擋位
通常只有前進后退
姜久春教授是北京交通大學電氣工程學院院長,他從事電動汽車的研究已有二十余年。據他介紹,電動汽車的基本原理就是以電源為動力,用電機驅動車輪行駛,因此電池和驅動電機就是整個系統(tǒng)的關鍵。姜久春介紹,現在鋰電池是主流,根據正負極材料的不同可以分為不同的體系,韓國和日本是錳系和三元系,而國內使用的是磷酸鐵鋰電池,它具有高溫穩(wěn)定性好,自放電率低的特點。至于以前使用的鈉硫電池,它屬于高溫電池,存在一定的風險。
電動汽車的驅動電機,普通人最熟悉的就是直流電動機,雖然在發(fā)展初期起到了很大的推動作用,但姜久春認為,直流電機屬于被淘汰的技術,現在大部分的是永磁電機、交流異步電機以及一少部分的開關磁阻電機。永磁電機,是經過充磁后不再需要外加能量就能建立很強的永久磁場,不僅效率高,而且結構簡單、運行可靠。交流異步電機具有結構簡單、運行可靠、價格便宜、過載能力強等特點。
至于調速系統(tǒng),姜久春表示,電動汽車是靠電力來驅動,只有簡單的兩擋:前進擋和后退擋,或者在前進擋里設置兩擋,不會采用太多的擋位。這主要是因為“電動汽車的調速要比內燃機好得多”。目前,市面上有的電動汽車安裝了調擋的手柄,這只是為了適應人們的駕駛習慣。像內燃機的油表一樣,電動汽車也會用電量表顯示剩余的電量,“電量表只是一個粗略的估計,和后面的路況有關”。在問及會不會出現突然沒電導致汽車熄火時,他告訴記者,一般電動汽車當電量還剩20%時,汽車就會有提示。
電池
專門程序逐個管理
電池以及電池的續(xù)航能力一直是消費者和業(yè)界關注的焦點。如何精確地提示電量,就是姜久春所在的電氣工程學院目前研究的重點之一:電池管理系統(tǒng)。從2000年開始,姜久春就將重點放在電池的研究上,并開發(fā)出電池管理系統(tǒng)。2008年,服務奧運會的50輛電動大巴就使用了他們的電池管理系統(tǒng)。
與常用的鉛酸電池相比,鋰電池如果過充和過放,會嚴重影響電池的壽命,因此,使用鋰電池的電動汽車都要配一個電池管理系統(tǒng)。姜久春用手機做了一個簡單的比喻,手機只有一節(jié)電池,能顯示剩余的電量,而且沒電了就關機,充滿了就不再充了,是因為有芯片在管理。而當電動汽車一百多節(jié)電池串起來的時候,就需要對它們逐個進行管理,盡量提高利用率。這樣就能延長電池的使用壽命,降低使用成本。而且電池管理系統(tǒng)會提示行駛中的汽車以什么樣的速度能夠走得更遠。
電池管理系統(tǒng)今后的目標,則是要盡量提高估計電量的精度,還能檢查電池的健康狀態(tài),并具有診斷功能,能夠知道哪一個或是幾個電池有了問題,然后將它們替換掉。目前,國內一半以上的新能源車采用了北京交通大學的技術。
充電站
更多用來換電池
緊隨電池而來的就是充電的問題,有沒有足夠的充電站,將是電動汽車能否快速發(fā)展的關鍵所在。姜久春及其團隊很早就開始了對充電站的研究。最開始是在北京西黃莊,為121路公交建充電站,后來接連為北京奧運、上海世博會以及廣州亞運會的公交車建立了充電站。這些大的充電站實際上是換電站:將快沒電的電池卸下來,再換上另一套電池。
如今,他們正在建一些給環(huán)衛(wèi)車、出租車的充電站。
姜久春認為,在北京建充電站,最大的問題是地的問題,而像北京、上海這樣的大城市,很難辟出很多塊面積較大的區(qū)域,這樣就很難快速推廣起來。
