石雅田

摘 要：隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的關(guān)注度不斷提高，汽車尾氣排放的污染問(wèn)題越來(lái)越受到重視。新能源車尤其是純電動(dòng)汽車的發(fā)展被認(rèn)為是一種有效的解決方案，但由于純電動(dòng)汽車在快速充電等方面存在一些問(wèn)題，其發(fā)展尚未實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。本文旨在對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行初步的分析和探討，希望能夠?yàn)榻鉀Q這一難題提供一些啟示。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車 快速充電 動(dòng)力電池

1 引言

電動(dòng)汽車的發(fā)展對(duì)于減少尾氣排放、改善空氣質(zhì)量具有重要意義。然而，純電動(dòng)汽車的普及受到了一些瓶頸的限制，其中之一就是快速充電技術(shù)。目前，大多數(shù)電動(dòng)汽車的充電方式仍然是通過(guò)常規(guī)充電樁進(jìn)行慢充，這使得充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，影響了駕駛體驗(yàn)和普及程度。因此，如何突破快速充電技術(shù)的瓶頸成為純電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵。

2 純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池分析

純電動(dòng)汽車的鋰離子電池是其重要的能源存儲(chǔ)設(shè)備，主要由以下幾個(gè)組成部分構(gòu)成：正極材料通常采用鋰化合物，如鋰鐵磷酸鐵鋰（LiFePO4）或鋰鎳錳鈷氧化物（NMC）。正極材料在充放電過(guò)程中負(fù)責(zé)嵌入或釋放鋰離子，從而實(shí)現(xiàn)電池的充放電功能。負(fù)極材料通常采用石墨，其具有良好的導(dǎo)電性和嵌鋰性能。負(fù)極材料在充放電過(guò)程中負(fù)責(zé)釋放或吸收鋰離子，與正極材料相互嵌鋰，從而實(shí)現(xiàn)電池的充放電功能。電解質(zhì)是正負(fù)極之間的介質(zhì)，通常采用有機(jī)溶液或聚合物凝膠。電解質(zhì)負(fù)責(zé)離子的傳導(dǎo)，使鋰離子能夠在正負(fù)極之間自由移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)電池的充放電功能。隔膜位于正負(fù)極之間，起到隔離正負(fù)極的作用，防止短路。隔膜通常采用聚合物材料，具有良好的離子傳導(dǎo)性能和隔離性能。鋰離子電池還包括外殼和電池管理系統(tǒng)。外殼用于保護(hù)電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)免受外界環(huán)境的影響。電池管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)電池的工作狀態(tài)、電池容量、溫度等參數(shù)，并進(jìn)行電池的管理和保護(hù)，以確保電池的安全和性能。鋰離子電池的主要作用是儲(chǔ)存電能，并通過(guò)釋放和吸收鋰離子來(lái)實(shí)現(xiàn)電池的充放電功能。在純電動(dòng)汽車中，電池組提供電能給電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車行駛，同時(shí)通過(guò)回收制動(dòng)能量將部分能量轉(zhuǎn)化為電能存儲(chǔ)，以提高能源利用效率。鋰離子電池具有高能量密度、長(zhǎng)壽命、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，是純電動(dòng)汽車的重要能源選擇。

3 純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池充電技術(shù)

3.1 交流慢充和直流快充技術(shù)

純電動(dòng)汽車的充電技術(shù)主要包括交流慢充和直流快充兩種方式。交流慢充是指將電動(dòng)汽車連接到交流電源上進(jìn)行充電，通常使用家庭或公共充電樁進(jìn)行。交流慢充的特點(diǎn)是充電功率較低，通常在3-7千瓦范圍內(nèi)。充電時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，需要幾個(gè)小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間才能將電池充滿。交流慢充適合在家或工作地點(diǎn)停車場(chǎng)等長(zhǎng)時(shí)間停留的地方進(jìn)行充電，滿足日常使用需求。直流快充是指將電動(dòng)汽車連接到專用的直流快充設(shè)備上進(jìn)行充電。直流快充的特點(diǎn)是充電功率較高，通常在30-120千瓦或更高。充電時(shí)間相對(duì)較短，通?？梢栽诎胄r(shí)內(nèi)將電池充滿一部分電量。直流快充適合長(zhǎng)途旅行或急需充電的情況，可以快速補(bǔ)充電量以延長(zhǎng)續(xù)航里程。在實(shí)際使用中，純電動(dòng)汽車通常支持同時(shí)兼容交流慢充和直流快充兩種充電方式。充電接口通常包括交流充電口（AC充電口）和直流充電口（DC充電口）。用戶可以根據(jù)需求選擇合適的充電方式和設(shè)備進(jìn)行充電。需要注意的是，直流快充設(shè)備通常需要專門的充電站進(jìn)行安裝和操作，而交流慢充設(shè)備可以更加普遍地在家庭、工作地點(diǎn)和公共場(chǎng)所安裝。此外，使用直流快充進(jìn)行頻繁充電可能對(duì)電池壽命產(chǎn)生一定影響，因此建議根據(jù)實(shí)際需求合理選擇充電方式。

