關(guān)于新能源電動(dòng)汽車充電技術(shù)探索

祁增軻

摘 要：由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平持續(xù)上升，人們生活水平隨之提升，而且消費(fèi)水平也日益增長(zhǎng)，人民群眾在溫飽基礎(chǔ)問題得到解決后，開始追求更高層面的生活質(zhì)量，如增加出行需求、出行質(zhì)量及看重出行體驗(yàn)等。所以，在社會(huì)上開始普及私家車，這樣有利于社會(huì)發(fā)展水平的提高。我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不斷上升，但是隨之而來得是嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，以及能源枯竭問題?；谶@些環(huán)境問題，新能源汽車行業(yè)實(shí)現(xiàn)了飛速發(fā)展，并獲得廣大人民群眾的青睞、購(gòu)買、使用。舊有問題得到處理后，又涌現(xiàn)出新的問題，比如：汽車充電技術(shù)等問題，所以本文詳細(xì)論述新能源電動(dòng)汽車充電技術(shù)是很有必要的。故此，本文從新能源電動(dòng)汽車的發(fā)展背景、充電系統(tǒng)構(gòu)成部分著手，然后總結(jié)出新能源電動(dòng)汽車的使用優(yōu)勢(shì)與使用現(xiàn)狀，最后提出新能源電動(dòng)汽車中充電技術(shù)的應(yīng)用措施及未來發(fā)展趨勢(shì)，僅供同行進(jìn)行參考借鑒。

關(guān)鍵詞：新能源電動(dòng)汽車 充電技術(shù) 發(fā)展背景 充電系統(tǒng) 構(gòu)成部分

About the Exploration of New Energy Electric Vehicle Charging Technology

Qi Zengke

Abstract：As China's economic development level continues to rise， people's living standards have improved， and consumption levels are also increasing. And people have begun to pursue a higher level of quality of life after the basic problem of food and clothing has been solved， such as increasing travel demand， travel quality and valuing travel experience. Therefore， private cars have begun to be popularized in society， which is conducive to the improvement of social development. China's economic development level continues to rise， but it is followed by serious environmental pollution problems and energy depletion. Based on these environmental problems， the new energy automobile industry has achieved rapid development and has been favored， purchased and used by the broad masses of the people. After the old problems have been dealt with， new problems have emerged， such as car charging technology and other issues. So it is necessary to discuss the charging technology of new energy electric vehicles in detail. Therefore， this paper starts from the development background and charging system components of new energy electric vehicles， then summarizes the advantages and use status of new energy electric vehicles， and finally puts forward the application measures and future development trends of charging technology in new energy electric vehicles， which are only for the reference of peers.

Key words：new energy electric vehicles， charging technology， development background， charging system， components

近年來，伴隨全球變暖狀況日益嚴(yán)峻，諸多能源危機(jī)問題相繼涌現(xiàn)，這些問題備受全社會(huì)公眾的重視。在產(chǎn)業(yè)建設(shè)中，如何有效處理這些問題，要對(duì)新能源技術(shù)進(jìn)行廣泛研究與運(yùn)用。比如：在汽車行業(yè)發(fā)展中，學(xué)者們開始進(jìn)行全新純電動(dòng)汽車的研發(fā)。這種汽車在實(shí)際使用中更有科學(xué)性與環(huán)保性。但這種汽車發(fā)展過程中，對(duì)充電站建設(shè)提出了高質(zhì)量要求，有關(guān)行業(yè)只有對(duì)充電站建設(shè)開發(fā)高度重視，才能推動(dòng)電動(dòng)汽車可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展，從而為提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益提供保障。

1 新能源電動(dòng)汽車充電技術(shù)的背景

新能源電動(dòng)汽車在實(shí)際發(fā)展中，政府部門發(fā)揮了重大作用，究其原因，政府部門不僅遵循了我國(guó)頒布的相關(guān)政策，而且對(duì)節(jié)能行業(yè)發(fā)展需求進(jìn)行深入貫徹培育，同時(shí)與社會(huì)相關(guān)行業(yè)共同發(fā)展，大力推動(dòng)電動(dòng)汽車行業(yè)朝著新能源方向高質(zhì)量發(fā)展。政府不僅需要投入大量資金，還要投入大量精力。廣大民眾在購(gòu)買新能源電動(dòng)汽車中，所享受的政策補(bǔ)貼都是相關(guān)政府部門提供的，均有政府部門承擔(dān)，企業(yè)只推出一些優(yōu)惠活動(dòng)，與此同時(shí)，政府部門和企業(yè)之間配合良好，所以新能源汽車產(chǎn)量及銷量逐漸遞增，且呈現(xiàn)出最大化增長(zhǎng)趨勢(shì)。

