新能源電動汽車充電技術與應用淺析

邢曉飛

摘要：現如今，隨著我國經濟的飛速發展，而新能源汽車成為汽車產業的發展趨勢，當前新能源汽車主要以插電式混合動力和純電動汽車為主，這2種汽車都需要充電，現在電動汽車的充電方式全部是接觸式充電（無論是充電模式還是換電模式），充電設施主要包含分散式充電樁和集中式充換電站。“快充需排隊，慢充停車貴”已成為新能源汽車消費者公認的事實。文章提出以無線充電技術代替原有充電方式，解決了充電資源不足的問題。

關鍵詞：新能源電動汽車;充電技術;應用

引言

新能源汽車、特別是純電動汽車在汽車市場占比逐步增多，充電技術的進步將會引領未來新能源電動汽車的進一步發展。本文闡述了近年來新能源電動汽車充電技術的發展歷程，提出和對比了國內外幾種充電技術的優劣，并通過分析先進的充電技術，提出了新能源電動汽車充電技術的發展方向和發展建議。

1電動汽車充電設備

針對電動汽車充電設備而言，其主要可以分成兩種類型：比較常見的非車載充電裝置和用于車載的專門充電裝置。針對第二種裝置而言，顧名思義，就是將其安裝在汽車的指定位置，方便為汽車充電，此裝置實際就是利用車載電源以及地面交流電網實施充電的一種裝置，主要包含運行能量回收充電裝置、車載充電發電機組與車載充電機等。從根本上而言，即將一根交流動力電纜線（帶有標配的插頭），直插于指定位置處（即電動汽車專門設置的插座上），以此為電動汽車進行實時充電;此裝置一般選用的是接觸式充電器或感應充電器，控制方便且結構簡單;其往往依據車載蓄電池的具體種類來設計，具有較強的針對性。非車載充電裝置就是比較典型的地面充電裝置，主要有三種類型：公共場所專用的充電站、通用充電機、專用充電站。此裝置對于多種電池的多樣化充電方式均能滿足。一般情況下，非車載充電裝置無論是在重量上，還是在體積、功率上，都比較大，以此來更好地滿足或適應多種充電方式需要。此外，由于各種充電模式有著差異性的充電能量轉換方式，因此，針對當前所選用的充電裝置而言，又可劃分為感應式和接觸式。對于感應充電器來考量，從基礎層面來分析，就是借助變壓器原理，把傳送過來的電能，從之前的離車的遠方，以感應的方式不斷傳送至車載的副方，用此種放大達到為蓄電池進行相應充電的目的;而針對感應充電這一新型充電方式而言，安全為其最主要特點，因為電動車與充電器間，沒有直接接觸點，因而即便是在那些比較惡劣的天氣下，同樣能夠做到無觸電充電。