3.1.1 交流慢充充電技術(shù)

（1）技術(shù)應(yīng)用的要點(diǎn)。

交流慢充充電技術(shù)是指使用普通家用電源進(jìn)行充電，充電功率通常較低，時(shí)間較長(zhǎng)，適用于日常充電。首先，需要選擇安全可靠、功率穩(wěn)定的充電器，最好是具有過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)溫保護(hù)等安全功能的充電器。使用普通家用電源進(jìn)行充電，需要確認(rèn)電源是否穩(wěn)定，電源線路是否符合要求，以確保充電的安全。其次，需要正確連接充電器和電源，確保接口穩(wěn)固，并避免接觸不良、短路等情況發(fā)生。在充電前需要檢查車輛狀態(tài)，確保車輛處于停車狀態(tài)，關(guān)閉電源開關(guān)和電器設(shè)備，避免故障發(fā)生。根據(jù)車輛型號(hào)和電池類型等因素，選擇正確的充電模式，避免過(guò)充或欠充等問(wèn)題。最后，需要根據(jù)車輛電池容量和充電功率等因素，控制充電時(shí)間，避免過(guò)長(zhǎng)的充電時(shí)間造成電池壽命的縮短。在充電過(guò)程中，需要注意安全用電，避免電器設(shè)備過(guò)載、過(guò)熱等問(wèn)題發(fā)生。

（2）技術(shù)應(yīng)用流程。

純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池交流慢充充電通常采用的是交流充電模式，也稱為AC充電模式，在充電過(guò)程中首先將充電設(shè)備（如充電樁、充電線）的交流插頭連接到車輛的充電接口上。將充電設(shè)備的插頭插入家庭或公共的交流電源插座上。確保電源插座符合安全標(biāo)準(zhǔn)，電路正常。在充電前，需要檢查車輛和充電設(shè)備的狀態(tài)，確保車輛處于停車狀態(tài)，關(guān)閉電源開關(guān)和電器設(shè)備，同時(shí)檢查充電設(shè)備是否正常工作。根據(jù)車輛和充電設(shè)備的兼容性，選擇適當(dāng)?shù)某潆娔Ｊ剑鐔蜗嘟涣鞒潆娀蛉嘟涣鞒潆?。充電設(shè)備會(huì)根據(jù)車輛需求進(jìn)行電流和電壓的調(diào)整。確認(rèn)充電模式設(shè)置正確后，啟動(dòng)充電設(shè)備，開始充電。充電設(shè)備會(huì)根據(jù)車輛電池的容量和當(dāng)前電量進(jìn)行充電策略的調(diào)整，以達(dá)到最佳充電效果。在充電過(guò)程中，可以通過(guò)車輛顯示屏或充電設(shè)備的顯示屏來(lái)監(jiān)控充電狀態(tài)，包括充電電流、電壓、充電時(shí)間等信息。當(dāng)電池電量達(dá)到預(yù)設(shè)的充電目標(biāo)或者達(dá)到充電設(shè)備的設(shè)定時(shí)間時(shí)，充電設(shè)備會(huì)自動(dòng)停止充電。此時(shí)可以拔出充電設(shè)備的插頭，完成充電。需要注意的是，交流慢充充電的速度相對(duì)較慢，通常適用于日常充電，充電時(shí)間會(huì)根據(jù)車輛電池容量、充電設(shè)備功率和當(dāng)前電量等因素而定。在充電過(guò)程中需要確保充電設(shè)備的安全性和充電環(huán)境的安全性，避免過(guò)載和過(guò)熱等問(wèn)題的發(fā)生。

3.1.2 直流快充充電技術(shù)

