权力之争:充电标准之争或将威胁电动汽车的普及

一种新的全球标准能否取代现有的、广泛应用的快速充电系统?另附:电动汽车里程碑时间轴


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对于大多数美国人来说,电动汽车就像20世纪初内燃机汽车对于马车驾驶员一样,是一个全新的概念。 但对于世界各地致力于使现代电动汽车成为消费现实的组织来说,走到这一步已经花费了数十年的时间。 事实上,电动汽车行业现在已经足够成熟,以至于发展出了自身的内部冲突——其中最大的冲突集中在车辆充电方面。 不幸的是,工程团队和联盟正在开发不同的快速充电标准,如果这些差异得不到解决,新兴的电动汽车行业可能会因此受挫。

当然,目标是使电动汽车车主能够像在加油站加油一样轻松地为车辆充电。 通用标准是实现这一目标的关键。 在美国,负责制定这些充电标准的组织是汽车工程师学会 (SAE)。 2010年1月,SAE批准了所谓的 J1772标准,该标准规范了低速至中速电动汽车充电。 所有主要的电动汽车制造商,以及大多数初创企业,都承诺在其现有和未来的产品中使用J1772标准。 2011年,计划在美国各地的早期部署社区安装超过15,000个与J1772兼容的充电站。

但J1772标准仅考虑了相对低速的充电。 在110至120伏电路中,每充电一小时可增加约8公里的续航里程,而在220至240伏电路中,每充电一小时可维持24至100公里的续航里程(具体取决于车辆和充电站的规格)。

为了在电动汽车和内燃机汽车之间创造更多的均等性,业界一直在开发所谓的直流快速充电——它可以在不到半小时的时间内几乎充满电动汽车的电池组。(充满电的汽车的典型续航里程为160公里。)这种类型的充电需要一个类似加油站大小的充电桩,连接到工业电源。 虽然尺寸和电压使直流快速充电不适合家庭车库,但它应该足以满足商业充电站的需求。

两种竞争标准
一些先驱者已经在快速充电领域取得了进展,日产和三菱处于领先地位。 然而,他们选择的标准——称为 CHAdeMO,由一个 日本公司联盟开发——很快将面临来自SAE正在开发的另一种标准的竞争。

SAE预计将在九个月内完成其直流快速充电标准的制定,汽车制造商和充电站制造商应在秋季获得设备样品,以开始他们的内部测试,SAE工程专家彼得·拜克说。 最终标准应在今年年底或最迟在2012年第一季度出台。

最早也要到2013年,SAE标准才会开始出现在消费者的车辆中。 与此同时,到2011年底,日本将有近700个CHAdeMO充电站,美国500个,欧洲300个。 派克研究公司高级研究分析师兼即将发布的全球直流快速充电技术状况报告的作者约翰·加特纳表示,到首批配备SAE兼容直流快速充电的汽车上路时,仅在美国就可能有多达数千个CHAdeMO充电站。

“随着日产和三菱开始大规模销售电动汽车,他们希望提供直流快速充电带来的功能,因此进入北美市场的首批产品采用了当时最接近的可用标准,那就是CHAdeMO,”加特纳说。

日产于去年11月开始销售其LEAF全电动汽车,并计划到2013年每年销售超过20万辆。 三菱于去年开始在全球部分地区销售i-MiEV全电动汽车,并将于2011年底开始在北美市场销售。 为这两款汽车增加直流快速充电功能是购买时的额外付费选项,许多消费者选择了它,尤其是在CHAdeMO基础设施将广泛普及的西海岸。

考虑到这两家公司的销售目标,到SAE快速充电标准在其首款消费级电动汽车中可用时,CHAdeMO的普及潜力可能达到数万辆,甚至超过10万辆。

通用性具有优势
目前的SAE快速充电设计要求采用混合组合,该组合将向后兼容J1772标准,但也支持通过通用电缆进行直流快速充电。

通用充电标准在成本节约和工程易用性方面具有优势,而且据一些人称,SAE标准在技术上比CHAdeMO也有改进,旨在使其更具前瞻性和安全性。 宝马将于2013年开始销售其首款大众市场全电动汽车i3,一直与SAE密切合作开发通用充电标准。

宝马充电系统团队负责人约瑟夫·克拉默说:“我们已经在世界各地遇到了不同的标准问题。 “我们在世界各地交付车辆,如果我们必须为每个地区调整我们的充电系统,那将非常困难。”

克拉默表示,虽然CHAdeMO可以工作,但其主要缺点是除了110至240伏交流端口外,还需要第二个充电端口——这增加了空间和成本要求。 此外,SAE的拜克表示,CHAdeMO使用了一种较旧的通信标准,预计不能很好地与即将到来的智能电网技术协同工作。 而且,它也不太安全,因为它不是依靠与地面的物理接触来分流短路,而是依靠接地故障断路器,后者监测线路的负载是否不平衡,并在检测到浪涌时将其关闭。 这就像有一个备用管道用于排放污水(物理接地)与有一种方法可以关闭爆裂的污水管道(接地故障断路器)之间的区别。

获得竞争优势
即便如此,日产表示,CHAdeMO现在和将来都能满足电动汽车驾驶员的需求。 日产汽车公司副总裁渡边秀明表示:“截至今日,CHAdeMO是唯一经过验证的直流快速充电系统。 “我们正在与我们的合作伙伴合作,在全球范围内部署CHAdeMO,我们不想采取‘观望’的态度。 我们希望成为一个积极主动的参与者,现在就部署快速充电解决方案。”

派克研究公司的加特纳表示,多种标准的存在实际上可能没什么大不了的。 他补充说:“真正的输家是那些等待提供快速充电支持的汽车制造商,而他们的日本竞争对手却在增加市场份额。”

会对普及率产生什么影响?
加特纳设想了一个未来,两种标准将作为并行选项共存。 “由于其渗透率,CHAdeMO永远不会过时,”他说。 “仅仅因为SAE说他们正在制定全球通用标准,并不意味着日本制造商会转换。” 加特纳认为,制造商将希望利用已经到位的基础设施。 “如果已经有数百个充电站投入使用——很快就会达到数千个——制造商为什么不选择这个选项呢?” 他问道。

但宝马不认为这种并行选项方案会奏效。 克拉默说:“从长远来看,我不认为多种标准可以在一个地区共存。” 他列举了所有车辆之间需要统一以及消费者便捷访问是主要原因。 SAE的拜克对此表示赞同,并表示通用插头形式的便利性,加上大多数制造商长期采用它,可能会迫使市场远离CHAdeMO。

无论哪种直流快速充电标准最终胜出,短期内,这场争议肯定会在市场上造成一些混乱,尽管加特纳认为这不会对电动汽车的普及产生太大影响。 “普通消费者仍然无法区分混合动力汽车和电动汽车,”他说。 “如果这种基本区别仍然缺失,那么直流快速充电问题就市场普及率而言,对电动汽车的整体普及率影响甚微。”

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