私人及公共電動(dòng)交通——私人及公共電動(dòng)汽車（EV）使用范圍擴(kuò)大，尤其在城鎮(zhèn)區(qū)域

/MorandFachot 中國電器工業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化與技術(shù)評(píng)價(jià)中心 孟子舒（譯）張亮（校）/

私人及公共電動(dòng)交通——私人及公共電動(dòng)汽車（EV）使用范圍擴(kuò)大，尤其在城鎮(zhèn)區(qū)域

/MorandFachot 中國電器工業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化與技術(shù)評(píng)價(jià)中心 孟子舒（譯）張亮（校）/

公共及私人交通運(yùn)輸正逐漸依靠電力系統(tǒng)用于動(dòng)力和其他多種功能，該狀況在城鎮(zhèn)環(huán)境下尤為常見。許多IEC TC（技術(shù)委員會(huì)）和SC（分技術(shù)委員會(huì)）為此制定國際標(biāo)準(zhǔn)。

Toyota iRoad個(gè)人移動(dòng)車（照片：Toyota）

電動(dòng)汽車已在我們身邊

汽車行業(yè)許多領(lǐng)域的進(jìn)步均歸功于電氣電子系統(tǒng)。特別是近年來其對(duì)于汽車整體價(jià)值的提升做出了卓越貢獻(xiàn)的電子設(shè)備。2000年年中，電子設(shè)備占中檔車總產(chǎn)值的10%～15%、占高檔車總產(chǎn)值的20%～30%。

如今電子設(shè)備占所有類別汽車總成本的20%～30%，并且此份額有望在2015年增至40%左右。若所有電動(dòng)系統(tǒng)包括在內(nèi)，此數(shù)值將接近50%，對(duì)于電動(dòng)汽車而言更高。

影響汽車電器廣泛采用的主要因素

采用汽車電子零部件的主要因素之一是對(duì)于車輛駕駛性的提升。電動(dòng)車窗、自動(dòng)開關(guān)燈和刮雨器、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、允許司機(jī)保持恒定速度的巡航系統(tǒng)和自動(dòng)操縱汽車到選定停車位的先進(jìn)泊車輔助系統(tǒng)，協(xié)同許多其他輔助設(shè)施提升汽車駕駛性，增加舒適度，并避免司機(jī)分神。

提升的安全性是另一個(gè)主要因素。傳感器發(fā)揮至關(guān)重要的作用——如發(fā)生事故時(shí)釋放安全氣囊。安全似乎可通過引入許多其他設(shè)備進(jìn)一步提升，例如安裝自動(dòng)控制制動(dòng)和轉(zhuǎn)向的碰撞預(yù)防系統(tǒng)以降低事故嚴(yán)重性、通過發(fā)出聲音、震動(dòng)或發(fā)光對(duì)探測到的危險(xiǎn)預(yù)警或提醒粗心或昏昏欲睡的司機(jī)的防撞擊系統(tǒng)。

環(huán)境方面的考慮也在促使汽車引入電子系統(tǒng)。此類工作幫助實(shí)現(xiàn)更好、更簡潔的發(fā)動(dòng)機(jī)管理，降低燃油消耗并減少有毒氣體排放。

私人EV數(shù)量大幅增加

根據(jù)美國分析公司Navigant Research分析，插電式混合動(dòng)力車（PEV）（車體內(nèi)包括內(nèi)燃機(jī)和充電式電池）以及純電動(dòng)汽車在過去兩年內(nèi)全球銷量猛增，到2012年達(dá)137950臺(tái)。

Navigant分析師John Gartner預(yù)測，到2020年，PEV和純電動(dòng)汽車年銷售額將增至175萬，而混合電動(dòng)車市場將穩(wěn)步達(dá)到200萬臺(tái)左右。

消費(fèi)者的選擇

約25家電動(dòng)汽車制造商在日內(nèi)瓦國際汽車展覽會(huì)展出50多臺(tái)混合動(dòng)力汽車。主流汽車制造商展示了概念車輛和投產(chǎn)車輛，而利基型廠商則展示了他們的最新模型。

顯而易見，替代傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的工作進(jìn)展順利。但為什么選擇現(xiàn)在呢？

Gartner認(rèn)為，現(xiàn)今汽油和柴油價(jià)格的上調(diào)促進(jìn)其發(fā)展。Gartner還指出，對(duì)氣候變化和二氧化碳排放的擔(dān)憂及國家減少對(duì)能量進(jìn)口依賴的迫切希望也是影響因素。

充電站基礎(chǔ)設(shè)施的不斷發(fā)展對(duì)插電式混合動(dòng)力車和純電動(dòng)汽車尤為重要。隨著快速充電網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，用于工作場所的所謂慢速充電站和夜間充電將愈加普遍。

