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摘要：基于環境、能源、氣候等因素，我國把電動汽車作為重要的產業來發展。而電動汽車與傳統能源汽車加油或加氣相比，其獲得能源的便捷性仍是當前需要解決的一大難題。通過對比電動汽車常用充電技術的特點，結合市場需求調研，指出安全新型的充電技術、靈活便捷的充電途徑、智能高效的充電手段、規范統一的結算模式將成為我國電動汽車充電技術發展的方向，便捷、高效的充電技術將推動我國新型電動汽車的發展。

關鍵詞：電動汽車；充電技術；結算模式

0引言

汽車工業的發展方便了人類生活，其尾氣排放對環境造成的影響也越來越被人們所重視，清潔替代是能源利用發展的方向。由于電動汽車的污染物排放和噪聲低，且能源利用率較高，因此我國支持和鼓勵電動汽車的發展。隨著電動汽車的發展及其應用量的增加，出現了車與充電樁不匹配、充電排隊時間長、充電樁利用率不高、充電運營商盈利難、重復建設等一系列問題[1]。在國家政策支持下，電動汽車關鍵技術取得了重大突破，但要推動電動汽車普及，除突破其本體技術并統一標準外，高效的汽車充電網絡建設是主動、積極、系統地推動電動汽車發展的關鍵[2]。本文結合我國現有電動汽車充電技術，探索電動汽車未來充電技術發展的趨勢。

1常用電動汽車充電技術及存在的問題

電動汽車常用的充電技術有感應式無線充電技術、傳導式充電樁技術、換電技術等。

1.1感應式無線充電技術

感應式無線充電是利用交變電磁場的電磁感應來實現能量的無線傳輸[3]。如圖1所示，通過發射線圈與接收線圈間的交變磁場實現電能的傳輸，再經逆變器和控制單元完成對電動車充電。其特點是不需充電線，硬件方面的標準較易統一。由于電力傳輸與距離的平方成反比關系，故隨著距離的增加電力傳輸效率迅速下降。無線充電技術還需要解決的瓶頸是電磁相容問題，雖然采用封閉的智慧車庫是解決電磁相容問題較好的途徑，但高昂的成本可能會限制其應用。另外，采用該充電方式，發射線圈與接收線圈都要精準定位，它們錯開幾毫米都會影響感應的發生。

1.2傳導式充電技術

傳導式充電技術通過電纜將充電設施與電動汽車相連，利用電傳導實現為電動汽車充電。傳導式充電一般由充電模塊、計量模塊、控制與繳費模塊構成，如圖2所示。采用該技術進行電動汽車充電需要解決的問題如下：充電接口、充電參數、收費計量等標準統一，充電樁或充電站合理分布，充電安全等。1.3換電技術換電技術即把車上“無”電的電池換下來去充電，充好電的電池換到車上。換電技術可以節約充電時間，但須有專門提供換電服務的充電站或充電廠，且需要解決車載電池標準統一、換電服務成本核算、換電后系統風險檢驗等問題。

2國外電動車及其充電技術概況

19世紀中期國外出現了純電動汽車，20世紀初由于充電的不便性及燃油汽車批量生產技術的提高，純電動汽車便退出了市場。20世紀60年代，由于環境問題和石油危機的出現，純電動汽車又被重新重視。由于電池技術和續航里程等問題，20世紀90年代國外汽車商開發了混合動力電動汽車。在西方國家由于政府對燃油車的限制以及越來越嚴格的燃油排放標準，其汽車企業投入巨大資金用于電動汽車及相關充電技術的研究。歐美和日本等國家在商場、停車場、居民區、政府大樓等區域建設各自的電動汽車充電設施，主要以充電樁為主。在美國，市民可用手機下載App來尋找附近空閑的充電樁，通過購買充電樁，秒變“樁東”；在英國，國家加速國內的充電樁布局并發展電動車無線充電技術；在德國，政府和車企共同投資擴建充電基礎設施，其中1/3為高壓充電樁，要求0.5h內必須讓電動車充滿80%的電來縮短充電時間，且使用具有歐洲標準的連接器；在日本，充電樁形成了每隔30km的覆蓋量，本土大車企與日本政策投資銀行共同成立了“日本充電服務”公司，主動擔當起充電樁的安裝成本和8年的免費保修任務。

