旅行汽车网通过NREL：
NREL电动汽车网格集成团队的NREL科学家Michael Kuss从车辆测试和集成设施（VTIF）的测试电动汽车中读取数据。信用：丹尼斯·施罗德
车辆测试和集成设施（VTIF）的工程师可以欣赏丹佛天际线的壮丽景色。但是，有些日子里，丹佛的“棕云”景观就存在了-空气污染部分是由汽车排放造成的。令人沮丧的是，棕色的云层帮助工程师专注于未来的技术，这些技术将大大减少甚至最终消除这些排放。
美国能源部（DOE）国家可再生能源实验室（NREL）的研究人员正在通过整合先进的电动汽车技术，扩大可再生能源在汽车充电中的使用以及与电网的融合，来推动交通运输的可持续发展。
NREL交通技术与系统中心（CTTS）测试与分析部门经理Bob Rehn表示：“我们的目标是针对必要的关键创新，以加快电动汽车的采用速度。”“此外，我们的工作重点是将扩大使用可再生能源为这些车辆充电的方案。”
合适的工作工具
丹佛的“棕色云”（在背景中可见）是VTIF上致力于清洁车辆技术的NREL研究人员的动力和灵感。信用：丹尼斯·施罗德
VTIF已经运行了一年多，专门针对测试电动汽车，充电选项和电网集成而建造，所有这些对于扩展插电式电动汽车（PEV）的运输基础设施至关重要。
NREL车辆系统工程师Mike Simpson说：“有很多实体在研究电动汽车，电网集成或基础设施的组件。”“很少有地方关注它们如何作为一个更大的互连系统融合在一起。该设施是从头开始设计的，专门用于解决该交叉点。”
VTIF的功能包括智能电网中的车辆能源管理，与可再生能源的车辆充电集成，双向车辆充电测试和演示以及车辆热管理。该设施的四个测试间允许在受控环境中一次执行多个测试，并且可以容纳多种车辆，其中包括一个专门为重型车辆进行测试而建造的测试间。该设施即将增加的功能是一个18千瓦的太阳能电池阵列，该阵列将直接与车辆充电联系在一起，并将使研究人员能够围绕太阳能的使用进行更多的工作，从而为微电网内的电动汽车充电。
更好的收费和更好的网格
电动汽车的充电方式以及充电时它们与电网的相互作用方面的进一步发展对于PEV技术的未来部署至关重要。VTIF所做的许多工作都集中在这项工作上，并且是与NREL的新能源系统集成设施（ESIF）共同完成的。
辛普森说：“我们将以前从未有理由互相交谈的系统整合在一起。”“有巨大的机会为车辆和电网的交叉点带来价值，这将增加对这些技术的采用。”
VTIF的主要研究重点是智能充电。智能充电涉及车辆与充电站之间的直接通信，带来的信息使电网运营商，充电站以及潜在的车辆本身可以决定何时以及如何为车辆充电。普通电动汽车一天无人坐着可坐20到22个小时，但使用当前技术仅需2-4个小时即可充电。这使电动汽车成为电网上非常灵活的负载。
这种灵活性为NREL研究人员提供了机会，使他们专注于智能充电应用，这些应用将利用最经济和环境可持续的充电选项-同时仍允许驾驶员按需使用车辆。
4小时的加油量不足以与汽油发动机竞争公路上的需求，因此工程师正在探索快速充电的方案。如果电池快没电了，快速充电可能会在15到25分钟内为电动汽车充电。该技术采用交流（AC）电网电源到直流（DC）电源的转换，可以直接将其传输到电池组。这种方法可以使用较小的充电设备更快地充电。
此外，VTIF研究人员正在探索双向充电的机会。双向或车辆到电网（V2G）充电采用智能充电功能，但也允许车辆放电回电网，这将车辆电池变成电网存储设备。与微电网结合使用时，此功能特别受关注。微电网是电网的一个潜在的自给自足的部分，它与整个电网相连，但具有提供和管理自己的能源的能力。在未来的情况下，间歇性可再生资源可能会产生可变的产量，随时可用的存储可以缓冲这种可变性。通过双向充电，电动汽车可以发挥这种作用，并且该汽车成为智能电网或微电网中的资产。紧急备用电源或用于此目的的车队的使用是该技术特别感兴趣的领域。
辛普森说：“我们需要探索所有不同的价值流，以使电动汽车得到更广泛的采用，并改善与电网的互动。”“我们可以在VTIF上彼此协调地实施所有这些不同策略。这是一个非常令人兴奋的机会。”
通过绿色信号扩大可再生能源的使用
NREL车辆系统工程师Mike Simpson将电动汽车的直流（DC）电池连接到电网充电系统，该系统用车辆存储的电能补充电网。信用：丹尼斯·施罗德
电动汽车的下一个重大步骤是扩大使用可再生能源作为充电资源。这涉及在电网上可再生资源最多的情况下，利用增强的智能充电技术为车辆充电，通常对消费者而言成本最低。NREL开发了一种将详细的实时数据集成到电荷管理算法（称为“绿色信号”）中的特定技术。
绿色信号将监视可再生资源的可用性以及公用事业市场的价格。当可再生资源最多且每千瓦时成本最低时，它将对车辆充电。这使消费者有机会在电力成本较低时“低价购买”，同时最大程度地利用可再生能源。该技术还监视车辆的使用时间，以确保在需要时对车辆充满电。
