電動(dòng)汽車的隱形翅膀

眼下汽車行業(yè)出現(xiàn)了一個(gè)新的IT挑戰(zhàn)，即需要為電動(dòng)汽車建立一套龐大的基礎(chǔ)設(shè)施，來保證電動(dòng)汽車的充電需求，以確保電動(dòng)汽車能真正走向市場(chǎng)。這個(gè)過程迫切需要信息技術(shù)的大力推動(dòng)，確切地說，需要借助IT技術(shù)的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力來保證充電需求，并優(yōu)化電力的利用率。分析師們認(rèn)為，電動(dòng)汽車這種新型汽車要取得成功必須有IT技術(shù)的幫助。

雪佛蘭和日產(chǎn)推出的新型電動(dòng)汽車（福特和寶馬會(huì)在今年夏天推出類似的電動(dòng)汽車）已經(jīng)能夠連接到智能電網(wǎng)，通過3G網(wǎng)絡(luò)傳送電池使用和駕駛模式方面的大量數(shù)據(jù)。豐田和微軟在4月初共同宣布，它們?cè)诤献鏖_發(fā)基于Azure的服務(wù)，為豐田電動(dòng)汽車駕駛員提供數(shù)據(jù)。

Gartner公司的汽車部副總裁Thilo Koslowski說：“IT能夠分析電動(dòng)汽車所需要的車載和非車載能源管理系統(tǒng)，幫助駕駛員找到下一個(gè)充電站。”他表示，技術(shù)還可以為其他任務(wù)助一臂之力，包括預(yù)定充電站、為駕駛員規(guī)劃駛往充電站的路線、開始繳費(fèi)以支付汽車的充電費(fèi)，以及控制和平衡電力公司的電力負(fù)荷。他補(bǔ)充說：“我們還可以分析駕駛行為，決定把充電站建在何處。”

如果這一切聽起來很耳熟，那是由于我們其實(shí)之前就已經(jīng)走上了這條道路。上世紀(jì)90年代末，通用汽車公司推出了第一款由一家大汽車制造商正式生產(chǎn)的電動(dòng)汽車——EV1。這款車一開始就注定要失敗，一部介紹這款車的紀(jì)錄片列舉了它為何失敗的幾個(gè)理由，而一個(gè)主要理由是IT當(dāng)時(shí)還沒有準(zhǔn)備好迎接從燃油汽車時(shí)代到電動(dòng)汽車時(shí)代的這一重大轉(zhuǎn)變。

幾家汽車制造商和密切關(guān)注汽車行業(yè)的人士表示，這一回IT似乎已為電動(dòng)汽車做好了準(zhǔn)備。

解決“里程焦慮”問題

汽車行業(yè)使用“里程焦慮”（Range Anxiety）這個(gè)術(shù)語有其充分理由。電動(dòng)汽車每次充電只能行駛約80#12316;160公里，而目前充電站數(shù)量少得可憐——比如在外界普遍認(rèn)為電動(dòng)汽車較普遍的舊金山，也只有幾十個(gè)充電站。電動(dòng)汽車要取得成功，克服這個(gè)障礙至關(guān)重要。

Koslowski說：“電動(dòng)汽車要大行其道，電動(dòng)汽車的擁有體驗(yàn)一定要盡可能地與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車一樣舒適、相似。”

汽車廠商很清楚地知道，電動(dòng)汽車基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)處在早期階段，所以它們正在設(shè)法依靠IT技術(shù)來緩解“里程焦慮”的問題。比如，日產(chǎn)Leaf完全靠電池電力能行駛大約160公里的路程。它使用一種名為Carwings的系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于微軟的Windows Embedded Automotive 7嵌入式平臺(tái)開發(fā)。通過該系統(tǒng)提供的一個(gè)儀表板，駕駛員可以安排行駛路線、預(yù)先知道能不能在途中找到充電站、這些充電站建在何處等。Carwings可以在iPhone上使用，顯示當(dāng)前充電量或狀態(tài)，那樣駕駛員不用上車就能夠做出行駛路線方面的合理決定。這個(gè)工具還讓駕駛員可以設(shè)定車內(nèi)的溫控系統(tǒng)，以便在汽車充電的同時(shí)預(yù)熱或預(yù)冷，那樣在寒冷天氣，充好電后車內(nèi)溫度已經(jīng)上來。

