電動汽車充電設(shè)施與發(fā)展現(xiàn)狀研究

胡曉霞

國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司哈爾濱供電公司 黑龍江 哈爾濱 150010

引言

隨著我國整體經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展,我國汽車行業(yè)迎來新的發(fā)展空間和發(fā)展機(jī)遇。從現(xiàn)有的技術(shù)來看,推進(jìn)電動汽車的發(fā)展可以降低交通污染,由于電動汽車是由電能驅(qū)動車輛行駛的,不會產(chǎn)生CO、HC、PM等有害氣體,即使電能生產(chǎn)會產(chǎn)生有害氣體,但可以通過太陽能、風(fēng)能、核能等可再生資源來代替,所以電動汽車越來越受到人們的青睞。為了最大限度發(fā)揮電動汽車減少環(huán)境污染的優(yōu)勢,推動電動汽車廣泛使用,需要研發(fā)并合理地布置充電設(shè)施,使電動汽車能夠方便、及時(shí)地補(bǔ)充電能。

1 中國電動汽車發(fā)展的必要性和可持續(xù)性

在能源危機(jī)和環(huán)境污染的壓力下,全世界都在研究發(fā)展新能源汽車,通過燃燒不同的燃料及驅(qū)動方式從而降低燃料成本和排放污染。電動汽車作為新能源汽車的一種,其采用純電作為驅(qū)動汽車的方式,不但沒有燃料成本,而且可以達(dá)到尾氣排放為零。因此在不久的將來,電動汽車很可能會取代傳統(tǒng)汽車。

2 電動汽車無線充電設(shè)施

無線充電設(shè)施利用耦合的電磁場為媒介實(shí)現(xiàn)電能傳遞,車輛在道路上行駛的過程中能通過無線設(shè)備補(bǔ)充電能,無線充電設(shè)備可以充分利用車輛行駛時(shí)間進(jìn)行充電。目前無線充電技術(shù)主要包括三種無線電能傳輸技術(shù)：電磁感應(yīng)式、磁場共振式和電波式。1.電磁感應(yīng)式無線電能傳輸技術(shù),電磁感應(yīng)現(xiàn)象是指導(dǎo)體在變化的磁通量中產(chǎn)生電動勢,若將此導(dǎo)體合成一個(gè)回路,則產(chǎn)生的電動勢會驅(qū)動電子流動并形成感應(yīng)電流。電磁感應(yīng)式無線電能傳輸(ICPT)系統(tǒng)基于電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)電能輸送,將空氣作為介質(zhì),使能量從初級側(cè)通過空氣輸送至次級側(cè)。2.磁耦合共振式無線電能傳輸技術(shù),使用“磁耦合共振”原理可以實(shí)現(xiàn)磁耦合共振式無線電能傳輸。在感應(yīng)場中,磁場能量在輻射源附近和它內(nèi)部之間循環(huán)往復(fù)地來回傳遞,并且借助這種現(xiàn)象,將電磁共振技術(shù)應(yīng)用于研究生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)射裝置中。發(fā)射裝置空間附近匯聚了大量未向外界輻射的交磁,而系統(tǒng)中的電容則束縛住了電場,使得它未向外界產(chǎn)生輻射的交磁。磁耦合共振式無線電能傳輸技術(shù)是一種在電磁場中使用高頻磁共振作為彼此傳輸能量而不輻射到外部的裝置的工具。3.電波式無線電能傳輸技術(shù),電波式無線電能傳輸技術(shù)也稱為射頻或微波(頻率范圍為300MHz～300GHz)WPT,它以微波為載體實(shí)現(xiàn)電能傳輸。在通過調(diào)節(jié)電路處理電能之后,再將電能供給負(fù)載。

3 電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀

近年來,我國工業(yè)發(fā)展的勢頭十分迅猛,對于傳統(tǒng)能源的利用程度也不斷提高,這也使得傳統(tǒng)能源儲量日趨減少,難以適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的實(shí)際需求；同時(shí),在經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下,“去產(chǎn)能”及生態(tài)環(huán)保觀念成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主題,高能源消耗型的產(chǎn)業(yè)亟待轉(zhuǎn)型,這也使得我國汽車行業(yè)開展了新能源汽車的發(fā)展探索。早在2010年,我國就將電動汽車產(chǎn)業(yè)納入了戰(zhàn)略型新型產(chǎn)業(yè),以國家戰(zhàn)略的形式為新能源汽車“正名”,同時(shí)在政策優(yōu)惠上給予了國內(nèi)自主品牌的新能源汽車較大的支持,這使得我國的電動汽車在短期之內(nèi)取得了較為突出的成就,當(dāng)前其銷量已經(jīng)穩(wěn)居世界第一的位置。

