APAS e-Newsletter September 2014

 

智能電網 - 支援電動汽車

 

插入式混合動力電動汽車(PEV)製造商、公用事業共同致力於開發“智能電網”。

自7月底, 全球八大汽車製造商、15個北美電力公司與電力科學研究院(www.EPRI.com)合作開發、並落實標準化的“智能電網”。 這項目幫助管理越來越受歡迎的插電式電動汽車Plug-In Hybrid EV (PEV) 在電力方面需求

這項目的重點是建立一個標準程序,讓電力公司可以高效地提供電力,予不同類型的插電式電動汽車,又同時维持電網的可靠性,並減少發電期間溫室氣體(GHG)排放量的管理。

美國能源情報署估計,每年國家電網系統損失6%的傳輸電力。 ABB 公司(www.abb.us) 應用在2005年全國的平均電力零售價,估計6%損失近乎195億。從2005年至2014年,由於電網較低效率,美國可能失去了總值 $1950億美元。

這個項目的目標是開發一個基於雲端計算的中央伺服器,接受電力公司向電網的電力供應要求 (like Demand Response) ,然後翻譯、優化和規範這些要求,以便傳遞到在指定區內所有合適的插入式車輛。各個汽車製造商將開發、部署與這些智能電網通信兼容的技術。

8個參與該項目的汽車製造商包括:General Motors, American Honda Motor Co. (Honda R&D Americas, Inc.), BMW Group, Chrysler Group LLC, Ford Motor Co., Mercedes-Benz Research & Development North America, Inc., Mitsubishi Motors North America, Inc., and Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc.
在過去的幾年裡,General Motors一直致力研發、測試和它內置在其各個系列車輛的OnStar系統,連接到智能電網解決方案。

Honda利用IBM公司的雲端計算PEV支援平台,在一輛電動汽車示範,實時於網格環境和車輛的電池狀態, 接收和回應充電指示的功能。

在下一階段中,智能電網將被擴展到供電網絡收費結構 ; 例如基於駕駛員的充電時間需求、他們比較喜歡的收費級,以及包括使用可再生能源提供充電。

15個參與該項目的電力公司包括Austin Energy; CenterPoint Energy, Inc.; Commonwealth Edison; ConEd; CPS Energy; DTE Energy, Duke Energy LLC; Manitoba Hydro; Northeast Utilities; PJM Interconnection; Pacific Gas & Electric Co.; San Diego Gas & Electric; Southern California Edison; Southern Co., and the TVA.

  中華人民共和國的科學技術部部組織,編制了《智慧電網重大科技產業化工程“十二五”專項規劃》,為進一步貫徹落實《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020年)》和《國家“十二五”科學和技術發展 規劃》,加快推動能源技術產業創新發展。用戶多元化需求對現有電網提出新的挑戰。

智慧配用電環節“智能電網”要滿足分散式電源接入、電動汽車充放電、電網與用戶雙向互動的需求。亟需突破大規模分散式電源接入、和配電網的關鍵支撐技術。電動汽車發展已進入產業化發展期,電動汽車充放電技術亟需突破。智慧城市和智慧家居的發展,開闢了靈活互動的電能利用新模式,迫切 需要建立開放的智能電網平臺。

 

路試自駕車輛 - 出臺

完全自主或自駕車輛(Fully autonomous vehicles or Self-driving cars)有很大的潛力,提升道路安全、減少交通堵塞、和降低二氧化碳排放。

英國政府宣布了 一千萬英鎊(1,700萬美元)的比賽,邀請最多三個英國城市,各自和企業、研究機構聯合起來提出一個試驗自駕車輛的資助申請 ; 成功團隊將獲資助從2015年1月在公路上測試自駕車輛,測試預計持續18和36個月。截止申請的日期是2014年10月1日。

