緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了1篇電動汽車充電技術(shù)發(fā)展方向3篇，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！

電動汽車充電技術(shù)發(fā)展篇1

新能源汽車經(jīng)濟(jì)實(shí)用、綠色環(huán)保的特點(diǎn),使其成為家庭與企業(yè)買車、換車的第一選擇。然而,充電效率問題也成為制約新能源汽車全面普及的關(guān)鍵因素。如何快速完成電池充電,保障駕駛延續(xù)性,是眾多新能源汽車品牌的技術(shù)開發(fā)重點(diǎn)。

1電動汽車發(fā)展的背景

隨著環(huán)保法的發(fā)布,國家加大了環(huán)境污染、環(huán)境治理方面的管控力度。2015年,為了更好地鼓勵新能源汽車市場快速發(fā)展,工業(yè)和信息化部、國家發(fā)改委、財政部和科技部聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于2016—2020年新能源汽車推廣應(yīng)用財政支持政策的通知》,國家及各省市均針對生產(chǎn)、購買新能源電動汽車提出了相關(guān)的優(yōu)惠補(bǔ)貼政策[1]。在環(huán)境治理發(fā)展趨勢以及關(guān)于新能源汽車的政策補(bǔ)貼扶持下,新能源汽車得到了飛速發(fā)展。傳統(tǒng)車企加大新能源汽車產(chǎn)品線研發(fā)力度,高科技企業(yè)跨界研發(fā)新能源、無人駕駛技術(shù),隨著電池技術(shù)、科學(xué)技術(shù)的不斷成熟,新能源汽車市場進(jìn)一步擴(kuò)大。

2電動汽車存在的主要問題

新能源電動汽車目前存在的最大問題是續(xù)航能力。續(xù)航能力成為用戶選擇電動汽車及燃油汽車的重要衡量指標(biāo)。在現(xiàn)有的電池續(xù)航能力下,提升電動汽車行駛過程中的充電效率,是電動汽車全面普及的發(fā)展趨勢。

3新能源電動汽車充電技術(shù)

電動汽車驅(qū)動力來源于電力,集成的電池組為電機(jī)提供了有效的動力輸出,帶動了汽車運(yùn)行。電池組的動力補(bǔ)充是通過外置充電器與電力供應(yīng)設(shè)備(充電樁)連接,進(jìn)而獲得電力支持。目前主流的充電模式主要分為傳導(dǎo)充電、無線充電及換電模式3類。

3.1傳導(dǎo)充電

所謂傳導(dǎo)式充電,又稱接觸式充電或有線充電,通過導(dǎo)線將電能導(dǎo)入車內(nèi)電池組充電。傳導(dǎo)式充電分為交流充電和直流充電兩種模式,其表現(xiàn)形式為“充電樁”。電動汽車充電時長取決于充電電流的大小,現(xiàn)有電動汽車品牌在購車時會隨車贈送一根便攜式移動充電線,常用于家庭用車居家220V交流充電,充電電流一般為10A或32A,采用恒壓、恒流的傳統(tǒng)模式進(jìn)行充電,充電時長較長,俗稱慢充電。這種模式的優(yōu)點(diǎn)是充電電流和功率都較低,對電動汽車電池壽命損耗和電網(wǎng)負(fù)荷沖擊都較小;缺點(diǎn)是電動汽車充電時間較長,無法滿足緊急電能補(bǔ)充需求。為了彌補(bǔ)交流充電速率低的問題,市面上研發(fā)了許多快速充電的方式,通常為125~250A的高電流直流充電模式,以比亞迪E6電動汽車為例,電池總?cè)萘繛?7kWh,采用250A高電流充電模式,2小時即可完成充電,效率大大提升。直流充電一般采用三相交流電輸入,充電電流都很大,因此被稱為快充。直流快充方式的優(yōu)點(diǎn)是能夠提高電動汽車充電效率,節(jié)約時間;缺點(diǎn)是會對動力電池組產(chǎn)生巨大電流沖擊,縮短動力電池組的循環(huán)壽命,電池組成本相對較高。

3.2無線充電

無線充電又稱作感應(yīng)充電、非接觸式感應(yīng)充電,利用交變電磁場的電磁感應(yīng)(CT感應(yīng))實(shí)現(xiàn)能量的無線傳輸[2]。通過安裝于地面的發(fā)射線圈與電動汽車接收線圈之間的交變磁場實(shí)現(xiàn)電能的傳導(dǎo),經(jīng)過逆變器和控制單元完成對電動汽車電磁組充電。無線充電最大的特點(diǎn)是無須配置充電線,充電接口、充電硬件標(biāo)準(zhǔn)容易統(tǒng)一。但目前無線充電實(shí)施成本較高,需要“新基建”的配套實(shí)施,隨著技術(shù)和資金的投入,未來可以在技術(shù)層面或基礎(chǔ)設(shè)施層面實(shí)現(xiàn)無線充電停車場、無線充電高速停車區(qū)等,為用戶帶來即停即充的體驗(yàn),將有利于電動汽車企業(yè)發(fā)展。

