關于新能源電動汽車充電技術探索

祁增軻

摘 要：由于我國經濟發展水平持續上升，人們生活水平隨之提升，而且消費水平也日益增長，人民群眾在溫飽基礎問題得到解決后，開始追求更高層面的生活質量，如增加出行需求、出行質量及看重出行體驗等。所以，在社會上開始普及私家車，這樣有利于社會發展水平的提高。我國經濟發展水平不斷上升，但是隨之而來得是嚴重的環境污染問題，以及能源枯竭問題。基于這些環境問題，新能源汽車行業實現了飛速發展，并獲得廣大人民群眾的青睞、購買、使用。舊有問題得到處理后，又涌現出新的問題，比如：汽車充電技術等問題，所以本文詳細論述新能源電動汽車充電技術是很有必要的。故此，本文從新能源電動汽車的發展背景、充電系統構成部分著手，然后總結出新能源電動汽車的使用優勢與使用現狀，最后提出新能源電動汽車中充電技術的應用措施及未來發展趨勢，僅供同行進行參考借鑒。

關鍵詞：新能源電動汽車 充電技術 發展背景 充電系統 構成部分

About the Exploration of New Energy Electric Vehicle Charging Technology

Qi Zengke

Abstract：As China's economic development level continues to rise， people's living standards have improved， and consumption levels are also increasing. And people have begun to pursue a higher level of quality of life after the basic problem of food and clothing has been solved， such as increasing travel demand， travel quality and valuing travel experience. Therefore， private cars have begun to be popularized in society， which is conducive to the improvement of social development. China's economic development level continues to rise， but it is followed by serious environmental pollution problems and energy depletion. Based on these environmental problems， the new energy automobile industry has achieved rapid development and has been favored， purchased and used by the broad masses of the people. After the old problems have been dealt with， new problems have emerged， such as car charging technology and other issues. So it is necessary to discuss the charging technology of new energy electric vehicles in detail. Therefore， this paper starts from the development background and charging system components of new energy electric vehicles， then summarizes the advantages and use status of new energy electric vehicles， and finally puts forward the application measures and future development trends of charging technology in new energy electric vehicles， which are only for the reference of peers.

Key words：new energy electric vehicles， charging technology， development background， charging system， components

近年來，伴隨全球變暖狀況日益嚴峻，諸多能源危機問題相繼涌現，這些問題備受全社會公眾的重視。在產業建設中，如何有效處理這些問題，要對新能源技術進行廣泛研究與運用。比如：在汽車行業發展中，學者們開始進行全新純電動汽車的研發。這種汽車在實際使用中更有科學性與環保性。但這種汽車發展過程中，對充電站建設提出了高質量要求，有關行業只有對充電站建設開發高度重視，才能推動電動汽車可持續高質量發展，從而為提升企業經濟效益提供保障。

1 新能源電動汽車充電技術的背景

新能源電動汽車在實際發展中，政府部門發揮了重大作用，究其原因，政府部門不僅遵循了我國頒布的相關政策，而且對節能行業發展需求進行深入貫徹培育，同時與社會相關行業共同發展，大力推動電動汽車行業朝著新能源方向高質量發展。政府不僅需要投入大量資金，還要投入大量精力。廣大民眾在購買新能源電動汽車中，所享受的政策補貼都是相關政府部門提供的，均有政府部門承擔，企業只推出一些優惠活動，與此同時，政府部門和企業之間配合良好，所以新能源汽車產量及銷量逐漸遞增，且呈現出最大化增長趨勢。

另外，環境污染屬于社會發展的大型問題，主要包括土地污染、水污染與大氣污染等問題。對于大氣污染問題而言，大氣環境發生污染的因素較多，如汽車排放尾氣。近幾年以來，居民經濟收益不斷上升，購買汽車的數量逐漸增加，在給人們出行提供便利的同時，也產生了一些環境污染問題，所以基于這個問題，汽車行業的研究學者盡力研究并探索了新能源。目前研發出的新能源汽車種類繁多，且深受公眾的認可和使用。總之新能源是可再生能源，作為未來汽車行業發展的必然趨勢，讓大氣環境污染問題得到了緩解，所以備受接納。

