電，根據(jù)車輛剩余電量多少，充電時間大概1-6小時。充電柜產(chǎn)品占地面積相對較小，是用戶卸下電動車電池，鎖入柜內(nèi)進行充電，解放了車輛，車輛仍可使用備用電池進行工作。

 

 

 

以北京市為例，北京城管委牽頭組織開展“北京安全充電項目”，2022年底前，力爭全市居住區(qū)充電設施基本覆蓋；2023年底前，形成規(guī)范管理、安全有序的電動自行車充電服務市場。2022年全市擬建設26萬個充換電端口，我們承接了13萬個，預計9月份前全部建設完成。相信建成之際，將極大提高北京市民充電的安全性和便利性。

 

 

 

 在開展業(yè)務的同時，我們也積極進行產(chǎn)品研發(fā)。我們于今年6月份中標北京市科委“揭榜掛帥”項目，這是個面向電動自行車應用系統(tǒng)安全的省部級科研項目，集合產(chǎn)學研用的高端能力，對平臺及產(chǎn)品的架構(gòu)搭建、設計、算法、應用、消防等內(nèi)容，系統(tǒng)形成完善科學的解決方案，此項工作業(yè)被列為蔡奇書記2022年為民辦實事重點工程之一，將對全國其他城市形成很好的示范效應。

 

 

 

這個項目的研究內(nèi)容分為兩個子課題：1、研究電池組隱蔽性故障以及特征算法，也就是我們?nèi)庋蹮o法看到的內(nèi)部短路、異常析鋰等，通過一些特征信號和參數(shù)，發(fā)現(xiàn)和預警到這些失效的模式。2、安全滅火方案。電池如果熱失控著火，著火之后怎么進行滅火，這也是比較大的課題。現(xiàn)在滅火方案有氣溶膠、水消防、七氟丙烷等，這些技術還都沒有完全成熟，都在演化過程中，我們現(xiàn)在用的是氣溶膠滅火。消防研究是我們下一步重點的方向，無論是充電還是換電。

 

 

 

 

 

 

二、共享換電：創(chuàng)造多贏

 

在共享電單車領域，我們的方案是建立共建共享的分布式換電網(wǎng)絡，讓這些換電共享運營商，比如滴滴、美團、哈啰等，由“集中式充電”改為“分布式換電”，避免重復建設，提高資源利用率，提高安全性。同時，我們?yōu)檎O(jiān)管部門提供成熟的“共享電單車監(jiān)管平臺”，提升政府監(jiān)管水平，促進市場公平競爭，維護市場良好秩序，從而創(chuàng)造多方共贏的局面。

 

 

 

三、居民換電：勢在必行

 

為什么要在居民C端推行換電？通過我們之前的實踐和研究，目前，居民充電模式有以下四個方面的問題：

 

 

 

首先，關于電芯和BMS，我們在實踐中總結(jié)出了兩個“五角星”：

 

1、電芯質(zhì)量“五角星”。根據(jù)我們前期對兩輪車電池的考量，它有五大指標來衡量：一是循環(huán)壽命，這個直接決定了換電次數(shù)的多少；二是能量密度，它決定了相同容量電池所占體積的大小，決定了電動自行車的艙位能不能放下；三是充放電倍率，即以多大的電流進行充電和放電，比如兩輪車為什么會中途斷電，可能隨著循環(huán)壽命和容量的減少，電池的放電倍率降低了，以前可能是2C的放電，現(xiàn)在到不了，所以就可能會中途斷電；四是溫度，鋰電池電化學的反應和溫度緊密相關，對于一款電池來說很難做到高溫性能和低溫性能都良好。磷酸鐵鋰可能是高溫性能良好，但是低溫性能就差一些。鈦酸鋰電池低溫性能比較好，但是高溫性能就差一些。五是安全，安全是電池一切指標的基礎，比亞迪董事長王傳福說過，安全是最大的豪華，對于我們換充電來說更是如此。安全是1，其他都是0。

 

 

 

總結(jié)一下的話，電芯“五角星”追求的是安全基礎上的性價比。

 

 

 

2、BMS管控“五角星”。一是SOC，就是荷電狀態(tài)，BMS對它準確性的估算至關重要，我們平常所遇到的虛電、中途斷電等好多都是由于SOC估算不準、誤差較大所致。二是SOH，即電池的健康度，也就是電池所剩余的可用容量占比，一般來說，SOH下降到80%最低70%就適合再用于換電場景了。還有三個指標也比較重要，可能前期關注不足。一個是SOT（溫度），在不同溫度下電池的放電倍率、循環(huán)次數(shù)、安全性能都是不一樣的。二是SOE（能量），也就是剩余能量，指的是我們的電池還能放出多少容量。比如這個電池我們看SOC是滿的，但就是跑不多遠，那就是SOE出了問題。最后一個是SOP（功率），充放電倍率，這個指標與溫度和SOC緊密相關。我們做過一個測試，在不同的溫度和不同的SOC下，放電倍率是不一樣的，它是一個三維的立體模型。因此，它需要我們通過對不同SOC和不同溫度的監(jiān)控，來設置下2秒、10秒、30秒的充放電倍率。