3.3換電模式

除了傳導(dǎo)充電、無線充電模式外,目前市面上最快速實(shí)現(xiàn)有效續(xù)航的充電方式,即采用更換電池組的方式,在蓄電池電量耗盡時,用充滿電的電池組更換已經(jīng)耗盡的電池組,實(shí)現(xiàn)快速“充電”。國內(nèi)現(xiàn)有電動汽車品牌,如北汽、比亞迪、蔚來等車企均提供快速更換電池服務(wù),更換下來的蓄電池,可以集中檢測檢修、充電,提升電池使用壽命,降低充電過程對電力系統(tǒng)的影響。電池更換技術(shù)給新能源電動汽車發(fā)展帶來了積極意義,越來越多的換電服務(wù)站將進(jìn)一步保障電動汽車的有效續(xù)航。但現(xiàn)階段電池更換服務(wù)也存在較多問題,不同汽車廠商配置的電池種類、型號、尺寸均不統(tǒng)一,不同車企需要建設(shè)本企業(yè)汽車品牌換電服務(wù),成本高且所需換電站空間較大[3]。另外,換電站布局不足也無法快速有效響應(yīng)各位置車輛換電服務(wù)。

4新能源電動汽車未來充電模式設(shè)想

4.1統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范市場
目前,電動汽車市場品牌較多,國內(nèi)外品牌電池研發(fā)、充電技術(shù)方向各不相同,采用的標(biāo)準(zhǔn)也不統(tǒng)一。因此需要國家聯(lián)合國際電動汽車標(biāo)準(zhǔn)制定部門,制定符合全球、國內(nèi)發(fā)展的統(tǒng)一執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范電池尺寸、充電接口、充電功率標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)指標(biāo),規(guī)范電動汽車市場,為電動汽車快速發(fā)展奠定良好的技術(shù)規(guī)范基礎(chǔ)。

4.2加大電池組技術(shù)研發(fā),建設(shè)支持大功率的充電樁

提升充電效率,最關(guān)鍵的是要提供更便捷的充電環(huán)境,未來可以在電池組技術(shù)上加以研發(fā),生產(chǎn)出容量更大、充電電流更大的電池組,支持400A~1000A的超大電流充電,進(jìn)一步提升充電效率。

4.3自動化換電,提升換電效率
換電模式是目前效率最高的提升續(xù)航能力的方式,傳統(tǒng)人工更換電池模式人員成本高、效率低。打造全自動換電流水線,加大換電站建設(shè),提升自動化、科技化,致力實(shí)現(xiàn)電動汽車駛?cè)霌Q電站,換電流水線能夠自動完成換電工作,不斷提高換電效率。自動將拆卸完成的饋電電池收集至指定位置進(jìn)行充電,循環(huán)完成換電工作。

5結(jié)語

進(jìn)一步完善電動汽車充電設(shè)備部署,研發(fā)新一代蓄電池,提升續(xù)航能力,研究更快、更安全的充電手段,結(jié)合電網(wǎng)系統(tǒng)打造更可靠的供電系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)都是未來新能源電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵點(diǎn)。當(dāng)充電效率與傳統(tǒng)燃油汽車加油效率持平時,電動汽車的益處將成倍放大,或?qū)⒂型〈加推嚒?

作者:李夢 單位:三亞學(xué)院理工學(xué)院

電動汽車充電技術(shù)發(fā)展篇2

隨著全球能源危機(jī)不斷加深、全球變暖及大氣污染危害的加劇，發(fā)展電動汽車已成為節(jié)能減排的重要途徑之一。國家電網(wǎng)公司正在持續(xù)推進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè)，作為智能電網(wǎng)重要組成部份的電動汽車充電設(shè)施，具有分布廣、用電負(fù)荷大的特點(diǎn)。電動汽車體現(xiàn)了與智能電網(wǎng)的互動性，使交通運(yùn)輸與電網(wǎng)之間的關(guān)系更加和諧，也促進(jìn)了我國智能電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展。

1充電技術(shù)

1.1充電方式

電動汽車主要有常規(guī)充電、快速充電和更換電池組3種常用充電方式[1]。常規(guī)充電也稱交流慢充，一般是以較小的交流電流進(jìn)行恒流充電或小電流恒壓充電，充電電流約為15A，充電時間大約5～8h；快速充電也稱直流快充或應(yīng)急充電，是采用150～400A的直流電流進(jìn)行恒流充電，在20～30min內(nèi)就能使蓄電池電量達(dá)到80%～90%；更換電池組，也稱快速換電或機(jī)械換電，是在蓄電池電量不足時，將已經(jīng)耗盡的電池組更換為充滿電的電池組，這種直接更換電池組的過程通?？稍?0min之內(nèi)完成。