（1）技術(shù)的要點(diǎn)。

直流快充充電技術(shù)是指使用直流充電樁進(jìn)行充電，充電功率較高，充電速度較快，適用于長(zhǎng)途充電和急需充電的情況。首先，需要選擇具有資質(zhì)認(rèn)證、符合安全標(biāo)準(zhǔn)的正規(guī)充電樁，確保充電設(shè)備的安全性和充電效率。在選擇充電樁時(shí)，需要確認(rèn)充電樁的電源信息，包括電壓、電流、功率等，以確保匹配車輛需求。需要正確連接充電樁和車輛，確保連接穩(wěn)固，并遵循正確的連接順序和操作流程，避免操作錯(cuò)誤。其次，在充電前需要檢查車輛狀態(tài)，確認(rèn)車輛處于停車狀態(tài)，并關(guān)閉電源開關(guān)和電器設(shè)備，以確保充電的安全。根據(jù)車輛型號(hào)和電池類型等因素，選擇正確的充電模式，確保充電電流和電壓等參數(shù)符合要求。直流快充充電速度較快，需要根據(jù)車輛電池容量和充電功率等因素，合理控制充電時(shí)間，避免過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的快充對(duì)電池壽命造成影響。在充電過(guò)程中，需要注意安全用電，避免電源過(guò)載、電壓異常等問(wèn)題發(fā)生，確保充電過(guò)程的安全性。

（2）技術(shù)的流程。

純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池直流快充充電通常采用的是直流充電模式，也稱為DC快充模式。將充電設(shè)備（如直流快充充電樁）的直流插頭連接到車輛的充電接口上。在連接充電設(shè)備之前，需要確認(rèn)充電設(shè)備的電源信息，包括電壓、電流和功率等，以確保與車輛的兼容性。在充電前，需要檢查車輛和充電設(shè)備的狀態(tài)，確保車輛處于停車狀態(tài)，關(guān)閉電源開關(guān)和電器設(shè)備，同時(shí)檢查充電設(shè)備是否正常工作。直流快充充電通常只有一個(gè)模式，即直接以最大功率進(jìn)行充電。充電設(shè)備會(huì)根據(jù)車輛需求進(jìn)行電流和電壓的調(diào)整，以達(dá)到最佳充電效果。確認(rèn)充電模式設(shè)置正確后，啟動(dòng)充電設(shè)備，開始充電。直流快充充電的特點(diǎn)是充電功率較高，充電速度相對(duì)較快。在充電過(guò)程中，可以通過(guò)車輛顯示屏或充電設(shè)備的顯示屏來(lái)監(jiān)控充電狀態(tài)，包括充電電流、電壓、充電時(shí)間等信息。當(dāng)電池電量達(dá)到預(yù)設(shè)的充電目標(biāo)或者達(dá)到充電設(shè)備的設(shè)定時(shí)間時(shí)，充電設(shè)備會(huì)自動(dòng)停止充電。此時(shí)可以拔出充電設(shè)備的插頭，完成充電。需要注意的是，直流快充充電速度較快，適用于長(zhǎng)途充電或急需充電的情況。在充電過(guò)程中，需要確保充電設(shè)備的安全性和充電環(huán)境的安全性，避免過(guò)載和過(guò)熱等問(wèn)題的發(fā)生。此外，直流快充充電設(shè)備通常需要專門的設(shè)備和電源，因此在使用之前需要確認(rèn)設(shè)備的兼容性和可用性。

在進(jìn)行純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池交流慢充和直流快充充電的過(guò)程中還需注意，確保使用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的充電設(shè)備，如充電樁、充電線等。購(gòu)買設(shè)備時(shí)要選擇正規(guī)渠道，避免使用質(zhì)量不合格的充電設(shè)備。按照車輛和充電設(shè)備的操作手冊(cè)執(zhí)行正確的充電步驟，遵循安全操作規(guī)程。不要隨意更改充電設(shè)備的設(shè)置，避免錯(cuò)誤操作導(dǎo)致安全問(wèn)題。確保充電環(huán)境通風(fēng)良好，避免充電設(shè)備和電池過(guò)熱。不要在封閉的空間中充電，避免發(fā)生火災(zāi)或爆炸的隱患。定期檢查充電設(shè)備的外觀和連接部分，確保設(shè)備沒(méi)有損壞或松動(dòng)。如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)維修或更換設(shè)備。避免長(zhǎng)時(shí)間過(guò)度充電或充電過(guò)程中電池電量過(guò)低，這可能會(huì)對(duì)電池的壽命和安全性造成影響。充電完成后應(yīng)及時(shí)拔出充電設(shè)備。充電設(shè)備和電源插座應(yīng)符合安全標(biāo)準(zhǔn)，電線要有足夠的絕緣保護(hù)。充電設(shè)備的接頭要正確插入，避免接觸不良或短路。

