電動汽車充電設施與發展現狀研究

胡曉霞

國網黑龍江省電力有限公司哈爾濱供電公司 黑龍江 哈爾濱 150010

引言

隨著我國整體經濟建設的快速發展,我國汽車行業迎來新的發展空間和發展機遇。從現有的技術來看,推進電動汽車的發展可以降低交通污染,由于電動汽車是由電能驅動車輛行駛的,不會產生CO、HC、PM等有害氣體,即使電能生產會產生有害氣體,但可以通過太陽能、風能、核能等可再生資源來代替,所以電動汽車越來越受到人們的青睞。為了最大限度發揮電動汽車減少環境污染的優勢,推動電動汽車廣泛使用,需要研發并合理地布置充電設施,使電動汽車能夠方便、及時地補充電能。

1 中國電動汽車發展的必要性和可持續性

在能源危機和環境污染的壓力下,全世界都在研究發展新能源汽車,通過燃燒不同的燃料及驅動方式從而降低燃料成本和排放污染。電動汽車作為新能源汽車的一種,其采用純電作為驅動汽車的方式,不但沒有燃料成本,而且可以達到尾氣排放為零。因此在不久的將來,電動汽車很可能會取代傳統汽車。

2 電動汽車無線充電設施

無線充電設施利用耦合的電磁場為媒介實現電能傳遞,車輛在道路上行駛的過程中能通過無線設備補充電能,無線充電設備可以充分利用車輛行駛時間進行充電。目前無線充電技術主要包括三種無線電能傳輸技術：電磁感應式、磁場共振式和電波式。1.電磁感應式無線電能傳輸技術,電磁感應現象是指導體在變化的磁通量中產生電動勢,若將此導體合成一個回路,則產生的電動勢會驅動電子流動并形成感應電流。電磁感應式無線電能傳輸(ICPT)系統基于電磁感應原理實現電能輸送,將空氣作為介質,使能量從初級側通過空氣輸送至次級側。2.磁耦合共振式無線電能傳輸技術,使用“磁耦合共振”原理可以實現磁耦合共振式無線電能傳輸。在感應場中,磁場能量在輻射源附近和它內部之間循環往復地來回傳遞,并且借助這種現象,將電磁共振技術應用于研究生產系統發射裝置中。發射裝置空間附近匯聚了大量未向外界輻射的交磁,而系統中的電容則束縛住了電場,使得它未向外界產生輻射的交磁。磁耦合共振式無線電能傳輸技術是一種在電磁場中使用高頻磁共振作為彼此傳輸能量而不輻射到外部的裝置的工具。3.電波式無線電能傳輸技術,電波式無線電能傳輸技術也稱為射頻或微波(頻率范圍為300MHz～300GHz)WPT,它以微波為載體實現電能傳輸。在通過調節電路處理電能之后,再將電能供給負載。

3 電動汽車的發展現狀

近年來,我國工業發展的勢頭十分迅猛,對于傳統能源的利用程度也不斷提高,這也使得傳統能源儲量日趨減少,難以適應工業發展的實際需求；同時,在經濟新常態下,“去產能”及生態環保觀念成為經濟發展的主題,高能源消耗型的產業亟待轉型,這也使得我國汽車行業開展了新能源汽車的發展探索。早在2010年,我國就將電動汽車產業納入了戰略型新型產業,以國家戰略的形式為新能源汽車“正名”,同時在政策優惠上給予了國內自主品牌的新能源汽車較大的支持,這使得我國的電動汽車在短期之內取得了較為突出的成就,當前其銷量已經穩居世界第一的位置。

4 電動汽車無線充電設施發展現狀

無線充電技術在國外開始發展較早,研究成果相對成熟,部分結果已應用到了實際產品。其中日本汽車制造廠商在該領域有著較長的研究歷史,并且已經取得了一定的成果,其次是歐美的汽車制造廠商。如今,中國的重點高校和汽車制造商也積極參與到這項研究中,主要進行相關的實驗以驗證無線充電的效率以及安全性等。

5 優化電動汽車發展的有效策略

5.1 完善配套設施建設 完善配套設施建設是大規模推廣新能源汽車的必然要求,也是推動電動汽車產業快速發展的重要舉措。由于電動汽車屬于新興產業,社會的接受程度需要不斷提高,這就要求政府部門要發揮好引導作用,一方面引導電動汽車行業的自主發展,為其市場推廣提供大力度的優惠支持；另一方面又要加強配套設施建設,打消群眾對于電動汽車存在的偏見與顧慮,同時要結合生態環保理念,開展大幅宣傳,使得電動汽車贏得廣泛的市場認同。

5.2 快速充電設備 快速充電設備(非車載充電機)是由充電設備控制系統與BMS(電池管理系統)對充電過程進行實時控制,適時根據電池狀態和電池信息調整充電電壓、電流,直至完成充電的一種設備?？焖俪潆娬究蔀槎嗯_電動汽車同時快速充電,按小型轎車充電電流3C(C為電池容量)計算,理論快充時間僅需20min,按充電電流0.3C計算,充電時間約為3～4h。

5.3 快速更換電池設備 快速更換電池設備(簡稱換電站)是利用大容量充電能力的充電站,連續為電池組充電,并將充滿電的電池進行存儲。當車輛需要充電時,只需進站更換電池組就可完成充電,換下的電池留在換電站繼續充電,這樣可以省去原本較長的充電等待時間。

6 政府扶植電動汽車發展所面臨的挑戰

政府的補貼力度顯而易見,無論對消費者還是車企,都是極大的鼓勵。但是如此龐大的政府開支很難長期維持下去,補貼退坡在所難免。2017年起,政府逐步減少針對電動汽車的補貼及激勵措施。隨著政府提供的補貼資金日益減少,電動汽車生產廠家將不得不審視自己的產品策略,以避免參與成本高昂的技術競爭。我國大部分規模較小的廠商,與外國汽車廠商在電動汽車研發方面相比,由于政策變化帶來沖擊影響更大,會明顯削弱競爭力。從長遠來看,電動汽車行業的重點應該是向消費者提供具有強勁性能,且價格實惠的電動汽車產品。

結語

無線充電設施從理論上說可以縮短充電時間,但是建設成本高,技術要求復雜,大量推廣使用還需一定的時間。作為電動汽車普及的重要保障,有必要進一步完善和推進電動汽車充電基礎設施建設。