电动汽车充电设施与发展现状研究

胡晓霞

国网黑龙江省电力有限公司哈尔滨供电公司 黑龙江 哈尔滨 150010

引言

随着我国整体经济建设的快速发展,我国汽车行业迎来新的发展空间和发展机遇。从现有的技术来看,推进电动汽车的发展可以降低交通污染,由于电动汽车是由电能驱动车辆行驶的,不会产生CO、HC、PM等有害气体,即使电能生产会产生有害气体,但可以通过太阳能、风能、核能等可再生资源来代替,所以电动汽车越来越受到人们的青睐。为了最大限度发挥电动汽车减少环境污染的优势,推动电动汽车广泛使用,需要研发并合理地布置充电设施,使电动汽车能够方便、及时地补充电能。

1 中国电动汽车发展的必要性和可持续性

在能源危机和环境污染的压力下,全世界都在研究发展新能源汽车,通过燃烧不同的燃料及驱动方式从而降低燃料成本和排放污染。电动汽车作为新能源汽车的一种,其采用纯电作为驱动汽车的方式,不但没有燃料成本,而且可以达到尾气排放为零。因此在不久的将来,电动汽车很可能会取代传统汽车。

2 电动汽车无线充电设施

无线充电设施利用耦合的电磁场为媒介实现电能传递,车辆在道路上行驶的过程中能通过无线设备补充电能,无线充电设备可以充分利用车辆行驶时间进行充电。目前无线充电技术主要包括三种无线电能传输技术：电磁感应式、磁场共振式和电波式。1.电磁感应式无线电能传输技术,电磁感应现象是指导体在变化的磁通量中产生电动势,若将此导体合成一个回路,则产生的电动势会驱动电子流动并形成感应电流。电磁感应式无线电能传输(ICPT)系统基于电磁感应原理实现电能输送,将空气作为介质,使能量从初级侧通过空气输送至次级侧。2.磁耦合共振式无线电能传输技术,使用“磁耦合共振”原理可以实现磁耦合共振式无线电能传输。在感应场中,磁场能量在辐射源附近和它内部之间循环往复地来回传递,并且借助这种现象,将电磁共振技术应用于研究生产系统发射装置中。发射装置空间附近汇聚了大量未向外界辐射的交磁,而系统中的电容则束缚住了电场,使得它未向外界产生辐射的交磁。磁耦合共振式无线电能传输技术是一种在电磁场中使用高频磁共振作为彼此传输能量而不辐射到外部的装置的工具。3.电波式无线电能传输技术,电波式无线电能传输技术也称为射频或微波(频率范围为300MHz～300GHz)WPT,它以微波为载体实现电能传输。在通过调节电路处理电能之后,再将电能供给负载。

3 电动汽车的发展现状

近年来,我国工业发展的势头十分迅猛,对于传统能源的利用程度也不断提高,这也使得传统能源储量日趋减少,难以适应工业发展的实际需求；同时,在经济新常态下,“去产能”及生态环保观念成为经济发展的主题,高能源消耗型的产业亟待转型,这也使得我国汽车行业开展了新能源汽车的发展探索。早在2010年,我国就将电动汽车产业纳入了战略型新型产业,以国家战略的形式为新能源汽车“正名”,同时在政策优惠上给予了国内自主品牌的新能源汽车较大的支持,这使得我国的电动汽车在短期之内取得了较为突出的成就,当前其销量已经稳居世界第一的位置。

4 电动汽车无线充电设施发展现状

无线充电技术在国外开始发展较早,研究成果相对成熟,部分结果已应用到了实际产品。其中日本汽车制造厂商在该领域有着较长的研究历史,并且已经取得了一定的成果,其次是欧美的汽车制造厂商。如今,中国的重点高校和汽车制造商也积极参与到这项研究中,主要进行相关的实验以验证无线充电的效率以及安全性等。

5 优化电动汽车发展的有效策略

5.1 完善配套设施建设 完善配套设施建设是大规模推广新能源汽车的必然要求,也是推动电动汽车产业快速发展的重要举措。由于电动汽车属于新兴产业,社会的接受程度需要不断提高,这就要求政府部门要发挥好引导作用,一方面引导电动汽车行业的自主发展,为其市场推广提供大力度的优惠支持；另一方面又要加强配套设施建设,打消群众对于电动汽车存在的偏见与顾虑,同时要结合生态环保理念,开展大幅宣传,使得电动汽车赢得广泛的市场认同。

5.2 快速充电设备 快速充电设备(非车载充电机)是由充电设备控制系统与BMS(电池管理系统)对充电过程进行实时控制,适时根据电池状态和电池信息调整充电电压、电流,直至完成充电的一种设备。快速充电站可为多台电动汽车同时快速充电,按小型轿车充电电流3C(C为电池容量)计算,理论快充时间仅需20min,按充电电流0.3C计算,充电时间约为3～4h。

5.3 快速更换电池设备 快速更换电池设备(简称换电站)是利用大容量充电能力的充电站,连续为电池组充电,并将充满电的电池进行存储。当车辆需要充电时,只需进站更换电池组就可完成充电,换下的电池留在换电站继续充电,这样可以省去原本较长的充电等待时间。

6 政府扶植电动汽车发展所面临的挑战

政府的补贴力度显而易见,无论对消费者还是车企,都是极大的鼓励。但是如此庞大的政府开支很难长期维持下去,补贴退坡在所难免。2017年起,政府逐步减少针对电动汽车的补贴及激励措施。随着政府提供的补贴资金日益减少,电动汽车生产厂家将不得不审视自己的产品策略,以避免参与成本高昂的技术竞争。我国大部分规模较小的厂商,与外国汽车厂商在电动汽车研发方面相比,由于政策变化带来冲击影响更大,会明显削弱竞争力。从长远来看,电动汽车行业的重点应该是向消费者提供具有强劲性能,且价格实惠的电动汽车产品。

结语

无线充电设施从理论上说可以缩短充电时间,但是建设成本高,技术要求复杂,大量推广使用还需一定的时间。作为电动汽车普及的重要保障,有必要进一步完善和推进电动汽车充电基础设施建设。