Carwings系統(tǒng)的主要目的是幫助駕駛員了解車載電池的電力狀態(tài)和前往目的地這一路上的充電站的情況，借此決定要不要先充電、路上是否能充電等以保證順利達(dá)到目的地。日產(chǎn)還通過電子郵件每個(gè)月發(fā)送電力使用模式方面的最新數(shù)據(jù)。有了這些數(shù)據(jù)，駕駛員就可以改變上下班路線，或調(diào)整車內(nèi)的溫控配置。

日產(chǎn)的電動(dòng)汽車項(xiàng)目經(jīng)理Gregg Hedgren表示，該公司使用一些專門的算法來分析電動(dòng)汽車的一些規(guī)律，比如每次充電后平均的行駛里程、溫度控制（如空調(diào)）對(duì)行駛里程的影響。他說：“我們主要致力于電動(dòng)汽車的專有特性研究。目前除了電池和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)方面的數(shù)據(jù)外，針對(duì)電動(dòng)汽車其他方面收集的數(shù)據(jù)不多。我們將繼續(xù)完善自己的研究和算法，比如研究頻繁加速對(duì)里程有怎樣的影響，然后把這些數(shù)據(jù)反饋給駕駛員。”

Hedgren表示，眼下充電站位置方面的數(shù)據(jù)還只是每季度更新一次，而在電動(dòng)汽車基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的早期階段，每季度更新一次已經(jīng)足夠了。

現(xiàn)在，日產(chǎn)還在考慮如何與電力公司進(jìn)行合作，以便幫助駕駛員不僅順利找到充電站，還能在充電高峰期預(yù)定充電站，甚至可以坐在車?yán)镱A(yù)付充電費(fèi)。另一個(gè)更長(zhǎng)遠(yuǎn)的計(jì)劃是幫助電力公司平衡供電系統(tǒng)的總體用電負(fù)荷。

不用上車通過智能手機(jī)就可以了解電動(dòng)汽車電池的電力狀態(tài)。

輔助電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì)

IT還被大量應(yīng)用于電動(dòng)汽車本身的設(shè)計(jì)上，包括為充電傳感器開發(fā)相關(guān)的支持軟件、為充電端口開發(fā)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

表明IT如何幫助設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車的一個(gè)最佳典例就是雪佛蘭Volt（Chevy Volt）。通用汽車公司把350輛試產(chǎn)的Volt分配給早期的試駕者（其中許多是本公司的員工）試駕，然后獲取每個(gè)試駕者提供的數(shù)據(jù)。通用汽車公司能在短短3年內(nèi)、而不是通常的5年內(nèi)設(shè)計(jì)出Volt，很大程度上要?dú)w功于IT技術(shù)支持下的強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析能力。

據(jù)安吉星（OnStar）公司的CIO Jeff Liedel介紹，雪佛蘭獲取的數(shù)據(jù)包括當(dāng)前充電狀態(tài)和來自發(fā)動(dòng)機(jī)的故障碼。車載電動(dòng)汽車控制模塊許多是嶄新的，所以獲取來自這些模塊的具體數(shù)據(jù)顯得至關(guān)重要，包括表明每個(gè)模塊如何工作的實(shí)時(shí)診斷數(shù)據(jù)。隨后，工程師們能夠跟蹤和記錄這些數(shù)據(jù)，分析包含眾多診斷信息的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，并改動(dòng)設(shè)計(jì)。

用IT技術(shù)來輔助汽車設(shè)計(jì)并不是什么新鮮事——安吉星之前就通過IT技術(shù)獲取來自燃油汽車的測(cè)試車隊(duì)數(shù)據(jù)，但是Volt與之前的應(yīng)用IT技術(shù)的區(qū)別在于，設(shè)計(jì)師們能夠非常迅速地獲得數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)立即改動(dòng)設(shè)計(jì)。通用汽車公司使用IBM的Rational軟件來記錄設(shè)計(jì)變化、解讀傳感器數(shù)據(jù)，并將變化傳送給研發(fā)團(tuán)隊(duì)。設(shè)計(jì)師們使用Compuware軟件對(duì)收集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，用來確定汽車隔多久就需要充電。

Liedel說：“在測(cè)試車的研發(fā)期間，我們要從每個(gè)電池組收集大約幾百個(gè)不同的數(shù)據(jù)。我們把這部分?jǐn)?shù)據(jù)直接反饋給電池實(shí)驗(yàn)室的工作人員。另外，我們?cè)谘邪l(fā)汽車時(shí)，非常注重整車的生命周期測(cè)試，以及把實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的實(shí)際結(jié)果聯(lián)系起來。”他進(jìn)一步解釋說，研發(fā)團(tuán)隊(duì)還考慮了分別在炎熱與寒冷環(huán)境下行駛的汽車其充電對(duì)電池性能有怎樣的影響。