另外，環(huán)境污染屬于社會(huì)發(fā)展的大型問題，主要包括土地污染、水污染與大氣污染等問題。對(duì)于大氣污染問題而言，大氣環(huán)境發(fā)生污染的因素較多，如汽車排放尾氣。近幾年以來，居民經(jīng)濟(jì)收益不斷上升，購(gòu)買汽車的數(shù)量逐漸增加，在給人們出行提供便利的同時(shí)，也產(chǎn)生了一些環(huán)境污染問題，所以基于這個(gè)問題，汽車行業(yè)的研究學(xué)者盡力研究并探索了新能源。目前研發(fā)出的新能源汽車種類繁多，且深受公眾的認(rèn)可和使用。總之新能源是可再生能源，作為未來汽車行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，讓大氣環(huán)境污染問題得到了緩解，所以備受接納。

2 新能源電動(dòng)汽車的使用優(yōu)勢(shì)與狀況

市場(chǎng)油價(jià)波動(dòng)幅度很大，在生產(chǎn)汽車產(chǎn)品時(shí)，如何處理此類問題，需降低化石燃料能源的用量，才能讓產(chǎn)品銷量上升。汽車行業(yè)在持續(xù)發(fā)展中，不斷研發(fā)出混合動(dòng)力類汽車與純電動(dòng)類汽車，包含出租車與公交車等在實(shí)踐發(fā)展中，推動(dòng)著電動(dòng)車行業(yè)實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展。在電動(dòng)汽車發(fā)展中，關(guān)鍵問題在于消耗電能與充電時(shí)間，及其電池應(yīng)用周期。目前，電池主要有鋰離子電池與鉛酸電池等。其中的鉛酸電池價(jià)格不高，能量與功率相對(duì)較小，但其自身體積相對(duì)較大，僅能在觀光車中安裝使用，或是行駛距離很短的公共車上安裝使用。在使用鎳氫電池時(shí)，其能量與功率相對(duì)較大，但這種電池在具體使用中會(huì)產(chǎn)生較高的成本，可以在混合電動(dòng)車中安裝使用。由于鋰電池生產(chǎn)規(guī)模越來越大，其生產(chǎn)成本逐漸下降，其實(shí)際運(yùn)用優(yōu)勢(shì)較多。這種電池不僅性能好，而且質(zhì)量也高，具有很長(zhǎng)的續(xù)航時(shí)間。但在使用功率較大的電池時(shí)，安全方面可能會(huì)有問題，且大功率電池使用成本也高。

所以汽車行業(yè)在研發(fā)電動(dòng)車相關(guān)產(chǎn)品時(shí)，需要研制出穩(wěn)定性能、高效率、能量密度較好的新電池，這樣才能促使產(chǎn)品快速發(fā)展。在電動(dòng)車實(shí)際使用中，需鑒于傳統(tǒng)電池運(yùn)用實(shí)現(xiàn)運(yùn)行，汽車在充電中，還會(huì)受到有關(guān)控制對(duì)策或電池功能的影響。電動(dòng)汽車并無很高的電壓，但電流很大，所以，充電形式包括慢充、快換、快充。慢充需要在高能耗汽車中使用，快充需要在續(xù)航適中汽車中使用?？鞊Q充電需要在標(biāo)準(zhǔn)電池組設(shè)計(jì)中使用，可能會(huì)讓汽車產(chǎn)品更換。但在運(yùn)用快換充電方法時(shí)，在充電站應(yīng)該有人值守。

