盡管各大整車廠商已經(jīng)研發(fā)出自己的電動(dòng)車,但是電動(dòng)車在中國(guó)還沒有正式普及。當(dāng)中涉及諸多因素,比如電池問題、充電問題、安全性問題、價(jià)格問題等。在這之中,電池和充電因素顯得尤為突出。這兩個(gè)問題如果無法解決,就意味著電動(dòng)車的活動(dòng)范圍受到制約。
目前,電動(dòng)車的電池技術(shù)相對(duì)于汽車領(lǐng)域其他技術(shù)的創(chuàng)新速度,其發(fā)展滯后的情況非常明顯。事實(shí)上,目前電動(dòng)車的車載電池在充滿電的情況下平均起來,只能供車輛行駛96至128公里的路程?v觀電動(dòng)車行業(yè)的全局,發(fā)展電動(dòng)車電池主要須從兩個(gè)方面入手:發(fā)展統(tǒng)一的充電電池和研發(fā)電池安全性保障措施。統(tǒng)一的充電電池,既可以讓汽車保持充電,以延長(zhǎng)駕駛時(shí)間,也可以提升電池的能源密度。而理想的電池安全性保障措施則仍處于研發(fā)階段。為此,本報(bào)近日書面采訪了IEEE(世界電氣與電子工程師協(xié)會(huì))電動(dòng)車指導(dǎo)委員會(huì)RussellLefevre博士,他就電動(dòng)車的電池技術(shù)以及電池標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)問題一一作了解答。
中國(guó)工業(yè)報(bào):電動(dòng)汽車的發(fā)展與標(biāo)準(zhǔn)有何關(guān)系?標(biāo)準(zhǔn)在電動(dòng)汽車的發(fā)展進(jìn)程中具有怎樣的重要作用?
RussellLefevre:毫無疑問,電動(dòng)汽車的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于其發(fā)展是十分必要的。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)發(fā)展用于促進(jìn)電動(dòng)汽車以及相關(guān)的教育和培訓(xùn)的基礎(chǔ)設(shè)施都起到至關(guān)重要的作用。
當(dāng)然,為交通工具所設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)存在了很長(zhǎng)一段時(shí)間。而電動(dòng)汽車的標(biāo)準(zhǔn)包括了基礎(chǔ)設(shè)施中的交通工具、通訊工具、充電系統(tǒng)以及其安裝設(shè)置中的能量?jī)?chǔ)存、零件以及用戶界面,還包括了以上提到的教育和培訓(xùn)。因此,要介紹所有現(xiàn)存的或計(jì)劃中的標(biāo)準(zhǔn)幾乎是不可能的,但不得不提的是兩大重要領(lǐng)域:電池和充電系統(tǒng)。電池是一部電動(dòng)汽車的核心,制造商對(duì)每一部電動(dòng)汽車的重量、容積和性能都有其要求。盡管如此,每一個(gè)電池都必須達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)。此外,電池的可靠性測(cè)試必須準(zhǔn)確表現(xiàn)其性能參數(shù)。
另一個(gè)重要的領(lǐng)域是充電系統(tǒng)。目前,全球共有7種不同的充電系統(tǒng),分布在中國(guó)、日本、歐洲和美國(guó)。如果電動(dòng)汽車被大眾廣泛接受,就需要一個(gè)全球通用的標(biāo)準(zhǔn)。在10月中旬,美國(guó)汽車工程師協(xié)會(huì)發(fā)布了一個(gè)J1772TM的修訂標(biāo)準(zhǔn),明確了快速充電中,充電系統(tǒng)需使用的電子接線器。這與多數(shù)日本電動(dòng)汽車所采用的CHAdeMO標(biāo)準(zhǔn)有所區(qū)別。但我相信,這兩個(gè)相互矛盾的標(biāo)準(zhǔn)最終會(huì)得到統(tǒng)一,從而支持電動(dòng)汽車的廣泛使用。
中國(guó)工業(yè)報(bào):電池是電動(dòng)車發(fā)展的關(guān)鍵因素,目前有哪些技術(shù)和辦法能提高電池的續(xù)航里程和使用壽命?