Self-driving cars的開發已經開展了較多時間,製造商包括Audi, BMW, Mercedes, Toyota, Ford and Volvo。七月初Jaguar也預覽了一輛,可以模仿駕駛者行為的自我學習(self-learning)智能汽車。從去年十一月Nissan公司在日本的高速公路,進行了首次無人駕駛汽車測試。它並表示計劃到2020年生產無人駕駛汽車。

美國的加利福尼亞州,內華達州和佛羅里達州已經通過立法,允許使用無人駕駛汽車。

 

Google公司的無人駕駛汽車原型prototypes,據報導已經完成了700,000英里道路測試。它設定大眾可以在2017年和2020年之間使用它自家的無人駕駛汽車。

谷歌公司原型車使用64激光雷達單元,每個費用US$ 75,000 - US$ 85,000之間 。單元費用相對昂貴,部分原因是大量的手工組裝,和非常小數量單元的生產。

中國Baidu公司開始了它的自駕車輛項目,改裝一輛配有多部傳感器和照相機單元的街景拍攝車,在公司的北京園區巡航測試。預期今年末或2015年初期,研製、組裝第一輛無人駕駛汽車原型。
激光雷達(lidars) 等同是自駕車輛的眼睛,下面圖解說明它的關鍵組件。

 

自駕車輛的眼睛
激光雷達(lidars)設備是讓無人駕駛汽車檢測、避免在道路上的障礙。
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激光雷達是如何看世

激光雷達發出人看不見的激光束,收獲從遠處物體反射的光。傳感器(sensors) 以激光束與反射的光時間差計算遠處物體的距離,並提供數據來塑造該對象物體的形狀、距離。

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汽車需要激光雷達,精確探測在幾百英尺外障礙物的距離。比如激光雷達可以感覺到在大約一個足球場之遙的一個紙袋和小動物之間的差別。
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有些Iidars體積龐大,價格昂貴,耗資US$ 85,000以上,並必須安裝在汽車頂。其他型號,成本低於US$ 1000可以被隱藏在車內,或進氣格柵(grille)後面。

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安裝汽車頂的Iidars可以旋轉,提供360度視角的周圍環境。無人駕駛汽車若是裝備固定的Iidars, 只有有限的觀看區域,將需要在車輛的後方和側面裝備額外的sensors檢測物體。

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Iidars精確地識別物體的形狀細節,但無法分辨顏色。所以要配上攝像頭(camera) 去識別交通信號或讀路標。雷達(Radar)比激光雷達(Iidars)相對不太精確,但具有更長的檢測範圍,因此它通常是傳感器組合(Sensor Mix) 一部分。

谷歌公司原型車使用的64激光雷達單元,每個造價 75,000 - 85,000美元間,相對昂貴,大眾市場無法承受。當自駕車輛量產之前, 激光雷達(lidars)的成本必須大幅度降低價格。

降低成本之一個策略,是不用64激光雷達,改用較少的尺碼。例如Velodyne公司供應的32激光雷達單元,它的成本在30,000元及40,000美元範圍,今年下半年的16激光雷達單元,售價約為10,000美元或以下。

另一個發展方向是ASC公司供應的“閃”雷射雷達(flash lidar) ; 它沒有移動部件,發出一個鐳射閃光和運用内置圖像感測器 (image sensor) 收集反射資料。汽車製造商和零部件製造商在2015可以採購,每個試製的樣品约1萬美元,當量產和可嵌入在汽車之後,每個單元可以減價到500美元。

賦予自駕車輛,能夠識別不尋常的物體,在異常的情況下作出適當的反應,仍然是嚴峻的科研挑戰。

即使自駕車輛可以比較大部份司機,犯上更少的錯誤,但是發生碰撞事故時,哪一方是負責:車內乘客,汽車製造商和軟件公司?除此之外,還有“道德問題”。例如自駕車輛因為保護乘客,車禍里面撞擊行人?反之或者挽救行人傷害乘客?法律問題隨時與技術性問題同樣令人頭痛。