電動(dòng)汽車充電技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

電動(dòng)汽車充電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

●2010年公司成立，2011年通過(guò)江蘇省高新技術(shù)企業(yè)認(rèn)定。

●主營(yíng)產(chǎn)品：充電機(jī)、分箱充電機(jī)、車載充電機(jī)、充電樁、后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)?！窆疽?guī)模：新廠房占地60畝，生產(chǎn)車間2萬(wàn)平米；能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)能10億元/年。●公司業(yè)績(jī)：參與120余座充換電站工程實(shí)施與運(yùn)營(yíng)維護(hù)?！裰R(shí)產(chǎn)權(quán)：近100項(xiàng)專利的申請(qǐng)，發(fā)明41項(xiàng)，實(shí)用新型46項(xiàng)，軟件著作12項(xiàng)。典型案例4|

充電設(shè)施建設(shè)不是簡(jiǎn)單的技術(shù)問(wèn)題，而是復(fù)雜的系統(tǒng)工程。5|

近兩年相關(guān)政策：2013年9月財(cái)政部、科技部、工業(yè)和信息化部、發(fā)展改革委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于繼續(xù)開展新能源汽車推廣應(yīng)用工作的通知（財(cái)建〔2013〕551號(hào)）》。2014年7月國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于加快新能源汽車推廣應(yīng)用的指導(dǎo)意見》。2014年8月財(cái)政部、國(guó)家稅務(wù)總局、工信部聯(lián)合下發(fā)了《關(guān)于免征新能源汽車車輛購(gòu)置稅的公告》，國(guó)家發(fā)改委于正式下發(fā)《關(guān)于電動(dòng)汽車用電價(jià)格政策有關(guān)問(wèn)題的通知》2014年11月中央四部委頒布《關(guān)于新能源汽車充電設(shè)施建設(shè)獎(jiǎng)勵(lì)的通知》《通知》明確至2016年中央財(cái)政擬安排資金對(duì)新能源汽車推廣城市或城市群給予充電設(shè)施建設(shè)獎(jiǎng)勵(lì)。6|

狹義：充電設(shè)施是為電動(dòng)汽車提供電能的補(bǔ)給裝置；充電設(shè)施直接接入電網(wǎng)，是電網(wǎng)的組成部分。電動(dòng)汽車充電設(shè)施廣義：充電設(shè)施是為保證電動(dòng)汽車和電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地提供電能的充電系統(tǒng)。以充電裝置為載體實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車與電網(wǎng)的互動(dòng)。包括充電設(shè)備、充電站、電網(wǎng)以及延伸的土地、運(yùn)營(yíng)、電價(jià)、營(yíng)業(yè)模式等龐大系統(tǒng)工程。7|

√8|

9|

10|

概念：以電纜為傳輸介質(zhì)，通過(guò)電纜和偶合器（插頭插座）連接，進(jìn)行直接的接觸式電能傳輸；優(yōu)點(diǎn)：成本低、傳導(dǎo)效率高；

缺點(diǎn)：需要人工操作、連接部分為易損件，安全程度有一定的局限性關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)：?jiǎn)蜗嘟涣鳎?20V/16(32)A；三相交流充電：380V/32(63)A；直流充電：0-700V/最大電流250A；

傳導(dǎo)式充電11|

概念：又稱作感應(yīng)充電、非接觸式感應(yīng)充電，基于電磁感應(yīng)原理的空間范圍內(nèi)的電能無(wú)線傳輸技術(shù)；優(yōu)點(diǎn)：使用方便、安全程度高、減少人工操作、提高與電網(wǎng)連接率有利于未來(lái)與電網(wǎng)互動(dòng)的互聯(lián)要求

缺點(diǎn)：目前成本較高、技術(shù)

尚未完全成熟

傳感式充電關(guān)鍵技術(shù)：感應(yīng)式/共振式感應(yīng)式：原理是采用了可在供電線圈和受電線圈之間提供電力的電磁感應(yīng)方式。共振式：基本原理與電磁感應(yīng)相同，也是當(dāng)線圈有電流流過(guò)時(shí)，產(chǎn)生磁束，感應(yīng)線圈就會(huì)有電流流過(guò)，特殊的地方在于采用線圈和電容器的LC共振電路，并且利用控制電路形成相同的共振頻率。12|

概念：通過(guò)全自動(dòng)或半自動(dòng)機(jī)械設(shè)備，進(jìn)行快速的電池更換；優(yōu)點(diǎn)：能源補(bǔ)給時(shí)間短、有利于合理安排充電功率，減小沖擊負(fù)荷；

