新能源电动汽车充电方式浅析

电动汽车充电是电动汽车发展中遇到的问题之一，解决好电动汽车充电问题，可以加速电动汽车的发展。现有电动汽车充电方式主要有4种：交流充电方式、直流充电方式、无线充电方式、电池更换方式，下面将对这4种充电方式做一个简单的介绍。

1、交流充电方式

交流充电一般采用220V单向交流电或者380V三相交流电，通过车内安装的车载充电机，转换为合适电压的直流电，对车载动力蓄电池进行充电。该种方式充电电流较小，充电时间一般都在6h以上。电动汽车家用充电设施和小型充电站多采用这种充电方式。

家庭充电一般采用220V单向交流电，充电线作为标准配置平常放在后备箱里如图1所示，充电时只需将三孔插头插入停车场或家中的电源插座，将充电枪插入车上交流充电口即可，其连接方式如图2所示。

小型充电站一般采用380V三相交流电或者220V单相交流电，充电桩设置在公共停车场、大型商超、办公楼停车场、学校、公园等地如图3所示，车主将车停靠在装有充电桩的停车位上，连接充电线即可开始充电如图4所示，通常采用投币、刷卡等计费方式。

主要优点：1）充电桩成本低，安装方便，一般停车场都可以进行改造；2）可利用电网晚间的低谷电进行充电，充电成本较低；3）充电电流较小，电压相对稳定，能够保证动力电池组安全和延长使用寿命。

主要缺点：充电时间过长，难以满足车辆紧急运行和长时间续航里程的需求。

2、直流充电方式

直流充电是指通过直流充电桩如图5所示，将电网380V三相交流电转化为直流电，通过充电连接装置直接给车载动力蓄电池进行充电，电动汽车只需提供充电及相关通信接口，其连接方式与交流充电连接方式二一致如图4所示。

该方式充电电流大，一般为150A～400A，充电时间在10min～30min。目前，直流充电多应用于城市公共充电设施及高速公路服务区充电站。

主要优点：可以提高电动汽车的充电效率，节约时间。

主要缺点：充电机制造、安装和工作成本较高；充电电流大，对充电的技术要求高，对电池的寿命有负面影响；易造成电池过热，存在安全隐患；大电流充电会对公用电网产生冲击，会影响电网的供电质量和安全。

3、无线充电方式

目前无线充电方式主要有三种：电磁感应式、磁场共振式、无线电波式[3]。电磁感应式是将受电线圈安装在汽车的底盘上，将供电线圈安装在地面上，当电动汽车行驶到供电线圈正上方时。供电线圈中有交变电流通过，通过电磁感应在受电线圈中产生一定的电流，如图6所示。

磁场共振式与电磁感应式工作原理大致相同，其区别在于磁场共振式中的供电线圈和受电线圈使用相同的共振周波，即谐振。将供电线圈和受电线圈调整到相同的频率，它们就可以交换彼此的能量，如图7所示。

无线电波式主要由微波发射装置和微波接收装置组成，其原理就像在车里使用的移动电话，将微波发射装置安装在路边的电线杆或者建筑上，在汽车顶部安装一个专用的微波接收装置。微波发射装置将电能转换成微波信号后进行发送，汽车顶部的微波接收装置收到微波信号后进行转换，将转换产生的电能储存在汽车的电池中。

这3种充电技术各有优缺点，如表1所示。

4、电池更换方式

电池更换方式是在专业的换电站，采用全自动或者半自动机械设备，用充满电的蓄电池组更换下电量即将耗尽的蓄电池组。蓄电池归服务站或者电池厂商所有，电动汽车车主只需购买裸车并且租赁电池即可。对于更换下来的蓄电池，可以在服务站充电，也可以集中收集起来以后再充电。主要优点：电池更换时间接近加油站加油时间，只有3min～5min；动力电池可与车辆分开售卖，客户可以只买裸车，而电池采用租赁方式运营，可以大幅降低车辆购置成本；电池由专业运营公司负责充电、维护、回收，可以充分发挥电池的效能，保持电池的健康。电池运营公司可以集中选择夜间用电低谷时段慢速充电，对电网起到错峰填谷作用，也能降低企业运营成本。主要缺点：存放大量未充电和已充电的蓄电池需要很大的场地，因此换电站基础设施建设成本较高；电池本身外形和各项参数、电池和电动车的连接、电池和外置充电设备的连接等都需要高度的标准化；电池租赁企业运营复杂，电池租赁成本较高。

5、总结

上述4种充电方式都有其优点，也存在很多亟待解决的问题。电动汽车行业想要更好的发展，离不开充电技术和充电基础设施的发展，如何充分发挥每种充电方式的优点，合理规划布局充电基础设施，解决每种充电方式存在的技术问题，是新能源电动汽车行业整体规划以及技术人员选择研究方向所应该关心的问题。