而隨著乘用電動汽車推廣起來,小區(qū)里面就會建很多充電樁,如果不進行調控,就不得不對小區(qū)的配電網進行增容,這是一件非常昂貴的事情。微電網就是將一些可再生能源和一些儲存能源以及電動汽車充電進行調控,將它們有機結合起來,在不增容的情況下,建很多充電樁。
目前,上海的漕溪充電站以及北京健翔橋的充電站采用的就是類似的技術。
充電時間
電力公司希望錯峰
姜久春指出,目前的汽車主要以燒油燒氣為主,能源使用效率比較低,而用電可以提高能源使用效率,另外,電的來源比較多,不僅可以從石油、煤炭中來,還可以從核能、太陽能等多種形式中轉化而來,能夠解決化工能源的危機,還能起到保護環(huán)境的作用。在這樣的大背景下,電動汽車就如火如荼地發(fā)展起來了。
不過在他看來,電動汽車的主要推動者是電力公司,而并不是汽車廠商,“內燃機車已經建立了一個完整的產業(yè)鏈,要想改變也不是一朝一夕的事情”。電力公司如此看重,是因為電動汽車有可能成為電網的一部分,它能對電網起到支撐作用。因為電動汽車的充電是可以調控的,比如晚上8點充電和晚上10點充電,對用戶來說無所謂,但晚上8點正是用電高峰期,如果挪到晚上10點充,對電網來說,就能有效地平抑負荷,錯峰用電。
用戶自述
開起來很輕松
用暖風太費電
隨著此前第一期400輛區(qū)域電動出租車在昌平、懷柔、房山、平谷、延慶、密云的投入運營,這里的人們開始感受電動汽車。今年年底,300輛新增純電動出租車也將在這些地區(qū)運營。
44歲的昌平本地人張志綱今年9月1日正式成為一名電動出租車司機。車型是北汽福田的Midi,外形似吉普,車廂內完全按普通出租車的裝配。張志綱說,這個車就是自動擋,開起來很輕松。車輛充一次電平均能跑130公里,距離理論行駛里程165公里還有些差距。他基本上都在規(guī)定的運營范圍里跑,遠的地方不敢去,因為去了擔心回不來。“十三陵還好點,居庸關絕對不能去,一路上坡,太費電。”
目前昌平的電動出租車采取單次充電的管理模式,出租車的運營時間為6時30分到20時30分,不過一般到下午3時,大部分司機就回廠充電了。
密云縣32歲的郭海洋,上崗之前做過10年出租車司機,現在開著北汽的E150EV型電動車。它的外形和普通轎車一樣,上白下綠,在路上很顯眼。車輛行駛起來幾乎沒有噪音,加速性能也不錯。目前,密云是兩次充電的管理模式,早晨6時出車,上午11時左右回來充電,充5到6小時后再次上路運營,晚上收車后再充電。
盡管車型不一樣,現在讓他們都著急的有一件事,天冷了,如果開暖風,車輛的耗電量太大,行駛里程將大受影響。
如果說,這些出租車司機的感受還代表普通車主的話,那么姜久春的體會則更加專業(yè)。因為從事電動汽車的研究,1996年他就開始接觸電動汽車,從通用EV1、豐田的RAV4到北汽福田、江淮、眾泰等,給他最大的感受就是電動汽車行駛起來非常安靜,沒有了發(fā)動機的嗡嗡聲。
車輛太安靜的另一個“后果”,就是行人基本感覺不到后面有汽車,因此,日本的一些電動汽車,還在車外安裝了警示裝備,一旦和行人的距離太近,它就會響,以此提醒行人。
他覺得,電動汽車的性能主要看他的設計,有些電動車的時速也能達到120至160公里,而且加速性能也不亞于內燃機汽車。他說,目前很多電動汽車都是用內燃機汽車的底盤改裝而成,技術相對成熟,因此電動汽車使用起來,問題不大。