吳睿龍

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

引言

上世紀(jì)70年代全球三次石油危機(jī)爆發(fā)后，各跨國汽車公司先后開始研發(fā)各種類型的電動(dòng)汽車。我國經(jīng)過“八五”、“九五”、“十五”三個(gè)五年計(jì)劃，在研發(fā)電動(dòng)汽車的專項(xiàng)上投入了大量的人力、物力和財(cái)力，并取得了一系列科研成果，但是,迄今為止，這些科研成果真正能轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的項(xiàng)目并不多。國外大汽車公司投入遠(yuǎn)比我國更多的資金和人力，已投入批量生產(chǎn)的電動(dòng)汽車產(chǎn)品也寥寥無幾。隨著全球能源危機(jī)的不斷加深，石油資源的日趨枯竭以及大氣污染、全球氣溫上升的危害加劇，各國政府及汽車企業(yè)普遍認(rèn)識(shí)到節(jié)能和減排是未來汽車技術(shù)發(fā)展的主攻方向，發(fā)展電動(dòng)汽車將是解決這二個(gè)技術(shù)難點(diǎn)的最佳途徑。

電動(dòng)汽車充電一直是大家公認(rèn)的難題，也是電動(dòng)汽車發(fā)展的瓶頸，解決好電動(dòng)汽車充電問題，可以加速電動(dòng)汽車的發(fā)展。

1 當(dāng)前充電技術(shù)方式

目前主流充電方式可分為有線充電、無線充電、換電模式三大類，其中有線充電又分為：交流充電和直流充電。

1.1 有線充電

有線充電又稱為接觸式充電，通過導(dǎo)線將電能導(dǎo)入車內(nèi)給電池包充電。有線充電分為：交流充電和直流充電。

1.1.1 交流充電

交流充電一般有單相交流和三相交流充電方式，但是充電電流一般都不大，充電時(shí)間一般都在6小時(shí)以上，因此被稱為慢充。優(yōu)點(diǎn)是充電電流和功率都較低，對(duì)電動(dòng)汽車電池壽命影響和對(duì)電網(wǎng)沖擊都較??；缺點(diǎn)是電動(dòng)汽車充電時(shí)間較長，有緊急電能補(bǔ)充需求時(shí)難以滿足。

交流充電采用恒壓、恒流的傳統(tǒng)充電方式對(duì)電動(dòng)車進(jìn)行充電。

家庭充電一般采用單相220V供電，以相當(dāng)?shù)偷某潆婋娏鳛樾铍姵爻潆姡娏鞔笮〖s為10A，若以80Ah的蓄電池為例，充電時(shí)間要持續(xù)8個(gè)多小時(shí)。充電機(jī)功率一般為2kW和3kW，相應(yīng)的充電器的工作和安裝成本相對(duì)比較低。由于只需將車載充電器的插頭插到停車場或家中的電源插座上即可進(jìn)行充電，因此充電過程一般由客戶自己獨(dú)立完成。直接從低壓照明電路取電，電功率較小，由220V/16A規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)電網(wǎng)電源供電。典型的充電時(shí)間為8～10（SOC達(dá)到90%以上）。這種充電方式對(duì)電網(wǎng)沒有特殊要求，只要能夠滿足照明要求的供電質(zhì)量就能夠使用。由于在家中充電通常是晚上或者是在電低谷期，有利于電能的有效利用，因此電力部門一般會(huì)給予電動(dòng)汽車用戶一些優(yōu)惠，例如電低谷期充電打折。

三相交流充電一般為小型充電站式，是電動(dòng)汽車的一種最重要的充電方式，充電機(jī)設(shè)置在街邊、超市、辦公樓、停車場等處。采用常規(guī)充電電流充電。電動(dòng)汽車駕駛員只需將車?？吭诔潆娬局付ǖ奈恢蒙希由想娋€即可開始充電。計(jì)費(fèi)方式是投幣或刷卡，充電功率一般在 5～10KW， 采用三相四線制380V供電或單相220V供電。其典型的充電時(shí)間是：補(bǔ)電1～2h，充滿5～8h（SOC達(dá)到90%以上） 。

1.1.2 直流充電

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。優(yōu)點(diǎn)是提高電動(dòng)汽車充電效率，節(jié)約時(shí)間；缺點(diǎn)是對(duì)動(dòng)力電池組產(chǎn)生巨大電流沖擊，會(huì)降低動(dòng)力電池組的循環(huán)壽命，電池組成本相對(duì)較高。該充電方式以150～400A的高充電電流在短時(shí)間內(nèi)為蓄電池充電，與前者相比安裝成本相對(duì)較高?？焖俪潆娨部煞Q為迅速充電或應(yīng)急充電，其目的是在短時(shí)間內(nèi)給電動(dòng)汽車充滿電， 充電時(shí)間應(yīng)該與燃油車的加油時(shí)間接近。

