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工業(yè)企業(yè)和電力生產(chǎn)企業(yè)正在密切合作，努力將電動交通愿景變成現(xiàn)實(shí)。除汽車工程之外，合作的焦點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)汽車、電網(wǎng)以及用于儲蓄和雙向輸送利用可再生能源生產(chǎn)的電力技術(shù)之間的協(xié)調(diào)。

當(dāng)西風(fēng)吹起，北海洶涌的波濤開始拍打日德蘭半島岸邊的沙丘，丹麥海岸上數(shù)以千計的風(fēng)車開始轉(zhuǎn)動起來。如今，丹麥20%的電力來自風(fēng)力發(fā)電，堪稱風(fēng)電領(lǐng)域的全球翹楚。到2025年，這個數(shù)字將增至50%。然而，當(dāng)風(fēng)力過大，風(fēng)電機(jī)組生產(chǎn)的電力超出丹麥電網(wǎng)的承受能力時，如此高比例的可再生能源發(fā)電帶來的好處，卻被蒙上了一層陰影。如今，丹麥的電力公司必須將這部分多余的電力輸送至鄰國，并且要為此支付一定的費(fèi)用。

因此，無怪乎丹麥成為開發(fā)用于儲存過量電力的蓄電技術(shù)的先驅(qū)，而研究人員的目光則主要集中在電動汽車所使用的電池上。他們目前的計劃是，在十年之內(nèi)，讓全國十分之一的汽車采用風(fēng)電驅(qū)動。盡管，考慮到如今的歐洲街頭幾乎看不到任何電動汽車，這個目標(biāo)聽上去有點(diǎn)離譜，但是，丹麥正在通過開展一系列計劃，快速邁向電動交通。其中，西門子作為兩個領(lǐng)域——將電動汽車連接至電網(wǎng)和汽車工程——的開發(fā)合作伙伴，對此提供了鼎力支持。

通往氣候峰會之路。例如，與專門打造定制汽車的德國企業(yè)Ruf公司一道，西門子將在2009年12月在丹麥哥本哈根召開的氣候峰會上，展示三款電力驅(qū)動運(yùn)動型多功能汽車（SUV）。這三款汽車均采用了保時捷卡宴底盤，裝配一套集成式充電系統(tǒng)，可以在任何230~380伏電源插座上進(jìn)行充電。一種用于這個目的的插頭已經(jīng)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。充電時間主要取決于電源插座的輸出功率。開發(fā)人員預(yù)計，初始充電量約為10千瓦（kW），在中期階段，充電量最高可達(dá)43千瓦，也就是說充電時間為20分鐘到兩個小時。這些電動汽車通過位于油箱門下方的電力接頭進(jìn)行充電。

2009年春季，在瑞士舉辦的日內(nèi)瓦車展上，Ruf公司和西門子聯(lián)袂展出了由保時捷997 Targa車型改裝而成的電動汽車eRuf Greenster。這輛電動汽車的功率為270千瓦，最高時速達(dá)250公里，具有很高的扭矩和杰出的啟動加速能力。與需要過一段時間才能達(dá)到其最高動力的燃燒引擎不同的是，電動電機(jī)可以立即釋放其全部威力。

西門子與Ruf聯(lián)袂打造的Greenster車型，不僅展示了電動汽車的*魅力。當(dāng)用作連接至電網(wǎng)的蓄電裝置時，Greenster還能利用其電池賺錢。

Greenster是一輛具有先鋒意義的電動汽車，淋漓盡致地詮釋了電動交通的*魅力。然而，由于這款車型的開發(fā)時間只有短短三個月，因此，其各個組件并非全新設(shè)計，而是利用了市場上現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)組件。西門子中央研究院（CT）電動交通團(tuán)隊負(fù)責(zé)人Gernot Spiegelberg博士說：“已經(jīng)計劃研發(fā)的新一代Greenster II車型，將采用*搭配的組件。”這些組件包括，快速充電裝置以及專門針對電池管理、電機(jī)控制和充電電子系統(tǒng)等而精心設(shè)計的組件。Greenster II車型將于2010年底設(shè)計完成。