RussellLefevre:汽車電池最關(guān)鍵的參數(shù)是能量密度和成本。現(xiàn)時(shí),最先進(jìn)的商用電動(dòng)汽車電池能量密度大約為100瓦時(shí)/公斤。任何一輛家庭車,如日產(chǎn)聆風(fēng),都能夠承受其重量,并能依靠其電力行駛100英里。由于制造商不肯透露電池的成本,現(xiàn)時(shí)電池的成本仍然難以得知。盡管如此,在美國(guó)能源部2012財(cái)政預(yù)算請(qǐng)求中,建議平均每一度電容量的電池的價(jià)格為約700美元。這意味著電池容量為24度電的日產(chǎn)聆風(fēng)的成本將超過16000美元。因此,無論是能源密度,還是成本,都是需要被視為值得注意的問題。
實(shí)際上,許多新聞報(bào)道的有前途的電池技術(shù)都沒有得以實(shí)現(xiàn)。至少,商用電池在2015年都不會(huì)投入使用。
中國(guó)工業(yè)報(bào):電動(dòng)汽車電池的安全性如何保證?國(guó)際上有哪些先進(jìn)的電池技術(shù)?
RussellLefevre:要保證電動(dòng)車電池的安全性,首先就需要提升電池組的測(cè)試能力。據(jù)我了解,目前中國(guó)對(duì)電動(dòng)車或混合電動(dòng)車的碰撞安全性只有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn),而且其內(nèi)容僅限于電池單體在時(shí)速48公里的行進(jìn)過程中與水泥地的正面碰撞。然而,電池單體的安全性并不等于電池組的安全性。要確保整個(gè)電動(dòng)車動(dòng)力系統(tǒng)的安全性,就需要對(duì)整個(gè)電池組(由上百個(gè)電池單體組成)實(shí)現(xiàn)有效而準(zhǔn)確的測(cè)試。
為了保證電動(dòng)車電池的安全性,同時(shí)也要切實(shí)解決高壓漏電問題。電動(dòng)車所配備的斷熔器可以在電動(dòng)車電池組發(fā)生短路時(shí),斷絕各個(gè)電池之間的聯(lián)系,將高壓自動(dòng)切分成不傷害人體的低電壓。此外,電動(dòng)車的電池組需要有良好的抗電磁干擾能力,以防止因外來因素而導(dǎo)致的車輛電池運(yùn)作失靈。最后,是必須在電動(dòng)車上配備電池管理系統(tǒng)。經(jīng)過測(cè)試,鋰電池一般在燃燒半小時(shí)后才會(huì)發(fā)生爆炸。如果電動(dòng)車上已裝備了相應(yīng)的管理系統(tǒng),在電池燃燒后迅速相互隔離,就能更好地避免事故的發(fā)生。
目前在國(guó)際上,一般使用碳纖維等高強(qiáng)度復(fù)合材料對(duì)電池組加以包裹和保護(hù)。但是這種技術(shù)的成本過高,難以普及在民用電動(dòng)車上。對(duì)此,科學(xué)家們也正在努力尋求一種較為廉價(jià)的材料,以作為對(duì)電池包裹和保護(hù)的外殼。另外,目前國(guó)際上也普遍認(rèn)為電動(dòng)車電池的生產(chǎn)過程中應(yīng)實(shí)現(xiàn)無手工干預(yù)政策。全部由電腦完成的產(chǎn)品,其品質(zhì)具有較高的一致性,有效地防止了因?yàn)槿藶檫^失而導(dǎo)致的安全隱患。
中國(guó)工業(yè)報(bào):目前國(guó)際上領(lǐng)先的電池充電技術(shù)有哪些?各有什么優(yōu)勢(shì)?
RussellLefevre:目前各國(guó)的充電方式與技術(shù)都大同小異。但是在整車廠商和科研機(jī)構(gòu)的共同努力下,也有一些可圈可點(diǎn)的充電技術(shù)值得分享:一是美國(guó)的移動(dòng)無線充電模式。美國(guó)的高通(Qualcomm)公司計(jì)劃未來在倫敦主要道路下方埋放無線充電裝置,讓汽車在等紅燈、行進(jìn)、?抗餐\噲(chǎng)時(shí)都能夠隨時(shí)隨地充電。這種充電裝置被命名為Halo。它主要采用兩個(gè)D型線圈,車輛若完全對(duì)齊充電感應(yīng)器就能傳輸80%的電力,而當(dāng)異物介入時(shí)即自動(dòng)斷電。這種充電技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是其輻射水平完全不會(huì)影響心臟起搏器等輔助醫(yī)療器械,還可以實(shí)現(xiàn)快速充電。
二是日本的移動(dòng)無線充電及非觸式充電模式。
日本的移動(dòng)無線充電與美國(guó)的移動(dòng)無線充電相似,日本的這種充電技術(shù)是把充電裝置放置于約10厘米的混凝土地面之下,功率為50~60瓦的充電裝置;它能穿過混凝土到達(dá)輪胎,進(jìn)行充電。這種模式的優(yōu)點(diǎn)是建設(shè)成本低,但目前仍然只屬于概念性階段。