2 新能源電動汽車的使用優勢與狀況

市場油價波動幅度很大，在生產汽車產品時，如何處理此類問題，需降低化石燃料能源的用量，才能讓產品銷量上升。汽車行業在持續發展中，不斷研發出混合動力類汽車與純電動類汽車，包含出租車與公交車等在實踐發展中，推動著電動車行業實現了可持續發展。在電動汽車發展中，關鍵問題在于消耗電能與充電時間，及其電池應用周期。目前，電池主要有鋰離子電池與鉛酸電池等。其中的鉛酸電池價格不高，能量與功率相對較小，但其自身體積相對較大，僅能在觀光車中安裝使用，或是行駛距離很短的公共車上安裝使用。在使用鎳氫電池時，其能量與功率相對較大，但這種電池在具體使用中會產生較高的成本，可以在混合電動車中安裝使用。由于鋰電池生產規模越來越大，其生產成本逐漸下降，其實際運用優勢較多。這種電池不僅性能好，而且質量也高，具有很長的續航時間。但在使用功率較大的電池時，安全方面可能會有問題，且大功率電池使用成本也高。

所以汽車行業在研發電動車相關產品時，需要研制出穩定性能、高效率、能量密度較好的新電池，這樣才能促使產品快速發展。在電動車實際使用中，需鑒于傳統電池運用實現運行，汽車在充電中，還會受到有關控制對策或電池功能的影響。電動汽車并無很高的電壓，但電流很大，所以，充電形式包括慢充、快換、快充。慢充需要在高能耗汽車中使用，快充需要在續航適中汽車中使用。快換充電需要在標準電池組設計中使用，可能會讓汽車產品更換。但在運用快換充電方法時，在充電站應該有人值守。

另外新能源電動汽車主要問題有電動汽車開發仍需持續完善，究其原因，對比一般汽車產品而言，新能源電動汽車當前問題包括純電設備的分布不勻、續航里程短與時間長，其中最嚴重的問題是純電操作不便、續航時間不長，這些都會對正常使用電動汽車產生影響，輕者會使人們的出行體驗下降，重則會對人們的行程造成影響，從而干擾后續正常工作及實際生活。對于續航時間不長這個問題，有關部門要采取專業處理方法，也就是要進行公共充電站與充電樁的建設，剛開始存在的問題會出現好轉，同時很多問題也會逐漸出現。目前一些公共區還是很少建設充電站及充電樁，導致電動汽車正常的充電需求無法得到滿足，另外把充電站及充電樁建在公共區，有時也會產生糾紛事件。這些都是新能源電動汽車的常見問題，這對于電動汽車行業發展來說，不僅屬于一種挑戰，又是一種發展機遇，發生問題的原因是為了更好處理，若是并無問題，新能源電動汽車必定會持續健康的發展。新能源電動汽車的挑戰則是有跡可循，由于新能源電動汽車充電技術優化屬于重大問題，只有確定了以后發展趨勢，同時與不同新能源電動汽車實況結合起來，深層次研究與創新充電技術是很有理論意義與實際意義的。

3 新能源電動汽車充電系統的構成

3.1 充電設施

充電設施指的是為了符合純電動汽車與插電混動汽車的充電方面問題而配置戶外的供電設施，經常會在廣場、固定場所或方便停靠新能源汽車的固定地點實施安裝。充電設施可為純電動汽車或者插電混動汽車供應三項或者單項交流電，采用標準型非接觸智能卡對充電全程加以控制，并進行保護系統功能的提供，如：防雷系統、過溫系統、過流系統、欠壓系統與過壓系統等。

