中圖分類號：U469.72 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-8639（2025）06-0001-03

IntelligentDevelopmentof New EnergyVehicle Charging Technologyand Application

Li Ting （College of Optoelectronics and Information Engineering，Wuhan Vocational and Technical University，Wuhan 430074，China）

【Abstract】The intelligent development of new energyvehicle charging technology is promoting the transformationof thetransportenergy systeminthedirectionof highefficiency，safetyandsustainability.Thispaper focusesonthe constructionof vehicle-pile-network integration，discusses theintellgent developmentof newenergyvehicle charging technologysuch asintelligent power allcation technology，vehicle-network interaction technology，newcharging scene support，charging safety protectionsystem，etc.，and pointsoutthatat theapplication level，thefamily energy management linkage charging system，thepublic charging station inteligent guidance platformand thecloud battery healthmanagement switching mode，torealise thein-depth couplingof charging facilitiesandtheenergyinternet In order to provide an optimal path of energy scheduling for new energy vehicle charging system.

【Keywords】 new energy vehicles；charging technology；intelligent development

隨著電動汽車市場滲透率持續(xù)提升，充電基礎(chǔ)設(shè)施的智能化升級已成為制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)充電模式在應(yīng)對高密度城市交通、多元用戶需求及電網(wǎng)波動性方面逐漸顯現(xiàn)適配性不足的缺陷，集中式充電站布局引發(fā)的電網(wǎng)局部過載、充電效率受環(huán)境因素制約、用戶充電體驗碎片化等問題日益凸顯。同時，可再生能源的大規(guī)模并網(wǎng)與電力市場改革進程加速，對充電設(shè)施的能源交互能力提出更高要求，亟需通過技術(shù)創(chuàng)新實現(xiàn)從單一電能補給向綜合能源服務(wù)節(jié)點的功能躍遷。在此背景下，新一代信息通信技術(shù)與電力電子器件的交叉融合，為破解充電效率瓶頸、優(yōu)化能源資源配置提供了全新路徑。車-樁-網(wǎng)一體化的構(gòu)建使得充電過程突破物理空間限制，人工智能算法驅(qū)動的充電策略優(yōu)化、車網(wǎng)雙向能量流控制技術(shù)的突破以及無線充電系統(tǒng)的工程化應(yīng)用，標(biāo)志著充電技術(shù)進入主動適配能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的新階段。本文將探討新能源汽車充電技術(shù)的智能化發(fā)展及其應(yīng)用，以期為新能源汽車充電技術(shù)的持續(xù)發(fā)展提供理論參考。

1新能源汽車智能充電技術(shù)體系

1.1車-樁-網(wǎng)一體化

在車樁網(wǎng)一體化中，車主要指電動汽車，重點消納可再生能源；樁是專門服務(wù)于一體化項目的充電設(shè)備；網(wǎng)既指專屬的供電網(wǎng)絡(luò)，又指基于互聯(lián)網(wǎng)的管理平臺（圖1）。車樁網(wǎng)一體化以“互聯(lián)網(wǎng)+”模式，統(tǒng)一規(guī)劃、同步建設(shè)、一次成型，將打通電動汽車充電產(chǎn)業(yè)發(fā)展“梗阻”，讓充電項目能在一個閉環(huán)平臺中集中管理、高效運營。在實踐中，車樁網(wǎng)一體化以能量流、信息流、價值流三流融合為核心驅(qū)動，通過電動汽車作為移動儲能單元的動態(tài)接入特性，實現(xiàn)可再生能源的就地消納與時空平移2。這種三位一體的協(xié)同架構(gòu)有效破解了傳統(tǒng)充電模式下資源錯配、響應(yīng)遲滯、運營低效等系統(tǒng)性難題，為高比例可再生能源滲透場景下的充電設(shè)施規(guī)?；渴鹛峁┝思夹g(shù)底座。

1.2關(guān)鍵使能技術(shù)