缺點(diǎn)：成本高、標(biāo)準(zhǔn)化要求高、缺少成熟的盈利模式分類：商用車換電/乘用車換電關(guān)鍵技術(shù)：快速測(cè)量和定位技術(shù)；車輛姿態(tài)自動(dòng)識(shí)別和測(cè)量技術(shù)；自動(dòng)運(yùn)行和控制；安全防護(hù)技術(shù)；

電池更換13|

城市充電站高速公路快充站，主要建設(shè)高速公路沿線，為乘用車輛提供快速直流充電的場(chǎng)所，保障電動(dòng)汽車長(zhǎng)途運(yùn)行。集中充電站，主要建設(shè)在城市地帶，為專用車輛或社會(huì)車輛提供直流充電、交流充電的場(chǎng)所。

高速公路快充站14|

商用車電池更換站乘用車電池更換站，為出租車輛、私家車輛提供快速電池更換的服務(wù)。分為底盤換電和后背箱換電兩種。商用車電池更換站，主要建設(shè)在城市地帶，為公交車輛、環(huán)衛(wèi)車輛提供快速電池更換的服務(wù)。

乘用車電池更換站15|

箱式充電站

立體式充電車庫(kù)箱式充電站，模塊化設(shè)計(jì)，高度集成充電機(jī)、監(jiān)控系統(tǒng)及必要的配電設(shè)備于一體，占地面積小，安裝便捷。立體式充電車庫(kù)，主要用于城市中心區(qū)域、停車位緊張等地帶；適用于乘用車交/直流充電。16|2電動(dòng)汽車充電設(shè)施分類

分散充電樁

路燈充電樁分散交流充電樁，分散布置在城市區(qū)域，為乘用車提供交流充電。路燈充電樁，將路燈系統(tǒng)與充電樁相結(jié)合，提高設(shè)施利用率。17|交流充電

由交流充電樁提供220V或380V交流電能，車載充電機(jī)完成交直流變換，充電功率一般不大于5千瓦，充電時(shí)間通常為5～8個(gè)小時(shí)。

直流快充

由非車載充電機(jī)完成交直流變換，充電功率較大，從幾十千瓦到上百千瓦,充電時(shí)間可從10分鐘（直流快充）到6小時(shí)（直流普通充電），當(dāng)前電池技術(shù)性能下，直流快充僅可作為電動(dòng)汽車充電的應(yīng)急補(bǔ)充。18中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)192021中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)22232425

262728|√29|30|31|32|33|34|35|36|37|38|39|

40|

41|

√42|

運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)客戶服務(wù)、計(jì)費(fèi)管理、收費(fèi)賬務(wù)、清分結(jié)算、資產(chǎn)管理、電池配送、運(yùn)行管理、集中監(jiān)控管理、高級(jí)應(yīng)用（如用戶預(yù)約充電、有序充電管理、充換電站導(dǎo)航）等功能，能夠?yàn)殡妱?dòng)汽車充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)管理提供有力支撐，保證電動(dòng)汽車運(yùn)營(yíng)高效有序，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車運(yùn)營(yíng)智能化。

運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)利用RFID、傳感器、圖像識(shí)別等技術(shù)，通過(guò)GPRS/3G、WiFi、Internet等通訊手段，將具有身份標(biāo)識(shí)的電動(dòng)汽車、動(dòng)力電池、充電設(shè)施、用戶汽車、智能電網(wǎng)等相關(guān)主體進(jìn)行互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)的電動(dòng)汽車智能充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化運(yùn)行與管理。43|Internet無(wú)線傳感器通信終端交流充電樁充電站電池更換站車載終端管理中心充電設(shè)施運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)44454電動(dòng)汽車充電設(shè)施的運(yùn)行使用充電設(shè)施檢驗(yàn)檢測(cè)連接器檢測(cè)、通訊協(xié)議檢測(cè)、互操作性檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)功能性檢測(cè)、通信協(xié)議檢測(cè)直流充電機(jī)、交流充電樁功能性、安全性檢測(cè)存在的問(wèn)題：

針對(duì)部分的設(shè)備初步具備相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，但缺少國(guó)家或行業(yè)認(rèn)定的權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)，同時(shí)部分標(biāo)準(zhǔn)在操作性上存在一定的問(wèn)題。4647|

