电动车与充电桩:是机遇还是挑战?

2011-08-26 20:21:24来源: 电子系统设计

  以电动/混合动力为代表的新能源汽车近年来取得了长足的进步,但给人的感觉始终是“雷声大,雨点小”。电动车成功的关键是什么?投资者的耐心、研发的投入、消费者的信心能否坚持到产业成熟的转折点?此间是否还会存在其它替代技术,以及经济政策因素和偶然性事件出现?日前,本刊记者就上述热点问题对相关企业进行采访的同时,还在北京市场进行了实地调查。

莫让电动车和充电站总活在规划里

  根据《北京市私人购买新能源汽车补贴试点方案》,到2012年底,北京市计划推动私人购买新能源汽车3万辆,其中纯电动汽车2.3万辆,插电式混合动力汽车7000辆,并配套完成3.6万个充电桩及100个快速充电站建设。为此,北京市将按照电池3000元/千瓦时给予补助,插电式混合动力乘用车最高补助5万元/辆,纯电动乘用车最高补助6万元/辆。这意味着,北京市地方政府对新能源汽车的补贴力度将与深圳等同,在北京购买新能源汽车将获得最高12万元的两级财政补贴。同时,购买者或许还将享受不摇号、不限行、不纳税(国家代付)的特殊优惠。

  记者日前探访了位于北京姚家园附近的东方基业汽车城内的几家大型4S店,尽管政策给力,但结果却令人失望。东风日产福源店内,整齐的摆放着以天籁、骐达、逍客为代表的日产主力车型,但传说中的纯电动车聆风(LEAF)却难觅踪迹。销售人员称,目前该车主要针对日本及美国市场,尚没有在国内销售的计划,具体时间表也不得而知。期间,销售人员反倒是非常热情的推荐即将上市的日产高端SUV车型楼兰(MURANO),排量高达3.5L。随后,记者又走访了别克、丰田和上海大众等多家4S店,同样难觅电动汽车踪迹。

  自主品牌方面,北京鑫敏恒汽车销售有限公司销售人员对记者表示,比亚迪电动汽车E6目前在北京市场没有现车,只接受预订,售价大约30万左右,但他不愿透露具体到货日期等细节。有意思的是,该销售人员也热情推荐比亚迪首款SUV车型S6,说销售情况非常火。让记者一度觉得“电动车时代其实很远,SUV时代倒是很近”。另有坊间消息说,北京汽车新能源汽车有限公司的纯电动汽车C30DB预计将于今年9月初入市。北汽C30DB每次充满电需要耗电17度左右,行驶里程可以达到100公里,最高时速达到每小时130公里。售价预计也在30万元左右。

  除了4S店,另一个制约电动汽车发展的重要因素充电站也是本次调查的重点。根据国家电网北京分公司的统计数据,北京目前仅建成包括大屯、延庆、航天桥、西直门、马家楼、岳家楼、呼家楼、熊猫环岛(北土城)在内的8家电动汽车充换电站,但无一座定向服务电动私家车的充换电站。不要说离2012年100个充电站的目标相去甚远,即便是离此前承诺的2010年建设21个充电站的要求相比,竣工率也是少得可怜,很多充电站只能静静的活在规划图纸里。

  航天桥充电站位于航天桥下,有显著标志,很容易找到;熊猫环岛(北土城)投入早,也很容易找到,主要为电动公交车服务;西直门充电站规划建设5个充电桩,主要为环卫电动汽车充电;也许是附近正在修地铁6号线的缘故,呼家楼充电站就很难找到,也没有任何显著标识。记者询问了很多周围居民,很多人不是向记者投来怪异目光,就是说根本不知道这附近还有充电站。

  按照北京市公布的远期规划,5年后北京市电动车充换电站规模计划达到466座,形成延庆至大兴、贯穿京城南北的乘用车充换电服务通道和京津城际充换电站网络。但经过两天的实地调查,记者认为,按目前的建设速度和服务水平,在机动车保有量将近500万辆的北京,这无异于“画饼”。希望北京乃至全国电动汽车规划不要陷入“画饼,画大饼,画更大的饼,最后连画饼的人也走了”的怪圈中。

电动车到底缺什么?

  ADI公司大中华区汽车电子商务经理李防震将目前的市场制约因素归纳为技术、标准以及相关政策法规的缺失。他分析说,从技术上来看,首先,国内企业缺少自主知识产权产品。但同时,国外汽车零部件公司却在中国积极申请专利,大肆进行“圈地”运动,目的就是要控制中国汽车电子市场;其次,缺少满足汽车行业质量控制体系的本土供应商,主要元器件,如电机和电池控制芯片仍然受制于国外企业;最后,新能源汽车中的电池问题,包括如何改善电池的充电时间、使用寿命、减轻电池的重量、增加电池的续航能力等,一直得不到明显改善。这些都是新能源汽车行业迫切需要而且必需要解决的问题。

  同时,在涉及充电接口、通信协议、充电站安全等一系列重要问题时,尽管政府部门已经在着手制定相关标准,但统一的行业和国家标准出台仍需时日,导致目前几乎每家车厂都处于各自为政的混乱状态,从而限制了大规模生产,也给最终用户带来诸多不便。

  此外,在政策上关于如何定义新能源和节能型汽车的范畴,也一直在讨论中。李防震说,从目前的趋势来看,最大的可能性是纯电动和插电式混合动力车会被列为新能源,享受政府比较大的补贴;其它普通混合动力车被列为节能型,这样就只能享受政府很少的补助。所以,政府的政策将直接影响新能源汽车的发展。同时,相关的配套设施如充电桩,也需要政府的大力支持。

