電動汽車充電技術綜述

王麗瑤

（湖南農(nóng)業(yè)大學工學院，湖南 長沙 410128）

當今社會，人們的生活都離不開汽車。從國家的經(jīng)濟建設和社會進步來講，汽車產(chǎn)業(yè)是推進他們向前發(fā)展的重要因素。隨著全球經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，汽車已經(jīng)成為社會生產(chǎn)，日常生活中不可或缺的一部分，而對汽車的需求也將日益增長。但隨著人均汽車保有量的不斷增長，隨之而來出現(xiàn)了一些問題。一方面燃油汽車的尾氣排放量不斷增加，造成嚴重的空氣污染和溫室效應，給人們生活的環(huán)境帶來了較大的壓力。另一方面，隨著汽車數(shù)量的不斷增長，對能源的需求也在不斷地增加。為了解決環(huán)境污染和能源減少的問題，世界各國提倡發(fā)展新能源和綠色低碳出行方式來解決問題。電動汽車作為近幾年來興起的綠色交通工具之一，使得能源缺乏和環(huán)境污染的問題都得到一定程度的減輕。

現(xiàn)隨著電動汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，電動汽車數(shù)量不斷的增加，其充電問題是影響發(fā)展的重要因素。充電樁的建設會直接影響到電動汽車的使用，由于電動汽車是由電能給汽車提供動力，由于電池的續(xù)航問題，如不及時充電，則電動汽車的行駛距離過短，如果不能解決電動汽車的充電問題，則會限制電動汽車進一步的發(fā)展。

電動汽車現(xiàn)有充電方式有交流充電、直流充電、快速更換電池等，由于電動汽車所用的蓄電池一般比較笨重，快速更換電池不是十分便捷，所以外接式充電方式是現(xiàn)有電動汽車充電的主要方式。現(xiàn)階段電動汽車充電樁主要有交流充電、直流充電和交直流一體充電。由于交直流一體充電較少，下面主要介紹交流充電樁和直流充電樁的優(yōu)缺點。

1 交流充電

交流充電又稱為交流慢充。交流充電樁的輸入端與電網(wǎng)相連接，輸入的是三相交流電，充電樁內部不經(jīng)過整流變換，輸出也是交流電，在整個充電過程中起到了控制電源導通和斷開的作用[1]。而電動機本身配備的有車載充電機，對輸入的交流電進行交直轉換，輸出的直流電對BMS直接充電，該充電方式充電速度較慢，充電的電流和功率都較小，一般適用于小型的電動汽車，充滿電一般需要6~8個小時。當電動汽車不急需充電的話一般都采用交流充電樁，交流充電樁一般放置在用戶車庫、停車場等地。雖然交流充電樁充電時間較長，但是建設費用比較少，所占用的面積也比較小，安全性比較高且容易安裝，因此電動汽車一般多采用交流充電樁。

2 直流充電

直流充電樁又稱為直流快充，充電樁的輸入與電網(wǎng)相連接，輸出端與車載電池相連接。充電樁輸入的是三相交流電，然后通過電源模塊進行交直轉換后輸出直流電，從而對電動汽車進行充電[2]。直流充電樁的輸出電流和輸出功率較大，充電所需要的時間較短，所以一般用在快充、大功率的場合以及滿足用戶需要短時充電的要求。但是由于輸出的電流較大，發(fā)熱量也較大，所以直流充電樁的樁體體積較大，占地面積比較廣，一般適用于需要快速充電的場合，解決臨時充電的問題[3]。例如公交車等大型交通工具的充電。由于直流充電樁的輸出電流和輸出功率較大，與電網(wǎng)連接時會對電網(wǎng)產(chǎn)生較大的沖擊，所以在建設直流充電樁時需要加入一些對電網(wǎng)的保護措施。

交、直流充電樁雖然可以滿足電動汽車快充、慢充的需求，但是隨著電動汽車的不斷發(fā)展會給電網(wǎng)帶來一些問題。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）由于現(xiàn)有充電樁都由電網(wǎng)提供電能，電動汽車數(shù)量的增多增加了電網(wǎng)的負荷，由于電網(wǎng)的負荷本來就多，在夏季用電高峰期時有些地方居民的用電已經(jīng)很緊張，此時再加上電動汽車，那么電網(wǎng)將不能夠承載這些負荷，從而影響到配電網(wǎng)。

（2）由于電動汽車所用的充電機是非線性負載，在使用的過程中會產(chǎn)生諧波和無功功率，與電網(wǎng)相連時，使電網(wǎng)的電壓、電流波形發(fā)生畸變，也會降低電網(wǎng)負載端的電壓，從而影響電網(wǎng)的電能質量和電網(wǎng)上其他的用電負載。

（3）由于電動汽車由電網(wǎng)供電，而目前電能中有很大一部分是通過煤炭燃燒產(chǎn)生電能，煤炭的燃燒會產(chǎn)生有害物體，從而污染大氣環(huán)境，所以這種情況下，電動汽車的發(fā)展并不能從根本上解決環(huán)境污染和能源匱乏的問題。

由于電動汽車充電技術存在著上述問題，則出現(xiàn)了和新能源技術相結合的電動汽車充電方式，采用新能源發(fā)電技術，既可以解決電網(wǎng)負荷大的問題，又可以從根本上解決環(huán)境污染和能源匱乏的問題。以下對和新能源相結合的充電方式做了簡單的介紹。

（1）和太陽能充電方式相結合。此種方式的充電樁是由太陽能電池、蓄電池、DC-DC變換電路構成。太陽能電池將太陽能轉換為電能存儲到蓄電池中，然后通過DC-DC變換電路轉換成合適的電壓，然后通過充電樁給電動汽車充電[4]。

（2）風光互補性充電樁。充電樁主要是由風力發(fā)電機、太陽能電板和蓄電池構成的。整個充電樁的電能不由電網(wǎng)提供，而是由風力發(fā)電和太陽能發(fā)電產(chǎn)生，產(chǎn)生的電能儲存到蓄電池，當需要給電動汽車充電的時候，再由蓄電池給電動汽車提供電能。此種充電方式既不增加電網(wǎng)的用電負荷，又可以減小對環(huán)境的污染。

上述的充電方式中充電樁并不和電網(wǎng)相連，產(chǎn)生的電能都存儲在蓄電池中，此種情況下就對蓄電池的容量有一定的要求，電池的容量要能夠存儲太陽能、風能產(chǎn)生的電能。并且該充電樁的使用還需要考慮天氣情況，在無風和陰天的情況下會影響到電動汽車的使用。針對這些問題，與新能源相結合的充電樁還可以和電網(wǎng)相連，當風力較大或者天氣較好時，產(chǎn)生的電能較多，一部分電能儲存在蓄電池中，另外一部分通過轉換電路轉換為交流電反饋給電網(wǎng)，當天氣不好時，電網(wǎng)還可以給充電樁提供能量。這種方式的充電樁既可以保證天氣不好時電動汽車的使用，又可以將多余的電能反饋給電網(wǎng)，緩解了電網(wǎng)的壓力。

隨著電動汽車的繼續(xù)發(fā)展，相應的充電技術也會隨之發(fā)展，本文對現(xiàn)有的充電技術做了一定的總結和歸納，希望對相關人員加深電動汽車充電技術的了解有一定的幫助。