新能源汽車智能充電技術(shù)體系的構(gòu)建依托多學(xué)科技術(shù)交叉融合，其核心使能技術(shù)構(gòu)成系統(tǒng)運行的物理與數(shù)字基礎(chǔ)3。例如，電力電子拓撲創(chuàng)新聚焦寬禁帶半導(dǎo)體器件與諧振變換電路結(jié)合，通過拓撲重構(gòu)降低開關(guān)損耗并提升能量轉(zhuǎn)換效率。多模通信協(xié)議融合建立車-樁-網(wǎng)數(shù)據(jù)通道，兼容CAN總線、電力載波與5G-V2X異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，確?？刂浦噶羁缬騻鬏?shù)拇_定性與實時性。這些技術(shù)形成從能量轉(zhuǎn)換到信息處理的完整支撐鏈，驅(qū)動充電系統(tǒng)向自適應(yīng)、可擴展、高可靠的智慧能源節(jié)點演進，見表1。

2新能源汽車充電技術(shù)的智能化發(fā)展

2.1 智能功率分配技術(shù)

智能功率分配技術(shù)通過多維感知與動態(tài)決策實現(xiàn)充電過程的最優(yōu)能量控制。該技術(shù)建立電網(wǎng)狀態(tài)、電池特性與用戶需求的三維分析模型，實時解析配網(wǎng)負荷波動、電池健康度及用戶充電偏好等參數(shù)，動態(tài)生成個性化充電曲線。在硬件層面創(chuàng)新功率模塊拓撲結(jié)構(gòu)，開發(fā)支持雙向功率流的智能充電樁，依據(jù)電網(wǎng)調(diào)度指令與車輛電池管理系統(tǒng)反饋，自動切換恒流恒壓充電模式并調(diào)整輸出功率等級4。在系統(tǒng)層面構(gòu)建多車協(xié)同充電優(yōu)化算法，通過充電負荷時空分布預(yù)測與排隊理論相結(jié)合，智能分配充電樁輸出功率與時間窗口，在保證充電需求的前提下實現(xiàn)電網(wǎng)側(cè)負荷均衡。而電池保護機制嵌入充電策略決策過程，基于電化學(xué)阻抗譜分析動態(tài)修正最大允許充電電流，結(jié)合溫度場仿真優(yōu)化散熱控制參數(shù)，實現(xiàn)充電速度與電池壽命的協(xié)同優(yōu)化，并有效提升充電設(shè)施利用率與電網(wǎng)運行經(jīng)濟性。

2.2 車網(wǎng)互動（V2X）技術(shù)

車網(wǎng)互動技術(shù)構(gòu)建新能源汽車與能源網(wǎng)絡(luò)深度融合的雙向能量交換體系。該技術(shù)通過車輛動力電池的儲能可調(diào)度性，將電動汽車集群轉(zhuǎn)化為虛擬電廠參與電網(wǎng)調(diào)頻調(diào)峰。在核心實現(xiàn)層面開發(fā)雙向充放電控制模塊，支持車輛根據(jù)電網(wǎng)頻率波動實時切換充放電模式，通過智能算法協(xié)調(diào)車輛充放電功率與電網(wǎng)需求響應(yīng)指令的匹配度。分布式交易機制設(shè)計基于區(qū)塊鏈的能源共享平臺，建立車主、充電運營商、電網(wǎng)企業(yè)間的動態(tài)定價模型，實現(xiàn)余電上網(wǎng)與需求側(cè)響應(yīng)的市場化運作。安全防護體系集成功率流監(jiān)控與網(wǎng)絡(luò)攻擊防御雙重機制，在保障電池循環(huán)壽命的同時防范惡意充放電操控風(fēng)險，從而推動交通系統(tǒng)與能源系統(tǒng)形成良性互動生態(tài)。

2.3 多模態(tài)充電系統(tǒng)集成技術(shù)

