新能源電動汽車充電技術(shù)開發(fā)應(yīng)用研究

韓杰

揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇省揚州市 225100

1 引言

汽車在居民生活中的使用已經(jīng)普及化，但是所伴隨的環(huán)境污染問題也成為制約行業(yè)發(fā)展的重要因素，對于生態(tài)環(huán)境健康發(fā)展不利。而新能源電動汽車的研發(fā)可有效滿足當(dāng)前環(huán)保需求，在促進交通行業(yè)綠色發(fā)展方面具有重要意義。因此，要求相關(guān)工作人員應(yīng)加強對新能源電動汽車的研究力度，切實落實充電技術(shù)開發(fā)工作，為電動汽車實際應(yīng)用提供有效保障。

2 新能源汽車發(fā)展背景

受到汽車保有量提升影響，我國能源危機越發(fā)嚴峻，迫切需要相關(guān)人員采取有效解決措施，另外，汽車的運行不可避免會造成環(huán)境污染情況，同樣需要相關(guān)人員予以格外注意。因此，通過加大對新能源汽車的研發(fā)以及推廣工作，能夠在降低我國燃油、汽油需求的同時，有效改善環(huán)境污染問題，有利于凈化城市空氣，塑造更加健康的城市形象。相關(guān)調(diào)查顯示，當(dāng)前我國新能源汽車種類較多。在遵從國家政策的基礎(chǔ)上，加大對儲能技術(shù)的研究力度，近年來，純電動汽車、插電式混合動力汽車在我國應(yīng)用較為廣泛。

《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012～2020 年）》以節(jié)能著手，圍繞新能源汽車，完成了相應(yīng)的戰(zhàn)略部署工作，并出臺了相關(guān)政策措施，確保能夠有效提升新能源汽車產(chǎn)業(yè)培育速度。在明確技術(shù)路線的基礎(chǔ)上，應(yīng)逐步完成產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要任務(wù)。在實際規(guī)劃過程中，應(yīng)切實加強充電設(shè)施建設(shè)，并確保能夠為新能源汽車產(chǎn)業(yè)提供有效保障。同時，應(yīng)始終堅持科學(xué)規(guī)劃工作，并切實落實技術(shù)開發(fā)，通過逐步探索出與技術(shù)相匹配的商業(yè)運營模式，并將其應(yīng)用到實際管理工作中，提升充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)效果。

以規(guī)劃電動汽車市場作為重點，相關(guān)部門進一步下達了相應(yīng)的文件，為新能源汽車產(chǎn)業(yè)提供有效政策補貼，可有效推進新能源汽車市場穩(wěn)步發(fā)展。在2017 年，相關(guān)部門以提升乘用車節(jié)能性作為重點，結(jié)合先進國家管理經(jīng)驗，出臺了相關(guān)文件，強化了對新能源汽車的有效管理。以我國汽車產(chǎn)業(yè)出發(fā)，建立在有效乘用車規(guī)范基礎(chǔ)上，通過持續(xù)性出臺扶持政策，能夠有效刺激消費者購買電動汽車，有利于促進電動汽車行業(yè)進一步發(fā)展。相關(guān)調(diào)查顯示，截止2019 年在，我國新能源汽車保有量可達到344 萬。

3 新能源汽車發(fā)展重要意義

新能源電動汽車屬于新興能源，能夠有效滿足當(dāng)前交通行業(yè)以及汽車行業(yè)環(huán)保需求，具有綠色環(huán)保的特點，通過將其應(yīng)用到實際，可有效促進能源節(jié)約，在優(yōu)化汽車企業(yè)可持續(xù)發(fā)展方面具有重要意義，有利于推動汽車行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，進一步優(yōu)化汽車產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級。同時，通過落實汽車充電技術(shù)，能夠改善以往汽車充電限制的情況，有利于保障電動汽車運行效果，在改善我國能源稀缺的同時，促進生態(tài)環(huán)境保護。結(jié)合當(dāng)前我國汽車行業(yè)高速發(fā)展現(xiàn)狀，通過加大對汽車產(chǎn)品創(chuàng)新力度，并做好相應(yīng)的改革工作，能夠有效提升汽車產(chǎn)業(yè)核心競爭力，使其始終處于行業(yè)前沿。而通過落實新能源電動車開發(fā)工作，能夠進一步促進汽車行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，使其逐漸向綠色化方向發(fā)展，進而提升我國汽車行業(yè)整體競爭力。但是在新能源汽車發(fā)展過程中，電源消耗能力、充電問題也需要工作人員集中進行解決，借助電動汽車充電技術(shù)，能夠有效提升新能源汽車運行能力，確保能夠滿足當(dāng)前居民多樣化需求，有利于提升居民舒適度以及滿意度，提高新能源汽車應(yīng)用前景。

