电动汽车将以五种方式向续航距离和充电问题发起挑战

快乐每一天

       2009年7月，三菱汽车公司推出的日本首款量产电动汽车（EV）“i-MiEV”的续航距离（充电一次能够行驶的距离）目录值为180km（JC08模式）。2010年底日产汽车公司推出的 “LEAF聆风”为200km（同上），约比“i-MiEV”多出10％。还不到加满油的汽油车的一半。以市内行驶为中心使用虽然没有问题，但稍微出个远门，在驾驶时就要留意电池余量和充电器的设置场所。

        就算在途中找到了充电器，困难也仍未解决。充电需要很长的时间。就算使用在城镇里已随处可见的快速充电器，充电到80％也需要30分钟。如果已经有人在充电，就要等1个小时。这样下去，EV很难成为汽车的主力。

        但EV的发展速度正在加快。进入今年，各种对策已经陆续问世。

        续航距离短和充电时间长的根本原因都在于电池性能的局限性。

        为解决这一问题而提出的方法大致有五种：（1）配备大容量电池、（2）配备发电机、（3）超快速充电、（4）更换电池以及（5）EV的“电车化”。其中一部分正在逐渐实现。

增加电池容量

        经营汽车部件的TGMY公司（大阪市）生产的改装EV“550 REVolution‘TGMY EV Himiko’”于2011年10月3日创下了一次充电行驶587.3km的纪录。这是日本国内预定上市的EV的最高纪录。测试是在平均时速为55km/h（刨除换驾驶员的损耗时间）的条件下进行。TGMY准备今后就开展EV订单生产业务进行探讨。

        TGMY的目标是美国特斯拉汽车公司的EV超级车“Road Star”。“Road Star”续航距离的目录值为390km，但2009年10月27日，该车在澳大利亚创下了501km的纪录。在TGMY打破纪录之前，这是市售车中一次充电的最长行驶距离。只要能够行驶500km，EV的实用性就会格外提高。

        “EV Himiko”的目标虽然设定在550km，比“Road Star”的纪录高10％，但这次破纪录可谓轻而易举。这归功于63千瓦时的大容量锂离子电池（锂聚合物型）。电池容量高达三菱汽车“i-MiEV”（16千瓦时）的约4倍，日产“LEAF”（24千瓦时）的2.6倍。甚至比“Road Star”（53千瓦时）多20％左右。因为“TGMY EV Himiko”车体大，所以放得下如此大的容量（车体全长约比“Road Star”长60cm）。



        其原型车“Himiko”是光冈汽车公司以第三代马自达Road Star为原型，按照老爷车的风格变更设计而成，发布于2008年12月。

        除了特斯拉“Road Star”和TGMY“EV Himiko”之外，中国比亚迪汽车公司的“e6”也通过配备大电池实现了300km以上的续航距离。电池容量为72千瓦时，重量约为700kg，占车体总重量2000kg的35％。

利用发电机延长EV行驶

        为延长续航距离而投入实用的第二种方法是安装发电机。也就是在电池有电时作为普通的EV行驶，当电池耗尽后，使用配备的汽油发动机带动发电机，继续维持EV行驶。

        虽然使用发动机，但驱动车轮的依然是马达，行驶与EV无二。这种汽车叫做“续航距离延长型EV”或“扩展型EV”。

        这种类型的代表是通用汽车公司于2010年底上市的“雪佛兰沃特”。电池容量与“i-MiEV”同为16千瓦时，使用电池的行驶距离（EV行驶距离）不到60km。在此基础上，该车通过利用发动机驱动发电机，与电池配合实现了610km的续航距离。这款汽车在2011年1月举办的底特律车展首日公开亮相，并且当选了“2011北美年度车”。

        特斯拉的另一个竞争对手——Fisker Automotive公司也预定推出这种类型的高档车“Karma”。该车仅凭容量为20千瓦时的电池就能够行驶约80km，一旦余量偏少，就会起动发动机（2000cc），通过带动发电机继续行驶。这样一来，最大续航距离可以增加到480km。今年，该车在日本也开始预约销售，因此成为了话题。按照发布的消息，其价格为878万日元。

        在日本企业中，铃木于2010年6月推出了“雨燕Extender”。发动机采用轻型汽车使用的660cc，主要用于发电，但也可以作为空调的动力。这款车生产了不到100辆，没有公开销售，目前已经向铃木的销售代理商和公司所在地浜松的公共机构租借，正在进行实证实验。EV行驶距离约为15～20km。