近來，IEC標(biāo)準(zhǔn)促進(jìn)了汽車充電設(shè)備量產(chǎn)，確?，F(xiàn)有和未來電動(dòng)汽車能夠安全、高效、可靠地充電。2011年11月，IEC SC 23H（插銷，插座，工業(yè)耦合器以及類似電動(dòng)車器具）為插銷和插座發(fā)布了兩項(xiàng)國際電動(dòng)汽車標(biāo)準(zhǔn)，IEC由此為充電基礎(chǔ)設(shè)施移除主要障礙。

復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)化工作

“標(biāo)準(zhǔn)工作一直非常復(fù)雜”，布魯塞爾的Erasmus大學(xué)移動(dòng)、物流和電動(dòng)汽車技術(shù)研究中心兼IEC TC69秘書Peter Van Den Bossche博士說：“至少對(duì)于充電基礎(chǔ)設(shè)施而言，我們?cè)斒隽诵袠I(yè)實(shí)實(shí)在在采用的、數(shù)量有限的選擇”。

IEC TC 21（蓄電池）制定的IEC 62660-1為鋰離子電池系統(tǒng)和電動(dòng)道路汽車電池的性能測試提供保障。Van Den Bossche提到，長期以來電動(dòng)汽車標(biāo)準(zhǔn)化工作的主要挑戰(zhàn)之一是實(shí)現(xiàn)電工技術(shù)領(lǐng)域和電動(dòng)汽車制造商之間的合作。

電動(dòng)城市交通——長久沉寂后的復(fù)蘇

美國數(shù)據(jù)顯示，世界上半數(shù)以上的人口如今居住在城市，預(yù)計(jì)到2030年城市人口比例將突破60%。到2025年將存在37個(gè)巨型都市（亞洲占22個(gè)），每個(gè)城市擁有一千多萬人口。電動(dòng)巴士、有軌電車及都市“輕軌”使用率持續(xù)增長，給未來城市擴(kuò)張?zhí)峁┝舜蠓鶞p少本地污染排放的環(huán)保選項(xiàng)。

交通系統(tǒng)預(yù)計(jì)占全球能量消耗和二氧化碳（CO2）排放量的20%～25%，電動(dòng)汽車比同類柴油產(chǎn)品更加高效。通過使用其制動(dòng)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)動(dòng)能在能量網(wǎng)絡(luò)的循環(huán)利用。公共汽車和有軌電車的電動(dòng)引擎震動(dòng)更少，使乘客旅途更舒適，并且減少維護(hù)時(shí)間及成本。

一些IEC技術(shù)委員會(huì)（TC）為城市公共交通網(wǎng)絡(luò)的公共汽車、有軌電車、無軌電車、輕軌和電池、電容和推進(jìn)系統(tǒng)及許多其他零部件制定了國際標(biāo)準(zhǔn)。

公共汽車及無軌電車

電動(dòng)公共汽車既不需要更大范圍，也不需要更快速度，并且在為乘客中途停車時(shí)即可充電，被視為綠色城市公共交通發(fā)展?jié)摿ψ钣星熬暗念I(lǐng)域。美國市場調(diào)查咨詢公司Pike Research2012年8月預(yù)測，包括混合動(dòng)力、電池驅(qū)動(dòng)和燃料電池汽車在內(nèi)的所有電動(dòng)公共汽車在接下來6年內(nèi)將穩(wěn)定發(fā)展，2012到2018間復(fù)合年增長率（CAGR）為26.4%。

不同于其他依靠電池的電動(dòng)汽車，無軌電車是一種使用集電桿從車頂架空電纜獲取電力的電動(dòng)汽車，架空電纜通常懸掛在道路兩旁電線桿上。由于不需要軌道或鐵軌，它們比有軌電車和行駛在公共汽車專用道的司機(jī)更靈活，實(shí)現(xiàn)更低的無軌電車系統(tǒng)安裝成本。根據(jù)Trolley Project統(tǒng)計(jì)，無軌電車在全球370多個(gè)城市或巨型都市投入使用。

有軌電車、地鐵和輕軌

20世紀(jì)60年代，較之柴油驅(qū)動(dòng)車，有軌電車勢頭微弱，但隨近年來抵制污染及降低對(duì)礦物燃料的依賴，對(duì)有軌電車這一城市交通系統(tǒng)的關(guān)注再度提高，它可有效輸送大量乘客，并且在行駛過程中無排放。2012年12月，德國國際管理咨詢公司SCI Verkehr GmbH研究預(yù)測，鐵路電氣化全球復(fù)合年增長率將在2016年達(dá)到3.4%。

在全球大多數(shù)區(qū)域，市場增長率主要由正在進(jìn)行的新地鐵和電氣輕軌等城市交通項(xiàng)目推動(dòng)。

地鐵是城市區(qū)域中高容量、高頻率的電氣客運(yùn)系統(tǒng)，位于城市區(qū)域的電動(dòng)客運(yùn)鐵路，通常位于地下通道或高出街道水平面的高架軌道。它實(shí)現(xiàn)了更高的容量、更少的陸地使用、更低的環(huán)境影響，并且比傳統(tǒng)的輕軌系統(tǒng)成本更低。