4 新能源電動汽車充電方式

4.1 傳導(dǎo)充電

就目前而言，純電動汽車、插電式混合動力車在新能源汽車市場中較為常見，并且在購買后，將會配套贈予便攜式充電線，可用于家庭充電使用。該充電方式主要為常規(guī)充電，也被稱之為慢充，即借助恒壓、恒流方式完成汽車充電。以50kWh 蓄電池展開研究，在保持10 ～16A 充電電流的情況下，充電后運行時間可超過14 ～25h，對于居民而言，在晚上下班后對電動汽車進行充電，并持續(xù)到第二天，充電量可達到一半，按照2~3天充電一次的原則，該類汽車可有效滿足居民日常出行需求。

考慮到居住條件，在環(huán)境支持的情況下，新能源汽車車主應(yīng)加強與電網(wǎng)公司之間的聯(lián)系，并通過溝通，將充電樁安裝在固定車位中，便于后續(xù)車輛充電操作，進而提升電動汽車使用便利性。同時，在充電速度為1kW/h 的情況下，汽車電池充滿為8 ～10h，能夠在有效降低充電成本的同時，進一步確保電動汽車運行穩(wěn)定性。當(dāng)前，這一方式在行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用已經(jīng)普遍化。正常而言，民用充電設(shè)備功率主要在5 ～10KW 范圍內(nèi)，供電方式使用三相四線制，該方式充電電流相對較小，可有效延長電池使用壽命，但是也存在充電速率不足的問題。

除上述充電方式外，快速充電方式在我國市場中也較為常見，以蓄電池充電居多，但是也對車載電池提出了更加嚴格的要求，并且在實際使用過程中，還要做好充電樁選擇工作。并且需要注意的是，快速充電適用性相對一般，需要結(jié)合具體電動車類型選擇相應(yīng)的快速充電方式，并且整個操作流程均需要以廠家說明作為參考。就目前而言，該類充電功率多在30kW以上，借助三相四線制，完成供電。但是結(jié)合實際而言，充電速度提升也會使電池發(fā)熱量情況更加嚴重，進而影響電池使用壽命，因為該類充電方式往往需要一定的后期維護成本。

上文中提及的充電方式均屬于傳導(dǎo)充電方式，并且在市面上十分常見，在各有優(yōu)勢的同時，也存在一定的使用弊端。總體而言，傳導(dǎo)充電方式存在充電耗時長、充電局限、接口以及協(xié)議種類多樣的問題。首先，與燃油車輛相比，該類汽車加注時間多在2min 以內(nèi)，但是無論使用哪一種傳導(dǎo)方式，電動汽車達到80%電量至少需要充電15~30min。同時，受到傳導(dǎo)充電形式影響，電動汽車充電需要以充電線作為媒介，其中，慢充充電線重量在10 公斤以上，快速充電由于充電直流電較大，充電線將會更加笨重，這將會嚴重影響居民出行便利性。另外，因為當(dāng)前新能源汽車種類繁多，不同汽車充電接口以及協(xié)議也存在明顯不同，使用充電樁也存在一定的差別，導(dǎo)致不同電動汽車無法匹配到相應(yīng)的充電接口。