8分钟充电80％的超快速充电问世
  2011年9月，JFE工程公司为超快速充电器“SUPER RAPIDAS”召开了发布会。此前投入实用的快速充电器充电80％需要30分钟，而“SUPER RAPIDAS”的充电速度可以达到3分钟充电50％，8分钟充电80％。

        之所以能够以4倍于传统快速充电（CHAdeMo方式）的速度充电，其秘密在于充电器本身内置的电池。事先利用夜间电力给充电器充电，使用一种升压器（特殊电池）快速充入EV。

        JFE工程公司公布的数值虽然是8分钟充电80％，但笔者实际进行多次计测的结果显示，2分钟可充电50％，8分钟可以充电约90％。如果这项技术得到普及，EV的常识将会改变。

        超快速充电是此次新开发的技术，尚未得到EV企业的采用。JFE工程公司最初曾希望与日本大型汽车厂商合作开发，但为了提高开发速度，该公司决定也将自行制作相应的EV。原型是1969年款“Fairlady”，这款车是当时日产以“Datsun”品牌在欧美推出的出口车，是左舵方向盘。

         指导超快速充电应对型“FairladyEV”的设计和制作的是笔者尊称为“横滨名人”的OZMOTORS公司（横滨市）社长古川治。这款汽车也支持普通的快速充电，因此在公路上行驶也没有问题。在电动汽车开发技术展（EVEX）2011（10月12～14日）上也得到了专家的关注。



从改装EV想到的简便更换电池
目前还在尝试不给汽车配备的电池充电，而是像磁带一样，把空电池取出，再放进已经充满的电池的方法。

        作为一家激光加工机企业，正在挑战改装EV的埼玉富士公司制造出电池更换式电动卡车（载重2吨），并于2011年6月通过了车检。相关作业的情况已被电视和报纸等媒体的报道，估计有些读者已经知晓。

        埼玉富士公司设想的电池更换方式不使用以色列Better Place公司那样夸张的装置。是利用拖车搬运，通过手工作业更换的简单且优秀的方式。改装EV独特的简便方法是其优势所在。



         在远距离利用改装EV方面开辟道路，就这个意义而言，也可寄予厚望。虽然备用电池会相应增加成本，但考虑到今后电池成本将快速下降，这个创意可以说实用性颇高。

        顺便一提，埼玉富士公司的两位开发改装EV的人员都出身于电气电子专业，没有开发汽车技术的经验。特斯拉的创始人也是计算机技术人员。这象征着汽车的关键技术已经从机械转移到了电子。

能够在行驶中供电的技术
除了以上提到的四个方法以外，还有一种技术上比较简单，但能够大幅延长续航距离的方法。那就是在行驶中从外部向EV供电。即EV的“电车化”。

        与市区行驶相比，在高速公路上行驶时，续航距离的问题更大。因此，可以在高速公路的一条车道上安装能够在行驶中供电的装置。

        最简单的方法应该是与电车相同的导电弓方式。话虽如此，但导电弓安装的位置不是车顶，而是从地板朝下安装。一边从道路上铺设的电线，或者说是细长的金属带接收电能，一边行驶。

        举例来说，靠近中央的车道可以作为“供电专用”。因为耗费成本，安装时无需覆盖全部区间。供电技术既然与电车相同，也就不存在问题。收费方式、多辆汽车的供电控制等课题虽然为数不少，但不乏探讨的价值。




        无线供电技术的发展也受到期待。目前正在开发的无线供电是以停车时进行的定置式为主，如果开发出能够在移动时供电的系统，“电车化”就会有长足发展。

        一种方法是发送电磁波型。这原本是根据宇宙光伏发电构想，为从在卫星轨道上展开的太阳能电池板向地面输送电能而研究开发的技术。1970年代后期，因为石油危机导致石油价格暴涨，美国的智囊团曾认真对此进行了研究，笔者也曾在波士顿郊外的某研究所做过短期工作。是使用微波和激光向地面传送产生的电能。

        要想利用这项技术在地面上进行无线供电，就要建设类似供电塔的设施，使其瞄准正在行驶的EV，准确照射微波和激光。汽车则对其进行接收并转换成电能。

        无线供电有若干种方式，虽然各种方式都还在实验阶段，但等到EV成为汽车主角的几十年后，这些技术应该能够投入实用。

        在EV迎来全面普及期之际，充电时间长和续航距离短的问题日益突显。但解决措施已经摆在了眼前。在现阶段，夜间充电、仅在附近行驶的使用方式适合发挥EV的优势，但从中期来看，估计超快速充电将得到普及，电池更换方式（磁带式）将部分得到采用。

小宝贝

顶也～～～

平瑶

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