  “指望新能源汽车在短时间内迅速普及的想法是‘不切实际’的”。NXP公司汽车电子事业部业务发展总监李晓鹤认为,这将是一个涉及从动力电池性能和寿命的提升,成本的下降和制造一致性的提高,到整车控制系统的改进和安全性的提升,一直延伸到基础设施和智能电网的建设,商业模式探索,最终到消费者购买和驾驶行为习惯转变的整个生态系统的巨大转变。目前市场上还有许多技术的、或者被称作“鸡生蛋还是蛋生鸡”的问题待解决。

  但他仍然表达了对该市场的乐观情绪。“我们接触到很多国内外整车厂、配件、动力电池和配套设施企业,以及大学、公共研究机构的同行,看到整个产业都在投入巨大的人力物力研发核心技术。”李晓鹤说,“许多成果让我们十分尊敬和骄傲。应该说技术的突破和市场的形成只是时间问题。”

  他坚持认为,整个产业务实的研发态度、国家明确和有重点的扶植政策、产业链上下游各企业/地方和科研机构更广泛的协作,将对电动车能否顺利到达此转折点起到至关重要的作用。期间预计会看到一些过渡性的技术和现象,例如特殊功能和商用车电动车的应用;混动车和增程式电动车的率先发展;在大型国际城市首先出现的愿意为电动车的社会属性改变个人行为的群体等等。

挑战还是机遇

  从半导体厂商的角度来看,李晓鹤将技术挑战分为三个层面:第一是传统车、混动车和电动车共同面对的提高整车驱动能效的挑战。不同的是传统车/混动车体现在减排,而电动车体现在增程。作为车载CAN、LIN、FlexRay网络收发器全球最大的供应商,NXP 17年来一直在致力于电控系统的网络化、轻质化的同时提高整车能量管理水平。他透露说,NXP最近正在推动局部工作网络(Partial Networking)在ISO11898和AUTOSAR中的标准制定和前期研发,据称该技术可节约多至70瓦的系统能耗。其它关键技术则包括:以磁阻传感器和FlexRay收发器为核心的电助力和实时双离合变速器,可降低整车能耗5-10%;汽车级固态照明系统可提高照明系统能效约50%;新型Class-D功放不仅将能源利用率从Class-AB的50%提高到90%,同时可以支持微混系统的工作要求,并通过主动降噪等技术进一步提高能效。

  第二是电动车特有的挑战,包括12V车载网络和400-600V高压驱动系统并存,带来对高耐压和高抗干扰的电流隔离的需求。模块化动力电池组,尤其是在中国被广泛采用的磷酸铁锂电池,对分布式电池管理系统的测量精度、通讯可靠性和功能性安全等级(ASIL)提出了新的挑战;电动车因为充电和诊断功能,很多电控单元不会像传统车进入关断或休眠状态,从而对整车网络的能量管理策略和单个模块的工作寿命都有了更为严格的要求。

  第三是基础设施的建设。所谓基础设施不仅指充换电设施、智能电网和智能交通系统,同时也包括如何能把各种替代交通方式,例如公交、汽车共享(Car Share)、汽车合乘(Car Pooling)和私车无缝结合,从而提升电池车整体用户体验,降低普及的难度。NXP推出的ATOP(Automotive Telematics On-board unit Platform)平台,将GPS、NFC、安全验证、通讯模块、USB、CAN总线、电池管理集成在硬币大小的模块中,可以快速实现节能车联网(ECO-Telematics)包括智能交通、节能行驶、汽车共享认证和计费、远程电池诊断和充电路线选择等在内的多项功能。

  试想你在午餐时,电池车留在停车场充电,不用离开餐桌就可以通过iPhone读出停车位置,检查充电进度和费用,提前打开空调,并计划下午去市中心最经济的行车、停车、充电路线和定位预订另一辆共享电池车,是不是一件很美妙的事情?

  ADI方面则透露称,针对新能源汽车的两个主要难点:电池管理和电机控制,ADI于今年4月推出了应用于能源、工业和汽车应用的锂电池监控和保护系统产品AD7280A/AD8280,可监控六个电池单元的电压和温度输入。该器件由电池组供电,可以针对过压、过温或欠压这三种状况中的任意一种提供共享式或单独式报警。同时,集成式的方案也可以使电源设计师替换昂贵的分立器件方案,降低功耗并减小系统空间,帮助客户解决与电池监控和安全性有关的各种设计挑战。

  李防震还特意强调了ADI的iCoupler数字隔离器产品。据称,与传统光电耦合器中使用LED和光电二极管不同,这种技术基于芯片级变压器,支持更高的数据速率和更低的功耗,性能更加稳定。数据显示,在同样的信号数据速率下,iCoupler产品的功耗是光耦的十分之一到六分之一(例如,在3V电源、0Mbps至2Mbps条件下,每通道的最大电流为 0.8mA)。

  通过使用晶圆级工艺制造变压器,iCoupler通道能以较低成本相互集成以及与其它半导体功能集成在一起。iCoupler变压器是由CMOS和镀金金属层组成的平面结构。在镀金层下方的高击穿电压聚酰亚胺层将顶部变压器线圈和底部变压器线圈隔离开来。连接顶部线圈和底部线圈的CMOS电路用于提供每个变压器及其外部信号之间的接口。汽车级版本经过AEC-Q100标准要求的+125℃工作条件认证。此前,日本三菱汽车公司就宣布将在下一代“i-MiEV”全电动汽车中采用该产品。

 

关键字:机遇  还是  挑战

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2011/0826/article_4287.html
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