4.2 電池更換

該技術(shù)能夠使電動汽車得到相應(yīng)的電池包，能夠在最短速度內(nèi)對汽車動力電池進行更換，在改善以往電動汽車充電慢問題方面優(yōu)勢顯著，能夠在有效提升汽車行駛距離的基礎(chǔ)上，進一步優(yōu)化居民乘坐以及出行的舒適感、便利感，有利于降低司機充電等待時間。通過實現(xiàn)對電池充電的集中調(diào)度，能夠降低在電池更換站中充電對電網(wǎng)的影響，在提高電網(wǎng)規(guī)劃科學(xué)性方面優(yōu)勢空閑，有利于優(yōu)化電網(wǎng)分布設(shè)置。相關(guān)研究表明，該技術(shù)具有潛在市場良好，我國相關(guān)新能源汽車品牌均可以支持電池快速更換服務(wù)，并且電池更換技術(shù)還可以使用在相關(guān)大型活動中，另外，在交通領(lǐng)域，電池更換技術(shù)也能夠起到良好的作用。例如，奧運會以及世博會期間電動公交車均使用了電池更換技術(shù)，并且目前在杭州，超過200 量電動出租車同樣使用了電池更換技術(shù)。通過有效推行電池更換技術(shù)，能夠有效提升電動汽車技術(shù)性，有利于進一步促進電動汽車發(fā)展。但是就目前而言，該技術(shù)的應(yīng)用同樣存在一定的問題。例如，因為當(dāng)前電動汽車生產(chǎn)廠家較多，并且不同生產(chǎn)廠家車型不同，電池種類也存在明顯區(qū)別，而電池更換及時使用相對單一，服務(wù)對象主要為固定車型，并且在實際使用過程中，車主往往無法及時將電池更換需求向換電站傳遞，導(dǎo)致?lián)Q電站無法接受到響應(yīng)，這將會嚴重影響換電站運行效率，導(dǎo)致電池供應(yīng)存在不穩(wěn)定性。另外，結(jié)合實際工作而言，換電站布局位置也會在一定程度上影響電池更換效果。

4.3 無線充電

就目前而言，電纜連接充電在電動汽車使用中同樣較為普遍，該連接方式具有較高的安全性，并且能夠有效保障充電效果。但是在最終用戶中，由于電纜相對笨重，不僅攜帶困難，并且在接頭連接方面也存在諸多不便，在使用過程中也容易存在缺陷。例如，如果車輛充電地點為機場或者車輛需要從一個地方移動到兩一個地方，將無法重新連接電纜。針對這一情況，行業(yè)強調(diào)可通過使用無線充電技術(shù)，滿足當(dāng)前電動汽車充電需求，進一步提升充電技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢。

在2004 年，國外相關(guān)汽車廠商就已經(jīng)開始研發(fā)無線充電技術(shù)。當(dāng)前無線充電技術(shù)主要包括4 種，其中，電場耦合、無線電波在傳輸效率方面相對較低，無法滿足電動汽車充電需求，因此，并沒有被應(yīng)用到實際中。當(dāng)前行業(yè)主要應(yīng)用電磁感應(yīng)式、磁場共振式兩種方式完成無線充電技術(shù)研發(fā)。通過落實無線充電技術(shù)，能夠有效提升電動汽車充電便利性，但是就實際而言，該技術(shù)的應(yīng)用同樣存在相關(guān)問題。例如，當(dāng)前無線充電技術(shù)應(yīng)用效率相對較低，在充電峰值的情況下，充電效率僅占據(jù)90%，而通過應(yīng)用傳導(dǎo)充電，峰值效率可超過95%。同時，無線充電原理同樣會對充電傳輸功率造成制約影響。當(dāng)前無線充電技術(shù)傳輸功率主要為10kW，尚無法滿足電動汽車充電需求。另外，無線充電技術(shù)同樣存在安全性問題，因為，車輛無線充電主要應(yīng)用電磁方式，在充電密集的情況下，或者充電與充電樁距離較近，將會增加輻射泄漏風(fēng)險。當(dāng)前無線充電技術(shù)不僅在新能源汽車方面得以被應(yīng)用，還進一步被應(yīng)用到電子消費領(lǐng)域。在后續(xù)工作中，工作人員應(yīng)進一步加大對無線充電技術(shù)缺陷的研究工作，進一步完善無線充電技術(shù)水平，有效提高其在新能源汽車產(chǎn)業(yè)中的使用價值。

5 新能源電動汽車充電發(fā)展趨勢

電動汽車發(fā)展使人們對電動汽車應(yīng)用需求明顯提升，因為電動汽車多被應(yīng)用到不同場景以及模式中，對電網(wǎng)需求也存在明顯不同，因此，要求行業(yè)應(yīng)加強充電設(shè)施建設(shè)工作，提升充電設(shè)施安排密集性，進一步提升充電設(shè)施智能化水平，有效滿足居民出行充電需求，提高居民出行便捷度。相關(guān)研究表明，在未來，無論是電動汽車，還是充電設(shè)施，均會成為物聯(lián)網(wǎng)中的一部分，借助互聯(lián)網(wǎng)，能夠為車主提供更加智能化的服務(wù)，包括充電預(yù)定、支付等，同時，還能夠便于充電設(shè)施與電動汽車之間的聯(lián)系，確保車主能夠在及時了解電動汽車剩余電量的情況下，在最短時間內(nèi)找到到最近的充電設(shè)施，使電動汽車供電更加順暢。另外，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電動汽車中的應(yīng)用也使相關(guān)汽車互聯(lián)模式得到顯著發(fā)展。