 

 

 

總結(jié)一下的話，BMS追求的是安全基礎上的性能最大化。

 

 

 

電池的整個周期都和安全相伴，正如我們?nèi)说囊簧冀K與疾病相伴一樣。但最終治好疾病的，不是藥，而是我們自身的免疫系統(tǒng)。電池也是，性能和安全的根本不是BMS，而是電芯本身。

 

 

 

3、充電器與電池BMS的互聯(lián)互通以及隨之而來的安全性。充電樁和充電柜其實提供的還是一個充電端口，但是電池和充電器還是老百姓自己的。在日常著火的事故中，我們發(fā)現(xiàn)充電器和電池有不少是不合格的，而且充電器和電池也是不能互聯(lián)互通的。但出于安全起見，在充電之前，充電器需要和電池進行互聯(lián)互通，然后充電器根據(jù)電池的狀態(tài)決定不充電還是充電，以及以多大的電流或電壓充電。但目前的現(xiàn)狀是：第一，充電器沒有和電池進行互聯(lián)互通，你不知道它的狀態(tài)，盲充導致冒煙和著火。第二充電器充電策略有問題，一般的兩輪車充電器都是三段式的，先是恒流，然后再恒壓，最后是涓流狀態(tài)。我們前段時間發(fā)現(xiàn)的比較典型的著火事件是，充電器在電池的SOC比如到了第三階段，應該從恒壓充電到涓流充電的時候，沒有有效地控制電流，導致電池繼續(xù)充電，從而導致著火。這是目前居民充電的兩大問題，電池的不合格以及充電器、電池之間不能有效通信。即使充電樁和充電柜是安全的，最后也是無法避免著火的。

 

 

 

4、電池不能安全有效共享，不利于效率提升?？赡苣阋恢苤挥靡淮危@就導致了電池資產(chǎn)的閑置和浪費，而通過換電則可以實現(xiàn)電池的有效流轉(zhuǎn)。所以我們覺得換電才是終極的解決方案，換電模式提供高質(zhì)量、統(tǒng)一標準的電池和充電器，并輔以成熟完善的BMS電池管理系統(tǒng)，徹底解決居民安全出行問題。

 

 

 

如圖是我們的換電產(chǎn)品，現(xiàn)在我們的換電電池和換電柜的產(chǎn)品都是第三代了，還在逐漸演進：2019年推出我們的第一代，2020年推出第二代，今年是我們第三代標準，我們計劃在明年推出我們的4.0產(chǎn)品。

 

 

 

安全是最大的豪華，在安全管控邏輯方面，我們也做了大量工作：

 

（一）三級管控機制。電池的三級管理，第一是電池的BMS，第二是換電柜的柜控，第三是換電的平臺。這三級管控機制相當于班長、連長、排長，從上到下的管控機制。其中，BMS管控落地的關鍵往往在于細節(jié)，比如AFE模擬前端、還有NTC，采集的電壓、電流、溫度等參數(shù)是否準確；MCU的計算和管控比如SOC、SOH等關鍵指標是否準確；MOS開關的關斷和閉合是否徹底；TVS浪涌保護器是否真正起到了作用等等，這都是值得我們關注的。BMS不單是軟件廠家的事，BMS的管控機制其實是我們?nèi)粘＿\營經(jīng)驗的總結(jié)和固化，需要電芯廠、BMS廠家和換電運營商共同的協(xié)同才能做到，在這件事上，協(xié)同大于專業(yè)。

 

 

 

（二）四級防護。第一是電芯與pack質(zhì)量，第二加強BMS管控，第三柜控，最后是一個滅火方案。四級防控機制相互配合，層層遞進，共同美守護者我們換電的安全。

 

 

 

具體到居民C端換電模式方面，我們的方案是全面開放我們遍布全國280個城市的5萬個換電網(wǎng)絡，推出面向居民用戶的“定制車輛銷售+免費換電”模式，解決居民用戶的安全出行需求。

 

 

 

首先我們會根據(jù)C端客戶的需求，協(xié)同新日、臺鈴等頭部電動自行車廠家，進行車輛的定制。這個車輛定制要滿足三個要求：首先要滿足新國標，其次要實現(xiàn)車輛電控與電池BMS的通信，從而智能控制電池的充放電；當然還要定制電池倉，適配我們的換電電池。這時，用戶在購買定制車輛后，就可同時享受我們的免費換電服務。

 

 

 

四，合作共贏

 

換充電業(yè)務作為新興的產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務，是技術、產(chǎn)品、平臺、市場、運營、財務等的一個組合。我們將繼續(xù)深耕已有市場，積極拓展新型市場，持續(xù)穩(wěn)健擴大網(wǎng)絡規(guī)模。我們更愿意聯(lián)合各方合作伙伴，為用戶提供更優(yōu)質(zhì)服務。我們倡導合作共贏和有序競爭的理念，共同構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的輕型車換充電市場。謝謝！