如遇火災(zāi)、爆炸或其他緊急情況，應(yīng)立即切斷電源并報(bào)警。遵守相關(guān)的應(yīng)急處理程序，確保自身和他人的安全。

3.2 電磁感應(yīng)技術(shù)

電磁感應(yīng)充電技術(shù)是一種便捷、高效的充電方式，但它也需要考慮一些具體的應(yīng)用措施，以確保其順利實(shí)施并發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，如圖1所示。

（1）接收器與發(fā)送器的對(duì)準(zhǔn)設(shè)計(jì)：由于電磁感應(yīng)充電依賴于接收器與發(fā)送器之間的感應(yīng)磁場(chǎng)，因此精確的對(duì)準(zhǔn)是確保高效能量傳輸?shù)年P(guān)鍵。在車輛設(shè)計(jì)和地面設(shè)施設(shè)計(jì)中，需要考慮到接收器與發(fā)送器的對(duì)準(zhǔn)方式，以確保它們?cè)诔潆娺^(guò)程中能夠穩(wěn)定地連接。（2）抗干擾能力設(shè)計(jì)：電磁環(huán)境中的干擾可能會(huì)影響電磁感應(yīng)充電的效率。為了提高充電的可靠性和穩(wěn)定性，需要采取抗干擾措施，如使用屏蔽材料、優(yōu)化電路設(shè)計(jì)等[4]。

3.3 柔性充電技術(shù)

柔性充電技術(shù)是一種靈活的充電解決方案，可以根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和需求進(jìn)行定制。（1）定制化設(shè)計(jì)：根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和需求，需要進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)。例如，對(duì)于某些特殊場(chǎng)景，可能需要特殊的充電設(shè)備或電池更換流程。通過(guò)與用戶進(jìn)行深入溝通，了解其具體需求，可以開發(fā)出符合其要求的充電解決方案。（2）多種充電方式實(shí)現(xiàn)：柔性充電技術(shù)可以通過(guò)多種方式實(shí)現(xiàn)充電，如更換電池、利用太陽(yáng)能等。這些不同的充電方式可以根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和需求進(jìn)行選擇。例如，在某些偏遠(yuǎn)地區(qū)，可以利用太陽(yáng)能進(jìn)行充電，以降低對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)的依賴[5]。例如：佛山九龍公園快充站采用純電動(dòng)車柔性充電技術(shù)，主要為：柔性充電堆可以根據(jù)電動(dòng)車的電池狀態(tài)和充電需求，動(dòng)態(tài)調(diào)整充電功率輸出。

3.4 無(wú)線電波充電技術(shù)

無(wú)線電波充電技術(shù)是一種基于無(wú)線電波進(jìn)行非接觸式充電的技術(shù)。通過(guò)在車輛上安裝接收器，接收地面上的無(wú)線電波并將其轉(zhuǎn)化為電能，為車輛提供電力。這種技術(shù)的充電效率較高，可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)進(jìn)行充電，具有很大的便利性。然而，無(wú)線電波充電技術(shù)也存在一些問(wèn)題。首先，建設(shè)無(wú)線電波充電設(shè)施需要較大的設(shè)備投資，需要在地面安裝大量的無(wú)線電波發(fā)射器，成本較高。其次，無(wú)線電波充電過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生電磁輻射，對(duì)人體健康和環(huán)境造成影響，因此需要采取相應(yīng)的安全措施，如選擇低輻射的設(shè)備、優(yōu)化發(fā)射功率等[6]。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，解決純電動(dòng)汽車的快速充電問(wèn)題需要多方面的研究和努力。通過(guò)提高電池充電接受能力、發(fā)展高功率充電技術(shù)以及建設(shè)快速充電網(wǎng)絡(luò)等措施，有望在未來(lái)突破這一瓶頸，推動(dòng)純電動(dòng)汽車的普及和發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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