电动汽车充电技术国内外研究现况及发展趋势

电动汽车充电技术国内外研究现况及发展趋势

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摘要：对国内外电动汽车、电动汽车充电技术及规划布局等方面现状进行了研究，并对电动汽车充电需求进行了分析。介绍了国内外电动汽车充电设施的发展状况，对未来我国电动汽车发展前景进行了初步研究，提出积极推动电动汽车充电设施建设应是电网企业义不容辞的责任以及未来发展机遇。

关键词：电动汽车充电技术研究现状发展趋势

1.前言

电动汽车是全部或部分由电能驱动电机作为动力系统的汽车，按照目前技术的发展方向或者车辆驱动原理，可划分为纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池电动汽车三种类型。近年来，我国电动汽车行业取得了快速发展，攻克了一系列关键技术难题，在部分领域已实现了与日美欧等国同步发展。目前我国发展电动汽车已具有消费市场规模大、制造成本低、技术取得局部突破、资源保障能力强的四大优势。在技术突破和政策扶持的双重刺激下，我国电动汽车已处于市场引爆的临界点，预计未来两年电动汽车的市场规模和生产规模将迅速扩大，电动汽车将进入快速成长期。电动汽车充电设施是电动汽车产业链的重要组成部分，在电动汽车产业发展的同时还应该充分考虑充电设施的发展。

1 电动汽车充电的基本方式

目前常用的电动汽车充电方式有慢充、快充和快换三种：

(1) 慢充方式。慢充一般以较小交流电流进行充电，充电时间通常为6～10 h，慢充方式一般利用晚间进行充电，充电时可以采用晚间低谷电价，有利于降低充电成本，但是难以满足使用者紧急或者长距离行驶需求。慢充一般采用单相220V/16A 交流电源，通过车载充电器对电动汽车进行充电，车载充电器可采用国标三口插座，基本不存在接口标准的问题。电动汽车慢充一般通过充电桩进行。

(2) 快充方式。快充又称应急充电，以较大直流电流在20 min 至1 h 内，为电动汽车提供短时充电服务，快充方式可以解决续航里程不足时电能补给问题，但是对电池寿命有影响，因电流较大，对技术、安全性要求也较高。快充的特点是高电压、大电流，充电时间短（约1 h）。目前，这种充电方式的充电插口的针脚定义、电压、电流值、控制协议等均没有国家标准，也没有国际标准，已投入使用的充电机和电动车电池充电插口均由各生产厂家自定，世界各国都在积极争夺标准的制订权，各大电动汽车厂家也纷纷抢先投放产品，抢占市场、提高占有率，试图使多数充电站不得不采用其充电设备，从而成为事实标准。快充方式主要在充电站中进行。

(3) 快换方式。快换则是通过直接更换车载电池的方式补充电能，换电时间与燃油汽车加油时间相近，大约需要5～10 min。快换方式最为便捷，但是需要电动汽车和车载电池实现标准化，而且快换过程中需要专业人员进行操作。快换可以在充电站也可在专用电池更换站完成。这种方式的优点是电动车电池不需现场充电，更换电池时间较短，但要求电池的外形、容量等参数完全统一，同时，还要求电动汽车的构造设计能满足更换电池的方便性、快捷性。

2 国外电动汽车充电设施发展状况

目前，美国、日本、以色列、法国、英国等国家都已开始建设各自的电动汽车充电设施，主要以充电桩为主。

(1) 美国

美国国土辽阔，且各州独立性较强，在电动汽车及其充电设施设想上各州有所不同，加利福尼亚州、弗吉尼亚州等地都开展了充电设施的建设。其中加州的建设力度最大，由“美好空间项目”公司与加州北部的旧金山、奥克兰和圣何塞等城市的政府联手建设，将于2012 年在上述城市的所有居民区、商厦、停车场和政府大楼安装充电桩，以方便电动汽车驾驶者随时为汽车充电。该公司还将在上述地区兴建电池更换站，以方便长途驾车者随时更换电池，项目计划总投资达10 亿美元。此外，美国第一太阳能公司（SolarCity）在加州101 高速公路上建造了5 个充电站。每个充电站能够提供240 V、70 A快速充电服务，能够在3.5 h 内为特斯拉纯电动汽车充满电。

(2) 日本

截至2009 年，日本拥有100 多座充电站，其中60 %集中在东京地区。日本政府表示，为普及电动汽车，将在三年内建造千余座充电站。日本东京电力公司将带头参与有关的基础建设，2010 年东京将率先建成200 多座充电站，预计三年后将增加到1000 座以上，在东京充电桩更为普及，楼宇路旁随处可见。邻近东京的神奈川县计划5 年内至少让3000 辆电动汽车上路行驶，该县已经承诺提供150 座快速充电站。日本中央政府对这项技术表示支持，将选择城市试点开展电动汽车充电项目。该项目将会涉及在付费停车场、超市以及餐饮连锁店安装电源插座，以供驾驶员们免费使用。