多模態(tài)充電系統(tǒng)集成技術(shù)聚焦于構(gòu)建兼容多種能量交互模式的復(fù)合型充電體系。該技術(shù)通過電力電子拓撲重構(gòu)與通信協(xié)議融合，實現(xiàn)有線傳導(dǎo)充電、無線電磁耦合、光伏直流直充等多模式的無縫切換。在核心設(shè)計層面開發(fā)多端口能量路由器，集成高頻逆變模塊與諧振補償網(wǎng)絡(luò)，依據(jù)車輛狀態(tài)、電網(wǎng)條件及環(huán)境參數(shù)動態(tài)選擇最優(yōu)充電模式。而智能切換算法基于電池荷電狀態(tài)與充電設(shè)施可用性預(yù)測模型，結(jié)合實時電價信號與可再生能源出力特征，自主決策充電模式的優(yōu)先級與切換閾值。在實踐中，針對大功率充電場景設(shè)計分布式并聯(lián)控制架構(gòu)，通過多充電模塊的均流控制與熱管理協(xié)同，突破單模塊功率限制并提升系統(tǒng)可靠性，并在充電模式切換過程中維持電氣參數(shù)的平滑過渡，避免電壓電流沖擊對電池壽命的影響，有利于推動充電基礎(chǔ)設(shè)施向高適應(yīng)性方向演進。

2.4充電安全防護體系

充電安全防護體系構(gòu)建覆蓋充電過程全生命周期的多維度防護機制。在物理層面部署多傳感器融合監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，通過高頻采樣實時捕獲充電接口溫升、絕緣阻抗異常與電磁干擾波動，結(jié)合特征模式識別算法實現(xiàn)毫秒級故障預(yù)警與主動斷電保護。信息安全防護采用分層加密架構(gòu)，硬件層集成安全芯片實現(xiàn)密鑰管理與數(shù)據(jù)簽名，協(xié)議層強化通信報文完整性校驗，應(yīng)用層構(gòu)建基于行為分析的異常流量檢測模型。電池管理系統(tǒng)與充電樁控制單元建立雙向認證通道，在充電握手階段，雙方交換經(jīng)非對稱加密算法簽名的設(shè)備標(biāo)識碼，通過預(yù)置根證書驗證身份合法性。在數(shù)據(jù)交互過程中，每個通信報文嵌入由橢圓曲線加密算法生成的動態(tài)令牌，結(jié)合會話密鑰與隨機數(shù)混淆機制，確保指令傳輸?shù)耐暾耘c抗重放攻擊能力。此外，系統(tǒng)級容錯機制設(shè)計故障樹分析驅(qū)動的應(yīng)急策略庫，在檢測到安全隱患時自動觸發(fā)包括功率階梯降額、備用電源切換與拓撲重構(gòu)等多級響應(yīng)預(yù)案，這能夠形成從物理連接到數(shù)據(jù)交互的閉環(huán)防護鏈條，通過預(yù)防性監(jiān)測、實時防護與應(yīng)急恢復(fù)的三階段協(xié)同，系統(tǒng)性提升充電設(shè)施的本質(zhì)安全水平與抗風(fēng)險能力。

3新能源汽車充電技術(shù)的智能化應(yīng)用

3.1家庭智能充電生態(tài)系統(tǒng)

家庭智能充電生態(tài)系統(tǒng)的核心在于實現(xiàn)新能源汽車充電需求與家庭用能特征的智能適配，通過住宅能源管理系統(tǒng)與充電樁控制單元的實時數(shù)據(jù)交互，動態(tài)協(xié)調(diào)光伏發(fā)電、儲能電池、電網(wǎng)供電與車輛充電間的能量流動。在實踐中，系統(tǒng)部署光伏出力預(yù)測算法與用戶行為學(xué)習(xí)模型，基于天氣數(shù)據(jù)與歷史用電記錄生成未來24h家庭能源供需曲線，據(jù)此制定車輛充電計劃與儲能調(diào)度策略。而充電功率分配模塊實時監(jiān)測家庭總負載變化，當(dāng)光伏出力突增或主要電器關(guān)停時，自動提升充電功率并優(yōu)先消納可再生能源。車輛到家庭（V2H）反向供電功能在電網(wǎng)停電或峰時電價時段啟動，通過雙向充電樁將車載電池電能回饋至家庭關(guān)鍵負載，形成離網(wǎng)供電保障能力。家庭智能充電生態(tài)系統(tǒng)可以推動家庭能源系統(tǒng)從單向消耗向自平衡生態(tài)轉(zhuǎn)型，在提升綠電消納率的同時降低用戶綜合用能成本。

