打破充电设施瓶颈多角度助推技术发展

蒋敏娜

新能源汽车轻量化、智能化等趋势不仅要求破解充电难的建桩阔题，还需要解决续航里程、充电时间和电池寿命的问题。围绕这几个方面，充电桩桩技术领域发展迅速，相关专利申请数量快速增多，国内相关企业和科研机构加强研发，展开多点布局，诸如大功率快充技术、无线充电、充电堆等技术不断潇现。

新能源汽车 充电技术 互联网

在节能减排、调整产业结构的大思路下，新能源汽车示范推广试点城市正加

快建设电动汽车充电网络的步伐。电动汽车移动充电设备也成为各地的重要研发项目，多地都在加快充电桩配套建设，并尝试创新充电桩设计与充电模式，以利电动汽车的市场推广。

充电设施硬件

目前，充电设施包括城际快充站、城市公共充电设施、集中式专用充电站与分散式专用充电桩4大类充电基础设施，电池的常规充电方法有分段恒流充电、恒压充电和阶段充电。

城际快充站分布在高速公路沿线服务区，以较大的直流电流在短时间内充电，优点是充电时间短，比常规充电的充电时间缩短2/3；充电站地点较为固定。缺点是建设成本高远高于慢速充电桩；对充电技术、安全性和电网都有较高的要求。城市公共充电设施分布在各类型建筑物配建停车场，集合需求建设不同类型设施，如交通干道建设快充站，商场、同区等建设慢充站。分散式专用充电桩分布在居民区、单位内部停车场、办公场所等地，结合用户自有车位建设，常见的交流充电桩有一桩一充式、一桩双充式和壁挂式。低功率慢充为主，充电时间较长，难以满足车辆紧急使用需求的情况。集中式专用充电站模相对较大，通过优化调度实现一桩服务公交、环卫等多辆汽车。

电池及续航里程

快速充电对电池的寿命影响大，动力电池关键核心技术的突破，对电动车续航里程和安全性能起决定性作用，对电动汽车商业化、市场化也至关重要。我国提出到2030年技术路线图，动力电池将在能量密度和寿命上大幅提升，成本也将逐步下降，同时新材料体系电池技术的突破会大幅改善动力电池的各项性能。

行业在新型电池体系方面重点研究锂金属负极、全固态电池、锂空气电池、锂硫电池等，当能量密度可达500Wh/kg以上，可满足2025年以后电动汽车发展需求。北京理工大学开发出一款高寒下的低温电池，能解决纯电动客车的寒区续航里程衰减问题。

充电技术

电动汽车充电技术主要有单向无序的VOG模式，单向有序的TC和VIG模式，双向有序的V2G模式。国内研发的充电技术包括快速充电、无线充电、充电堆等。

VOG是指采用成熟的单向变流技术，把电动汽车随时接人电网立即充电的模式，但无约束的使用会增加电网调峰的难度。TC模式是一种单相有序电能供给的充电模式，不需要与电网进行实时通信。通过控制开始充电时间，实现错峰充电，避免在电网负荷高峰时段充电，但还不能完全根据电网峰谷状态灵活地控制充电过程。VIG模式下电动汽车与电网进行实时通信，充电受电网控制，可在电网允许时刻进行充电，通过优化充电安排提高电网效率。这种模式只能从电网中得到电能却不能将多余的电能反馈到电网中。V2G是双向有序的电能转换的充电模式，电动汽车作为一种移动储能单元与电网进行双向电能转换。

按照每百公里20kWh耗电量计算，且充电倍率> 2C（即半小时充满电）为前提条件，充电10-20分钟，可行驶>lOOkm的充电功率定义为大功率充电。各个地区的企业和充电联盟都在探索大功率快充的实现方式。无线充电技术在汽车领域的应用也在加速发展，特斯拉、奥迪、宝马、沃尔沃、奔驰、丰田、高通、中兴、西门子等巨头都已开始研究电动汽车无线充电技术。

互联网技术

国内企业试图利用互联网思维管理充电桩，比如国网电动汽车服务有限公司现已建成全国最大的车联网平台，流程全部自主化，实现分散充换电设施的集中监控与科学调度。车主用户可通过APP解决找桩、预约充电、充电导航、充电启停、付费结算，还能享受充电优惠、了解时事动态、分享充电体验等。车辆租赁用户只需通过APP就可在线进行车辆预订、查找、开锁、取还车等。

许继集团公开的电动汽车物联网充电系统，由汽车物聯网、电池物联网、充电设施物联网构成三级物联网架构，不仅支持用户通过远程控制进行自主充电，还可以灵活有序安排电池的充放电，并进行实时监控，提升整个充电设施和电网安全性及用户使用体验。新型的智能化车桩识别技术能避免扫码、刷卡、输入账号等繁琐的流程，是车桩融合平台概念的进一步的产品体现。

储能技术

作为能源互联网的核心，储能系统的加入将有效缓解城市新能源汽车快速充电的难题。储能充电站由储能电站、电动汽车充电站、储能充电站运营管理系统三部分组成，投资回收期不依赖充电任务是否饱和，电动车的多少也不影响储能充电站的收益。可充分利用现有城市大楼的停车位、电网，从而降低业主投资；还能在空闲期对大楼电网进行电力移峰填谷，实现在用电高峰时候的电力增容，减少用电高峰的电力支出。并且充分利用城市大楼的停车位，能节约土地投资。目前国家电网在京津唐试点运营光、储、充一体化电站，新建228kw的储能电池组，加装智能时限开关，一体化集装箱的设计便于后期梯次利用和更换电池。

随着市场重心转向私人购买，灵活、多样化的充电模式，逐渐成为私人用新能源电动汽车市场的需求特点。更多的充电模式创新和尝试，有助于降低新建充电桩的成本，破解城区土地成本高昂、汽车充电站建设空间资源短缺的困境，推动电动汽车产业的发展。

[1]王博.考虑V2G用户响应度的峰谷电价建模与优化[D].华北电力大学硕士论文.2016年

[2]郭锦锦.不同种类电动汽车充电设施布局优化研究[D].重庆交通大学硕士论文.2016年

[3]2017充电桩产业将迎大爆发快速发展需全产业链作战[J].电源世界.2017（ 3）

[4]武文卿.汽车充电基础设施建设的指导意见[J].产经纵览.2017（ 2）