電動(dòng)汽車(chē)充電技術(shù)綜述

王麗瑤

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128）

當(dāng)今社會(huì)，人們的生活都離不開(kāi)汽車(chē)。從國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)進(jìn)步來(lái)講，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)是推進(jìn)他們向前發(fā)展的重要因素。隨著全球經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，汽車(chē)已經(jīng)成為社會(huì)生產(chǎn)，日常生活中不可或缺的一部分，而對(duì)汽車(chē)的需求也將日益增長(zhǎng)。但隨著人均汽車(chē)保有量的不斷增長(zhǎng)，隨之而來(lái)出現(xiàn)了一些問(wèn)題。一方面燃油汽車(chē)的尾氣排放量不斷增加，造成嚴(yán)重的空氣污染和溫室效應(yīng)，給人們生活的環(huán)境帶來(lái)了較大的壓力。另一方面，隨著汽車(chē)數(shù)量的不斷增長(zhǎng)，對(duì)能源的需求也在不斷地增加。為了解決環(huán)境污染和能源減少的問(wèn)題，世界各國(guó)提倡發(fā)展新能源和綠色低碳出行方式來(lái)解決問(wèn)題。電動(dòng)汽車(chē)作為近幾年來(lái)興起的綠色交通工具之一，使得能源缺乏和環(huán)境污染的問(wèn)題都得到一定程度的減輕。

現(xiàn)隨著電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的不斷發(fā)展，電動(dòng)汽車(chē)數(shù)量不斷的增加，其充電問(wèn)題是影響發(fā)展的重要因素。充電樁的建設(shè)會(huì)直接影響到電動(dòng)汽車(chē)的使用，由于電動(dòng)汽車(chē)是由電能給汽車(chē)提供動(dòng)力，由于電池的續(xù)航問(wèn)題，如不及時(shí)充電，則電動(dòng)汽車(chē)的行駛距離過(guò)短，如果不能解決電動(dòng)汽車(chē)的充電問(wèn)題，則會(huì)限制電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)一步的發(fā)展。

電動(dòng)汽車(chē)現(xiàn)有充電方式有交流充電、直流充電、快速更換電池等，由于電動(dòng)汽車(chē)所用的蓄電池一般比較笨重，快速更換電池不是十分便捷，所以外接式充電方式是現(xiàn)有電動(dòng)汽車(chē)充電的主要方式?，F(xiàn)階段電動(dòng)汽車(chē)充電樁主要有交流充電、直流充電和交直流一體充電。由于交直流一體充電較少，下面主要介紹交流充電樁和直流充電樁的優(yōu)缺點(diǎn)。

1 交流充電

交流充電又稱(chēng)為交流慢充。交流充電樁的輸入端與電網(wǎng)相連接，輸入的是三相交流電，充電樁內(nèi)部不經(jīng)過(guò)整流變換，輸出也是交流電，在整個(gè)充電過(guò)程中起到了控制電源導(dǎo)通和斷開(kāi)的作用[1]。而電動(dòng)機(jī)本身配備的有車(chē)載充電機(jī)，對(duì)輸入的交流電進(jìn)行交直轉(zhuǎn)換，輸出的直流電對(duì)BMS直接充電，該充電方式充電速度較慢，充電的電流和功率都較小，一般適用于小型的電動(dòng)汽車(chē)，充滿(mǎn)電一般需要6~8個(gè)小時(shí)。當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)不急需充電的話(huà)一般都采用交流充電樁，交流充電樁一般放置在用戶(hù)車(chē)庫(kù)、停車(chē)場(chǎng)等地。雖然交流充電樁充電時(shí)間較長(zhǎng)，但是建設(shè)費(fèi)用比較少，所占用的面積也比較小，安全性比較高且容易安裝，因此電動(dòng)汽車(chē)一般多采用交流充電樁。

2 直流充電

直流充電樁又稱(chēng)為直流快充，充電樁的輸入與電網(wǎng)相連接，輸出端與車(chē)載電池相連接。充電樁輸入的是三相交流電，然后通過(guò)電源模塊進(jìn)行交直轉(zhuǎn)換后輸出直流電，從而對(duì)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行充電[2]。直流充電樁的輸出電流和輸出功率較大，充電所需要的時(shí)間較短，所以一般用在快充、大功率的場(chǎng)合以及滿(mǎn)足用戶(hù)需要短時(shí)充電的要求。但是由于輸出的電流較大，發(fā)熱量也較大，所以直流充電樁的樁體體積較大，占地面積比較廣，一般適用于需要快速充電的場(chǎng)合，解決臨時(shí)充電的問(wèn)題[3]。例如公交車(chē)等大型交通工具的充電。由于直流充電樁的輸出電流和輸出功率較大，與電網(wǎng)連接時(shí)會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生較大的沖擊，所以在建設(shè)直流充電樁時(shí)需要加入一些對(duì)電網(wǎng)的保護(hù)措施。