大型充電站（機(jī)）多采用這種充電方式。 大型充電站（機(jī)）—快速充電方式主要針對(duì)長距離旅行或需要進(jìn)行快速補(bǔ)充電能的情況進(jìn)行充電，充電機(jī)功率很大，一般都大于30KW，采用三相四線制380V供電。其典型的充電時(shí)間是：10～30min?？焖俪潆娬镜年P(guān)鍵是非車載快速充電組件，它能夠輸出35KW甚至更高的功率。由于功率和電流的額定值都很高，因此這種充電方式對(duì)電網(wǎng)有較高的要求，一般應(yīng)靠近10KW變電站附近或在監(jiān)測站和服務(wù)中心中使用。

1.2 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，基于電磁感應(yīng)原理的空間范圍內(nèi)的電能無線傳輸技術(shù)。優(yōu)點(diǎn)是使用方便、安全程度高、減少人工操作、提高與電網(wǎng)連接率有利于未來與電網(wǎng)互動(dòng)的互聯(lián)要求；缺點(diǎn)是目前成本較高、技術(shù)尚未完全成熟。

電動(dòng)汽車無線充電方式是近幾年國外的研究成果， 其原理就像在車?yán)锸褂玫囊苿?dòng)電話——將電能轉(zhuǎn)換成一種符合現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的特殊的激光或微波束， 在汽車頂上安裝一個(gè)專用天線接收即可。有了無線充電技術(shù)，公路上行駛的電動(dòng)汽車或雙能源汽車可通過安裝在電線桿或其它高層建筑上的發(fā)射器快速補(bǔ)充電能。電費(fèi)將從汽車上安裝的預(yù)付卡中扣除。

1.3 換電模式

除了以上幾種充電方式外，還可以采用更換電池組的方式，即在蓄電池電量耗盡時(shí)，用充滿電的電池組更換已經(jīng)耗盡的電池組。

蓄電池歸服務(wù)站或電池廠商所有，電動(dòng)汽車用戶只需租用電池。電動(dòng)汽車用戶把車停在一個(gè)特定的區(qū)域， 然后用更換電池組的機(jī)器將耗盡的蓄電池取下，換上已充滿電的電池組。對(duì)于更換下來的未充電蓄電池，可以在服務(wù)站充電，也可以集中收集起來以后再充電。由于電池更換過程包括機(jī)械更換和蓄電池充電，因此有時(shí)也稱它為機(jī)械“加油”或機(jī)械充電。電池更換站同時(shí)具備正常充電站和快速充電站的優(yōu)點(diǎn)，也就是說可以用低谷電給蓄電池充電，同時(shí)又能在很短的時(shí)間內(nèi)完成“加油”過程。通過使用機(jī)械設(shè)備，整個(gè)電池更換過程可以在10min內(nèi)完成，與現(xiàn)有的燃油車加油時(shí)間大致相當(dāng)。不過，這種方法還存在不少問題有待解決。首先，這種電池更換系統(tǒng)的初始成本很高，其中包括昂貴的機(jī)械裝置和大量的蓄電池。其次，由于存放大量未充電和已充電的蓄電池需要很多空間，因此修建一個(gè)蓄電池更換站所需空間遠(yuǎn)大于修建一個(gè)正常充電站或快速充電站所需的空間。還有，在蓄電池自動(dòng)更換系統(tǒng)得到應(yīng)用之前，需要對(duì)蓄電池的物理尺寸和電氣參數(shù)制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

2 充電方式的發(fā)展趨勢

充電系統(tǒng)作為電動(dòng)汽車最為重要的組成部分之一，未來的發(fā)展趨勢值得探討。

-交流充電技術(shù)：充電功率會(huì)由目前的2kW、3kW功率提升至6kW、10kW及20kW。

-直流充電技術(shù)：充電功率會(huì)由目前的幾十千瓦提升至幾百千瓦。

-無線充電技術(shù)：以用戶充電感受為設(shè)計(jì)原點(diǎn)，結(jié)合車輛輔助駕駛、自動(dòng)駕駛技術(shù)，無線充電技術(shù)成為必不可少的充電方式。

-換電方式技術(shù)：無法統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，未來發(fā)展受限，只能在特定條件下發(fā)展。

3 結(jié)論

通過對(duì)以上分析，未來充電方式將會(huì)向大功率及智能化發(fā)展。

- 充電速度可達(dá)到傳統(tǒng)車加油速度

- 提供在任何地點(diǎn)、任何供電狀態(tài)、任何使用情景下的充電支持

- 兼容即時(shí)、預(yù)約、自適應(yīng)的車輛充電方式

隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，各家車企都在電動(dòng)汽車充電領(lǐng)域發(fā)力，相信充電難問題會(huì)很快得到解決，或者比汽油車加油還要方便。

參考文獻(xiàn)

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