標(biāo)準(zhǔn)化充電。在氣候峰會期間，這三款SUV將采用風(fēng)力發(fā)電提供的電力，在會議中心與機(jī)場之間，提供通勤服務(wù)。每輛SUV可以運(yùn)送4名乘客及行李。這里所提出的概念包含了西門子提供的、用于與電動汽車的電子系統(tǒng)進(jìn)行通信的“電力泵”。這是實(shí)現(xiàn)電動交通所要解決的關(guān)鍵挑戰(zhàn)之一。不僅僅是丹麥，全球各地都面臨著這個問題。說到底，開車的人希望可以在任何地方為其電動汽車充電，不論是在車庫、超市，還是在公司停車場。通過類似于收取手機(jī)話費(fèi)的方式，充電服務(wù)提供者可以對使用的電力按量收費(fèi)。然而，這樣的系統(tǒng)要求可靠地識別車輛，并在車載電子系統(tǒng)與充電泵之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。通過與電力供應(yīng)商RWE聯(lián)合開展的一個項目，西門子即將在德國安裝40座充電站，其中20座充電站計劃建在柏林。此外，在西門子的協(xié)助下，目前RWE正在德國舉行Greenster巡展。2009年9月在法蘭克福舉辦的IAA國際車展期間，Greenster同樣引起了轟動。

Gernot Spiegelberg教授（右圖）。西門子與Ruf聯(lián)袂打造的Greenster車型，不僅展示了電動汽車的*魅力。當(dāng)用作連接至電網(wǎng)的蓄電裝置時，Greenster還能利用其電池賺錢。

西門子不斷加大汽車工程和用于將電動汽車連接至電網(wǎng)系統(tǒng)的研發(fā)力度，目的是全面推動電動交通的發(fā)展。其成果包括Greenster和SUV，以及負(fù)責(zé)充電過程和電動汽車與電網(wǎng)之間通信的系統(tǒng)。Spiegelberg將這兩個領(lǐng)域稱為“車內(nèi)”和“車外”。他說：“我們組建了一支涉及電動交通方方面面的團(tuán)隊。”除西門子中央研究院的研究人員之外，這支團(tuán)隊的成員還包括來自西門子能源和西門子工業(yè)的專家。這些專家的加盟是因為，未來的電動交通涉及的不僅僅是車輛本身。當(dāng)電動汽車大規(guī)模面市后，電網(wǎng)必須相應(yīng)升級。例如，有必要在諸如市中心停車庫和體育場等公共場所，安裝可以滿足電動汽車的全部充電要求的系統(tǒng)。每50輛電動汽車就需要一臺配備了開關(guān)設(shè)備的配電變壓器。這就意味著，必須通過中壓開關(guān)，連接數(shù)十臺這樣的變壓器。在一個地方停放數(shù)以千計的電動汽車需要大型設(shè)施，并且這些設(shè)施必須安裝在地下室或單獨(dú)的建筑物中。要知道，如果一萬輛電動汽車同時充電，每輛車需要20千瓦電力，那么電網(wǎng)總共要提供200兆瓦的電能，這相當(dāng)于一座中型發(fā)電廠的產(chǎn)電量。

車載電池。目前，“車內(nèi)”和“車外”領(lǐng)域的電力專家，正在參與丹麥的EDISON項目。EDISON是“利用可持續(xù)發(fā)展能源的分布式和一體化市場以及開放式電網(wǎng)上的電動汽車（Electric vehicles in a Distributed and Integrated market using Sustainable energy and Open Network）”的英文首字母縮寫。EDISON是全球，同時也是涵蓋較為廣泛的同類項目，允許利用風(fēng)力發(fā)電提供的波動的電力，為大量電動汽車充電。該項目計劃在兩年內(nèi)，開發(fā)出面向電動汽車和電網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)，并將其投入使用。