另外新能源電動(dòng)汽車主要問題有電動(dòng)汽車開發(fā)仍需持續(xù)完善，究其原因，對(duì)比一般汽車產(chǎn)品而言，新能源電動(dòng)汽車當(dāng)前問題包括純電設(shè)備的分布不勻、續(xù)航里程短與時(shí)間長(zhǎng)，其中最嚴(yán)重的問題是純電操作不便、續(xù)航時(shí)間不長(zhǎng)，這些都會(huì)對(duì)正常使用電動(dòng)汽車產(chǎn)生影響，輕者會(huì)使人們的出行體驗(yàn)下降，重則會(huì)對(duì)人們的行程造成影響，從而干擾后續(xù)正常工作及實(shí)際生活。對(duì)于續(xù)航時(shí)間不長(zhǎng)這個(gè)問題，有關(guān)部門要采取專業(yè)處理方法，也就是要進(jìn)行公共充電站與充電樁的建設(shè)，剛開始存在的問題會(huì)出現(xiàn)好轉(zhuǎn)，同時(shí)很多問題也會(huì)逐漸出現(xiàn)。目前一些公共區(qū)還是很少建設(shè)充電站及充電樁，導(dǎo)致電動(dòng)汽車正常的充電需求無法得到滿足，另外把充電站及充電樁建在公共區(qū)，有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生糾紛事件。這些都是新能源電動(dòng)汽車的常見問題，這對(duì)于電動(dòng)汽車行業(yè)發(fā)展來說，不僅屬于一種挑戰(zhàn)，又是一種發(fā)展機(jī)遇，發(fā)生問題的原因是為了更好處理，若是并無問題，新能源電動(dòng)汽車必定會(huì)持續(xù)健康的發(fā)展。新能源電動(dòng)汽車的挑戰(zhàn)則是有跡可循，由于新能源電動(dòng)汽車充電技術(shù)優(yōu)化屬于重大問題，只有確定了以后發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)與不同新能源電動(dòng)汽車實(shí)況結(jié)合起來，深層次研究與創(chuàng)新充電技術(shù)是很有理論意義與實(shí)際意義的。

3 新能源電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)的構(gòu)成

3.1 充電設(shè)施

充電設(shè)施指的是為了符合純電動(dòng)汽車與插電混動(dòng)汽車的充電方面問題而配置戶外的供電設(shè)施，經(jīng)常會(huì)在廣場(chǎng)、固定場(chǎng)所或方便停靠新能源汽車的固定地點(diǎn)實(shí)施安裝。充電設(shè)施可為純電動(dòng)汽車或者插電混動(dòng)汽車供應(yīng)三項(xiàng)或者單項(xiàng)交流電，采用標(biāo)準(zhǔn)型非接觸智能卡對(duì)充電全程加以控制，并進(jìn)行保護(hù)系統(tǒng)功能的提供，如：防雷系統(tǒng)、過溫系統(tǒng)、過流系統(tǒng)、欠壓系統(tǒng)與過壓系統(tǒng)等。

3.2 充電器

充電器指的是轉(zhuǎn)化電網(wǎng)供應(yīng)的交直電能為高電壓車載蓄電池需要的直流電能設(shè)備，也就是DC/DC整流器與AC/DC。純電動(dòng)車與插電混合電動(dòng)車的充電器可以分成兩類，一種需要裝置于車內(nèi)，稱作車載充電器，另一種需要置于充電樁之中，稱作非車載充電器。第一種就是在插電混合電動(dòng)或者純電動(dòng)車上安裝AC/DC，使用地面上的交流電網(wǎng)或車載電源提供高電壓蓄電池充電設(shè)備。車載充電器的主要作用在于和交流電網(wǎng)的建設(shè)銜接，使車輛安全充電要求得到滿足。此外，還能利用對(duì)導(dǎo)線和車輛通信的構(gòu)建控制。如此以來，不但確保充電安全，還可交換車輛和車載充電器的參數(shù)，如高強(qiáng)度電流。除此之外，還要重視如下圖1所示的充電結(jié)構(gòu)。

4 新能源電動(dòng)汽車中充電技術(shù)的應(yīng)用措施

4.1 無線充電技術(shù)