交、直流充電樁雖然可以滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)快充、慢充的需求，但是隨著電動(dòng)汽車(chē)的不斷發(fā)展會(huì)給電網(wǎng)帶來(lái)一些問(wèn)題。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）由于現(xiàn)有充電樁都由電網(wǎng)提供電能，電動(dòng)汽車(chē)數(shù)量的增多增加了電網(wǎng)的負(fù)荷，由于電網(wǎng)的負(fù)荷本來(lái)就多，在夏季用電高峰期時(shí)有些地方居民的用電已經(jīng)很緊張，此時(shí)再加上電動(dòng)汽車(chē)，那么電網(wǎng)將不能夠承載這些負(fù)荷，從而影響到配電網(wǎng)。

（2）由于電動(dòng)汽車(chē)所用的充電機(jī)是非線性負(fù)載，在使用的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生諧波和無(wú)功功率，與電網(wǎng)相連時(shí)，使電網(wǎng)的電壓、電流波形發(fā)生畸變，也會(huì)降低電網(wǎng)負(fù)載端的電壓，從而影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量和電網(wǎng)上其他的用電負(fù)載。

（3）由于電動(dòng)汽車(chē)由電網(wǎng)供電，而目前電能中有很大一部分是通過(guò)煤炭燃燒產(chǎn)生電能，煤炭的燃燒會(huì)產(chǎn)生有害物體，從而污染大氣環(huán)境，所以這種情況下，電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展并不能從根本上解決環(huán)境污染和能源匱乏的問(wèn)題。

由于電動(dòng)汽車(chē)充電技術(shù)存在著上述問(wèn)題，則出現(xiàn)了和新能源技術(shù)相結(jié)合的電動(dòng)汽車(chē)充電方式，采用新能源發(fā)電技術(shù)，既可以解決電網(wǎng)負(fù)荷大的問(wèn)題，又可以從根本上解決環(huán)境污染和能源匱乏的問(wèn)題。以下對(duì)和新能源相結(jié)合的充電方式做了簡(jiǎn)單的介紹。

（1）和太陽(yáng)能充電方式相結(jié)合。此種方式的充電樁是由太陽(yáng)能電池、蓄電池、DC-DC變換電路構(gòu)成。太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能存儲(chǔ)到蓄電池中，然后通過(guò)DC-DC變換電路轉(zhuǎn)換成合適的電壓，然后通過(guò)充電樁給電動(dòng)汽車(chē)充電[4]。

（2）風(fēng)光互補(bǔ)性充電樁。充電樁主要是由風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽(yáng)能電板和蓄電池構(gòu)成的。整個(gè)充電樁的電能不由電網(wǎng)提供，而是由風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)生，產(chǎn)生的電能儲(chǔ)存到蓄電池，當(dāng)需要給電動(dòng)汽車(chē)充電的時(shí)候，再由蓄電池給電動(dòng)汽車(chē)提供電能。此種充電方式既不增加電網(wǎng)的用電負(fù)荷，又可以減小對(duì)環(huán)境的污染。

上述的充電方式中充電樁并不和電網(wǎng)相連，產(chǎn)生的電能都存儲(chǔ)在蓄電池中，此種情況下就對(duì)蓄電池的容量有一定的要求，電池的容量要能夠存儲(chǔ)太陽(yáng)能、風(fēng)能產(chǎn)生的電能。并且該充電樁的使用還需要考慮天氣情況，在無(wú)風(fēng)和陰天的情況下會(huì)影響到電動(dòng)汽車(chē)的使用。針對(duì)這些問(wèn)題，與新能源相結(jié)合的充電樁還可以和電網(wǎng)相連，當(dāng)風(fēng)力較大或者天氣較好時(shí)，產(chǎn)生的電能較多，一部分電能儲(chǔ)存在蓄電池中，另外一部分通過(guò)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為交流電反饋給電網(wǎng)，當(dāng)天氣不好時(shí)，電網(wǎng)還可以給充電樁提供能量。這種方式的充電樁既可以保證天氣不好時(shí)電動(dòng)汽車(chē)的使用，又可以將多余的電能反饋給電網(wǎng)，緩解了電網(wǎng)的壓力。

隨著電動(dòng)汽車(chē)的繼續(xù)發(fā)展，相應(yīng)的充電技術(shù)也會(huì)隨之發(fā)展，本文對(duì)現(xiàn)有的充電技術(shù)做了一定的總結(jié)和歸納，希望對(duì)相關(guān)人員加深電動(dòng)汽車(chē)充電技術(shù)的了解有一定的幫助。