3.2 充電器

充電器指的是轉化電網供應的交直電能為高電壓車載蓄電池需要的直流電能設備，也就是DC/DC整流器與AC/DC。純電動車與插電混合電動車的充電器可以分成兩類，一種需要裝置于車內，稱作車載充電器，另一種需要置于充電樁之中，稱作非車載充電器。第一種就是在插電混合電動或者純電動車上安裝AC/DC，使用地面上的交流電網或車載電源提供高電壓蓄電池充電設備。車載充電器的主要作用在于和交流電網的建設銜接，使車輛安全充電要求得到滿足。此外，還能利用對導線和車輛通信的構建控制。如此以來，不但確保充電安全，還可交換車輛和車載充電器的參數，如高強度電流。除此之外，還要重視如下圖1所示的充電結構。

4 新能源電動汽車中充電技術的應用措施

4.1 無線充電技術

無線充電技術指的是電動汽車的傳輸充電無需使用電纜，進而讓車主的出行需求隨身攜帶厚重充電線的困擾得以減少，除了電纜本身相對笨重及帶有很多插頭以外，還有不容易移動的問題，所以無線充電技術可使上述問題得到高效解決。該技術通常包括電場耦合式、磁場共振式、電磁感應式、無線電波式四類，下圖2所示即為較常見的磁場感應充電結構。其中電場耦合與無線電波兩種形式需根據傳輸功率歸于一類，但這兩種無線充電技術并未在市面上受到運用，目前電磁感應與磁場共振屬于常見的兩種形式。比較電池更換與傳導充電技術而言，可以說，無線充電技術作為新能源電動汽車充電技術發展的一大飛躍，利于充電速度慢或者充電復雜等問題得到有效解決，但其安全方面仍需完善，可能會出現泄露輻射這一問題。但綜合考慮充電技術，無線充電技術值得推廣，且具有廣闊的發展前景。

4.2 傳導充電技術

傳導充電技術指的是對電動汽車選擇恒流及恒壓方法充電，在現實生活中此種充電技術比較常見，由于在銷售不同品牌電動汽車時，都會附帶便捷性充電線，購買汽車贈送便捷充電線具有以下兩個原因，一是，為了讓品牌汽車服務增加，將良好購物體驗提供給消費者；二是，由于新能源電動汽車必須通過便捷充電線才能處理短途的出行要求。通常來說，新能源電動汽車生產商家對于便捷充電線的贈送，通常以慢充為主，這種充電線的充電時間通常需要控制在14-25h。所以，要是在次日計劃長途出行，應該隨身攜帶充電線。以備不時之需。為確保充電問題得到高效處理，車主通常需要申請固定充電樁的安裝，安裝完成充電樁之后，明顯比慢充充電線的效果更好。在成功銜接8-10h后，即可讓電動汽車充滿電量。因此當今大部分新能源電動汽車購買者都在對這種充電設備進行申請。最后，對于快充方法來說，上面說明的慢充及正常速度傳導充電形式，市面上比較常見的就是快充技術，這種傳導技術的充電壓力通常是150-400A，對比10-65A慢充技術及7kW/h正常充電技術而言，傳導充電方法的效果明顯更好，但在快沖時，功率會較大，容易增加蓄電池熱量，導致電池應用周期變短，可能損壞電池，進而會影響到電動汽車的正常使用。綜合來看，慢充方式、正常充電方式與快充方法都存在著優缺點，這是無法避免的問題，所以車主在進行充電方式選擇時，要盡量與本身具體需求結合起來，科學選擇傳導充電技術。不管是慢充方式，還是快充方式，都要充足時間，才可保證正常使用電動汽車，這是廣大車主必須意識到的問題。

