Connecting Electric Vehicles and Green Energy
Peter Dempster
BMW Group Technology Office USA
Peter.dempster@bmw.de
Abstract. This paper discusses the interrelationship between the purchase of green energy (GE) and electric vehicles (EV) and the motivations for and val-ues formed around the purchase of the combination of the two. The BMW Group completed a two-year EV and GE user study, a joint project with the PHamp;EV Research Center at UCDavis and multiple market research agencies. Through a focus group study of US East and West coast all-electric MINI E markets and a new car buyer online survey, the BMW Group assessed the value of offering GE with EVs. A follow-on user experience survey, assessed the success of two GE products in the US. 39% of MINI E and 29% of Active E respondents have purchased home solar. A vehicle design game revealed that adding GE options increased overall demand for EVs among conventional buy-ers by 23%, with technology interest, environment and cost savings reported as the motivation.
Keywords: Electric Vehicle, Green Energy, Solar, Environment.
1 Electric Vehicles Deliver a Positive User Experience
Vehicles with plug-in electric drive technologies deliver a positive user experience, according to published customer satisfaction surveys. More than 90% of BMW Ac-tive E, Nissan Leaf and GM Volt customers report being satisfied or very satisfied with their electric vehicle purchase. After two years with the car, 88% of respondents of the MINI E survey said that they would purchase an EV within the five years fol-lowing the field trial. After one year with the BMW Active E, 91% of users responded “yes” to the question; “Do you plan on buying or leasing an electric vehicle in the next three years?” according to preliminary data from a recent survey.
EV customers report numerous advantages over vehicles with conventional drive trains. These include a quiet interior space, smooth and quick driving experience, compelling environmental benefits, the ability to refuel at home, increased energy independence and decreased fuel and operating costs. EV drivers form new values such as the intersection of clean and fun-to-drive, the ability to expand an electric driving territory and to master energy use, in and out of the car [1]. EV users discover that they can be independent from an energy system which is potentially unsustaina-ble and are able use electricity from a portfolio of clean generation technologies, including GE, to fuel their car.
M. Kurosu (Ed.): Human-Computer Interaction, Part III, HCII 2013, LNCS 8006, pp. 269–276, 2013. copy; Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2013
270 P. Dempster
2 BMW Group Electric Vehicle History
BMW Group has introduced 7 electric vehicle models since 1972, but only two EV field trials have been coupled with academic user research. The first, an all-electric MINI E field trial occurred from 2009 to 2011 with 450 vehicles in regular customer hands on U.S. East and West coast markets. The focus of the accompanying user study - which included multiple in-person and phone interviews, online surveys, focus groups and vehicle data logging - was driving and charging behavior, gauging the interest of the market in electric drive technologies and renewable energy, range pre-ference and demands on the electricity grid.
BMW of North America is currently leasing 700 BMW Active E vehicles to cus-tomers in Boston, Hartford, New York City, New Jersey, Los Angeles, Sacramento, San Diego and San Francisco for a period of 24 months. The BMW Active E is unique compared to past BMW all-electric offerings, like the MINI E. First, the active E is equipped with a standard charging port (J1772), so customers can use tens-of-thousands of public charging stations which greatly enhances everyday usability. Second, Active E customers can purchase home solar through a preferred partnership with Real Goods Solar or a wind power renewable energy certificate package through Green Mountain Energy. Third, the Active E has an advanced telematics system, ConnectedDrive, and a smart phone application, MyBMWRemote, which allows the customer to connect to the car to see its status, like battery state-of-charge and remaining range, and set charging and preconditioning timers.
3 EV Charging and the Environment
The environmental benefits of driving an EV are linked to the timing, duration and location of charging. For example researchers at the Institute for Transportation Stu-dies at UCDavis identified through an electricity supply model that emissions asso-ciated with generation vary greatly with hourly demand and power plant availability
- Green house gas (GHG) emissions associated with electricity generation also vary greatly across geographic regions. For example, the US South, Midwest, and Western Rocky states have more than 3 times greater EV GHG emission rates than the West Coast and Northeast [3]. An electric vehicle charged in California is likely to produce 60% less well-to-wheel GHG emissions than a conventional gasoline vehicle [4] be-cause of the mix of electricity generation sources. In 45% of US regions, regardless of when itrsquo;s charged, an EV produces less well-to-wheel GHG emissions than even the cleanest hybrid vehicles [5]. The BMW i-3 is expected to achieve a 50% reduction in well-to-wheel greenhouse gas emissions largely due to the integration of GE in both production and use phases of the vehicle.