無線充電技術(shù)指的是電動(dòng)汽車的傳輸充電無需使用電纜，進(jìn)而讓車主的出行需求隨身攜帶厚重充電線的困擾得以減少，除了電纜本身相對(duì)笨重及帶有很多插頭以外，還有不容易移動(dòng)的問題，所以無線充電技術(shù)可使上述問題得到高效解決。該技術(shù)通常包括電場(chǎng)耦合式、磁場(chǎng)共振式、電磁感應(yīng)式、無線電波式四類，下圖2所示即為較常見的磁場(chǎng)感應(yīng)充電結(jié)構(gòu)。其中電場(chǎng)耦合與無線電波兩種形式需根據(jù)傳輸功率歸于一類，但這兩種無線充電技術(shù)并未在市面上受到運(yùn)用，目前電磁感應(yīng)與磁場(chǎng)共振屬于常見的兩種形式。比較電池更換與傳導(dǎo)充電技術(shù)而言，可以說，無線充電技術(shù)作為新能源電動(dòng)汽車充電技術(shù)發(fā)展的一大飛躍，利于充電速度慢或者充電復(fù)雜等問題得到有效解決，但其安全方面仍需完善，可能會(huì)出現(xiàn)泄露輻射這一問題。但綜合考慮充電技術(shù)，無線充電技術(shù)值得推廣，且具有廣闊的發(fā)展前景。

4.2 傳導(dǎo)充電技術(shù)

傳導(dǎo)充電技術(shù)指的是對(duì)電動(dòng)汽車選擇恒流及恒壓方法充電，在現(xiàn)實(shí)生活中此種充電技術(shù)比較常見，由于在銷售不同品牌電動(dòng)汽車時(shí)，都會(huì)附帶便捷性充電線，購(gòu)買汽車贈(zèng)送便捷充電線具有以下兩個(gè)原因，一是，為了讓品牌汽車服務(wù)增加，將良好購(gòu)物體驗(yàn)提供給消費(fèi)者；二是，由于新能源電動(dòng)汽車必須通過便捷充電線才能處理短途的出行要求。通常來說，新能源電動(dòng)汽車生產(chǎn)商家對(duì)于便捷充電線的贈(zèng)送，通常以慢充為主，這種充電線的充電時(shí)間通常需要控制在14-25h。所以，要是在次日計(jì)劃長(zhǎng)途出行，應(yīng)該隨身攜帶充電線。以備不時(shí)之需。為確保充電問題得到高效處理，車主通常需要申請(qǐng)固定充電樁的安裝，安裝完成充電樁之后，明顯比慢充充電線的效果更好。在成功銜接8-10h后，即可讓電動(dòng)汽車充滿電量。因此當(dāng)今大部分新能源電動(dòng)汽車購(gòu)買者都在對(duì)這種充電設(shè)備進(jìn)行申請(qǐng)。最后，對(duì)于快充方法來說，上面說明的慢充及正常速度傳導(dǎo)充電形式，市面上比較常見的就是快充技術(shù)，這種傳導(dǎo)技術(shù)的充電壓力通常是150-400A，對(duì)比10-65A慢充技術(shù)及7kW/h正常充電技術(shù)而言，傳導(dǎo)充電方法的效果明顯更好，但在快沖時(shí)，功率會(huì)較大，容易增加蓄電池?zé)崃?，?dǎo)致電池應(yīng)用周期變短，可能損壞電池，進(jìn)而會(huì)影響到電動(dòng)汽車的正常使用。綜合來看，慢充方式、正常充電方式與快充方法都存在著優(yōu)缺點(diǎn)，這是無法避免的問題，所以車主在進(jìn)行充電方式選擇時(shí)，要盡量與本身具體需求結(jié)合起來，科學(xué)選擇傳導(dǎo)充電技術(shù)。不管是慢充方式，還是快充方式，都要充足時(shí)間，才可保證正常使用電動(dòng)汽車，這是廣大車主必須意識(shí)到的問題。

4.3 更換電池技術(shù)