在未來，借助互聯(lián)網(wǎng)+服務(wù)，能夠有效實現(xiàn)開放互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)建，并為車主提供更加便利的服務(wù)，能夠在拉近地域聯(lián)系的基礎(chǔ)上，提高電動汽車運行距離，優(yōu)化電動汽車跨境交通能力。

當(dāng)前電動汽車技術(shù)不僅被應(yīng)用到電力基礎(chǔ)設(shè)施中，還被廣泛應(yīng)用到客戶服務(wù)系統(tǒng)中。近年來，電動汽車應(yīng)用數(shù)量的增加也對充電基礎(chǔ)設(shè)施提出了更加嚴格的要求。雖然我國在不斷提升充電基礎(chǔ)設(shè)施分布密度，但是由于電動汽車種類繁多，能源匹配問題也成為制約電動汽車使用的重要因素。因此，要求工作人員應(yīng)做好公共區(qū)域充電平衡工作，并切實加大研究。通過采取移動儲能以及發(fā)電，并配合互聯(lián)網(wǎng)消費方式，能夠在一定程度上提升當(dāng)前充電設(shè)施建設(shè)不足的情況，并且能夠幫助車主盡快找到相應(yīng)的充電站，并完成電動汽車充電，可有效提升車主電動汽車使用便利性，另外，通過上述方式還有利于改善能源分布不均的問題。總體而言，電動汽車屬于移動儲能單元，通過借助汽車電池，能夠有效彌補電動汽車充電便利性欠佳的情況。近年來，相關(guān)機構(gòu)進一步研發(fā)了反向傳導(dǎo)充電技術(shù)，能夠有效提升電網(wǎng)管理水平，有利于滿足電動汽車充電需求，前景可觀。

以充電技術(shù)完善、優(yōu)化作為重點，強化充電技術(shù)研發(fā)工作，能夠進一步提升新能源汽車發(fā)展水平。結(jié)合當(dāng)前新能源汽車市場發(fā)展勢頭良好的現(xiàn)狀，工作人員應(yīng)加強對市場的規(guī)范化管理，并做好相應(yīng)的引導(dǎo)工作，幫助新能源電動車行業(yè)順利度過當(dāng)前國家扶持力度逐漸降低的局面，促進新能源汽車長效發(fā)展。但是在后續(xù)工作中，需要注意的是，工作人員應(yīng)以傳統(tǒng)充電技術(shù)著手，并進一步加強充電樁建設(shè)工作，以當(dāng)前實際情況出發(fā)，對充電設(shè)施進行合理布局，確保其位置分布規(guī)劃的合理性。同時，工作人員還要提高對無線充電技術(shù)的重視度，并通過做好換電站研究工作，在最大程度上提高電動汽車充電速度，可為電動汽車運行提供有效保障。另外，建立在有效充電設(shè)施研究基礎(chǔ)上，能夠進步實現(xiàn)能量、信息雙向互動機制探索。加強車網(wǎng)融合技術(shù)研究，并配套相應(yīng)的新型充電樁建設(shè)，通過對比融合技術(shù)與新型充電樁建設(shè)的匹配度，合理改造充電樁，并健全互聯(lián)網(wǎng)+模式，能夠有效提升新能源汽車應(yīng)用舒適度，使新能源汽車能夠為用戶提供更加良好的服務(wù)。當(dāng)前汽車對家庭、汽車對電網(wǎng)兩種技術(shù)發(fā)展已經(jīng)成熟，借助汽車對家庭技術(shù)，能夠有效解決電網(wǎng)供應(yīng)受限情況下無法滿足電動汽車充電需求的情況，可借助家庭、建筑物完成汽車電池供電，進而保障新能源汽車運行。而在汽車對電網(wǎng)中，能夠有效促進電網(wǎng)調(diào)節(jié)，有利于提升供電服務(wù)的穩(wěn)定性。

6 結(jié)語

綜上所述，通過加強充電基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)研發(fā)，在合理增加終端設(shè)備開口的同時，提高終端設(shè)備功能，能夠有效滿足汽車、充電樁之間的連接需求。在未來，新能源汽車多需要配備私人充電樁或者專用充電樁，確保新能源汽車能夠隨時隨地進行充電，提高人們出行便利性。通過研發(fā)智能電動交通管理系統(tǒng)，能夠為用戶提供充電站定位、預(yù)約等服務(wù)，可有效提升居民新能源汽車使用便捷性。