4.3 更換電池技術

在新能源電動汽車充電技術中，更換電池的技術也屬于重中之重，對比更換電池技術與傳導充電技術，前者具有更快及更好的使用效果，由于備好的蓄電池可讓車主充電等待時間減少，不僅節省了大量時間，又能減少電網受到更換電池技術造成的影響。主要原因是充電站在進行綜合采集與調配電池的時候，有利于整體同步管理電網。當今更換電池技術已于許多國家進行了運用，在我國，一些品牌的汽車與制造商開始推廣利用更換電池的服務，便于人們選擇使用新能源電動汽車，還能確保非能源電動汽車之間差距在無形之中得以降低。近些年以來，新能源電動汽車逐漸受到廣大群眾的接受，并購買使用，但在2008年的奧運會時，我國就已經開始對更換電池技術有了運用，然后全國很多區域紛紛設置了更換電池的站點及電動汽車的租用服務。由此，新能源電動汽車近幾年以來呈現快速發展的態勢，除了汽車深受居民的廣泛青睞外，充電技術也在逐步完善與發展進步。總而言之，更換電池技術的常見問題包括以下兩方面，一方面是更換電池的技術服務車型相對單一，另一方面是大部分換電站在提供電池服務方面仍需逐漸完善，同時還有著提供不穩定的問題。

5 新能源電動汽車充電技術的未來

5.1 互聯網+充電服務

基于電動汽車持續發展之下，人們開始在上下班或假期出行中使用電動汽車，這就造成電動汽車對于電力的需求發生一定改變。社會對于充電設備提出了密集性、智能性與便捷性的要求。電動汽車與充電設備在未來必會成為“物聯網”中的主要部分。這就說明全部組成部分都會在互聯網上容易受到訪問。在網絡中，支付、預定與搜索等服務皆能實現，電動汽車與充電設備可使物和物之間實現通信。

5.2 結合新能源發電技術

當前新能源使用已是大勢所趨，新能源的優點包括資源豐富與無污染，通過新能源進行發展，除了讓電力緊張得到緩解之外，還能減少環境污染，強化環境保護。要是在電力系統中引入充電設備和新能源發電技術，不僅能讓新能源突然在電力系統中接入產生的負面影響減少，還能弱化充電設備運營中電力系統遇到的壓力，更能提升再生資源利用效率。通常而言，郊區由于具有豐富的新能源，可以考慮在郊區建設充電站。同時在市區中提供更換電池的服務，保證郊區與市區之間雙向運輸。除了有利于推廣電動汽車發展之外，還能帶動新能源行業實現可持續高質量發展。

6 結語

總之，新能源電動汽車在實際研發和運用中，應該確定新能源行業未來發展狀況，結合發展方向及發展目標與相關舉措。目前，雖然在使用新能源電動汽車時，仍有充電時間太長、充電技術不合理這些問題的存在，但相信在人們和學者共同努力之下，新能源電動汽車的優越性定會被更多人們接受與青睞，且其問題也會得到高效解決，所以新能源電動汽車充電技術在未來發展中定會日趨成熟，并獲得頂尖企業的科學開發與運用。

參考文獻：

[1]谷瑩，王萌.新能源汽車充電技術的現狀及發展[J].中文科技期刊數據庫（文摘版）工程技術：00298.

[2]陸曙光，邵星星，馮雷.新能源電動汽車充電技術與應用淺析[J].中國科技投資，2019，000（030）：222.

[3]李明，胡榮博，徐聰.新能源電動汽車充電技術研究核心思路分析[J].內燃機與配件，2021（12）：2.

[4]鄭世欣.淺析無線充電技術在電動汽車應用中的優勢與短板[J].電氣傳動自動化，2017，39（5）：4.

[5]陶冶，黃妙華，陳宇瀑，等.電動汽車充電設施優化布局研究綜述[J].中南大學學報，2021，28（10）：3268-3278.

[6]歐珠，和劍奎等.高原城市發展新能源電動汽車充電設備的研究[J].西藏科技，2019（12）：3.

[7]楊帆.新能源電動汽車充電樁發展現狀、突出問題及政策建議[J].中國戰略新興產業，2018.