When charged intelligently, electric vehicles can be grid assets, lowering electricity costs for all consumers and total emissions from the electricity sector. A fleet of plug-in vehicles can act as: 1. a virtual power plant, elimi
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新能源和电动汽车的结合
Peter Dempster
BMW Group Technology Office USA
Peter.dempster@bmw.de
摘要：这篇论文讨论了购买绿色能源（GE）和电动汽车（EV）之间的相互关系，并且讨论了购买两者结合形成的动机和价值。宝马集团完成了一个为期两年的电动汽车和绿色能源的用户研究，这是与加州大学戴维斯分校的PHEV研究中心和多个市场研究机构的合作项目。这个项目通过对美国东西海岸全电动汽车MINI E的市场和新车购买者在线调查的焦点小组研究，宝马集团评估了电动汽车使用绿色能源的价值。一个后续的用户体验调查显示了两种绿色能源产品在美国获得的巨大的成功。 受访者中MINI E用户的 39％和Active E用户的29％购买了家用太阳能。 一款车辆设计游戏显示，通过增加绿色能源建议选项，传统购买者对电动汽车的整体需求增加了23％，其中作为动力被报道的是技术兴趣，环境和成本节约。
关键词：电动汽车，绿色能源，太阳能，环境。
1 电动汽车提供了一个积极的用户体验
根据公布的客户满意度调查显示，采用插入式电力驱动技术的车辆可带来更为积极和良好的用户体验。与此同时，在宝马Aciveive E,日产Leaf以及GM Volt这些车型的用户中，有超过90%的用户表示，他们对其购买的电动车感到满意或者非常满意。不光如此，在经过两年的汽车使用之后，宝马MINI E调查的受访者中88%的人表示他们有意向会在现场试验后的五年之内购买电动汽车。根据最近的一项调查的初步数据，关于“你打算在未来三年内购买或租赁电动汽车吗”这个问题，在宝马Active E车型用户使用一年后，91%的人的回答是“会购买”。
电动汽车的客户报告显示，电动汽车与传统传动系车辆相比有巨大的优势。这些优势包括了电动汽车拥有1.安静的室内空间，2.平稳快速的驾驶体验，3.令人信服的环保效益，4.在家加油的能力，5.提高能源独立性以及6.降低燃油和运营成本。在这些优势的驱动下，电动汽车司机还会形成新的驾车价值观，例如干净和清洁驾驶的乐趣，扩大电动驾驶领域的能力以及掌握车内和车外的能源使用。电动汽车用户会发现，他们的电动汽车不同于那些不可持续燃料供给的能源系统，他们的能源系统可以独立并能够利用包括绿色能源在内的清洁发电技术组合为他们的汽车提供燃料。
2 宝马集团电动车的历史
宝马集团自1972年以来，一共推出了7款电动车型，但只有两款电动汽车在多次实地试验中加上了学术用户研究。这其中的第一次，是发生在2009年至2011年间的一款全电动的MINI E的现场试验，这款车型在当时美国东海岸和西海岸市场的正规客户手中共有450辆持有量。伴随的用户研究（这其中包括多人面对面交流和电话访谈，在线调查，典型群众的反馈研究和车辆数据记录）的重点是驾驶和充电形式，衡量市场对电驱动技术和可再生能源的兴趣， 对电网的参与和要求。
现目前宝马的北美分公司租赁了700辆宝马Active E汽车给波士顿，哈特福德，纽约市，新泽西州，洛杉矶，萨克拉门托，圣地亚哥和旧金山的客户，租赁时间为期24个月。与以前的BMW提供的全电动产品相比，新款BMW Active E是独一无二的，就拿MINI E来说，首先，它配置的主动式E配有标准充电接口（J1772），因此客户可以使用数万个公共充电站 ，大大提高了日常的可用性。其次，Active E的客户可以通过与Real Goods Solar公司的首选合作或者通过与Green Mountain Energy公司的风能可再生能源证书包购买家用太阳能。第三，Active E拥有先进的远程信息处理系统ConnectedDrive并且可以连接智能手机应用程序MyBMWRemote，通过与手机应用连接可让客户连接到汽车以查看其状态，如电池充电状态和剩余范围，并设置充电和 预处理定时器。
3 电动汽车的充电和环境
