新能源电动汽车充电技术与应用浅析

邢晓飞

摘要：现如今，随着我国经济的飞速发展，而新能源汽车成为汽车产业的发展趋势，当前新能源汽车主要以插电式混合动力和纯电动汽车为主，这2种汽车都需要充电，现在电动汽车的充电方式全部是接触式充电（无论是充电模式还是换电模式），充电设施主要包含分散式充电桩和集中式充换电站。“快充需排队，慢充停车贵”已成为新能源汽车消费者公认的事实。文章提出以无线充电技术代替原有充电方式，解决了充电资源不足的问题。

关键词：新能源电动汽车;充电技术;应用

引言

新能源汽车、特别是纯电动汽车在汽车市场占比逐步增多，充电技术的进步将会引领未来新能源电动汽车的进一步发展。本文阐述了近年来新能源电动汽车充电技术的发展历程，提出和对比了国内外几种充电技术的优劣，并通过分析先进的充电技术，提出了新能源電动汽车充电技术的发展方向和发展建议。

1电动汽车充电设备

针对电动汽车充电设备而言，其主要可以分成两种类型：比较常见的非车载充电装置和用于车载的专门充电装置。针对第二种装置而言，顾名思义，就是将其安装在汽车的指定位置，方便为汽车充电，此装置实际就是利用车载电源以及地面交流电网实施充电的一种装置，主要包含运行能量回收充电装置、车载充电发电机组与车载充电机等。从根本上而言，即将一根交流动力电缆线（带有标配的插头），直插于指定位置处（即电动汽车专门设置的插座上），以此为电动汽车进行实时充电;此装置一般选用的是接触式充电器或感应充电器，控制方便且结构简单;其往往依据车载蓄电池的具体种类来设计，具有较强的针对性。非车载充电装置就是比较典型的地面充电装置，主要有三种类型：公共场所专用的充电站、通用充电机、专用充电站。此装置对于多种电池的多样化充电方式均能满足。一般情况下，非车载充电装置无论是在重量上，还是在体积、功率上，都比较大，以此来更好地满足或适应多种充电方式需要。此外，由于各种充电模式有着差异性的充电能量转换方式，因此，针对当前所选用的充电装置而言，又可划分为感应式和接触式。对于感应充电器来考量，从基础层面来分析，就是借助变压器原理，把传送过来的电能，从之前的离车的远方，以感应的方式不断传送至车载的副方，用此种放大达到为蓄电池进行相应充电的目的;而针对感应充电这一新型充电方式而言，安全为其最主要特点，因为电动车与充电器间，没有直接接触点，因而即便是在那些比较恶劣的天气下，同样能够做到无触电充电。