3.2 公共充電設(shè)施智能化升級

公共充電設(shè)施智能化升級聚焦于構(gòu)建全流程無人化服務(wù)能力與資源動態(tài)調(diào)度體系。公共充電設(shè)施通過部署云端充電樁集群監(jiān)控平臺，實時獲取充電車位狀態(tài)、設(shè)備健康度及周邊交通流量數(shù)據(jù)，結(jié)合強化學(xué)習(xí)算法動態(tài)生成最優(yōu)充電引導(dǎo)策略。在實踐中，當(dāng)車輛駛?cè)氤潆娬緯r，智能識別系統(tǒng)自動關(guān)聯(lián)車輛信息與用戶充電偏好，基于當(dāng)前電網(wǎng)負荷與分時電價模型推送個性化充電建議。充電樁內(nèi)置多維感知模塊，精確識別插槍狀態(tài)與電池特性參數(shù)，觸發(fā)自適應(yīng)充電協(xié)議匹配流程。在充電完成后，自動執(zhí)行電子結(jié)算與票據(jù)推送，同步更新充電設(shè)施數(shù)字孿生體的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，這能夠通過資源利用最優(yōu)化與服務(wù)體驗無縫化雙輪驅(qū)動，提升公共充電設(shè)施運營效率與用戶滿意度。

3.3換電模式技術(shù)創(chuàng)新

換電模式技術(shù)創(chuàng)新在于突破云端電池管理平臺與自動化換電裝備的深度融合。云端電池健康監(jiān)測系統(tǒng)通過嵌入式傳感器網(wǎng)絡(luò)實時采集電池電壓、溫度、內(nèi)阻等關(guān)鍵參數(shù)，結(jié)合深度學(xué)習(xí)算法構(gòu)建電池退化模型，精準(zhǔn)評估電池剩余價值并動態(tài)優(yōu)化充放電策略。而換電站部署模塊化電池倉與六軸機械臂協(xié)同作業(yè)系統(tǒng)，基于視覺定位與力反饋控制實現(xiàn)電池包毫米級精準(zhǔn)抓取，全流程換電操作壓縮至 3min 內(nèi)完成。此外，電池流轉(zhuǎn)追溯系統(tǒng)應(yīng)通過區(qū)塊鏈分布式賬本技術(shù)固化每次充放電循環(huán)的電壓曲線、溫度分布及容量衰減數(shù)據(jù)，采用時間戳與哈希算法確保數(shù)據(jù)鏈的完整性與時序真實性。各充換電節(jié)點作為區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的驗證節(jié)點，共同維護電池全生命周期數(shù)據(jù)賬本，車企、運營商與回收商基于智能合約權(quán)限分級訪問數(shù)據(jù)。這種技術(shù)創(chuàng)新重構(gòu)了能源補給服務(wù)模式，通過電池資產(chǎn)數(shù)字化管理與換電裝備智能化升級，實現(xiàn)補能效率與服務(wù)可靠性的雙重突破，為高頻運營車輛與特殊場景用能需求提供高效解決方案。

4結(jié)論

本文基于對新能源汽車智能充電技術(shù)體系的概述，分析了智能功率分配技術(shù)、車網(wǎng)互動技術(shù)、多模態(tài)充電系統(tǒng)集成技術(shù)以及充電安全防護體系等新能源汽車充電技術(shù)的智能化發(fā)展，并概述了其家庭智能充電生態(tài)系統(tǒng)、公共充電設(shè)施智能化升級、換電模式技術(shù)創(chuàng)新等智能化應(yīng)用。隨著數(shù)字技術(shù)與智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施的集成，未來新能源汽車充電技術(shù)將進一步向高彈性、高可靠、全場景智能方向演進。

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（編輯楊凱麟）