在新能源電動(dòng)汽車充電技術(shù)中，更換電池的技術(shù)也屬于重中之重，對(duì)比更換電池技術(shù)與傳導(dǎo)充電技術(shù)，前者具有更快及更好的使用效果，由于備好的蓄電池可讓車主充電等待時(shí)間減少，不僅節(jié)省了大量時(shí)間，又能減少電網(wǎng)受到更換電池技術(shù)造成的影響。主要原因是充電站在進(jìn)行綜合采集與調(diào)配電池的時(shí)候，有利于整體同步管理電網(wǎng)。當(dāng)今更換電池技術(shù)已于許多國(guó)家進(jìn)行了運(yùn)用，在我國(guó)，一些品牌的汽車與制造商開始推廣利用更換電池的服務(wù)，便于人們選擇使用新能源電動(dòng)汽車，還能確保非能源電動(dòng)汽車之間差距在無形之中得以降低。近些年以來，新能源電動(dòng)汽車逐漸受到廣大群眾的接受，并購(gòu)買使用，但在2008年的奧運(yùn)會(huì)時(shí)，我國(guó)就已經(jīng)開始對(duì)更換電池技術(shù)有了運(yùn)用，然后全國(guó)很多區(qū)域紛紛設(shè)置了更換電池的站點(diǎn)及電動(dòng)汽車的租用服務(wù)。由此，新能源電動(dòng)汽車近幾年以來呈現(xiàn)快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，除了汽車深受居民的廣泛青睞外，充電技術(shù)也在逐步完善與發(fā)展進(jìn)步?？偠灾鼡Q電池技術(shù)的常見問題包括以下兩方面，一方面是更換電池的技術(shù)服務(wù)車型相對(duì)單一，另一方面是大部分換電站在提供電池服務(wù)方面仍需逐漸完善，同時(shí)還有著提供不穩(wěn)定的問題。

5 新能源電動(dòng)汽車充電技術(shù)的未來

5.1 互聯(lián)網(wǎng)+充電服務(wù)

基于電動(dòng)汽車持續(xù)發(fā)展之下，人們開始在上下班或假期出行中使用電動(dòng)汽車，這就造成電動(dòng)汽車對(duì)于電力的需求發(fā)生一定改變。社會(huì)對(duì)于充電設(shè)備提出了密集性、智能性與便捷性的要求。電動(dòng)汽車與充電設(shè)備在未來必會(huì)成為“物聯(lián)網(wǎng)”中的主要部分。這就說明全部組成部分都會(huì)在互聯(lián)網(wǎng)上容易受到訪問。在網(wǎng)絡(luò)中，支付、預(yù)定與搜索等服務(wù)皆能實(shí)現(xiàn)，電動(dòng)汽車與充電設(shè)備可使物和物之間實(shí)現(xiàn)通信。

5.2 結(jié)合新能源發(fā)電技術(shù)

當(dāng)前新能源使用已是大勢(shì)所趨，新能源的優(yōu)點(diǎn)包括資源豐富與無污染，通過新能源進(jìn)行發(fā)展，除了讓電力緊張得到緩解之外，還能減少環(huán)境污染，強(qiáng)化環(huán)境保護(hù)。要是在電力系統(tǒng)中引入充電設(shè)備和新能源發(fā)電技術(shù)，不僅能讓新能源突然在電力系統(tǒng)中接入產(chǎn)生的負(fù)面影響減少，還能弱化充電設(shè)備運(yùn)營(yíng)中電力系統(tǒng)遇到的壓力，更能提升再生資源利用效率。通常而言，郊區(qū)由于具有豐富的新能源，可以考慮在郊區(qū)建設(shè)充電站。同時(shí)在市區(qū)中提供更換電池的服務(wù)，保證郊區(qū)與市區(qū)之間雙向運(yùn)輸。除了有利于推廣電動(dòng)汽車發(fā)展之外，還能帶動(dòng)新能源行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展。

6 結(jié)語(yǔ)

總之，新能源電動(dòng)汽車在實(shí)際研發(fā)和運(yùn)用中，應(yīng)該確定新能源行業(yè)未來發(fā)展?fàn)顩r，結(jié)合發(fā)展方向及發(fā)展目標(biāo)與相關(guān)舉措。目前，雖然在使用新能源電動(dòng)汽車時(shí)，仍有充電時(shí)間太長(zhǎng)、充電技術(shù)不合理這些問題的存在，但相信在人們和學(xué)者共同努力之下，新能源電動(dòng)汽車的優(yōu)越性定會(huì)被更多人們接受與青睞，且其問題也會(huì)得到高效解決，所以新能源電動(dòng)汽車充電技術(shù)在未來發(fā)展中定會(huì)日趨成熟，并獲得頂尖企業(yè)的科學(xué)開發(fā)與運(yùn)用。

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