1.2充電特性

常規(guī)充電可采用低壓交流電，但充電所需時間較長，而且要求具備很好的停車庫（位）條件；快速充電的充電時間較短，但需要配置專門產(chǎn)生直流大電流的直流機(jī)，占地面積較大，對電網(wǎng)的沖擊也較大，且會影響電池使用壽命；更換電池組具有時間短、選址靈活、可夜間充電或采用新能源充電，可規(guī)?；瘧?yīng)用等優(yōu)點(diǎn)，但動力電池必須標(biāo)準(zhǔn)化。此外，不同類型汽車充電所需的電壓和電流各不相同，其對電網(wǎng)的影響也不一樣。

1.3充電設(shè)施

電動汽車充電設(shè)施是指為電動汽車動力電池提供電能補(bǔ)給的設(shè)施。根據(jù)電動汽車充電方式的不同，電動汽車充電設(shè)施可以分為充電樁、充電機(jī)和換電站3種類型。充電樁為配置車載充電機(jī)的電動汽車提供交流常規(guī)充電電流，布點(diǎn)靈活、占地面積較小，可安裝在停車場、居住社區(qū)等，提供常規(guī)充電服務(wù)。充電機(jī)通常指直流充電機(jī)，對各類電動汽車提供較大的直流電流進(jìn)行快速充電，設(shè)備技術(shù)要求較高、占地面積較大，通常安裝在電動汽車充電站，為各類電動汽車提供應(yīng)急充電服務(wù)。換電站則是配備若干動力電池組，為電動汽車更換電池和提供電池維護(hù)服務(wù)，操作專業(yè)性強(qiáng)、占地面積較小，可結(jié)合車輛行駛路線、區(qū)域等情況適當(dāng)配置。根據(jù)電動汽車充電設(shè)施的不同特點(diǎn)，既可將交流充電樁安裝在街頭、停車場和加油站等地，方便電動汽車就近接入電網(wǎng)進(jìn)行常規(guī)充電，也可以根據(jù)實(shí)際需求與預(yù)測建設(shè)一些電動汽車充電站，充電站中可配備一定數(shù)量的交流充電樁、直流充電機(jī)和電池組，可同時為各類電動汽車提供不同的充電服務(wù)。

1.4布點(diǎn)規(guī)劃

目前，電動汽車充電設(shè)施的布點(diǎn)規(guī)劃主要從選址模型的建立、算法求解等方面進(jìn)行研究，如WANGHeng-song等在考慮充電用戶特點(diǎn)、充電站特性及市區(qū)規(guī)劃、電網(wǎng)布局等因素的基礎(chǔ)上，提出了一種多目標(biāo)規(guī)劃模型[2]；寇凌峰等主要研究區(qū)域電動汽車充電站選址問題，建立充電站選址定容的最優(yōu)費(fèi)用模型，并用假設(shè)算例的粒子群算法求解結(jié)果證明其模型的可行性[3]；張國亮等在考慮電動汽車用戶分布特性的基礎(chǔ)上，采用目標(biāo)規(guī)劃思想，通過改進(jìn)的禁忌搜索算法，提出了以充電站初始建設(shè)成本及用戶充電總成本最小化為目標(biāo)的多等級充電站選址模型[4]；周洪超等基于博弈論思想，分析傳統(tǒng)項(xiàng)目選址方案評價方法，評價電動汽車充電站規(guī)劃布局方案，并建立博弈優(yōu)化模型和算法[5]；ReVelle等綜述電動汽車充電設(shè)施選址研究，總結(jié)出幾個經(jīng)典選址模型，并通過增加不同的約束建立了多種擴(kuò)展模型[6]。

1.5相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

為了適應(yīng)電動汽車等新能源汽車技術(shù)的發(fā)展，國家電網(wǎng)公司于2009年12月頒布了《國家電網(wǎng)公司電動汽車充電設(shè)施建設(shè)指導(dǎo)意見》等相關(guān)企業(yè)文件和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為充電站設(shè)計、建設(shè)以及電動汽車充電設(shè)施的生產(chǎn)、選型、使用及建設(shè)大規(guī)模充電站等提供了技術(shù)依據(jù)[7]。《電動汽車傳導(dǎo)式充電接口》、《電動汽車充電站通用要求》、《電動汽車電池管理系統(tǒng)與非車載充電機(jī)之間的通信協(xié)議》和《輕型混合動力電動汽車能耗量試驗(yàn)方法》等4項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)[8]于2010年4月出臺，推動和規(guī)范了我國電動汽車充電樁及充電站的發(fā)展與建設(shè)，也進(jìn)一步促進(jìn)了電動汽車生產(chǎn)商積極參與電動汽車的研發(fā)與生產(chǎn)。