3我國電動汽車充電技術發展趨勢

電動汽車充電技術的發展要充分考慮安全和便捷，使電動汽車的車主享受到技術發展帶來的實惠。

3.1諧振無線充電

依據電磁諧振原理[5]，在發送端和接收端頻率相同的諧振線圈可實現能量從發射線圈到接收線圈的傳輸。諧振的兩個線圈耦合是松散的，只要調整到同一頻率，即可通過共振傳輸能量。諧振無線充電的充電距離比感應式遠，在電動汽車和一些工業領域具有較大的應用潛力。

3.2大功率充電樁

電動汽車獲得了較快發展，已在公交、出租、物流和共享汽車等領域開始應用并呈增長趨勢，但公共充電樁少、動力電池續航里程低、充電時間長仍是電動汽車發展的制約因素。提高續航里程就要增加動力電池的容量，并提高動力電池的電壓；縮短充電時間可在動力電池允許的條件下將充電電壓升到1000V，且把充電電流升到350A。為此，需建設大功率充電樁，將電動汽車直流充電系統額定值提高至1000V/350A[6-7]。開發大功率充電樁的途徑：一是開發大功率充電模塊。單個充電模塊容量越大，則構成一臺大功率充電樁所需并聯的充電模塊越少，模塊間的均流和控制越穩定可靠。二是加大電纜截面，提高載流能力。三是進一步優化熱管理技術，以提高充電樁的可用性。

3.3配合新能源發電

新能源發電有環保優勢，也具有隨機、波動和不可控等特點。如果能將充電設施與新能源發電集成接入電力系統，既能減小新能源接入對電力系統的不良影響，又能削弱充電設施給電力系統帶來的壓力[8]。同時，電動汽車可作為一種靈活負荷和儲能設施，可以為新能源大規模進入能源系統起并網消納作用，也可以向一些商業區域、微電網、小微電網輸電，參與平衡局部的電網。

3.4集中和分散布置充電樁

目前國內動力電池以三元鋰和磷酸鐵鋰為主，其每次使用放電的深度越小，電池的壽命越長，最佳的充電電量在20%～90%區間。動力電池充電過程是一個電化學過程，過充或過放均會導致整個電池失效。在充電站或充電樁布置方面應參照加油站模式，首先建設集中式充電站，其次在對市場充分調研的基礎上建設分散式充電樁，方便電動汽車用戶能在最佳充電區間完成充電，以確保動力電池的使用壽命。

3.5充電的廣泛性和智能化

隨著電動汽車行業標準的制定和推行，動力電池系統和電壓等級也將逐步規范。同時公共充電裝置也將規范與電動汽車的充電接口和接口協議等。作為電動汽車運行的能量補給，充電系統應具備充電的廣泛性，能夠實現多類型動力電池的充電控制算法，與不同類型動力電池系統實現充電特性匹配，完成充電服務。未來的充電服務將是智能的，作為電能從電網傳輸到電動汽車的“中轉站”[9]，智能充電網能夠監測動力電池的放電狀態，實現無損充電，避免動力電池的過放或過充；優化智能充電技術，對動力電池故障自動診斷和維護；對電量智能化管理，實現即插即充、無感支付等。

3.6規范統一交易結算模式

能耗是電動汽車的重要指標，一方面是電動汽車驅動系統的能耗指標，另一方面是電動汽車從電網獲取電能的利用率。前者取決于電動汽車本身特性，后者與充電裝置的電能轉換效率有關。因此，采用高效充電裝置，對降低電動汽車能耗具有重要意義[10]。低能耗意味著低的使用成本，用能結算模式統一也是未來發展的方向。無論是充電模式還是換電模式，應通過系統集成構建充電樁或動力電池與用戶之間規范化、可信賴的充電交易模式，減少不同廠家充換電產品差異性，提高充換電系統穩定性，建立統一規范的交易結算模式，提高電動汽車充換電操作的便利性與交易的安全性。

4結束語

電動汽車未來發展要解決續航里程、運行成本、充電時間、電力供應、電池廢料處理等5個問題，而電動汽車充電技術與其中4個有關。隨著5G通信技術的推廣應用，在電動汽車與智能電網雙重推動下，有關充換電裝置的配電容量、服務能力、投資和運營等將獲得新突破，與之配套的建設也將緊跟其后，相應的標準也將日趨完善。

作者:曾慶捷 單位:山東中實易通集團有限公司