制定充电统一标准将有利于电动车的普及

　　核心提示： 各大整车厂商已经研发出自己的电动车，但是电动车在中国还没有正式普及。

　　各大整车厂商已经研发出自己的电动车，但是电动车在中国还没有正式普及。当中涉及诸多因素，比如电池问题、充电问题、安全性问题、价格问题等。在这之中，电池和充电因素显得尤为突出。这两个问题如果无法解决，就意味着电动车的活动范围受到制约。

　　目前，电动车的电池技术相对于汽车领域其他技术的创新速度，其发展滞后的情况非常明显。事实上，目前电动车的车载电池在充满电的情况下平均起来，只能供车辆行驶96至128公里的路程。纵观电动车行业的全局，发展电动车电池主要须从两个方面入手：发展统一的充电电池和研发电池安全性保障措施。统一的充电电池，既可以让汽车保持充电，以延长驾驶时间，也可以提升电池的能源密度。而理想的电池安全性保障措施则仍处于研发阶段。为此，IEEE电动车指导委员会RusselLefevre博士，就电动车的电池技术以及电池标准等相关问题一一作了解答。

　　毫无疑问，电动汽车的标准对于其发展是十分必要的。该标准对发展用于促进电动汽车以及相关的教育和培训的基础设施都起到至关重要的作用。

　　当然，为交通工具所设的标准已经存在了很长一段时间。而电动汽车的标准包括了基础设施中的交通工具、通讯工具、充电系统以及其安装设置中的能量储存、零件以及用户界面，还包括了以上提到的教育和培训。因此，要介绍所有现存的或计划中的标准几乎是不可能的，但不得不提的是两大重要领域：电池和充电系统。电池是一部电动汽车的核心，制造商对每一部电动汽车的重量、容积和性能都有其要求。尽管如此，每一个电池都必须达到安全标准。此外，电池的可靠性测试必须准确表现其性能参数。

　　另一个重要的领域是充电系统。目前，全球共有7种不同的充电系统，分布在中国、日本、欧洲和美国。如果电动汽车被大众广泛接受，就需要一个全球通用的标准。在10月中旬，美国汽车工程师协会发布了一个J1772TM的修订标准，明确了快速充电中，充电系统需使用的电子接线器。这与多数日本电动汽车所采用的CHAdeMO标准有所区别。但我相信，这两个相互矛盾的标准最终会得到统一，从而支持电动汽车的广泛使用。

　　汽车电池最关键的参数是能量密度和成本。现时，最先进的商用电动汽车电池能量密度大约为100瓦时/公斤。任何一辆家庭车，如日产聆风，都能够承受其重量，并能依靠其电力行驶100英里。由于制造商不肯透露电池的成本，现时电池的成本仍然难以得知。尽管如此，在美国能源部2012财政预算请求中，建议平均每一度电容量的电池的价格为约700美元。这意味着电池容量为24度电的日产聆风的成本将超过16000美元。因此，无论是能源密度，还是成本，都是需要被视为值得注意的问题。

　　实际上，许多新闻报道的有前途的电池技术都没有得以实现。至少，商用电池在2015年都不会投入使用。

　　要保证电动车电池的安全性，首先就需要提升电池组的测试能力。据我了解，目前中国对电动车或混合电动车的碰撞安全性只有两个标准，而且其内容仅限于电池单体在时速48公里的行进过程中与水泥地的正面碰撞。然而，电池单体的安全性并不等于电池组的安全性。要确保整个电动车动力系统的安全性，就需要对整个电池组实现有效而准确的测试。

　　为了保证电动车电池的安全性，同时也要切实解决高压漏电问题。电动车所配备的断熔器可以在电动车电池组发生短路时，断绝各个电池之间的联系，将高压自动切分成不伤害人体的低电压。此外，电动车的电池组需要有良好的抗电磁干扰能力，以防止因外来因素而导致的车辆电池运作失灵。最后，是必须在电动车上配备电池管理系统。经过测试，锂电池一般在燃烧半小时后才会发生爆炸。如果电动车上已装备了相应的管理系统，在电池燃烧后迅速相互隔离，就能更好地避免事故的发生。

　　目前在国际上，一般使用碳纤维等高强度复合材料对电池组加以包裹和保护。但是这种技术的成本过高，难以普及在民用电动车上。对此，科学家们也正在努力寻求一种较为廉价的材料，以作为对电池包裹和保护的外壳。另外，目前国际上也普遍认为电动车电池的生产过程中应实现无手工干预政策。全部由电脑完成的产品，其品质具有较高的一致性，有效地防止了因为人为过失而导致的安全隐患。

　　目前各国的充电方式与技术都大同小异。但是在整车厂商和科研机构的共同努力下，也有一些可圈可点的充电技术值得分享：

　　一是美国的移动无线充电模式。

　　美国的高通公司计划未来在伦敦主要道路下方埋放无线充电装置，让汽车在等红灯、行进、停靠公共停车场时都能够随时随地充电。这种充电装置被命名为Halo。它主要采用两个D型线圈，车辆若完全对齐充电感应器就能传输80%的电力，而当异物介入时即自动断电。这种充电技术的优势是其辐射水平完全不会影响心脏起搏器等辅助医疗器械，还可以实现快速充电。

　　二是日本的移动无线充电及非触式充电模式。

　　日本的移动无线充电与美国的移动无线充电相似，日本的这种充电技术是把充电装置放置于约10厘米的混凝土地面之下，功率为50~60瓦的充电装置;它能穿过混凝土到达轮胎，进行充电。这种模式的优点是建设成本低，但目前仍然只属于概念性阶段。

　　而非接触式充电则是日产汽车目前正在与昭和飞机工业公司共同开发的电动车充电技术。其原理是采用可在供电线圈和受电线圈之间提供电力的电磁感应方式。即将一个受电线圈装置安装在汽车的底盘上，将另一个供电线圈装置安装在地面，当电动汽车驶到供电线圈装置上，受电线圈即可接受到供电线圈的电流，从而对电池进行充电。目前，这套装置的额定输出功率为10千瓦，一般的电动汽车可在7~8小时内完成充电。这种技术有望在日产新一代电动汽车上选配设置。这种技术的特点是让充电变得更方便，也更利于电动车的普及与推广。

　　三是瑞典的感应充电模式。

　　沃尔沃目前正在研发感应式充电系统。充电板被埋在地下，充电板由可产生电磁场的线圈组成，当汽车停放在充电板上方时，电能会以交流电的形式从充电板直接传给汽车的感应接收器，然后在汽车内的电压转换器中转变为直流，给汽车的蓄电池组完成充电。它的先进之处在于整个充电过程都不需要汽车与充电板的直接接触。如果这种感应式充电系统能够压法成功，将极大地降低充电时间。以沃尔沃的C30电动车为例，在电池完全放电的情况下，给这个24千瓦时大小的电池组完全充电，预计只需要80分钟。

　　全球的汽车工业早已融为一体，随着整车产品的进口与出口加剧，我们建议中国在制定充电标准时，应该参照和考虑使用全球通用的标准。现存的美国汽车工程师协会J1772TM标准与日本的CHAdeMO存在矛盾，但随着电动车市场的发展，这种矛盾最终会得到调和。