該項目計劃于2011年，在位于波羅的海的丹麥島嶼Bornholm上，開展實(shí)地測試。屆時將通過公共電網(wǎng)，利用風(fēng)力發(fā)電提供的電力，為測試車輛充電。當(dāng)用電量增加時，停放的車輛可以將電力饋回電網(wǎng)。丹麥人希望，依托數(shù)千輛電動汽車抵消風(fēng)力發(fā)電的波動。電動汽車及其電池可以提供額外的蓄電容量，不需要使用單獨(dú)的蓄電裝置來彌補(bǔ)電量的波動，因此，EDISON將專注于實(shí)現(xiàn)從電網(wǎng)為電動汽車充電，以及從電動汽車向電網(wǎng)輸送電力的雙向電力傳輸。結(jié)果將是驚人的。例如，如果有20萬輛額定功率為40千瓦的電動汽車連接至電網(wǎng)，那么，這些電動汽車可以在很短的時間內(nèi)提供高達(dá)80億瓦的電能，超過了德國全國的用電總量。也就是說，它們可以很好地緩解用電高峰時段的電網(wǎng)壓力。

除西門子之外，EDISON的合作伙伴包括，丹麥科技大學(xué)（DTU）及其RisØ-DTU研究中心、丹麥的Dong Energy和Østkraft電力公司、Eurisco研發(fā)中心以及IBM。在EDISON項目中，不同的工作組負(fù)責(zé)開發(fā)實(shí)現(xiàn)電動交通所需的各種技術(shù)。其中，西門子主要負(fù)責(zé)快速充電和電池更換系統(tǒng)。西門子能源的EDISON項目負(fù)責(zé)人Sven Holthusen表示，“西門子的業(yè)務(wù)組合已經(jīng)包含了許多相關(guān)組件，現(xiàn)在我們正在對這些組件進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和改造。”

被污染的電網(wǎng)？Holthusen的任務(wù)之一，是研究當(dāng)每天有數(shù)百萬輛電動汽車不斷地進(jìn)入后離開電網(wǎng)時，會對電網(wǎng)造成什么樣的影響。因此，他在配備電網(wǎng)的RisØ研究中心開展自己的研究。他解釋說，“這能讓我們在小范圍內(nèi)監(jiān)視這種情況的影響。”

在這種情況下，如果當(dāng)電池連接至50赫茲電網(wǎng)時發(fā)生了諧波，那么事情會變得尤為棘手，因為諧波會產(chǎn)生共振并擾亂電網(wǎng)頻率。如果形成了較大的波形，這種被稱為“電網(wǎng)質(zhì)量污染”的干擾，會影響整個網(wǎng)絡(luò)的平穩(wěn)運(yùn)行。

目前還沒有能夠解決這個問題的成熟辦法，不過Holthusen正在努力尋找解決之道。在測試中，他連接了多達(dá)15個重300公斤、蓄電容量為25千瓦的電池。比較而言，一輛中檔汽車行駛100公里需要約18千瓦電力。然后，Holthusen利用軟件來測量電池對電網(wǎng)的影響，并努力減輕這種連接造成的結(jié)果。

實(shí)現(xiàn)電動交通的另一個主要障礙是，電池充電所需的時間?？紤]到這一點(diǎn)，Holthusen和他的同事正在研究一種可支持高壓、高電流電源（初步定為400伏、63安培）的快速充電技術(shù)。Holthusen所用的方法是切實(shí)可行的，因為在歐洲，許多家庭的地下室或其他儲物間都有用于電爐和其他電器的400伏電源。

Holthusen說：“然而，為了弄清這項技術(shù)的潛力，我們開展了進(jìn)一步的測試。”具體而言，他希望將充電功率提高至300千瓦，以便在6分鐘內(nèi)完成電池充電。這樣，電動汽車就可以像常規(guī)汽車一樣隨時可用了。

具備這種快速充電能力的鋰電池，有望在不久的將來投放市場。然而，如果要在短短三分鐘內(nèi)完成電動汽車充電，必須開發(fā)新的電池技術(shù)。

當(dāng)然，西門子不僅僅在丹麥開展了測試活動。在德國，西門子的研究人員也積極參與了Harz.EE.mobility計劃。該計劃旨在找到利用分布式風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電和沼氣發(fā)電等系統(tǒng)，更好地為電網(wǎng)輸送電力的方法。