2電動汽車充電對電力系統(tǒng)的影響

電動汽車充電對電力系統(tǒng)的影響因素主要是電動汽車的充電方式、充電特性、充電時間以及電動汽車的普及程度和類型等。但電動汽車充電更多地采用充電樁或充電站時，對電力系統(tǒng)的影響就可籠統(tǒng)地反映為充電樁或充電站對電力系統(tǒng)的影響。

2.1對輸電網(wǎng)的影響

目前，國外已從負(fù)荷平衡的角度開展了現(xiàn)有或規(guī)劃的發(fā)供電容量能否滿足電動汽車充電所引起的負(fù)荷增長等相關(guān)研究。文獻(xiàn)[9]在不同的電動汽車增長方案下，采用場景分析進(jìn)行加州電力市場研究，結(jié)果表明電力負(fù)荷將分別增長8%和2%。文獻(xiàn)[10]僅從充分滿足電動汽車自然增長的考慮出發(fā)，不涉及具體的電動汽車充電設(shè)施，采用自下而上的方法研究了美國佛蒙特州在最優(yōu)充電模式、夜間充電模式和1天內(nèi)2次充電模式等3種情況對電力負(fù)荷的影響，結(jié)果表明該州可以支持10萬輛電動汽車夜間充電，但在負(fù)荷高峰期進(jìn)行充電將會對電力供應(yīng)造成惡劣影響。文獻(xiàn)[11]在全天均可充電和12h可充電兩種情況下研究整個美國電網(wǎng)對電動汽車充電的承受能力，結(jié)果表明美國的現(xiàn)有電網(wǎng)最多可以承受73%的電動汽車充電負(fù)荷。

2.2對配電網(wǎng)的影響

電動汽車充電不僅會對配電網(wǎng)的負(fù)荷平衡造成影響，還會給配電網(wǎng)帶來其他方面的問題。文獻(xiàn)[12]表明電動汽車充電過于集中將會導(dǎo)致局部地區(qū)負(fù)荷緊張甚至過負(fù)荷；電動汽車在負(fù)荷高峰時充電以及大量電動汽車充電時間的疊加將會加重配電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)。文獻(xiàn)[13]從確定性和隨機(jī)性方面詳細(xì)研究電動汽車充電對配電網(wǎng)負(fù)荷平衡、電壓調(diào)節(jié)、三相平衡的影響，建立了由配電網(wǎng)模型、負(fù)荷曲線和電動汽車充電的負(fù)荷特性構(gòu)建的峰荷-時間模型，分析對系統(tǒng)影響的確定性與隨機(jī)性。文獻(xiàn)[14]提出了兩種電動汽車充電協(xié)調(diào)方法：分布協(xié)調(diào)充電，即在充電站總電流不越限的前提下對每輛電動汽車進(jìn)行最大電流充電，減少充電時間；集中協(xié)調(diào)充電，即通過計算機(jī)的智能判斷來協(xié)調(diào)每輛電動汽車在什么時間充電、充電電流大小和充電時間長短，以保證充電站總電流不超載。

2.3造成諧波污染

電動汽車在充電過程中不可避免會使用電力電子設(shè)備，而電力電子設(shè)備會產(chǎn)生諧波，給電網(wǎng)帶來不利影響。針對這一問題已有學(xué)者通過建模和仿真進(jìn)行了研究。文獻(xiàn)[15]搭建電動汽車充電機(jī)（站）的Matlab/Simulink仿真模型，通過理論研究和實(shí)測驗(yàn)證，分析了電動汽車充電機(jī)（站）諧波大小的影響因素。文獻(xiàn)[16]采用商用電動汽車充電機(jī)實(shí)測數(shù)據(jù)，對諧波電流進(jìn)行分析計算，結(jié)合概率統(tǒng)計學(xué)大數(shù)定律和中心極限定理，建立了多諧波源諧波分析數(shù)學(xué)模型，對多個電動汽車充電機(jī)產(chǎn)生的諧波電流及其概率特性進(jìn)行了研究。針對電動汽車充電造成電力系統(tǒng)諧波污染的一系列研究表明：如果認(rèn)真貫徹執(zhí)行與諧波相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)，是可以控制電力系統(tǒng)的總體諧波水平的，可采取的措施有增加換流裝置的相數(shù)，降低諧波電流的有效值；增加無功補(bǔ)償裝置，提高電力系統(tǒng)承受諧波的能力；加裝濾波裝置，就地治理電力系統(tǒng)的諧波污染，等等。

