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展望未來，無論人們身處何處，都應該能夠簡單而快捷地為電動汽車充電。為實現這一目標，西門子研究人員開展了多個大型項目，以評估充電技術的實際應用。

2013年，德國某地。在連接慕尼黑與萊比錫的A9高速公路上，一輛電動寶馬汽車駛下公路，緩緩開進加油站。司機下車，打開油箱蓋。不過她并沒有去拿加油槍，而是拉出了充電電纜。通過這條充電電纜能對鋰離子電池進行50千瓦快速充電。20分鐘后，也就是喝一杯咖啡稍事休息的功夫，這位司機就為愛車充滿了電，足夠再行駛100到150公里。

盡管尚未確定充電站點具體分布位置，但充電站肯定會出現在不久前啟動的“巴伐利亞-薩克森電動交通線”示范項目中。德國將開展四個這樣的示范項目，其初衷在于評估用戶在日常生活中對電動汽車的接受度。

“當我們能看到我們的充電技術非常有效，并且得到廣泛應用時，心情一定會格外激動。”該項目中西門子方面的協(xié)調員Matthias Felten表示。西門子計劃在400公里長的A9高速公路路段上建起9座充電站，屆時這個路段將成為歐洲首條全電動化高速公路。

西門子工程師在測試高速直流汽車充電站。一塊鋰離子電池只需充電20分鐘，就可以儲足行駛150公里所需的電能。

多年來，西門子一直在進行快速充電系統(tǒng)的研究，目前也找到了針對某些問題的解決方案。比如，在汽車充電領域，需要通過整流器將來自電網的交流電轉換成直流電，然后才能充入汽車的鋰離子電池。雖然此過程可以利用車載裝置完成，但西門子仍然研發(fā)了直流充電站，以提供適用形式的電能。

插頭研發(fā)方面也取得了進展。目前德國幾乎所有的汽車制造商均支持“Combo”插頭（IEC 62196-3），顯然這種插頭已經成為歐洲的標準插頭。此插頭又稱多功能充電系統(tǒng)，它既可以供快速充電站用來進行直流充電，也可以供私人車庫的230伏交流充電之用。由于這個系統(tǒng)極其簡單，即便是不懂任何技術知識的人來使用，也絕不會出現操作錯誤。

用戶只需插入充電插頭，就可以開始充電。在相當長的一段時期內，專家們曾備受輸電方式的困擾。充電速度固然要快，然而電池變熱則會加快電池的老化。同時僅就安全考慮，也需要在鋰離子電池上配備溫度傳感器。如此便可以根據電池的溫度來調節(jié)充電電流：電池溫度高時，便相應減小充電電流量。此解決方案在防止老化與充電速度之間實現了良好平衡。

電池若要與充電站互相溝通，二者就必須有共通的“語言”。這也是示范項目中要實現的一點，充電系統(tǒng)采用了電力線通信技術，數據通過充電線纜進行傳輸。通過利用額外的高頻信號，電池隨時可以向充電站表明自己的電流量承受能力。不過，并非在所有情況下都需要以最快的速度、最大的電量向電池充電。這是因為正如傳統(tǒng)動力車輛一樣，電動汽車平均每天有22小時會處于停泊狀態(tài)。對于在私人車庫中充電的車輛而言，3.6千瓦的家庭充電速度仍將是主流。因此，在家中為汽車充滿電將需要六到八個小時，具體取決于電池的規(guī)格。Dieter Barnard博士是西門子基礎設施與城市業(yè)務領域的充電基礎設施生命周期管理負責人，據他介紹，公共停車場充電站的充電速度將為中等速度，即20千瓦，電池充滿電所需的時長為一小時。

漫游車輛充電。由于續(xù)航里程有限，電動車在長途行駛方面面臨著一個難題。如果目的地是國外，則此問題會更突出。目前仍有待解答的問題包括汽車的導航系統(tǒng)能否可靠地探測到充電站的位置，以及充電站能否與車輛的電池可靠地通信。