寶馬公司在設(shè)計(jì)Mini E量產(chǎn)車和寶馬ActiveE概念車時(shí)也采用了類似的方法，這家德國(guó)汽車制造商將在今年夏天現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試這款概念車。

寶馬電動(dòng)汽車運(yùn)營(yíng)和戰(zhàn)略經(jīng)理Rich Steinberg表示，寶馬在研發(fā)階段與加州大學(xué)戴維斯分校進(jìn)行合作，以分析來自測(cè)試車輛的數(shù)據(jù)。寶馬分析了電池方面的數(shù)據(jù)，比如與不預(yù)熱或不預(yù)冷相比，汽車連接到充電站時(shí)遠(yuǎn)程開啟車內(nèi)溫度控制系統(tǒng)（可以使用日產(chǎn)的Carwings iPhone應(yīng)用程序來實(shí)現(xiàn)）在測(cè)試期間對(duì)電池性能有何影響。

讓寶馬研究人員吃驚的是，他們發(fā)現(xiàn)大多數(shù)電動(dòng)汽車駕駛員往往在晚上充電，哪怕電動(dòng)汽車的電量遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有用完。將投放美國(guó)市場(chǎng)的Mini E車型會(huì)充分考慮這種習(xí)慣，讓汽車整個(gè)晚上處于充電狀態(tài)，從而有效延長(zhǎng)汽車的行駛里程。寶馬能夠利用收集到的這些數(shù)據(jù)——數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在慕尼黑的一臺(tái)中央服務(wù)器上，不僅改進(jìn)電池組的設(shè)計(jì)，還能改進(jìn)制造車輛的方式。比如，寶馬公司在測(cè)試Mini E時(shí)發(fā)現(xiàn)，可以采用更輕的制造材料來延長(zhǎng)電動(dòng)汽車的總里程數(shù)。

在網(wǎng)站上匯總電動(dòng)汽車數(shù)據(jù)

IT不僅在研發(fā)電動(dòng)汽車時(shí)發(fā)揮了更大的作用，還能在優(yōu)化駕駛員的駕駛習(xí)慣方面起到重要作用。比如，駕駛員將來有望查看汽車行駛報(bào)告，看看自己到過哪些地方，查看電池在一段時(shí)間后的性能。然后，他們可以利用這些信息來決定如何駕駛，甚至決定選擇哪條路線去上班。

值得關(guān)注的是，雪佛蘭Volt已經(jīng)有一個(gè)網(wǎng)站，可以匯總每輛汽車（以匿名的形式）的電池使用數(shù)據(jù)，包括當(dāng)前充電狀態(tài)和所剩電力還能跑的里程，電動(dòng)汽車車主在使用哪種充電模式，與只使用燃油相比，汽車在電動(dòng)駕駛模式下總共能跑多少里程等。2011年年中，該網(wǎng)站會(huì)提供駕駛效率方面的更豐富數(shù)據(jù)，包括只用電力已行駛了多少里程。眼下，這家公司發(fā)布了一些不同駕駛員的統(tǒng)計(jì)數(shù)字，比如燃油經(jīng)濟(jì)性和上下班距離。

雪佛蘭Volt及其他電動(dòng)汽車還使用了微軟Hohm服務(wù)，這項(xiàng)服務(wù)可幫助人們監(jiān)測(cè)自己家里的耗電情況，并與電力公司的電表計(jì)量聯(lián)系起來。它可以讓駕駛員知道為電動(dòng)汽車充電用了多少度電。

Gartner公司的Koslowski表示，這些網(wǎng)站事關(guān)電動(dòng)汽車的成敗，因?yàn)樗鼈冏岏{駛員可以深入了解自己的電動(dòng)汽車耗電情況。從更廣的角度來看，它們還能表明IT如何從更宏觀的層面來了解總耗電情況。實(shí)際上，就電動(dòng)汽車基礎(chǔ)設(shè)施而言，IT有助于更好地集中管理用電量、檢查電網(wǎng)負(fù)荷，甚至為駕駛員提供獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，比如在指定時(shí)段充電可以少繳電費(fèi)。只是這些想法現(xiàn)在還處于早期規(guī)劃階段，因?yàn)殡娏具€在觀望購(gòu)買電動(dòng)汽車會(huì)不會(huì)成為一種消費(fèi)時(shí)尚。

