电动汽车充电方式浅析

2017-12-05吴睿龙

汽车实用技术 2017年17期

吴睿龙

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽合肥 230601）

引言

上世纪70年代全球三次石油危机爆发后，各跨国汽车公司先后开始研发各种类型的电动汽车。我国经过“八五”、“九五”、“十五”三个五年计划，在研发电动汽车的专项上投入了大量的人力、物力和财力，并取得了一系列科研成果，但是,迄今为止，这些科研成果真正能转化为产品，并实现产业化生产的项目并不多。国外大汽车公司投入远比我国更多的资金和人力，已投入批量生产的电动汽车产品也寥寥无几。随着全球能源危机的不断加深，石油资源的日趋枯竭以及大气污染、全球气温上升的危害加剧，各国政府及汽车企业普遍认识到节能和减排是未来汽车技术发展的主攻方向，发展电动汽车将是解决这二个技术难点的最佳途径。

电动汽车充电一直是大家公认的难题，也是电动汽车发展的瓶颈，解决好电动汽车充电问题，可以加速电动汽车的发展。

1 当前充电技术方式

目前主流充电方式可分为有线充电、无线充电、换电模式三大类，其中有线充电又分为：交流充电和直流充电。

1.1 有线充电

有线充电又称为接触式充电，通过导线将电能导入车内给电池包充电。有线充电分为：交流充电和直流充电。

1.1.1 交流充电

交流充电一般有单相交流和三相交流充电方式，但是充电电流一般都不大，充电时间一般都在6小时以上，因此被称为慢充。优点是充电电流和功率都较低，对电动汽车电池寿命影响和对电网冲击都较小；缺点是电动汽车充电时间较长，有紧急电能补充需求时难以满足。

交流充电采用恒压、恒流的传统充电方式对电动车进行充电。

家庭充电一般采用单相220V供电，以相当低的充电电流为蓄电池充电，电流大小约为10A，若以80Ah的蓄电池为例，充电时间要持续8个多小时。充电机功率一般为2kW和3kW，相应的充电器的工作和安装成本相对比较低。由于只需将车载充电器的插头插到停车场或家中的电源插座上即可进行充电，因此充电过程一般由客户自己独立完成。直接从低压照明电路取电，电功率较小，由220V/16A规格的标准电网电源供电。典型的充电时间为8～10（SOC达到90%以上）。这种充电方式对电网没有特殊要求，只要能够满足照明要求的供电质量就能够使用。由于在家中充电通常是晚上或者是在电低谷期，有利于电能的有效利用，因此电力部门一般会给予电动汽车用户一些优惠，例如电低谷期充电打折。

三相交流充电一般为小型充电站式，是电动汽车的一种最重要的充电方式，充电机设置在街边、超市、办公楼、停车场等处。采用常规充电电流充电。电动汽车驾驶员只需将车停靠在充电站指定的位置上，接上电线即可开始充电。计费方式是投币或刷卡，充电功率一般在 5～10KW，采用三相四线制380V供电或单相220V供电。其典型的充电时间是：补电1～2h，充满5～8h（SOC达到90%以上）。

1.1.2 直流充电

直流充电一般采用三相交流电输入，充电电流都很大，因此被称为快充。优点是提高电动汽车充电效率，节约时间；缺点是对动力电池组产生巨大电流冲击，会降低动力电池组的循环寿命，电池组成本相对较高。该充电方式以150～400A的高充电电流在短时间内为蓄电池充电，与前者相比安装成本相对较高。快速充电也可称为迅速充电或应急充电，其目的是在短时间内给电动汽车充满电，充电时间应该与燃油车的加油时间接近。

大型充电站（机）多采用这种充电方式。大型充电站（机）—快速充电方式主要针对长距离旅行或需要进行快速补充电能的情况进行充电，充电机功率很大，一般都大于30KW，采用三相四线制380V供电。其典型的充电时间是：10～30min。快速充电站的关键是非车载快速充电组件，它能够输出35KW甚至更高的功率。由于功率和电流的额定值都很高，因此这种充电方式对电网有较高的要求，一般应靠近10KW变电站附近或在监测站和服务中心中使用。

1.2 无线充电

无线充电又称作感应充电、非接触式感应充电，基于电磁感应原理的空间范围内的电能无线传输技术。优点是使用方便、安全程度高、减少人工操作、提高与电网连接率有利于未来与电网互动的互联要求；缺点是目前成本较高、技术尚未完全成熟。

电动汽车无线充电方式是近几年国外的研究成果，其原理就像在车里使用的移动电话——将电能转换成一种符合现行技术标准要求的特殊的激光或微波束，在汽车顶上安装一个专用天线接收即可。有了无线充电技术，公路上行驶的电动汽车或双能源汽车可通过安装在电线杆或其它高层建筑上的发射器快速补充电能。电费将从汽车上安装的预付卡中扣除。

1.3 换电模式

除了以上几种充电方式外，还可以采用更换电池组的方式，即在蓄电池电量耗尽时，用充满电的电池组更换已经耗尽的电池组。

蓄电池归服务站或电池厂商所有，电动汽车用户只需租用电池。电动汽车用户把车停在一个特定的区域，然后用更换电池组的机器将耗尽的蓄电池取下，换上已充满电的电池组。对于更换下来的未充电蓄电池，可以在服务站充电，也可以集中收集起来以后再充电。由于电池更换过程包括机械更换和蓄电池充电，因此有时也称它为机械“加油”或机械充电。电池更换站同时具备正常充电站和快速充电站的优点，也就是说可以用低谷电给蓄电池充电，同时又能在很短的时间内完成“加油”过程。通过使用机械设备，整个电池更换过程可以在10min内完成，与现有的燃油车加油时间大致相当。不过，这种方法还存在不少问题有待解决。首先，这种电池更换系统的初始成本很高，其中包括昂贵的机械装置和大量的蓄电池。其次，由于存放大量未充电和已充电的蓄电池需要很多空间，因此修建一个蓄电池更换站所需空间远大于修建一个正常充电站或快速充电站所需的空间。还有，在蓄电池自动更换系统得到应用之前，需要对蓄电池的物理尺寸和电气参数制定统一的标准。