輕軌系統(tǒng)使用小型電動(dòng)火車或有軌電車來服務(wù)巨型都市區(qū)域，通常比一般火車容量更小、速度更慢。它們往往在地面運(yùn)行，但也可以運(yùn)行于地下或架空區(qū)域。

所有城市軌道系統(tǒng)依據(jù)IEC TC9（鐵路電氣設(shè)備與系統(tǒng)）制定的國際標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。包括鐵路車輛、固定裝置、鐵路運(yùn)營管理系統(tǒng)（包括通信、信號(hào)和處理系統(tǒng)）、其接口及生態(tài)環(huán)境。標(biāo)準(zhǔn)涉及機(jī)電和功率器件及電子硬件和軟件部件的電子因素。

電池和燃料電池

短途和少于200km里程的汽車適用僅依靠電池的電力技術(shù)。鋰離子（Li-ion）技術(shù)最為常用。純電動(dòng)公交車分為僅使用高功率密度鋰離子電池的類型和頂部配備超大容量電容器管理快充和放電、延長電池壽命的類型。氫動(dòng)力燃料電池車擁有比電池電動(dòng)汽車更大的使用范圍。目前，氫動(dòng)力燃料電池汽車的主要劣勢在于高成本，主要由于燃料電池價(jià)格昂貴，并且缺乏燃料補(bǔ)給的基礎(chǔ)設(shè)施。IEC TC為城市交通系統(tǒng)的電池和燃料電池制定國際標(biāo)準(zhǔn)。

IEC TC 21（蓄電池）制定的標(biāo)準(zhǔn)涵蓋對(duì)道路汽車、鐵路機(jī)車、工業(yè)卡車和機(jī)械搬運(yùn)設(shè)備電池的要求和檢測方法。其工作包括性能、可靠性、濫用測試和混合動(dòng)力和插電式鋰離子電池（被視為最具前景的蓄電池）的尺寸。

IEC TC 105（燃料電池技術(shù)）負(fù)責(zé)制定燃料電池商業(yè)化及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)注用于動(dòng)力系統(tǒng)和作為輔助發(fā)電設(shè)備的固定燃料電池系統(tǒng)的安全、安裝、性能和運(yùn)輸。

幾乎所有燃料電池汽車均內(nèi)置儲(chǔ)能電池，還通過結(jié)合燃料電池發(fā)電站和配套電池組實(shí)現(xiàn)平衡。由于燃料電池成本居高、缺乏氫基礎(chǔ)設(shè)施，使用燃料電池作為補(bǔ)充的供能，同時(shí)使用電池作為主要?jiǎng)恿Φ钠噷?huì)更經(jīng)濟(jì)。

傳導(dǎo)充電

無線或感應(yīng)充電/傳導(dǎo)充電技術(shù)為汽車和輕軌等電動(dòng)車充電，在韓國、美國、加拿大、英國、德國、比利時(shí)和意大利在內(nèi)的許多國家投入使用或正在測試。

乘客在站點(diǎn)上車或下車后，內(nèi)置在公路巴士站和終端的無線充電板經(jīng)簡單連接對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行無線充電。這可以解決當(dāng)前防止純電動(dòng)汽車在整夜充電后全天運(yùn)行的電池限制問題。

然而，關(guān)于不同相互競爭的無線或充電技術(shù)安裝基礎(chǔ)設(shè)施的成本和應(yīng)對(duì)極端天氣的能力仍存在顧慮。與此同時(shí)，許多公司，尤其是中國和美國公司，已經(jīng)開發(fā)了超快速充電技術(shù)，實(shí)現(xiàn)5～10分鐘內(nèi)完成電動(dòng)汽車電池充電。

包括再生制動(dòng)充電、震動(dòng)能量收集器、太陽能板和可迅速替換電池板在內(nèi)的特性很可能成為未來電動(dòng)汽車的標(biāo)準(zhǔn)。

IEC TC 69和SC 23H為電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)制定國際標(biāo)準(zhǔn)。

更多針對(duì)城市電動(dòng)交通的IEC標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)

城市電動(dòng)交通系統(tǒng)也依靠許多其他IEC TC及其SC，如TC 22（電力電子系統(tǒng)和設(shè)備）、TC 36（絕緣子）、TC 40（電容器和電阻器）、TC 47（半導(dǎo)體設(shè)備），及公認(rèn)的TC 69（電動(dòng)道路車輛與工業(yè)卡車），這里僅列舉一小部分。其他TC也許不是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的，例如TC 56（家用電器和相似電器性能）也參與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作。其保持同TC 9的聯(lián)絡(luò)活動(dòng)，并強(qiáng)調(diào)“如果沒有可靠的產(chǎn)品和服務(wù)，交通將會(huì)不起作用，將導(dǎo)致無數(shù)的汽車、火車交通事故?！?/p>

私人和公共電動(dòng)汽車近年來數(shù)量驚人的上升很大程度上歸功于IEC的標(biāo)準(zhǔn)化工作，對(duì)于涉及的所有IEC TC和SC而言，該行業(yè)順利發(fā)展的前景也相應(yīng)帶來穩(wěn)定的工作量。

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