日產(chǎn)Leaf的儀表盤中顯示了電池電力使用狀況。

管理電動(dòng)汽車的供電

說到IT在電動(dòng)汽車領(lǐng)域的作用，最激動(dòng)人心的發(fā)展前景之一是管理電動(dòng)汽車的供電和耗電。與電動(dòng)汽車相比，燃油汽車方面的基礎(chǔ)設(shè)施雖然很廣泛，但技術(shù)含量低。

福特公司的可持續(xù)發(fā)展經(jīng)理Mike Tinskey說：“在汽油領(lǐng)域，我們目前并沒有太多有關(guān)汽油的信息。比如，我們不知道客戶在汽油使用方面的情況。有些加油站還在用原始的測(cè)量尺來測(cè)量油箱儲(chǔ)油量。想了解地下和煉油廠有多少燃油，肯定離不開歷史數(shù)據(jù)和數(shù)字，只有那樣才能了解整體的需求狀況。”

Tinskey表示，在電動(dòng)汽車領(lǐng)域，未來可以分析電動(dòng)汽車中的相關(guān)數(shù)據(jù)，從而知道電力來自何處（可從電力公司獲取數(shù)據(jù)）、這些電力去向何處（通過分析來自充電站的數(shù)據(jù)來了解）。福特已經(jīng)分析了這方面的眾多數(shù)據(jù)，并宣布即將推出的福特福克斯電動(dòng)汽車會(huì)投放到美國(guó)的幾個(gè)城市進(jìn)行測(cè)試，包括休斯敦、底特律和紐約。Tinskey表示，福特分析了眾多數(shù)據(jù)，如各城市的供電狀況、駕駛習(xí)慣，甚至氣候條件等。

Mike Kuss是全美可再生能源實(shí)驗(yàn)室的工程師，也是電動(dòng)汽車電網(wǎng)集成小組（Electric Vehicle Grid-Integration Team）的成員——這是美國(guó)能源部下屬的一個(gè)研究組織，與包括汽車制造商在內(nèi)的公共和私營(yíng)機(jī)構(gòu)開展廣泛合作。他表示，電動(dòng)汽車的能源管理非常有可能實(shí)現(xiàn)。目前，他所在的小組在科羅拉多州測(cè)試電動(dòng)卡車，以進(jìn)一步了解它們的用電需求以及如何利用IT來調(diào)整行駛路線。比如，他所在的小組分析了當(dāng)行駛路線經(jīng)過因紅綠燈而時(shí)停時(shí)開的地區(qū)時(shí)，車輛的電力需求會(huì)發(fā)生怎樣的變化。

Kuss說：“我們實(shí)際上是在實(shí)時(shí)關(guān)注車輛，比如我們能夠看到上坡行駛對(duì)于電池組剩余電能的減少有怎樣的影響。從成千上萬人的實(shí)際駕駛方式來看，我們發(fā)現(xiàn)人們其實(shí)并沒有用完電池的電力。平時(shí)，你可能開不到80公里，常常只是休長(zhǎng)假、出遠(yuǎn)門時(shí)才偶爾用車。”

Kuss說，作為車主的第二輛汽車也極大地影響了電動(dòng)汽車的使用模式。比如說，有些人開電動(dòng)汽車可能只是用來上下班。

上述所有這些測(cè)試數(shù)據(jù)將用于評(píng)估和規(guī)劃能源在城市中如何使用、有多少能源可供使用，以及使用了哪種能源（包括可再生能源）。

引導(dǎo)電動(dòng)汽車及時(shí)找到充電站是IT技術(shù)的最主要的應(yīng)用之一。

為電動(dòng)汽車建立網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)中心

一旦電動(dòng)汽車基礎(chǔ)設(shè)施部署到位，就有可能在電動(dòng)汽車較為普及的大城市為電動(dòng)汽車建立網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)中心（NOC）。Gartner公司的Koslowski表示，這一幕要成為現(xiàn)實(shí)，很可能需要政府積極參與，至少先要建立充電站，然后與能夠監(jiān)測(cè)所有充電站的NOC聯(lián)網(wǎng)。