為解答上述問題，歐洲推出了一個名為“綠色電動”（Green eMotion）的聯(lián)合研究項目。該項目的預算為4200萬歐元，它是有史以來最大規(guī)模的電動交通類項目之一。與前文所述的其他項目如出一撤，“綠色電動”項目也將對道路上的實際交通環(huán)境開展研究。項目合作方包括來自八個國家的十個城市和地區(qū)，其中有丹麥的波爾霍爾姆島及柏林、都柏林、羅馬和馬拉加等城市。目前參與項目的地區(qū)總計已有2000輛電動汽車投入使用，按計劃到2015年該項目結束時，投入使用的電動汽車將達到7萬輛。在此期間，充電站的數量將從2500個增加到8萬個。

“綠色電動”項目由西門子基礎設施與城市業(yè)務領域的研究員Heike Barlag博士負責協(xié)調。Barlag希望通過協(xié)調相關信息，將各類孤立的解決方案加以整合。例如，如果能采用標準化的數據格式，組織者就可以在整個歐洲范圍內提供服務，其方式可以借鑒移動通信領域的漫游服務。“現在我們所考慮的遠遠不只是充電和付費的問題。這些操作使用或手機也可以完成。”Barlag介紹道。更重要的是保證以續(xù)航里程為基礎的路線計劃服務到國外也能正常使用，并且始終能夠可靠地引導駕駛者找到充電站。在可能的情況下，電動車應該在可再生發(fā)電能源（如太陽能、風能）充沛的地方進行充電。若要滿足后一個要求，就需要具備智能化的區(qū)際電池充電管理系統(tǒng)。

人們在公路上對充電基礎設施進行著廣泛的測試，但是車輛連接電網（V2G）技術的研究則仍未走出實驗室。此類系統(tǒng)面世以后，電力供應商將可以用電動汽車中的電池作為儲蓄過量風力發(fā)電和太陽能發(fā)電電能的緩沖器。這樣在需要時就可以將先前充到車輛電池中的電能回送到電網中，車主通過這種方式可以賺取收入。研究人員已經研發(fā)出面向上述車輛充放電系統(tǒng)的部分技術。此外，鑒于很多人擔心這種充電方式會致使電池過早老化，研究人員也找到了相應解決方案。這個兩全的辦法就是在將電能饋回電網時，確保電池的電量不至于過低，并且保證電池的工作溫度始終在特定范圍內（通常為30℃到40℃之間）。如果能實現這種方式，那么在3000到4000個完整充電周期后，電池的容量損耗也只有20%。

與此同時，研究人員也在努力促成通信協(xié)議的標準化，通過這些協(xié)議，電網運營商可以掌握所有車輛的充電狀態(tài)信息。結果值得期待。不過，若要使“V2G”不再只是紙上談兵，走出實驗室，走進現實，仍需要有更多的電動汽車上路。

作者：Johannes Winterhagen

無線充電：汽車也可以

對于電熱水壺和電動牙刷等用品，無線充電早已是一項稀疏平常的功能，但是要為汽車開發(fā)一種類似的系統(tǒng)，則令研發(fā)人員煞費苦心。若要保證無線輸電能順利進行，首先必須精確定義路面電磁線圈和車載電磁線圈的位置。二者間的空隙越大，傳輸一定量電能所需的電磁場就越強。2010年和2011年間，BMW和西門子在攜手推出的IndiOn項目中向世人展示了汽車無線充電不是夢。兩家公司利用一輛電動汽車展開了研究，只要地面電磁線圈與車載電磁線圈之間的錯位不超過14厘米，這輛車就能實現90%以上的輸電效率。研究人員利用BMW研發(fā)的一款定位助理并參考儀表顯示器中的信號，便可以將車停在處于容差范圍以內的位置。研究人員在IndiOn項目期間研發(fā)的解決方案使用傳統(tǒng)的家庭用電網絡，電源的輸出功率為3.6千瓦。這意味著停車充電所需的時間將進一步縮短。相應系統(tǒng)生成的磁場覆蓋電磁線圈之間精確定義的區(qū)域，無論是駕駛者，還是乘客，都無法進入這個區(qū)域。