3效益分析

3.1經(jīng)濟(jì)效益

雖然電動汽車的一次性購買成本還比較高，但其使用成本要比傳統(tǒng)的燃油汽車低得多[17]。燃油汽車按10L/100km的油耗、7.05元/L的油價計算，行駛300km需花費(fèi)211.5元。而以比亞迪E6純電動汽車為例，行駛300km需充電57kWh，以0.84元/kWh的商業(yè)電價計算，僅需耗費(fèi)47.88元，比燃油汽車節(jié)省77%。若考慮油價上漲以及采用夜間低價居民用電充電，則電動汽車使用成本的優(yōu)勢將更為明顯。充電站的建設(shè)是發(fā)展電動汽車的基礎(chǔ)，其研究與建設(shè)將大大提高電動汽車的續(xù)駛里程，促進(jìn)電動汽車的市場需求，推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈多個環(huán)節(jié)的技術(shù)進(jìn)步。

3.2社會效益

電動汽車充電設(shè)施的建設(shè)可充分利用大型停車場、變電站和公眾服務(wù)場所等現(xiàn)有土地，并可根據(jù)實(shí)際需求使充電站和營業(yè)廳一體化，提高土地利用率；也可考慮采用只在夜間負(fù)荷低谷時進(jìn)行充電的運(yùn)行方式，以改善電網(wǎng)負(fù)荷特性、提高火電與核電的運(yùn)行效率、參與削峰填谷，從而起到節(jié)能和提高電網(wǎng)使用效率的效果。

3.3環(huán)境效益

與傳統(tǒng)燃油汽車相比，電動汽車在減少溫室氣體排放、帶動低碳產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面具有顯著優(yōu)勢[18]。從全生命周期的角度來看，火電廠每生產(chǎn)1kWh的電將排放約0.91kg溫室氣體，而每燃燒1L汽油將排放約2.81kg溫室氣體。將油耗特性為10L/100km的燃油汽車與充電57kWh即可行駛300km的純電動汽車相比，每行駛100km分別產(chǎn)生28.1kg和15.5kg溫室氣體，電動汽車的溫室氣體排放量可減少約50%。隨著可再生能源發(fā)電的比例不斷增加，電力生產(chǎn)清潔度持續(xù)提高，電動汽車所產(chǎn)生的溫室氣體還將繼續(xù)減少。

4發(fā)展趨勢

4.1實(shí)現(xiàn)智能充電控制

電動汽車充電行為具有隨機(jī)性和間隙性，會對電網(wǎng)造成諸多不利影響。如果能在提供方便安全的電動汽車充電服務(wù)的基礎(chǔ)上，通過現(xiàn)代化的技術(shù)手段和管理方法，對電動汽車充電設(shè)施進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)充電網(wǎng)絡(luò)一體化、自動化與智能化的充電設(shè)施管理與控制，可大幅度削弱電動汽車充電給電力系統(tǒng)帶來的不利影響，甚至可將電動汽車充電設(shè)施作為電力系統(tǒng)的“友好負(fù)荷”，使其參與電力系統(tǒng)削峰填谷，有助于提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率和安全性。

4.2與新能源發(fā)電配合

新能源發(fā)電可利用的資源豐富、污染較少，甚至是零污染，可以在一定程度上緩解電力供應(yīng)的緊張情況和環(huán)保壓力。如能將充電設(shè)施與新能源發(fā)電集成接入電力系統(tǒng)，將在一定程度上削弱新能源接入對電力系統(tǒng)造成的不利影響，降低充電設(shè)施帶來的負(fù)荷增量，提高可再生能源的利用率；在新能源豐富的郊區(qū)建立電動汽車充電站，同時在市區(qū)提供電池組更換服務(wù)，通過雙向運(yùn)輸?shù)确绞酱龠M(jìn)電動汽車和新能源發(fā)電的發(fā)展。

4.3作為系統(tǒng)儲能的組成部分

由于太陽能、風(fēng)能具有隨機(jī)性、波動性和不可控性，在含光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電的微電網(wǎng)或配電網(wǎng)中，需配置一定容量的儲能設(shè)備。若儲能配置偏少，可能無法滿足系統(tǒng)發(fā)電和用電之間的實(shí)時動態(tài)平衡；若儲能配置過于充裕，將顯著增加系統(tǒng)總投資費(fèi)用，可能造成經(jīng)濟(jì)性變差。從電動汽車特性可知，只有在蓄電池荷電狀態(tài)比較充裕時才可使用，因此當(dāng)電動汽車因電量不足以行駛時，仍有一定的電量存儲，可用于參與含分布式電源的微電網(wǎng)或配電網(wǎng)功率實(shí)時動態(tài)平衡。此外，電動汽車行駛時間通常較短，可在其大量的空置時間內(nèi)參與電網(wǎng)運(yùn)行，作為儲能單元參與系統(tǒng)削峰填谷，減少系統(tǒng)靜態(tài)儲能設(shè)備的配置，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

