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日本新技术5分钟即可为100辆电动汽车充满电！ |
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| http://cn.newmaker.com
6/15/2012 10:30:00 AM
日经能源环境网
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电动汽车（EV）存在着充电时间较长的课题。即使是快速充电器，要充电至蓄电池容量的80％也需要花费30分钟时间。而日本枥木县宇都宫市的风险企业“能源应用技术研究所”发明了可在5分钟内同时为100多辆电动汽车充满电的“蓄电式快速充电系统”。
据预测今后全球各国都将加速推出电动汽车。不过，电动汽车存在着充电时间较长的难题。目前充满电时的续航距离大约为150公里。因此，快速充电器的基础设施建设掌握着电动汽车普及的关键。然而，目前即使是快速充电器，要充电至蓄电池容量的80％也需要花费30分钟左右。这样一来，如果想进行长距离行驶，充电就很麻烦。
为了解决这一课题，枥木县宇都宫市的风险企业“能源应用技术研究所”发明了可在5分钟内同时为100多辆电动汽车充满电的“蓄电式快速充电系统”，并于2011年4月取得了国际专利。
社长菅野富男是曾在汽车厂商和蓄电池厂商等企业总共工作过约20年时间的技术人员。他认为“要普及电动汽车，需要开发出充电时间与加油时间相当的系统”，并决心实现这一目标，于2006年独自一人开始创业。
通过用于储存电力的蓄电池为电动汽车快速充电
当前，为电动汽车蓄电池充电的方法有两种，使用街上的快速充电器充电的“快速充电”和利用家中电源充电的“普通充电”。
关于快速充电，“CHAdeMO方式”已经成为日本国内实际的标准规格。CHAdeMO方式是首先利用内置于快速充电器中的“整流器”，将经由输电线传送过来的交流电转换为直流电。然后，根据充电电动汽车的蓄电池种类，控制充电条件进行充电。
目前，电动汽车上配备的蓄电池种类根据汽车厂商而不同。另外，如果通过输电线一次输送大量电力，会给电力系统造成很大负担。因此，CHAdeMO方式是1台快速充电器只能为１辆电动汽车充电，充电时间大约为30分钟。
菅野开发的蓄电式快速充电系统在利用内置于快速充电器中的整流器，将经由输电线输送过来的交流电转变为直流电方面，与CHAdeMO方式相同。不同的是之后的部分。
菅野开发的快速充电方式与原有快速充电方式的不同
之后会将利用整流器转变为直流电的电力暂时储存于容量高达1600～2400千瓦时的蓄电池中。充电时，切断整流器和蓄电池之间的连接，将蓄电池中的电力迅速提供给电动汽车蓄电池。这样便可在不给电力系统造成负担的情况下，仅用5分钟时间就完成快速充电。
该方式在为存储电力的蓄电池充电时，可使用低价的夜间电力。电费较低，而且还可实现耗电量平均化。
并且，蓄电式快速充电系统将控制充电条件的快速充电控制部分配备于电动汽车上，而不是快速充电器中，这也是个关键。这样一来，即使连接多种蓄电池，也可使每辆电动汽车在适合各自蓄电池的充电控制下进行充电。
还便于利用自然能源
目前，作为用于储存电力的蓄电池，菅野设想使用宽约10米、高约1.5米的大型铅蓄电池。据计算假设该蓄电池的容量为2400千瓦时，那么便可同时为150辆配备16千瓦时蓄电池的三菱汽车制电动汽车“i-MiEV”，或者100辆配备24千瓦时蓄电池的日产汽车公司电动汽车“聆风”充电。
菅野称，除了“5分钟快速充电”、“可同时应对多种蓄电池”之外，该系统还有许多其他优点。
首先，该系统可以从存储电力的蓄电池输出不带噪音的直流电，因此即使在电力品质较差的国家，也可一直用高品质电力进行快速充电。
其次，充电控制精度得到提高。即使蓄电池种类相同，根据使用时间和使用频率，其状态也是千差万別。通过将快速充电控制部分配备于电动汽车上，可更准确地掌握每个蓄电池的状态，根据具体情况进行精度较高的充电控制。因此还可延长电池寿命。据菅野估算，应该会比原来延长15～20％左右。
而且还可促进利用自然能源。这是因为，如果将存储电力的蓄电池与智能电网相连，便可用作太阳能、风力等自然能源剩余电力的蓄电池。除了有助于抑制自然能源的电力波动之外，在电力短缺时段，还可向电力系统提供电力。
再者，因为是将快速充电控制部分配备于电动汽车上，所以还可在2辆电动汽车之间进行快速充电。例如，即使在行驶过程中蓄电池剩余电量显著下降，已经无法行驶，也可请同行或者路过的电动汽车提供电力。
菅野还考虑将电动汽车的报废蓄电池再利用作存储电力的蓄电池。现在，电动汽车配备的蓄电池从安全性的角度考虑，规定不能持续使用太长时间。不过，即使作为电动汽车蓄电池已经达到使用寿命，但充放电功能还可继续使用，因此能够转用作存储电力的蓄电池。
虽然蓄电式快速充电系统似有多个优点，但在普及时面临较大的困难。最大的困难是“在电动汽车上配备快速充电控制部分”，这也是该系统的关键。
在日本，由于CHAdeMO方式实际上已经成为国内标准规格，因此很难获得电动汽车厂商的协助。另外，如果将快速充电控制部分新配备到车辆上，还会导致电动汽车价格上涨。
不过，菅野并没有放弃实现实用化。这是因为，实际上，在电动汽车普通充电方面，虽然国际标准规格已基本确定，但快速充电方面，各国却各不相同，基本没有确定。
比如德国提出的方针是，不仅是控制部位，就连整流器也要配备在电动汽车上，而不是安装在快速充电器上。实际上，主导这一方式的戴姆勒在2010年10月开始量产配备整流器的梅赛德斯•奔驰电动汽车“A级E-CELL”。
将整流器配备在电动汽车上，车身价格会提高几十万日元，此外由于车辆变重，能源效率也将下降。虽然有这些缺点，但相对于日本每台高达300万日元左右的快速充电器价格，德国仅为其几分之一。充电基础设施建设更易于推进。
JFE旗下企业也开发出“超快速充电器”
另外，日本大型钢铁企业JFE旗下的JFE工程技术公司也宣布开发出了将蓄电池内置于快速充电器内，使用夜间存储的电力为电动汽车快速充电的“超快速充电器”。据称使用该快速充电器，在3分钟时间内可充电约50％，5分钟内可充电70％左右。
JFE工程技术将目光放在了充电器成本上。CHAdeMO方式是以50千瓦的功率向快速充电器供电，因此除了快速充电器之外，还需要用于增强受电容量的设备。不仅快速充电器本身价格高，而且受电变压器、大容量线缆布线等设备投资额也较高。
不过，如果采用该公司的方式，便可直接利用15千瓦的普通电源，向快速充电器内的蓄电池蓄电。与CHAdeMO方式相比，设备投资额可削减到6成左右。
菅野认为，由于德国的方式有可能在整个欧洲普及开来，日本也开始出现新动向，因此CHAdeMO方式是否能继续作为日本的标准规格尚不明确。他计划今后继续在各领域大力宣传蓄电式快速充电系统的诸多优点。 （《日经商务在线》特约撰稿人：山田久美）
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