NOC將有助于把電動(dòng)汽車駕駛員的實(shí)際用電量與城市現(xiàn)有的發(fā)電量聯(lián)系起來。另外，隨著電動(dòng)汽車的使用日益普及，還有望幫助電力規(guī)劃人員規(guī)劃更長(zhǎng)遠(yuǎn)的用電需求。

Tinskey說：“網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)中心的最大受益者將是電力公司。所以，如果提出建立這類系統(tǒng)的方案，我們預(yù)計(jì)電力公司會(huì)大力推進(jìn)。”

Koslowski表示，為電動(dòng)汽車建立的NOC可能極其重要。他預(yù)計(jì)，到2020年，電動(dòng)汽車將占到汽車總量的7%；到2030年，這個(gè)比例會(huì)高得多。這意味著電動(dòng)汽車對(duì)電網(wǎng)的影響會(huì)大得多，城市必須更多地了解汽車在何處行駛、如何平衡電力負(fù)荷、如何布建充電站，以及如何確保總是有地方可以充電。

Koslowski表示，IT將在建立基礎(chǔ)設(shè)施中起到重要作用，對(duì)NOC概念來說更是如此。建有NOC的城市有望將數(shù)據(jù)提供給駕駛員，那樣他就知道應(yīng)該在何處泊車和充電，或者汽車?yán)锍虦p少時(shí)及時(shí)提醒駕駛員。

與傳統(tǒng)汽車相比，IT在電動(dòng)汽車中發(fā)揮著更重要的作用。

確保電動(dòng)汽車通信的安全

與數(shù)據(jù)傳送和分析密切相關(guān)的一個(gè)問題是數(shù)據(jù)的安全問題。這些問題涉及電動(dòng)汽車數(shù)據(jù)本身的隱私。

梅賽德斯－奔馳公司的戰(zhàn)略經(jīng)理Ralf Oestreicher介紹了該公司目前針對(duì)已投放歐洲的E-Cell原型車（包括梅賽德斯AMG E-Cell）的一些做法。他表示，以充電費(fèi)支付為例，數(shù)據(jù)不僅在充電站進(jìn)行了加密，而且在傳送到處理交易的結(jié)算中心的途中也經(jīng)過了加密。不過結(jié)算中心只能對(duì)與授權(quán)充電站提供商有關(guān)的那部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行解密和轉(zhuǎn)發(fā)——它為每家提供商單獨(dú)解密數(shù)據(jù)，而不是使用一套IT系統(tǒng)為每家提供商統(tǒng)一解密數(shù)據(jù)。這樣一來，就防止了數(shù)據(jù)因失竊而泄密的可能性。

標(biāo)準(zhǔn)是IT能發(fā)揮作用的另一個(gè)領(lǐng)域。福特的Tinskey表示，這方面仍處于早期階段。電動(dòng)汽車基礎(chǔ)設(shè)施中每個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)孤島從技術(shù)上來說都很先進(jìn)——電力公司使用智能電網(wǎng)，充電站將位置方面的數(shù)據(jù)發(fā)送給電動(dòng)汽車，連汽車本身也使用標(biāo)準(zhǔn)連接來進(jìn)行充電，但是針對(duì)這些孤島之間進(jìn)行聯(lián)系的標(biāo)準(zhǔn)還沒有到位。

幸運(yùn)的是，電動(dòng)汽車行業(yè)已表態(tài)愿意展開標(biāo)準(zhǔn)方面的合作——比如說，SAE J1772充電標(biāo)準(zhǔn)是大多數(shù)流行電動(dòng)汽車（比如Volt和Leaf）上使用的五針插頭。這種插頭能夠安全地傳送來自汽車的數(shù)據(jù)，包括充電狀態(tài)和里程。

Tinskey表示，開發(fā)用來處理電動(dòng)汽車數(shù)據(jù)的行業(yè)性標(biāo)準(zhǔn)這個(gè)過程可能很緩慢，要取決于有多少人在接下來的幾年購(gòu)買電動(dòng)汽車。

可以肯定的是，與電動(dòng)汽車相關(guān)的大部分IT技術(shù)大部分已到位。目前仍然需要的主要是建立充電站提供商、電網(wǎng)以及新的汽車品牌和型號(hào)之間的聯(lián)系通道。汽車廠商已經(jīng)在分析來自駕駛員的豐富數(shù)據(jù)，接下來的步驟將是利用這些數(shù)據(jù)開發(fā)出更好的電動(dòng)汽車和建立更可靠的電動(dòng)汽車基礎(chǔ)設(shè)施。