4.4成為智能電網(wǎng)的重要組成部分

電動汽車是發(fā)展新能源汽車的重要方向，支持電動汽車發(fā)展的電網(wǎng)技術(shù)是智能電網(wǎng)的重要組成部分，也是國家863計劃重大專項(xiàng)“智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)（一期）”重點(diǎn)資助的研究內(nèi)容[19]。目前，為充電設(shè)施安裝智能電表、充電站雙向通信設(shè)施等都是電動汽車充電的主要研究方向。智能電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)也依賴于對電網(wǎng)中各環(huán)節(jié)重要運(yùn)行參數(shù)的在線監(jiān)測和實(shí)時信息掌控，新興的物聯(lián)網(wǎng)可作為“智能信息感知末梢”，使管理更加集中化、統(tǒng)一化、智能化。將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于電動汽車充電將有助于實(shí)現(xiàn)電動汽車的自動識別、自動報警、自動管理等功能，是推動智能電網(wǎng)發(fā)展的重要技術(shù)手段。

5結(jié)論

當(dāng)前我國電動汽車產(chǎn)業(yè)已步入快速發(fā)展期，充電設(shè)施建設(shè)如火如荼，從電動汽車充電的發(fā)展趨勢來看，短期內(nèi)主要考慮充電設(shè)施接入電網(wǎng)的方式、在配電網(wǎng)規(guī)劃中的布點(diǎn)與容量配置以及諧波治理；從長遠(yuǎn)來看，隨著電動汽車大規(guī)模使用以及充電技術(shù)、接入控制技術(shù)的發(fā)展，如何提高與新能源發(fā)電的集成使用、如何成為智能電網(wǎng)的重要組成部分，是必須考慮的重要方面。

作者:吳志力 單位:國家電網(wǎng)公司北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院

電動汽車充電技術(shù)發(fā)展篇3

汽車工業(yè)的發(fā)展方便了人類生活，其尾氣排放對環(huán)境造成的影響也越來越被人們所重視，清潔替代是能源利用發(fā)展的方向。由于電動汽車的污染物排放和噪聲低，且能源利用率較高，因此我國支持和鼓勵電動汽車的發(fā)展。隨著電動汽車的發(fā)展及其應(yīng)用量的增加，出現(xiàn)了車與充電樁不匹配、充電排隊(duì)時間長、充電樁利用率不高、充電運(yùn)營商盈利難、重復(fù)建設(shè)等一系列問題[1]。在國家政策支持下，電動汽車關(guān)鍵技術(shù)取得了重大突破，但要推動電動汽車普及，除突破其本體技術(shù)并統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)外，高效的汽車充電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是主動、積極、系統(tǒng)地推動電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵[2]。本文結(jié)合我國現(xiàn)有電動汽車充電技術(shù)，探索電動汽車未來充電技術(shù)發(fā)展的趨勢。

1常用電動汽車充電技術(shù)及存在的問題

電動汽車常用的充電技術(shù)有感應(yīng)式無線充電技術(shù)、傳導(dǎo)式充電樁技術(shù)、換電技術(shù)等。

1.1感應(yīng)式無線充電技術(shù)

感應(yīng)式無線充電是利用交變電磁場的電磁感應(yīng)來實(shí)現(xiàn)能量的無線傳輸[3]。如圖1所示，通過發(fā)射線圈與接收線圈間的交變磁場實(shí)現(xiàn)電能的傳輸，再經(jīng)逆變器和控制單元完成對電動車充電。其特點(diǎn)是不需充電線，硬件方面的標(biāo)準(zhǔn)較易統(tǒng)一。由于電力傳輸與距離的平方成反比關(guān)系，故隨著距離的增加電力傳輸效率迅速下降。無線充電技術(shù)還需要解決的瓶頸是電磁相容問題，雖然采用封閉的智慧車庫是解決電磁相容問題較好的途徑，但高昂的成本可能會限制其應(yīng)用。另外，采用該充電方式，發(fā)射線圈與接收線圈都要精準(zhǔn)定位，它們錯開幾毫米都會影響感應(yīng)的發(fā)生。

1.2傳導(dǎo)式充電技術(shù)

傳導(dǎo)式充電技術(shù)通過電纜將充電設(shè)施與電動汽車相連，利用電傳導(dǎo)實(shí)現(xiàn)為電動汽車充電傳導(dǎo)式充電一般由充電模塊、計量模塊、控制與繳費(fèi)模塊構(gòu)成，如圖2所示。采用該技術(shù)進(jìn)行電動汽車充電需要解決的問題如下：充電接口、充電參數(shù)、收費(fèi)計量等標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，充電樁或充電站合理分布，充電安全等。