√48|

目前，電動(dòng)汽車充換電設(shè)施接入配電網(wǎng)的典型方式主要有：充/換電站：采用專變接入或?qū)＞€接入10千伏中壓配電網(wǎng)。充電樁：就近接入0.38千伏低壓配電網(wǎng)。49|中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)電動(dòng)汽車對(duì)電網(wǎng)的影響——大量電動(dòng)汽車接入增加售電量削峰填谷應(yīng)急電源分布式電源單元輔助服務(wù)供給能力（配網(wǎng)擴(kuò)容）電能質(zhì)量電網(wǎng)安全可靠性（沖擊）電動(dòng)汽車影響電動(dòng)汽車對(duì)電網(wǎng)的影響取決于電網(wǎng)與電動(dòng)汽車之間的互動(dòng)方式與水平機(jī)遇電動(dòng)汽車對(duì)電網(wǎng)的影響主要包含兩大大方面：對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷產(chǎn)生影響對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量產(chǎn)生影響電動(dòng)汽車充電的特點(diǎn)大功率充電對(duì)電網(wǎng)的影響：由于車輛運(yùn)行特性的不同和車輛充電分布的空間特性，同時(shí)加之電網(wǎng)基礎(chǔ)建設(shè)和常規(guī)負(fù)荷的不同，規(guī)?；妱?dòng)汽車充電對(duì)電網(wǎng)將產(chǎn)生影響，并且隨著充電功率的增加，單次充電時(shí)間縮短，充電對(duì)電網(wǎng)的波動(dòng)性、隨機(jī)性影響將更加的嚴(yán)重。電能質(zhì)量問(wèn)題：由于充電設(shè)備（車載和非車載充電機(jī)）的高頻化，充電設(shè)備運(yùn)行對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生了一定的諧波問(wèn)題，通過(guò)車載充電設(shè)備認(rèn)證、改進(jìn)充電設(shè)備硬件拓?fù)?、改善充電設(shè)備控制策略及增加整體濾波裝置等方式可以減少充電設(shè)備對(duì)電網(wǎng)的諧波污染。220V交流慢充方式的接入的增多，還可能導(dǎo)致三相不平衡問(wèn)題，需要增加相關(guān)治理設(shè)備。非車載直流充電機(jī)充電效率問(wèn)題：目前車輛電池包總端電壓各個(gè)廠家不同且差距較大，為了服務(wù)更多車型，充電設(shè)備將不斷擴(kuò)大充電支持電壓范圍，使用中導(dǎo)致直流充電設(shè)備不能運(yùn)行在最佳效率區(qū)間內(nèi)，建議通過(guò)出臺(tái)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)約定車輛電池電壓區(qū)間，研發(fā)新型充電設(shè)備，研究相關(guān)的控制策略，降低充電設(shè)備損耗，提高充電設(shè)備的能量利用效率是未來(lái)充電設(shè)備發(fā)展的重要方向。充電設(shè)施智能充電控制問(wèn)題：隨著電動(dòng)汽車保有量和充電設(shè)施建設(shè)運(yùn)營(yíng)主體的增多，與電網(wǎng)運(yùn)行安全協(xié)調(diào)的充電設(shè)施智能充電控制問(wèn)題將日益突出，需要探索在滿足電動(dòng)汽車使用需求、用戶經(jīng)濟(jì)性和電網(wǎng)安全運(yùn)行等條件下的電動(dòng)汽車充電功率、電量的分配方法是未來(lái)電動(dòng)汽車發(fā)展過(guò)程中的重要內(nèi)容。電動(dòng)汽車充電對(duì)電網(wǎng)影響雙向互動(dòng)能量

信息電動(dòng)汽車的雙重屬性：可控負(fù)荷儲(chǔ)能單元有序充電電動(dòng)汽車將成為智能電網(wǎng)的重要資源和技術(shù)應(yīng)用對(duì)象B2G(BatterytoGrid)電池更換模式充電模式V2G(VehicletoGrid)集中充電電池更換電池組用戶方面:降低充電成本

峰谷分時(shí)電價(jià)高效便捷的充電服務(wù)智能充電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)引導(dǎo)用戶，優(yōu)化充電行為增加額外收入為電網(wǎng)提供輔助服務(wù)電網(wǎng)方面：避免配網(wǎng)改造或降低改造成本減小配網(wǎng)過(guò)載提高供電可靠性改善電網(wǎng)運(yùn)行效率