德國Harz地區(qū)的三個行政區(qū)參與了這個計劃。這個計劃的目的是，想辦法將電動汽車融入這個系統(tǒng)。在這方面，西門子將提供用于將電動汽車集成到智能電網(wǎng)中的電力管理系統(tǒng)以及相關(guān)通信系統(tǒng)。

此外，位于慕尼黑的西門子中央研究院實(shí)驗室的研究人員正在分析電子組件，特別是用于雙向充電和放電的電子組件。西門子中央研究院的科學(xué)家想用測試設(shè)備來模擬多種不同的負(fù)荷情況。

Spiegelberg的團(tuán)隊中負(fù)責(zé)開發(fā)雙向測試設(shè)備的Karl-Josef Kuhn表示，“首先，我們要測試單獨(dú)的傳動系統(tǒng)，然后測試整車。之后，我們會將電動汽車連接至西門子能源提供的模擬電網(wǎng)。”通過這些測試，可以找到將電動汽車平穩(wěn)連接至電網(wǎng)的方法。

雙電機(jī)概念。當(dāng)SUV正準(zhǔn)備在哥本哈根峰會上執(zhí)行它們的任務(wù)時，Kuhn和他的同事正在測試Greenster II的新的傳動系統(tǒng)。Greenster II是2009年3月推出的Greenster I車型的小兄弟。Greenster I是一輛概念車，而Greenster II則將是世界上*款小批量生產(chǎn)的保時捷電動汽車。

關(guān)鍵組件是后橋雙電機(jī)。盡管Greenster I配備了一個相當(dāng)大的中央電機(jī)，Greenster II卻在距離后輪相對較近的位置，安裝了兩個小型傳動裝置，用于分別驅(qū)動兩只后輪。通常，電機(jī)輸出的強(qiáng)大動力是經(jīng)由差速器直達(dá)輪胎，但這種結(jié)構(gòu)不適合快速轉(zhuǎn)彎操作。

然而，雙電機(jī)概念采用了一個電子控制系統(tǒng)，以確保向在轉(zhuǎn)彎過程中承受不同負(fù)荷的左輪和右輪，施以較適當(dāng)?shù)耐七M(jìn)力。歸功于這種被專家稱為“扭矩矢量分配”的原理，即使在極端情況下，駕駛者也能很好地操控車輛。

中央電機(jī)提供的所有動力必須經(jīng)由一個笨重的差動器，傳遞至車輪，并且差動器會增加車身重量。而采用雙電機(jī)設(shè)計，只需要借助一個智能控制裝置，就可以通過通信線路，向單獨(dú)的電子電機(jī)發(fā)送指令。Kuhn和他的同事現(xiàn)在正在研究電子差動器的工作方式。Kuhn說：“不僅在‘車外’領(lǐng)域，我們還有很多工作要做。電子傳動系統(tǒng)本身也是高度復(fù)雜的。”如果“車內(nèi)”方面的工作一切順利，將于2010年對完整的Greenster II進(jìn)行連接至電網(wǎng)的測試。

在Spiegelberg看來，接下來將要發(fā)生的事是顯而易見的。他說：“今后幾年的發(fā)展趨勢是，電動汽車的每個車輪都將配備專門的小型傳動裝置。”這些電機(jī)將負(fù)責(zé)回收制動能量，并且無需使用大型中央電機(jī)以及傳動軸和主動軸，因而騰出了更多空間。

此外，僅僅安裝在主動軸上不同的是，電子組件可以安裝在車身中的任何位置，而不一定要安裝在靠近電子電機(jī)的位置。這為設(shè)計者開辟了全新的創(chuàng)意空間，例如，將電子組件安裝在車輪側(cè)面。此外，通過拆除中間副儀表板的中控臺和安裝活動折疊式座椅，還可以改善大型多人乘用車輛的進(jìn)出。

總之，設(shè)計人員可以*重新設(shè)計車輛的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，甚至提高車輛的安全性。例如，采用操作桿或控制桿替代堅硬的轉(zhuǎn)向管柱和踏板來操控車輛；還可以設(shè)計嶄新的功能。事實(shí)上，我們甚至無法想象，電動交通將會引發(fā)怎樣的革命。