1.3換電技術(shù)

換電技術(shù)即把車上“無”電的電池?fù)Q下來去充電，充好電的電池?fù)Q到車上。換電技術(shù)可以節(jié)約充電時間，但須有專門提供換電服務(wù)的充電站或充電廠，且需要解決車載電池標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、換電服務(wù)成本核算、換電后系統(tǒng)風(fēng)險檢驗(yàn)等問題。

2國外電動車及其充電技術(shù)概況

19世紀(jì)中期國外出現(xiàn)了純電動汽車，20世紀(jì)初由于充電的不便性及燃油汽車批量生產(chǎn)技術(shù)的提高，純電動汽車便退出了市場。20世紀(jì)60年代，由于環(huán)境問題和石油危機(jī)的出現(xiàn)，純電動汽車又被重新重視。由于電池技術(shù)和續(xù)航里程等問題，20世紀(jì)90年代國外汽車商開發(fā)了混合動力電動汽車。在西方國家由于政府對燃油車的限制以及越來越嚴(yán)格的燃油排放標(biāo)準(zhǔn)，其汽車企業(yè)投入巨大資金用于電動汽車及相關(guān)充電技術(shù)的研究。歐美和日本等國家在商場、停車場、居民區(qū)、政府大樓等區(qū)域建設(shè)各自的電動汽車充電設(shè)施，主要以充電樁為主。在美國，市民可用手機(jī)下載App來尋找附近空閑的充電樁，通過購買充電樁，秒變“樁東”；在英國，國家加速國內(nèi)的充電樁布局并發(fā)展電動車無線充電技術(shù)；在德國，政府和車企共同投資擴(kuò)建充電基礎(chǔ)設(shè)施，其中1/3為高壓充電樁，要求0.5h內(nèi)必須讓電動車充滿80%的電來縮短充電時間，且使用具有歐洲標(biāo)準(zhǔn)的連接器；在日本，充電樁形成了每隔30km的覆蓋量，本土大車企與日本政策投資銀行共同成立了“日本充電服務(wù)”公司，主動擔(dān)當(dāng)起充電樁的安裝成本和8年的免費(fèi)保修任務(wù)。

3我國電動汽車充電技術(shù)發(fā)展趨勢

電動汽車充電技術(shù)的發(fā)展要充分考慮安全和便捷，使電動汽車的車主享受到技術(shù)發(fā)展帶來的實(shí)惠。

3.1諧振無線充電

依據(jù)電磁諧振原理[5]，在發(fā)送端和接收端頻率相同的諧振線圈可實(shí)現(xiàn)能量從發(fā)射線圈到接收線圈的傳輸。諧振的兩個線圈耦合是松散的，只要調(diào)整到同一頻率，即可通過共振傳輸能量。諧振無線充電的充電距離比感應(yīng)式遠(yuǎn)，在電動汽車和一些工業(yè)領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用潛力。

3.2大功率充電樁

電動汽車獲得了較快發(fā)展，已在公交、出租、物流和共享汽車等領(lǐng)域開始應(yīng)用并呈增長趨勢，但公共充電樁少、動力電池續(xù)航里程低、充電時間長仍是電動汽車發(fā)展的制約因素。提高續(xù)航里程就要增加動力電池的容量，并提高動力電池的電壓；縮短充電時間可在動力電池允許的條件下將充電電壓升到1000V，且把充電電流升到350A。為此，需建設(shè)大功率充電樁，將電動汽車直流充電系統(tǒng)額定值提高至1000V/350A[6-7]。開發(fā)大功率充電樁的途徑：一是開發(fā)大功率充電模塊。單個充電模塊容量越大，則構(gòu)成一臺大功率充電樁所需并聯(lián)的充電模塊越少，模塊間的均流和控制越穩(wěn)定可靠。二是加大電纜截面，提高載流能力。三是進(jìn)一步優(yōu)化熱管理技術(shù)，以提高充電樁的可用性。

3.3配合新能源發(fā)電

新能源發(fā)電有環(huán)保優(yōu)勢，也具有隨機(jī)、波動和不可控等特點(diǎn)。如果能將充電設(shè)施與新能源發(fā)電集成接入電力系統(tǒng)，既能減小新能源接入對電力系統(tǒng)的不良影響，又能削弱充電設(shè)施給電力系統(tǒng)帶來的壓力[8]。同時，電動汽車可作為一種靈活負(fù)荷和儲能設(shè)施，可以為新能源大規(guī)模進(jìn)入能源系統(tǒng)起并網(wǎng)消納作用，也可以向一些商業(yè)區(qū)域、微電網(wǎng)、小微電網(wǎng)輸電，參與平衡局部的電網(wǎng)。