驾驶电动汽车的环境效益与充电的时间，电池续航的持续时间和充电的位置有关。例如交通研究所的研究人员在加州大学戴维斯分校研究时通过电力供应模型确定，随着每小时的需求和电厂的可用性，产生出的排放与发电的量差别很大。与发电有关的温室气体（GHG）的排放量在不同地理区域也有很大不同。例如，美国南部，中西部和西部落基山脉国家的电动汽车温室气体排放量比西海岸和东北部高3倍以上。由于发电来源的不同混合，在加利福尼亚州充电的电动汽车，可能比常规汽油车辆产生的车辆温室气体排放低60％。在美国45％的地区，无论何时充电，电动汽车的温室气体排放都要低于最清洁的混合动力汽车。预计宝马i-3车辆的轮胎温室气体排放量将减少50％，这主要归功于绿色新能源在车辆生产和使用阶段的整合。
在电动汽车智能充电时，它就可以成为电网资产，从而降低所有消费者的电力使用成本和电力部门的总排放量。一组插电式车辆可以充当：1.虚拟发电厂，这就降低了对昂贵的天然气发电厂的需求，并同时降低昂贵的输电和配电系统升级的成本，这将降低所有消费者的电力成本 ，以及2.一个大型电池，在夜间负载最小时，可能产生并且储存过量的风能或其他可再生能源，这些可再生能源是间歇性的，以便以后可以使用，在这种情况下，就可以实现降低总的电网产生排放量并使其 安装更多的绿色能源。
现目前，宝马集团与欧洲主要能源服务提供商Vattenfall的合作显示，电动汽车的智能充电可以降低与电动汽车充电相关的成本和温室气体排放。在柏林的一场实地试验中，一种云计算算法根据宝马存储的风能预测，客户的流动日历以及电池的充电状态和储存在宝马后端服务器的健康状况信息进行计算并向MINI E发送充电配置文件。我们鼓励用户通过智能手机应用程序的游戏化代入他们的移动日历。通过对MINI E的智能充电，温室气体排放量减少3％。通过真正的车辆与电网的连接情况可以实现更多的经济和环境效益; 在非高峰时段采购过量风电，并在高峰时段，在这个时段下，电力通常更昂贵并且污染严重，届时就可以将之前采购的过量电力反馈给电网。
美国宝马位于美国加利福尼亚州山景城的技术办公室，最近推出了电动交通实验室，这是一个新的研究和演示平台，用于围绕可持续电力移动的进化生态系统。这个电动交通实验室专注于五个关键的研究领域：1.了解可再生能源与电动汽车充电之间的相互作用（图1）; 2.增加沟通途径，使消费者和公用事业公司实现可视化车辆充电和家庭能源使用的互动，也就是所谓的“智能家居”，3.电动汽车电池的第二次生命机会，4.消费者研究和电动汽车电网服务。
4 绿色能源以及电动车使用者
在对参加为期两年的全电动MINI E 美国实地试验的客户进行的一项调查显示，大多数的用户更倾向于使用太阳能（100％）和风能（98％）为电动汽车充电。对美国前MINI E车主进行的统一调查发现，在实地试验结束时，37％的人已经拥有太阳能。无独有偶，最近一项对加州电动汽车车主(96% 日产 Leaf车主)的调查再次证实了这一结果，该调查发现39％的人已经投资家用太阳能系统（n = 1419），帮助他们的汽车使用可再生太阳能。根据最近的一项调查的初步结果，最近有29％的Active E受访者表示他们拥有家庭太阳能。另有25％的受访者表示他们打算在未来三年内购买太阳能。
为了更好地了解电动车驾驶员与绿色能源公司之间的联系以及将两者结合起来的动机，宝马集团和运输研究所的插电式混合动力和电动车研究中心在加州大学戴维斯分校进行了八项研究，参加者来自三组家庭：全电动MINI E客户，通过当地公用事业机构购买GE的人（例如LADWP 绿色电力计划）以及拥有传统燃料的MINI车辆的人员，他们与GE或电动汽车没有明显的联系。
通过在研究小组中创造舒适的环境，主持人使MINI E客户能够讲述他们拥有，驾驶和充电电动汽车的共同经历。讨论一开始先让MINI E用户描述他们如何成为电动汽车的拥有者 ，以及 MINI E如何让他们在实地试用的开始时感受到初始的喜欢和不喜欢 ，接着转向他们目前如何看待MINI E，电动汽车以及燃料电动车。主持人接着询问MINI E车主是否知道他们可以使用的绿色能源选项，以及谈论新能源是否增强了他们对MINI E的感受和体验。小组讨论在三个地点进行了四次，以便研究小组能够确定主题和模式。最终这些主题被纳入混合动力和电动汽车购买者研究的调查组合的设计中。
在研究讨论小组期间，MINI E用户对绿色能源和电动汽车联合产品的反应真是喜忧参半。 一些参与者已经在家用太阳能光伏（PV）系统上进行了大量投资，或者自愿参与了绿色能源的项目。租赁电动汽车是包括绿色能源在内的可持续生活方式的延伸。
“我把太阳能面板放在我的谷仓上，所以我有一个20千瓦的太阳能系统，MINI E就是类似这样的一个系列。”
一些家用太阳能无法使用的客户已经考虑过将太阳能或风能与电动汽车充电耦合的其他创新途径，例如购电协议或智能充电。