4 電動汽車無線充電設(shè)施發(fā)展現(xiàn)狀

無線充電技術(shù)在國外開始發(fā)展較早,研究成果相對成熟,部分結(jié)果已應(yīng)用到了實(shí)際產(chǎn)品。其中日本汽車制造廠商在該領(lǐng)域有著較長的研究歷史,并且已經(jīng)取得了一定的成果,其次是歐美的汽車制造廠商。如今,中國的重點(diǎn)高校和汽車制造商也積極參與到這項(xiàng)研究中,主要進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證無線充電的效率以及安全性等。

5 優(yōu)化電動汽車發(fā)展的有效策略

5.1 完善配套設(shè)施建設(shè) 完善配套設(shè)施建設(shè)是大規(guī)模推廣新能源汽車的必然要求,也是推動電動汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的重要舉措。由于電動汽車屬于新興產(chǎn)業(yè),社會的接受程度需要不斷提高,這就要求政府部門要發(fā)揮好引導(dǎo)作用,一方面引導(dǎo)電動汽車行業(yè)的自主發(fā)展,為其市場推廣提供大力度的優(yōu)惠支持；另一方面又要加強(qiáng)配套設(shè)施建設(shè),打消群眾對于電動汽車存在的偏見與顧慮,同時(shí)要結(jié)合生態(tài)環(huán)保理念,開展大幅宣傳,使得電動汽車贏得廣泛的市場認(rèn)同。

5.2 快速充電設(shè)備 快速充電設(shè)備(非車載充電機(jī))是由充電設(shè)備控制系統(tǒng)與BMS(電池管理系統(tǒng))對充電過程進(jìn)行實(shí)時(shí)控制,適時(shí)根據(jù)電池狀態(tài)和電池信息調(diào)整充電電壓、電流,直至完成充電的一種設(shè)備。快速充電站可為多臺電動汽車同時(shí)快速充電,按小型轎車充電電流3C(C為電池容量)計(jì)算,理論快充時(shí)間僅需20min,按充電電流0.3C計(jì)算,充電時(shí)間約為3～4h。

5.3 快速更換電池設(shè)備 快速更換電池設(shè)備(簡稱換電站)是利用大容量充電能力的充電站,連續(xù)為電池組充電,并將充滿電的電池進(jìn)行存儲。當(dāng)車輛需要充電時(shí),只需進(jìn)站更換電池組就可完成充電,換下的電池留在換電站繼續(xù)充電,這樣可以省去原本較長的充電等待時(shí)間。

6 政府扶植電動汽車發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)

政府的補(bǔ)貼力度顯而易見,無論對消費(fèi)者還是車企,都是極大的鼓勵(lì)。但是如此龐大的政府開支很難長期維持下去,補(bǔ)貼退坡在所難免。2017年起,政府逐步減少針對電動汽車的補(bǔ)貼及激勵(lì)措施。隨著政府提供的補(bǔ)貼資金日益減少,電動汽車生產(chǎn)廠家將不得不審視自己的產(chǎn)品策略,以避免參與成本高昂的技術(shù)競爭。我國大部分規(guī)模較小的廠商,與外國汽車廠商在電動汽車研發(fā)方面相比,由于政策變化帶來沖擊影響更大,會明顯削弱競爭力。從長遠(yuǎn)來看,電動汽車行業(yè)的重點(diǎn)應(yīng)該是向消費(fèi)者提供具有強(qiáng)勁性能,且價(jià)格實(shí)惠的電動汽車產(chǎn)品。

結(jié)語

無線充電設(shè)施從理論上說可以縮短充電時(shí)間,但是建設(shè)成本高,技術(shù)要求復(fù)雜,大量推廣使用還需一定的時(shí)間。作為電動汽車普及的重要保障,有必要進(jìn)一步完善和推進(jìn)電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。