2新能源电动汽车充电技术与应用

2.1传导充电

对于目前来说国内的知名电动生产厂家：比亚迪、广本、北汽、奇瑞等在这几年均先后推出了新款纯电动汽车和插电式混合动力车。通常情况下都会随车附赠一根便携式充电线。该充电线一般匹配家庭10A或16A插电口，利用常规充电（即慢充）：一般采用恒压、恒流的传统方式对汽车进行充电。充电电流大小约为10～16A，若以50kWh的蓄电池为例，充电至少要持续14～25个小时以上;一般晚上下班后连上充电插座，第二天早上可以充满一半的电量，一般2～3天充一次，可以满足日常城市内短途出行的需求。如果车主的居住环境允许，还可以向电网公司申请，在自家的固定停车位上安装上壁挂式或立式充电桩。该种充电桩可提供约7kW/h的充电，一般车辆连接充电桩后，8～10小时可以完全将电池充满。这种充电方式是目前比较常见的电动车充电模式，因为成本低且工作稳定，一般民用的充电设备充电功率为5～10kW，采用三相四线制380V供电或者单向220V供电。充电电流小，对电池寿命有好处，但缺点是充电速率仍然较慢。市面上还有许多的快速充电方式：一般以150～400A的高充电电流在短时间内为蓄电池充电。快速的充电方式对车载电池和充电桩提出了更高的要求，不是所有的电动汽车都能实现快速充电，需要按照厂家要求进行快充。快充的主要目的是在短时间内给电动车完全充电，此类充电模式一般充电功率都大于30kW，采用三相四线制380V供电。虽然充电速度加快，但是因为在快速充电过程中，电池发热量急剧增加，同时电池内部剧烈进行化学反应，所以对电池的寿命会造成一定影响，从而使电动车的后期使用成本大幅度增加。三种不同的传导充电方式是目前常见的充电形式，但无论采用哪一种方式充电，都无法避免该种充电方式的弊端。首先，充电的耗时过长。通常情况下，燃油车辆单次加注时间不会超过2分钟。但电动汽车不管使用何种传导充电方式，最快也需要15～30分钟才可以完成80%充电。其次，充电形势的局限。传导充电的形式造成每次电动汽车充电都需要连上一条重重的充电线，仅仅是慢充使用的便携式充电线的重量已经要超过10公斤以上。而使用的快速充电方式，因为需要直流大电流充电，需要的充电线往往十分笨重，对消费者的日常使用造成很多的问题。最后，充电接口及通信协议种类多样。新能源电动车在充电时，由于市面上生产新能源汽车的厂家繁多，对应的充电桩接口及通信协议种类有很多，例如市面上Combo接口、CHAdeMO接口、特斯拉接口、CCS接口、GB/T20234国家标准新规定接口等，而不同厂家生产的充电桩也会有不同的区别，造成很多纯电动汽车与充电接口无法连通的尴尬局面。

2.2换电充电

换电充电通过直接更换电动汽车的动力电池组来达到为电动汽车补充电能的目的，并对替换下的电池组进行集中充电的模式。在动力电池更换时间方面，普通车的电池组可以在5分钟内完成更换，电动公交车也仅需要8分钟，更换时间基本与传统燃油汽车的加油时间持平。换电充电模式需要在专门的换电站进行，由于电池组重量较大，更换动力电池的专业化要求较强，需配备专业人员来快速完成电池的更换、充电和维护，并且要求电动汽车和车载电池系统实现标准化。换电充电实现了电动汽车和动力电池的技术分离，更换下的电池可以进行集中充电管理，可避免大规模电动汽车随机充电对电网运行带来的不利影响

2.3无线充电

无线充电技术是基于非接触式电能传输技术的充电技术。主要通过电磁感应、电磁共振、微波和激光等方式实现非接触式电能传输的。虽然无线充电技术有多种形式，但一般认为适用于动力电池充电只有电磁感应式和电磁共振式两种。相对于传导式充电，无线充电具有使用方便、安全、可靠，没有电火花和触电的危险，无积尘和接触损耗，无机械磨损，没有相应的维护问题，可以适应雨雪等恶劣的天气和环境等优点。其缺点是：设备的经济成本投入较高，维修费用大;实现远距离大功率无线电磁转换，能量损耗相对较高;无线充电设备的电磁辐射会对环境造成污染。

结语

综上所述，伴随整个电动汽车产业的持续、高速、稳健化发展，电动汽车在充电方式上防渗了根本性变化，变得越来越快速，而且还越来越智能化。针对电动汽车充电技术而言，由于是一项十分庞大并且内容复杂的系统功能，如果单纯依靠某一单位或部门来完成，难度比较大，而且整体效果难以得到全面范围;需要电力部门、社会组织、政府、电池厂商及电动汽车厂商的紧密合作。电气汽车是新技术、新环境发展的必然产物，其充电技术作为其重要构成，也将促进城乡多元发展。

参考文献

[1]陈玉进.电动汽车充电设备特点及对电网影响探讨[J].湖北电力，2017，33（6）：48-50.

[2]刘畅，庞东泽.电动汽车常规慢充方式能效分析研究[J].山东电力技术，2017，198（2）：60-67.

[3]康继光.电动汽车充电模式与充电站建设研究[J].电力需求侧管理，2017，05：64-66.