NREL将在未来几年中使用插入现场车辆充电站的电动车队探索“绿色信号”，这些车辆配备了经过修改的软件以添加此功能。
雷恩说：“这是一个激动人心的机会，以具有成本竞争力的方式将更多的可再生能源引入其中。”“该软件将使我们能够以等于或小于传统来源的成本来增强太阳能或风能的充电。通过拥有一支车队，我们将能够进行合理规模的研究，能够在可用资源可用的情况下，在不同时间控制独立的充电器和车辆，并且我们将能够开发出所需的算法评估何时以及如何最有效地利用这种收费方式。”
通过增强的热管理扩展车辆续航里程
一辆汽车在NREL的VTIF进行气候控制分析。信用：丹尼斯·施罗德
电动汽车充电完毕并与电网断开连接后，下一个重要步骤就是最大化汽车在两次充电之间的距离。由于加热和冷却，PEV范围可减少30％至45％，因此NREL工程师正在研究通过车辆热测试和分析来更改此动态范围并增加范围的机会。
NREL高级工程师约翰·鲁格（John Rugh）说：“我们的重点是提高高效电动汽车的热效率，尤其着重于气候控制。”他是VTIF进行的汽车热管理工作的任务负责人。“气候控制对电动汽车的影响可能是巨大的，我们正在与行业合作伙伴合作进行这些测试和评估技术，这些技术将减少汽车加热和冷却的气候控制负荷。”
这些测试是在VTIF的测试板上进行的，涉及两辆重装仪表的电动汽车。当车辆坐在停车场时，或在车辆通电后的冷却周期中，这些仪器会在“热浸”期间测量车辆内部和外部的温度。温度被馈送到数据采集系统并记录下来，以备将来分析。此外，紧邻车辆的现场气象站可提供准确的天气数据。
鲁格说：“电动汽车最大的担忧之一是续航里程。”“电动汽车的电池在行驶开始时是一种有限的能源，因此减少与气候控制相关的负载可使更多的电池容量进入车辆行驶范围。如果我们能够做到这一点，同时又能保持或改善乘员的舒适度，则可以大大增加车辆的行驶距离，并有望使消费者对这些车辆的使用范围扩大。”
开拓我们的运输未来
NREL研究人员一直在关注未来，以及VTIF不断增强的功能如何影响我们为运输提供动力的方式。
雷恩说：“我们为这项新设施及其可能产生的潜在影响感到自豪。”“这为我们提供了一个与我们的行业合作伙伴和DOE合作的机会，可以更好地了解所有这些问题是如何协同工作的。这将导致以减少的拥有成本的方式在街上投放更多的电动汽车，并使它们能够使用尽可能多的可持续能源进行充电。”
了解有关NREL交通技术和系统中心以及VTIF的更多信息。
—大卫·格里克森（David Glickson）
减少运输燃料的另一个角度-重型车辆
拖挂式卡车在NREL的VTIF进行热分析。重点是减少长途卡车的怠速，该卡车每年在美国使用约6.85亿加仑的柴油进行休息期空转。信用：丹尼斯·施罗德
NREL的车辆测试和集成设施（VTIF）的研究将对减少重型车辆在另一个领域的燃料消耗和车辆排放产生重大影响。
重点是减少长途卡车的怠速，该卡车每年在美国使用约6.85亿加仑的柴油进行休息期空转。这大约占其总燃料使用量的6％至7％。空转的主要原因之一是在不驾驶卡车时操作气候控制和座舱舒适系统。
NREL高级研究工程师Jason Lustbader表示：“我们正在帮助重型汽车行业减少燃料使用，”该项目是VTIF进行的重型汽车气候控制工作的负责人。“我们的目标是到2015年将这些卡车的气候控制负荷至少降低30％，并为该行业提供三年或更长时间的投资回收期。”
使用位于VTIF室外测试板上的测试卡车驾驶室，研究人员正在与行业合作伙伴合作研究各种驾驶室热管理技术。驾驶室中的电子驱动的减少怠速的气候控制系统使工程师可以研究不同技术对气候控制负荷的影响。
感兴趣的特定领域是油漆。研究表明，仅通过将驾驶室颜色从黑色切换为白色，就可以显着减少用于休息时间气候控制的功率。工程师正在研究看起来像一种颜色但性能和热性能类似于另一种颜色的高级涂料。这可能使卡车运输公司在选择涂料颜色时具有更大的灵活性，而又不会牺牲效率。目前正在通过建模和其他测试对这种先进的油漆工作进行量化。
这项工作的另一个重点是用于卡车驾驶室的高级隔热材料。研究人员与行业合作伙伴合作发现，使用先进的绝缘材料可使空调所需的电功率降低34％。
Lustbader说：“ VTIF是完成这项工作的理想场所。”“朝南的测试垫没有障碍物或阴影，专门设计用于促进此类驾驶室热管理研究。”
通过降低长途卡车运输成本为消费者带来利益的机会是巨大的。我们购买的几乎所有物品，从食品杂货到办公用品，再到用于自家车辆的燃料，都是通过卡车到达的。因此，以任何重大方式降低运输成本都会对这些货物的成本产生影响。
“我们有机会在这些项目中产生真正的影响，有机会减少我们国家一级的燃料使用并影响我们的燃料使用方式，从而对行业和消费者产生直接的积极影响，” Lustbader说过。“而且我们也必须进行一些非常有趣的工程设计，解决复杂的问题，并帮助将解决方案推进到使它们在现实世界中有意义的地步。这就是这类研究的全部内容。”
本文最初发布在NREL网站上。