“我可以购买一套绿色电力，可再生能源，可再生能源产生的电力，我感觉这些电力非常好，这让我感觉很好，因为我的驾驶非常健康的一部分被一个程序所覆盖，这个程序对我来说很容易注册并且开车基本上是以不产生排放的方式。”
第三个小组决定，因为电动汽车非常清洁，所以没有必要向绿色能源收费。 况且他们认为，无论如何生产，使用煤炭或其他来源，使用电力的环境影响必将低于发动机燃烧的汽油的环境影响。
“它必须是一种非常有说服力的方式，在这种方式下你可以打包任何东西......我对驾驶电动车已经感觉很好。对我而言， 我并不需要为南加利福尼亚爱迪生支付更多的钱来获得适当的消息来源感到高兴。”
一个全国范围内的新车购买者在线调查应用了焦点小组会议的主题和语言，用来评估消费者对电动车和绿色电动车项目的兴趣。 该调查于2011年7月展开，包含了电动汽车和绿色能源的设计游戏。 宝马集团和一个市场研究机构招募了三个美国汽车样本来完成一项网络调查，包括最近购买新型传统车辆（CVB，样本容量n = 1064），混合动力车辆（HEVB，样本容量n = 364）和插电式电动车辆， 这其中包括MINI E，Chevrolet Volt和Nissan Leaf（PEVB，样本容量n = 74）。
受访者被要求设计一款车辆，选择品牌，型号和发动机类型（传统，混合动力，插电式混合动力或电动汽车）。 然后，让他们设计一个家庭能源计划，在没有绿色计划（或者是现有的“绿色”计划没有准备就绪的情况下）之间进行选择，并且要求这一个月的绿色计划应用程序至少被20%的家庭用电使用，前提是使用用户定义的电力来源， 通过自愿购买可再生能源证书（并需要两年的承诺），来支持一个为期两年的风能或太阳能的购买并且能够安装住宅太阳能的绿色租赁，使它作为一个月的账单支付20年（电力购买协议或PPA）。该调查的最后一部分要求他们选择一种车辆和电力计划，并选择与绿色能源共同使用电动汽车。 受访者被要求确定车辆选择，能源计划和两者结合的动机。
已经拥有“绿色电力”的受访者更有可能在游戏中设计PEV。 大多数混合动力车和插电式购买者（占比18-35％）设计太阳能，或者已经拥有太阳能的购买者（占，32-37％）。 通过增加绿色能源选项，CVBs的PEV设计总体需求增加23％，HEVBs增加20％，PEVBs增加5％。 对于PEVB，最经常设计的组合（38％）是家用太阳能电动车; 86％的设计者合并了电动汽车和绿色能源，但没有一家设计出了传统汽车并拒绝了新能源。
在汽车购买的团体中，结合绿色能源和电动汽车的动机各不相同。 这些动机包括环境，总拥有权，能源独立性，可再生能源支持和对电子资源的控制。 传统车型和混合动力车型更有可能通过节省成本而获益。 电动汽车的买家则更加注重技术交流和环境效益。 客户重新推动的动机为政策和市场策略提供指导，以推动绿色能源和电动汽车的需求。
5 绿色能源的产品提供
2012年，北美宝马为Active E客户提供两项绿色能源选择。 其中一项是通过Green Mountain Energy提供的风能能源证书（REC）套件，提供两年的绿色能源计划 （约48美元 ） 相当于Active E在租赁期间使用的能源数量， 一共6400千瓦时（图3）。 第二个是与Real Goods合作的住宅太阳能光伏设备成为优先合作的伙伴关系，适用于家庭和电动汽车。 绿色能源的组合方法使宝马集团能够满足所有美国电动车客户的需求。
来自Active E用户体验调查的最新结果显示，宝马绿色能源产品产品具有较高的获取率。 Green Mountain Energy REC的最大客户是位于旧金山的70 电动汽车共享项目DriveNow。 绿色能源为DriveNow提供了一个比其他电动汽车改装项目更具竞争力的优势，预计将吸引注重环保的消费者，这就是为什么新能源计划在公司营销材料方面处于前沿和中心地位的原因。 根据Active E用户体验调查的初步结果，5％的受访者通过Real Goods购买了家用太阳能，3％的受访者通过Green Mountain Energy购买了风能。
6 总结
在一项探索电动汽车和绿色能源的消费需求的多年项目中，宝马集团和众多研究合作伙伴分三部分完成了一项新颖的研究。 第一，文献综述，辅助设计一个独特的多方法学研究，采用焦点小组和调查研究。 其次，在MINI E司机，传统MINI司机以及洛杉矶，纽约和新泽西的新能源计划参与者的焦点小组中，生产出现了用于更大范围的全国在线调查和设计游戏的主题和语言。 第三，全国范围内对新车购买者的调查显示，其中包括混合购买者和最近的电动汽车承租人和车主，被用
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