移峰或削峰填谷電動(dòng)汽車與智能電網(wǎng)融合將對(duì)用戶和電網(wǎng)產(chǎn)生積極作用55|

電動(dòng)汽車有序充電控制架構(gòu)56|中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)電動(dòng)汽車有序充電控制架構(gòu)交互方式能量交互:作為移動(dòng)式分布儲(chǔ)能單元，與電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)雙向能量流動(dòng)(根據(jù)電網(wǎng)或者電動(dòng)汽車的需要)；信息交互:電動(dòng)汽車、用戶、電網(wǎng)之間建立信息交互(車輛能量狀態(tài)、電網(wǎng)負(fù)荷狀態(tài)、計(jì)費(fèi)信息等)。應(yīng)用層面調(diào)峰、調(diào)頻、促進(jìn)可再生能源接入，參與車輛數(shù)量不同，不同層面需要相應(yīng)的控制策略。意義V2G對(duì)未來(lái)電動(dòng)汽車商業(yè)模式將產(chǎn)生重大影響，但V2G要實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，最終依賴于電池技術(shù)的進(jìn)步。（更長(zhǎng)的循環(huán)壽命，更大的比能量）。V2G技術(shù)配置一臺(tái)雙向變流器。晚上為電動(dòng)汽車充電，將電動(dòng)汽車作為儲(chǔ)能元件。白天電動(dòng)汽車通過(guò)雙向變流器向建筑放電。此種方式適合擁有獨(dú)立建筑的家庭。V2H技術(shù)太陽(yáng)能風(fēng)能※間歇性充電/放電可再生能源61218242.5[ｋｗ]2.01.51.00.50Example:Equipmentofonehouse

（southeast2.6kW+southwest1.4kW）FineCloudyRain來(lái)源：theResearchCenterforPhotovoltaics,NationalInstituteofAdvancedIndustrialScienceandTechnology(AIST)HP鋰電池利用太陽(yáng)能、風(fēng)能等間歇性可再生能源發(fā)電具有不穩(wěn)定性，發(fā)電能力很大程度上依賴于天氣，利用電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池儲(chǔ)能可對(duì)新能源發(fā)電的并網(wǎng)提供支撐。

電動(dòng)汽車充放電與可再生能源發(fā)電協(xié)調(diào)控制60|

√61電動(dòng)汽車相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)混合動(dòng)力汽車工作組燃料電池汽車工作組動(dòng)力電池工作組驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作組電動(dòng)汽車分標(biāo)委TC114/SC27整車標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵部件標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)共有委員32人，來(lái)自電動(dòng)汽車整車企業(yè)、動(dòng)力蓄電池企業(yè)、電機(jī)企業(yè)、電動(dòng)摩托車企業(yè)、檢測(cè)機(jī)構(gòu)、高校和研究所等。為了更廣泛的利用行業(yè)力量，提高標(biāo)準(zhǔn)制修訂的實(shí)力和效率，在標(biāo)委會(huì)下又分別成立了若干標(biāo)準(zhǔn)研究工作組。62|

驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)力蓄電池63|中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)64|

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78|中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)充電前沿技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)研制還需要加強(qiáng)無(wú)線充電技術(shù)在電動(dòng)汽車與智能電網(wǎng)互動(dòng)在交流大功率充電在電動(dòng)汽車消防安全技術(shù)在電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng)一致性測(cè)試79|

與智慧城市、智能電網(wǎng)發(fā)展相協(xié)調(diào)電動(dòng)汽車充電是智能電網(wǎng)的智能用電的一部分，在我國(guó)智能電網(wǎng)規(guī)劃中，2011年～2015年是“健全標(biāo)準(zhǔn)體系，支撐全面建設(shè)”時(shí)期，目標(biāo)是“建設(shè)智能雙向互動(dòng)服務(wù)平臺(tái)和相關(guān)技術(shù)支持平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)與電力用戶的電力流、信息流、業(yè)務(wù)流的雙向互動(dòng)”80|

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作的需求

電動(dòng)汽車及充電設(shè)施國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)十分活躍，國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的相關(guān)技術(shù)委員會(huì)啟動(dòng)了一系列國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作。中國(guó)必須緊跟上國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作的步伐。81|

82|

√83|

電動(dòng)汽車未來(lái)將逐漸由政府主導(dǎo)的公用車輛（公交、出租、環(huán)衛(wèi)等）逐漸向私人乘用車輛發(fā)展。充電設(shè)施也將逐漸由快充和換電逐漸向慢充為主、快充為輔的模式發(fā)展。84|

大功率充電：針對(duì)目前公用車輛的大量使用，大功率充電將存在一定的需求，在合理規(guī)劃的前提上發(fā)展部分大功率充電，同時(shí)需要注意其帶來(lái)的安全性及對(duì)配電網(wǎng)可能帶來(lái)的沖擊問(wèn)題；無(wú)線充電