3.4集中和分散布置充電樁

目前國內(nèi)動力電池以三元鋰和磷酸鐵鋰為主，其每次使用放電的深度越小，電池的壽命越長，最佳的充電電量在20%～90%區(qū)間。動力電池充電過程是一個電化學(xué)過程，過充或過放均會導(dǎo)致整個電池失效。在充電站或充電樁布置方面應(yīng)參照加油站模式，首先建設(shè)集中式充電站，其次在對市場充分調(diào)研的基礎(chǔ)上建設(shè)分散式充電樁，方便電動汽車用戶能在最佳充電區(qū)間完成充電，以確保動力電池的使用壽命。

3.5充電的廣泛性和智能化

隨著電動汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定和推行，動力電池系統(tǒng)和電壓等級也將逐步規(guī)范。同時公共充電裝置也將規(guī)范與電動汽車的充電接口和接口協(xié)議等。作為電動汽車運(yùn)行的能量補(bǔ)給，充電系統(tǒng)應(yīng)具備充電的廣泛性，能夠?qū)崿F(xiàn)多類型動力電池的充電控制算法，與不同類型動力電池系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)充電特性匹配，完成充電服務(wù)。未來的充電服務(wù)將是智能的，作為電能從電網(wǎng)傳輸?shù)诫妱悠嚨摹爸修D(zhuǎn)站”[9]，智能充電網(wǎng)能夠監(jiān)測動力電池的放電狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)無損充電，避免動力電池的過放或過充；優(yōu)化智能充電技術(shù)，對動力電池故障自動診斷和維護(hù)；對電量智能化管理，實(shí)現(xiàn)即插即充、無感支付等。

3.6規(guī)范統(tǒng)一交易結(jié)算模式

能耗是電動汽車的重要指標(biāo)，一方面是電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的能耗指標(biāo)，另一方面是電動汽車從電網(wǎng)獲取電能的利用率。前者取決于電動汽車本身特性，后者與充電裝置的電能轉(zhuǎn)換效率有關(guān)。因此，采用高效充電裝置，對降低電動汽車能耗具有重要意義[10]。低能耗意味著低的使用成本，用能結(jié)算模式統(tǒng)一也是未來發(fā)展的方向。無論是充電模式還是換電模式，應(yīng)通過系統(tǒng)集成構(gòu)建充電樁或動力電池與用戶之間規(guī)范化、可信賴的充電交易模式，減少不同廠家充換電產(chǎn)品差異性，提高充換電系統(tǒng)穩(wěn)定性，建立統(tǒng)一規(guī)范的交易結(jié)算模式，提高電動汽車充換電操作的便利性與交易的安全性。

4結(jié)束語

電動汽車未來發(fā)展要解決續(xù)航里程、運(yùn)行成本、充電時間、電力供應(yīng)、電池廢料處理等5個問題，而電動汽車充電技術(shù)與其中4個有關(guān)。隨著5G通信技術(shù)的推廣應(yīng)用，在電動汽車與智能電網(wǎng)雙重推動下，有關(guān)充換電裝置的配電容量、服務(wù)能力、投資和運(yùn)營等將獲得新突破，與之配套的建設(shè)也將緊跟其后，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)也將日趨完善。

參考文獻(xiàn)：

[1]金昂瑞.電動汽車充電技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢研究[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2016（12）：81.

[2]王新宇.基于市場行為的電動汽車充換電技術(shù)研究[D].青島：青島大學(xué)，2017：57.

[3]陳宗璋，吳振軍.電動汽車充電站建設(shè)[J].大眾用電，2008（6）：34-36.

[4]潘一軍，梁爐，唐茂鋼，等.電動汽車充電技術(shù)2.0與1.0對比分析[J].信息技術(shù)與信息化，2018

[5]：162-167.[5]PaulPickering.無線充電技術(shù)的現(xiàn)狀與未來[J].中國集成電路，2018（2）：18-21.

[6]倪峰.電動汽車充換電技術(shù)發(fā)展趨勢報告[R/OL].（2016-11-28）.http：//www.docin.com/p-1798335193.html.

[7]王伯軍，李威，梁士福.純電動乘用車大功率充電技術(shù)需求分析[J].汽車文摘，2019（6）：46-49.

[8]曾慶捷.我國未來儲能技術(shù)發(fā)展探討[J].山東電力技術(shù)，2017，44（3）：51-53.

[9]李洪峰，李紅霞，陳志剛，等.一種新型電動汽車充電樁技術(shù)方案探討[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2017，45（6）：143-148

[10]林佳雁.新型電動汽車充電樁技術(shù)的方案分析[J].科技風(fēng)，2018（15）：1.

作者:曾慶捷 單位:山東中實(shí)易通集團(tuán)有限公司