(3) 英国

在英国，伦敦市区已经有60 个免费汽车充电桩，开电力驱动车的人可以非常方便地在住宅附近、办公楼旁边或者繁华街道上找到充电桩，享受不计次充电和停车的服务，一年只需交75 英镑的管理费。

(4) 法国

在法国，电力企业在城市建设了很多的充电站供电动汽车使用，同时电动汽车也可以在家中充电。截至2008 年，全法国有1 万多辆各类电动汽车，200 座公共充电站，电动汽车示范应用集中在市政、邮政、公交、电力、环卫等公用事业部门。

(5) 以色列

2008 年1 月21 日，雷诺－日产汽车公司携手美国Project Better Place 公司与以色列政府签署谅解备忘录，决定在未来三年内开展合作，共同推动纯电动汽车的市场应用。根据合作协议，以色列政府将负责制定针对消费者的税收优惠政策，雷诺汽车公司将负责电动汽车的供应，而Project Better Place公司则负责建设以色列全国范围内的充电站基础设施。Project Better Place 公司计划在未来三年内建设大规模的电池充电设施网络；同时，电动汽车还将配备可以实时显示电池剩余电量和充电站位置的车载电脑系统。公司计划推广一种商业模式，该模式将汽车和电池区分开来即顾客不拥有电池，只租赁电池。公司将

在全国范围内覆盖式地建立一个充电网络和一大批交换服务站，让顾客可以很方便的快速充电，或者在交换服务站更换电池。

以色列的充电站基础设施模式可以概括为“政府特许、公司运作、电池归公司所有、租换便捷”。

3 国内电动汽车充电设施发展状况

充电设施发展规划方面，从2010 年开始全国电动车基础设施建设规划开始出现了超快速发展，国家电网、南方电网、中石油、中石化、中海油等大型国企集团都纷纷发布电动汽车充电设施建设规划或建设意向。

2010 年1 月27 日，国家电网公司发布的社会责任报告披露，将于2010 年年底前在27 个地区建设75 座电动汽车充电站和6 029 个充电桩试点。

南方电网公司则将深圳列为首批新能源试点城市。按照深圳市的规划,到2012 年,深圳将建设各类新能源汽车充电站12 750 个,其中公交快、慢速充电站各25 个,公务车充电桩2 500 个,社会公共慢速充电桩1 万个,社会公共快速充电站200 个。

石油石化行业也不甘落后，纷纷加入充电站建设领域。中海油与中国普天的合资公司———普天海油新能源动力有限公司则与众泰汽车签订了战备合作协议，计划2010 年初在两个以上省会城市启动建设纯电动汽车充电站网络。中石化集团与北京市政府共同推进纯电动汽车充电站基础设施建设工作，将主要利用中石化现在面积较大的加油、加气站改建成加油充电综合服务站。中石化的这种加油充电综合服务站将首先扩展到北京全市范围，进而扩展到河北、天津，甚至更大的范围内。

4 电动汽车充电技术的发展前景分析

从商业运营的角度看，换电池模式属于能源新物流模式。换电池模式有利于电池生产企业的规模化、标准化生产，有利于能源供给企业的规模化采购与集约化管理，将显著降低总运营成本。能源供给企业作为一个相对独立的中间运营商，有利于政府施行更具针对性的扶持和优惠政策，如电价政策、购买电池补贴政策等，易于建立清晰的财务盈利模式，比单纯提供充电服务可获得更高的投资回报，具有更广阔的发展空间。除此以外，这种模式对电网安全、经济运行也十分有利，集中充电便于统一调度、管理和监控，能够最大程度地发挥削峰填谷作用，提高电力系统负荷率，最大限度减少谐波污染等对电网的不利影响，有利于电网的安全稳定运行和电力资源的优化利用。

电池更换站模式理论上是一种较为理想的商业模式，国内有个别城市已开展了试点运营，但在短期内大规模推广这种模式存在一些困难，主要体现在以下三方面：一是管理方面，我国处于电动汽车产业发展初期，电池技术尚未成熟，各种电池的性能、质量差距很大，统一电池标准难度非常大，这不仅仅是电池标准化的问题，还涉及到电动汽车的标准化，是一个庞大的系统工程，涉及汽车厂、电池制造商、更换站经营者等各方面的利益。二是技术方面，为了保证电池可更换，所有电池须具有良好的一致性。不仅要统一电池接口标准，还要统一电池的尺寸、规格、容量、性能等，在目前国内电池生产厂家各自为战的情形下，统一