2新能源電動汽車充電技術與應用

2.1傳導充電

對于目前來說國內的知名電動生產廠家：比亞迪、廣本、北汽、奇瑞等在這幾年均先后推出了新款純電動汽車和插電式混合動力車。通常情況下都會隨車附贈一根便攜式充電線。該充電線一般匹配家庭10A或16A插電口，利用常規充電（即慢充）：一般采用恒壓、恒流的傳統方式對汽車進行充電。充電電流大小約為10～16A，若以50kWh的蓄電池為例，充電至少要持續14～25個小時以上;一般晚上下班后連上充電插座，第二天早上可以充滿一半的電量，一般2～3天充一次，可以滿足日常城市內短途出行的需求。如果車主的居住環境允許，還可以向電網公司申請，在自家的固定停車位上安裝上壁掛式或立式充電樁。該種充電樁可提供約7kW/h的充電，一般車輛連接充電樁后，8～10小時可以完全將電池充滿。這種充電方式是目前比較常見的電動車充電模式，因為成本低且工作穩定，一般民用的充電設備充電功率為5～10kW，采用三相四線制380V供電或者單向220V供電。充電電流小，對電池壽命有好處，但缺點是充電速率仍然較慢。市面上還有許多的快速充電方式：一般以150～400A的高充電電流在短時間內為蓄電池充電。快速的充電方式對車載電池和充電樁提出了更高的要求，不是所有的電動汽車都能實現快速充電，需要按照廠家要求進行快充。快充的主要目的是在短時間內給電動車完全充電，此類充電模式一般充電功率都大于30kW，采用三相四線制380V供電。雖然充電速度加快，但是因為在快速充電過程中，電池發熱量急劇增加，同時電池內部劇烈進行化學反應，所以對電池的壽命會造成一定影響，從而使電動車的后期使用成本大幅度增加。三種不同的傳導充電方式是目前常見的充電形式，但無論采用哪一種方式充電，都無法避免該種充電方式的弊端。首先，充電的耗時過長。通常情況下，燃油車輛單次加注時間不會超過2分鐘。但電動汽車不管使用何種傳導充電方式，最快也需要15～30分鐘才可以完成80%充電。其次，充電形勢的局限。傳導充電的形式造成每次電動汽車充電都需要連上一條重重的充電線，僅僅是慢充使用的便攜式充電線的重量已經要超過10公斤以上。而使用的快速充電方式，因為需要直流大電流充電，需要的充電線往往十分笨重，對消費者的日常使用造成很多的問題。最后，充電接口及通信協議種類多樣。新能源電動車在充電時，由于市面上生產新能源汽車的廠家繁多，對應的充電樁接口及通信協議種類有很多，例如市面上Combo接口、CHAdeMO接口、特斯拉接口、CCS接口、GB/T20234國家標準新規定接口等，而不同廠家生產的充電樁也會有不同的區別，造成很多純電動汽車與充電接口無法連通的尷尬局面。

2.2換電充電

換電充電通過直接更換電動汽車的動力電池組來達到為電動汽車補充電能的目的，并對替換下的電池組進行集中充電的模式。在動力電池更換時間方面，普通車的電池組可以在5分鐘內完成更換，電動公交車也僅需要8分鐘，更換時間基本與傳統燃油汽車的加油時間持平。換電充電模式需要在專門的換電站進行，由于電池組重量較大，更換動力電池的專業化要求較強，需配備專業人員來快速完成電池的更換、充電和維護，并且要求電動汽車和車載電池系統實現標準化。換電充電實現了電動汽車和動力電池的技術分離，更換下的電池可以進行集中充電管理，可避免大規模電動汽車隨機充電對電網運行帶來的不利影響

2.3無線充電

無線充電技術是基于非接觸式電能傳輸技術的充電技術。主要通過電磁感應、電磁共振、微波和激光等方式實現非接觸式電能傳輸的。雖然無線充電技術有多種形式，但一般認為適用于動力電池充電只有電磁感應式和電磁共振式兩種。相對于傳導式充電，無線充電具有使用方便、安全、可靠，沒有電火花和觸電的危險，無積塵和接觸損耗，無機械磨損，沒有相應的維護問題，可以適應雨雪等惡劣的天氣和環境等優點。其缺點是：設備的經濟成本投入較高，維修費用大;實現遠距離大功率無線電磁轉換，能量損耗相對較高;無線充電設備的電磁輻射會對環境造成污染。

結語

綜上所述，伴隨整個電動汽車產業的持續、高速、穩健化發展，電動汽車在充電方式上防滲了根本性變化，變得越來越快速，而且還越來越智能化。針對電動汽車充電技術而言，由于是一項十分龐大并且內容復雜的系統功能，如果單純依靠某一單位或部門來完成，難度比較大，而且整體效果難以得到全面范圍;需要電力部門、社會組織、政府、電池廠商及電動汽車廠商的緊密合作。電氣汽車是新技術、新環境發展的必然產物，其充電技術作為其重要構成，也將促進城鄉多元發展。

參考文獻

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