新能源电动汽车充电技术与应用浅析

新能源电动汽车充电技术与应用浅析

何艳荣

新疆希望电子有限公司 新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830013

摘要：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，提出了新能源电动汽车充电技术的发展方向和发展建议。

关键词：新能源；电动汽车；充电技术

随着我国汽车保有量的增加，环境污染和能源危机的问题日益严峻。为缓解这一问题，新能源汽车技术被各界广泛关注。根据世界各国新能源汽车研究的发展情况，市场上推广比较多的新能源汽车主要有：纯电动汽车（BEV）、混合动力汽车（HEV）及燃料电池汽车（FCEV）[1]。在以锂离子电池为代表的储能技术进步以及国家政策的推动下，纯电动汽车及插电式混合动力汽车（PHEV）率先进入新能源电动汽车市场。

专家预测未来电动车的销售数量将会急剧增加，电动汽车市场仍将有更大的发展。到2025年，新能源汽车将会在全球汽车市场中占据显著市场份额。随着制造商生产的纯电动汽车、混合动力车以及插电式混合动力车等一系列新型车辆投入市场后，将会给予电动汽车的用户更多的选择。

1. 发展新能源汽车存在的问题

在国内新能源汽车市场，目前比较主流的就是纯电动汽车和混合动力汽车，而混合动力汽车又分为插电式混合动力和非插电式混合动力，其中大多数国产汽车品牌都是选择插电式混动。一方面是国家对于纯电动汽车和插电式混合动力汽车有优惠政策，另一方面是在一些限牌城市可以通过新能源汽车拿到牌照。

随着市场上纯电动汽车与插电式混合动力汽车的增多，这些车辆也慢慢暴露出了一些问题。例如，纯电设施分布不均、纯电时间过长、续航里程过短及纯电操作不方便等问题都在影响着电动汽车使用者的日常生活。

当今市场上只是在公共区域建有一些充电站，在家庭拥有少量充电桩，基础设施数量远远无法满足电动汽车发展的需要。想要更好地发展电动汽车市场，需要建立更多的充电设施，以及多种多样的充电模式。因此需要快速制定出一套新能源汽车充电解决方案，解决成千上万的电动汽车长续航里程及快速充电的需求。

2.电动汽车充电方式

3.1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。

3.2电池更换

电池更换技术的目的是为电动汽车（EV）提供可更换电池包的选择，从而在几分钟内快速更换汽车动力电池。电池更换技术可以快速解决新能源电动汽车充电慢的问题，有效地延长电动汽车的行驶距离和驾乘感受，使司机无需过多的等待时间。由于可以在电池更换站通过协调调度和集中控制对电池进行充电，使充电过程对电网的影响最小化，并且这样便于分布式电网规划。

电池更换技术对于新能源电动汽车的发展有着很大的促进意义，但是目前在市场上电池更换技术也同样面临很多问题。由于众多厂商生产的车型和电池种类的不同，市场上的电池更换技术仅仅可为单一厂家的固定车型提供更换服务；而且由于新能源车在道路上需求电池更换的信息无法快速得到换电站的响应，造成很多换电站的电池供应很不稳定；市面上可以进行电池更换的换电站的站点布局也大大影响了该技术的发展。

3.3无线充电

目前电动汽车是通过电缆连接充电。尽管这提供了一个非常有效和安全的连接，但对最终用户来说，电缆携带笨重，插头连接非常麻烦，可能存在缺陷、易脏、被遗落或被盗等众多使用限制。在某些使用情景下，如车辆在机场或车站等待时，当汽车排队或者从一个地方移动到另一个地方时，重新连接电缆这是一个不切实际的解决方案。无线充电对电动汽车的可用性，充电的便利性，尤其是公共场所停车场的应用优势会非常明显。这使得无线充电技术成为了一个好的解决方案。

2014年，奔驰、宝马和奥迪分别提出开发电动车无线充电技术。日系方面，丰田和本田公司也在2014年加入无线充电的行列。无线充电主要有电场耦合式、电磁感应式、磁场共振式及无线电波式等四种方式。电场耦合和无线电波这两种方式的传输功率较小，目前还没有在电动汽车上应用。电动汽车用无线充电技术主要采用电磁感应式和磁场共振式。

无线充电技术对于电动汽车的发展有着很大的促进意义，但是目前在市场上无线充电技术也同样面临很多问题。首先，无线充电效率不高，峰值效率仅为90%左右，而传导充电的效率在95%以上；其次，受无线充电原理的影响，该种方式的传输功率不够大，以目前的技术大多数传输功率一般在10kW左右，无法完成电动车辆的快充需求；最后是安全性问题，由于车辆无线充电主要采用电磁方式，在充电密集的充电停车场及靠近无线充电桩的地区将会存在辐射泄漏的问题。

无线充电技术已经逐渐遍及电子消费领域，汽车产业对于无线充电技术的应用也会逐步发展起来。

结语

随着新能源电动汽车技术的逐渐进步，电动汽车市场蓬勃发展，市场化的规范引导将会引领新能源电动汽车快速增长。目前在国家政策和扶持力度逐步减少的趋势下，发展更好的电动车充电技术可以帮助电动车市场稳步地发展。

参考文献

[1]刘恒硕,等.新能源汽车种类及其关键技术分析[J].汽车零部件,2015(4):73-75.

[2]新能源电动汽车充电技术研究[J].向慕超,张爽.汽车维修技师.2020(11)