電動汽車的隱形翅膀

眼下汽車行業(yè)出現(xiàn)了一個新的IT挑戰(zhàn)，即需要為電動汽車建立一套龐大的基礎(chǔ)設施，來保證電動汽車的充電需求，以確保電動汽車能真正走向市場。這個過程迫切需要信息技術(shù)的大力推動，確切地說，需要借助IT技術(shù)的強大數(shù)據(jù)處理能力來保證充電需求，并優(yōu)化電力的利用率。分析師們認為，電動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)推出的新型電動汽車（福特和寶馬會在今年夏天推出類似的電動汽車）已經(jīng)能夠連接到智能電網(wǎng)，通過3G網(wǎng)絡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，它們在合作開發(fā)基于Azure的服務，為豐田電動汽車駕駛員提供數(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充電站。”他表示，技術(shù)還可以為其他任務助一臂之力，包括預定充電站、為駕駛員規(guī)劃駛往充電站的路線、開始繳費以支付汽車的充電費，以及控制和平衡電力公司的電力負荷。他補充說：“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，那是由于我們其實之前就已經(jīng)走上了這條道路。上世紀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)的電動汽車——EV1。這款車一開始就注定要失敗，一部介紹這款車的紀錄片列舉了它為何失敗的幾個理由，而一個主要理由是IT當時還沒有準備好迎接從燃油汽車時代到電動汽車時代的這一重大轉(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似乎已為電動汽車做好了準備。

解決“里程焦慮”問題

汽車行業(yè)使用“里程焦慮”（Range Anxiety）這個術(shù)語有其充分理由。電動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——比如在外界普遍認為電動汽車較普遍的舊金山，也只有幾十個充電站。電動汽車要取得成功，克服這個障礙至關(guān)重要。

Koslowski說：“電動汽車要大行其道，電動汽車的擁有體驗一定要盡可能地與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機汽車一樣舒適、相似。”

汽車廠商很清楚地知道，電動汽車基礎(chǔ)設施現(xiàn)處在早期階段，所以它們正在設法依靠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嵌入式平臺開發(fā)。通過該系統(tǒng)提供的一個儀表板，駕駛員可以安排行駛路線、預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。這個工具還讓駕駛員可以設定車內(nèi)的溫控系統(tǒng)，以便在汽車充電的同時預熱或預冷，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到目的地。日產(chǎn)還通過電子郵件每個月發(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)的電動汽車項目經(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)）對行駛里程的影響。他說：“我們主要致力于電動汽車的專有特性研究。目前除了電池和動力傳動系統(tǒng)方面的數(shù)據(jù)外，針對電動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里程有怎樣的影響，然后把這些數(shù)據(jù)反饋給駕駛員?！?/p>

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，而在電動汽車基礎(chǔ)設施建設的早期階段，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定充電站，甚至可以坐在車里預付充電費。另一個更長遠的計劃是幫助電力公司平衡供電系統(tǒng)的總體用電負荷。

不用上車通過智能手機就可以了解電動汽車電池的電力狀態(tài)。

輔助電動汽車的設計

IT還被大量應用于電動汽車本身的設計上，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)標準。

表明IT如何幫助設計電動汽車的一個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)設計出Volt，很大程度上要歸功于IT技術(shù)支持下的強大的數(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)包括當前充電狀態(tài)和來自發(fā)動機的故障碼。車載電動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，包括表明每個模塊如何工作的實時診斷數(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)倉庫，并改動設計。

用IT技術(shù)來輔助汽車設計并不是什么新鮮事——安吉星之前就通過IT技術(shù)獲取來自燃油汽車的測試車隊數(shù)據(jù)，但是Volt與之前的應用IT技術(shù)的區(qū)別在于，設計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)立即改動設計。通用汽車公司使用IBM的Rational軟件來記錄設計變化、解讀傳感器數(shù)據(jù)，并將變化傳送給研發(fā)團隊。設計師們使用Compuware軟件對收集來的數(shù)據(jù)進行分析，用來確定汽車隔多久就需要充電。

Liedel說：“在測試車的研發(fā)期間，我們要從每個電池組收集大約幾百個不同的數(shù)據(jù)。我們把這部分數(shù)據(jù)直接反饋給電池實驗室的工作人員。另外，我們在研發(fā)汽車時，非常注重整車的生命周期測試，以及把實驗室的結(jié)果與現(xiàn)場測試的實際結(jié)果聯(lián)系起來?！彼M一步解釋說，研發(fā)團隊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電池性能有怎樣的影響。

寶馬公司在設計Mini E量產(chǎn)車和寶馬ActiveE概念車時也采用了類似的方法，這家德國汽車制造商將在今年夏天現(xiàn)場測試這款概念車。

寶馬電動汽車運營和戰(zhàn)略經(jīng)理Rich Steinberg表示，寶馬在研發(fā)階段與加州大學戴維斯分校進行合作，以分析來自測試車輛的數(shù)據(jù)。寶馬分析了電池方面的數(shù)據(jù)，比如與不預熱或不預冷相比，汽車連接到充電站時遠程開啟車內(nèi)溫度控制系統(tǒng)（可以使用日產(chǎn)的Carwings iPhone應用程序來實現(xiàn)）在測試期間對電池性能有何影響。

讓寶馬研究人員吃驚的是，他們發(fā)現(xiàn)大多數(shù)電動汽車駕駛員往往在晚上充電，哪怕電動汽車的電量遠遠沒有用完。將投放美國市場的Mini E車型會充分考慮這種習慣，讓汽車整個晚上處于充電狀態(tài)，從而有效延長汽車的行駛里程。寶馬能夠利用收集到的這些數(shù)據(jù)——數(shù)據(jù)存儲在慕尼黑的一臺中央服務器上，不僅改進電池組的設計，還能改進制造車輛的方式。比如，寶馬公司在測試Mini E時發(fā)現(xiàn)，可以采用更輕的制造材料來延長電動汽車的總里程數(shù)。

