電動(dòng)汽車(chē)充電技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

電動(dòng)汽車(chē)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(chē)載充電機(jī)、充電樁、后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)。●公司規(guī)模：新廠房占地60畝，生產(chǎn)車(chē)間2萬(wàn)平米；能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)能10億元/年?！窆緲I(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(kāi)展新能源汽車(chē)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(chē)推廣應(yīng)用的指導(dǎo)意見(jiàn)》。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(chē)車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)充電設(shè)施廣義：充電設(shè)施是為保證電動(dòng)汽車(chē)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(chē)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|

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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(chē)換電/乘用車(chē)換電關(guān)鍵技術(shù)：快速測(cè)量和定位技術(shù)；車(chē)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(chē)輛提供快速直流充電的場(chǎng)所，保障電動(dòng)汽車(chē)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(chē)輛或社會(huì)車(chē)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(chē)電池更換站乘用車(chē)電池更換站，為出租車(chē)輛、私家車(chē)輛提供快速電池更換的服務(wù)。分為底盤(pán)換電和后背箱換電兩種。商用車(chē)電池更換站，主要建設(shè)在城市地帶，為公交車(chē)輛、環(huán)衛(wèi)車(chē)輛提供快速電池更換的服務(wù)。

乘用車(chē)電池更換站15|

箱式充電站

立體式充電車(chē)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(chē)庫(kù)，主要用于城市中心區(qū)域、停車(chē)位緊張等地帶；適用于乘用車(chē)交/直流充電。16|2電動(dòng)汽車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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

電動(dòng)汽車(chē)種類充電需求公交車(chē)一次充電難以滿足每日運(yùn)行要求。要求一次充電至少應(yīng)滿足單程運(yùn)行里程，緊急情況下應(yīng)能實(shí)現(xiàn)電能的快速補(bǔ)充?？衫猛＿\(yùn)時(shí)段充電。出租車(chē)一次充電續(xù)駛里程難以滿足當(dāng)日運(yùn)行要求，且用電量變化大，停運(yùn)時(shí)間短，對(duì)充電時(shí)間要求高。特種車(chē)輛特殊園區(qū)用車(chē)車(chē)輛使用頻繁，一次充電難以滿足每日運(yùn)行要求。夜間停運(yùn)可充電。城市環(huán)衛(wèi)、郵政車(chē)輛、班車(chē)環(huán)衛(wèi)車(chē)輛平均每車(chē)每日運(yùn)行距離約為50km，一次充電基本滿足運(yùn)行里程。停運(yùn)時(shí)段可充電。市政工程搶險(xiǎn)車(chē)、建筑運(yùn)輸車(chē)一次充電基本滿足往返運(yùn)行里程。停運(yùn)時(shí)段可充電。公務(wù)用車(chē)一次充電基本滿足往返運(yùn)行里程。夜間停運(yùn)可充電，私家車(chē)夜間基本停運(yùn)，可充分利用低谷時(shí)段充電。

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

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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(chē)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(chē)運(yùn)營(yíng)高效有序，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)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(chē)、動(dòng)力電池、充電設(shè)施、用戶汽車(chē)、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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)對(duì)電網(wǎng)的影響——大量電動(dòng)汽車(chē)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(chē)影響電動(dòng)汽車(chē)對(duì)電網(wǎng)的影響取決于電網(wǎng)與電動(dòng)汽車(chē)之間的互動(dòng)方式與水平機(jī)遇電動(dòng)汽車(chē)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(chē)充電的特點(diǎn)大功率充電對(duì)電網(wǎng)的影響：由于車(chē)輛運(yùn)行特性的不同和車(chē)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(chē)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(chē)載和非車(chē)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(chē)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(chē)載直流充電機(jī)充電效率問(wèn)題：目前車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)充電功率、電量的分配方法是未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展過(guò)程中的重要內(nèi)容。電動(dòng)汽車(chē)充電對(duì)電網(wǎng)影響雙向互動(dòng)能量

信息電動(dòng)汽車(chē)的雙重屬性：可控負(fù)荷儲(chǔ)能單元有序充電電動(dòng)汽車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(chē)的需要)；信息交互:電動(dòng)汽車(chē)、用戶、電網(wǎng)之間建立信息交互(車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)充電，將電動(dòng)汽車(chē)作為儲(chǔ)能元件。白天電動(dòng)汽車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)混合動(dòng)力汽車(chē)工作組燃料電池汽車(chē)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(chē)分標(biāo)委TC114/SC27整車(chē)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(chē)整車(chē)企業(yè)、動(dòng)力蓄電池企業(yè)、電機(jī)企業(yè)、電動(dòng)摩托車(chē)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(chē)與智能電網(wǎng)互動(dòng)在交流大功率充電在電動(dòng)汽車(chē)消防安全技術(shù)在電動(dòng)汽車(chē)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(chē)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(chē)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|

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電動(dòng)汽車(chē)未來(lái)將逐漸由政府主導(dǎo)的公用車(chē)輛（