在網(wǎng)站上匯總電動汽車數(shù)據(jù)

IT不僅在研發(fā)電動汽車時發(fā)揮了更大的作用，還能在優(yōu)化駕駛員的駕駛習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告，看看自己到過哪些地方，查看電池在一段時間后的性能。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)，包括當前充電狀態(tài)和所剩電力還能跑的里程，電動汽車車主在使用哪種充電模式，與只使用燃油相比，汽車在電動駕駛模式下總共能跑多少里程等。2011年年中，該網(wǎng)站會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)計數(shù)字，比如燃油經(jīng)濟性和上下班距離。

雪佛蘭Volt及其他電動汽車還使用了微軟Hohm服務，這項服務可幫助人們監(jiān)測自己家里的耗電情況，并與電力公司的電表計量聯(lián)系起來。它可以讓駕駛員知道為電動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)電動汽車的成敗，因為它們讓駕駛員可以深入了解自己的電動汽車耗電情況。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。實際上，就電動汽車基礎(chǔ)設施而言，IT有助于更好地集中管理用電量、檢查電網(wǎng)負荷，甚至為駕駛員提供獎勵機制，比如在指定時段充電可以少繳電費。只是這些想法現(xiàn)在還處于早期規(guī)劃階段，因為電力公司還在觀望購買電動汽車會不會成為一種消費時尚。

日產(chǎn)Leaf的儀表盤中顯示了電池電力使用狀況。

管理電動汽車的供電

說到IT在電動汽車領(lǐng)域的作用，最激動人心的發(fā)展前景之一是管理電動汽車的供電和耗電。與電動汽車相比，燃油汽車方面的基礎(chǔ)設施雖然很廣泛，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量尺來測量油箱儲油量。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?！?/p>

Tinskey表示，在電動汽車領(lǐng)域，未來可以分析電動汽車中的相關(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?？怂闺妱悠嚂斗诺矫绹膸讉€城市進行測試，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、駕駛習慣，甚至氣候條件等。

Mike Kuss是全美可再生能源實驗室的工程師，也是電動汽車電網(wǎng)集成小組（Electric Vehicle Grid-Integration Team）的成員——這是美國能源部下屬的一個研究組織，與包括汽車制造商在內(nèi)的公共和私營機構(gòu)開展廣泛合作。他表示，電動汽車的能源管理非常有可能實現(xiàn)。目前，他所在的小組在科羅拉多州測試電動卡車，以進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行駛路線經(jīng)過因紅綠燈而時停時開的地區(qū)時，車輛的電力需求會發(fā)生怎樣的變化。

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

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

上述所有這些測試數(shù)據(jù)將用于評估和規(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）。

引導電動汽車及時找到充電站是IT技術(shù)的最主要的應用之一。

為電動汽車建立網(wǎng)絡運營中心

一旦電動汽車基礎(chǔ)設施部署到位，就有可能在電動汽車較為普及的大城市為電動汽車建立網(wǎng)絡運營中心（NOC）。Gartner公司的Koslowski表示，這一幕要成為現(xiàn)實，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)測所有充電站的NOC聯(lián)網(wǎng)。

NOC將有助于把電動汽車駕駛員的實際用電量與城市現(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)劃更長遠的用電需求。

Tinskey說：“網(wǎng)絡運營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，我們預計電力公司會大力推進。”

Koslowski表示，為電動汽車建立的NOC可能極其重要。他預計，到2020年，電動汽車將占到汽車總量的7%；到2030年，這個比例會高得多。這意味著電動汽車對電網(wǎng)的影響會大得多，城市必須更多地了解汽車在何處行駛、如何平衡電力負荷、如何布建充電站，以及如何確?？偸怯械胤娇梢猿潆?。

Koslowski表示，IT將在建立基礎(chǔ)設施中起到重要作用，對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，那樣他就知道應該在何處泊車和充電，或者汽車里程減少時及時提醒駕駛員。

與傳統(tǒng)汽車相比，IT在電動汽車中發(fā)揮著更重要的作用。

確保電動汽車通信的安全

與數(shù)據(jù)傳送和分析密切相關(guān)的一個問題是數(shù)據(jù)的安全問題。這些問題涉及電動汽車數(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，以充電費支付為例，數(shù)據(jù)不僅在充電站進行了加密，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)算中心只能對與授權(quán)充電站提供商有關(guān)的那部分數(shù)據(jù)進行解密和轉(zhuǎn)發(fā)——它為每家提供商單獨解密數(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。

標準是IT能發(fā)揮作用的另一個領(lǐng)域。福特的Tinskey表示，這方面仍處于早期階段。電動汽車基礎(chǔ)設施中每個單獨的數(shù)據(jù)孤島從技術(shù)上來說都很先進——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)送給電動汽車，連汽車本身也使用標準連接來進行充電，但是針對這些孤島之間進行聯(lián)系的標準還沒有到位。

幸運的是，電動汽車行業(yè)已表態(tài)愿意展開標準方面的合作——比如說，SAE J1772充電標準是大多數(shù)流行電動汽車（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)用來處理電動汽車數(shù)據(jù)的行業(yè)性標準這個過程可能很緩慢，要取決于有多少人在接下來的幾年購買電動汽車。

可以肯定的是，與電動汽車相關(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)出更好的電動汽車和建立更可靠的電動汽車基礎(chǔ)設施。