电动汽车充电模式分析

电动汽车充电模式分析

作者：刘群峰

来源：《科技传播》2013年第06期

摘要电动汽车是未来新能源汽车的发展方向，能实现交通领域能源利用的多元化和清洁化。充换电设施建设是电动汽车产业发展的基础和前提。本文介绍了3种充换电模式及各类电动汽车适用情形，对电动汽车不同发展阶段采用的充换电模式进行分析，并以试点城市为例分析了充电设施的现状及问题，并对其规划布局和规范接口提出了原则性建议。

关键词电动汽车；充电模式；充电方式

中图分类号U469 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）87-0067-02

进入21世纪以来，我国能源安全和环境保护问题日益突出。我国石油进口依赖度逐年提高，作为石油消耗的主体，预测到2020年我国燃油汽车石油消耗量将达到55%[1]。此外，环境保护方面，机动车尾气污染已经成为城市最主要的污染源。为实现经济社会可持续发展，国家提出节能减排战略，减少汽车尾气排放，改善城市环境已成为政府的首要任务。根据我国能源、资源的禀赋特点，纯电动汽车是我国新能源汽车发展的主要取向，它对降低石油进口依赖，提高能源安全，实现能源多元化、清洁化意义重大。近年来，电动汽车产业培育和发展作为国网公司落实国家新能源政策、建设统一坚强智能电网的重要组成部分，已在多个省市开展了一系列电动汽车充换电技术、基础设施建设、运营模式的研究与实践工作，试点建设取得了一批丰硕成果。当前电动汽车推广使用仍在示范运行阶段，电动汽车充电模式及方式还需进一步试点研究，本文简要分析电动汽车充电模式和供电需求，对不同电动汽车以及不同发展阶段电动汽车使用的充电方式提出浅见。

1 电动汽车主流充换电模式

电动汽车以蓄电池储能作为驱动力，由于电池储能水平短期内难以突破，与内燃机汽车500km的设计续航里程相比，电动汽车续航里程是一个明显的短板。电池的动力特性决定了当前电动汽车小型化、轻量型和低配置的发展方向，选择适合的电能供应方案可以弥补电动汽车续航里程不足的短板，是电动汽车使用的关键问题。电动汽车电能供应有四种主要模式：快速充电、慢速充电、电池更换、非接触式充电等。

1.1 快速充电模式

快速充电模式采用公共充电设施对电池充电，也即非车载充电模式。充电设施有一体式直流充电机、分体式直流充电机两种类型。按现有电池充电技术水平，电池充电容辆0.5C，电池深度充放电情况下充满时间约为2小时，理论上最高可减少至半小时。一般布置于市区内部、高速公路、城际公路等，为客户提供快速充电服务。

主要优点：技术较为成熟，接口标准要求较低；充电速度快，增加电动汽车长途续航能力，是一种有效的补充方案。

主要缺点：充电功率较大，接口和用电安全提高，电池散热成为重要因素；电池不能深度充电，一般为电池容量的80%左右，容易损害电池寿命，需要承担更多的电池折旧成本；短时用电消耗大，对配电网要求较高，基础设施配套需求巨大；一般在白天和傍晚时间段充电，属于城市电力负荷高峰时段，对城市电网的安全性是一种威胁，而且不享受夜间电价打折；快速充电模式技术较为成熟，接口标准逐渐统一。

1.2 慢速充电模式

慢速充电模式采用车载充电设备对电池充电，也即车载充电模式或插电式充电模式。与快速充电模式相比，慢速充电模式功率低，约6.6kW，同时充电时间加长，一般为8小时～10小时。

主要优点：慢速充电技术成熟，技术门槛低，使用方便，容易推广普及；充电设施配置简单，占地较小，投资少；电池充电过程缓和，电池能够深度充满，续航能力更长；充电时电池发热温和，不易发生高温短路或爆炸危险，安全性较高；接口和相关标准较低；充电功率相对低，对配电网要求降低，基础设施配套需求小；一般选择夜间充电，可避开傍晚用电高峰期，享受低谷电价优惠，节能效果较好。

主要缺点：充电时间长，续航里程有限，使用受到限制；充电设用于有慢速充电需求的停车场所，如住宅小区停车场，社会公共停车场等。

1.3 电池更换模式

电池更换模式采用动力电池更换迅速补充车辆电能，电池更换可在3分钟以内完成，理论上无限提升了车辆续航里程。

主要优点：电池更换客户感受接近传统的加油站加油；用户只需购买裸车，电池采用租赁，大幅降低了车辆价格；采用适合的充电方式保证电池的健康以及电池效能的发挥，电池集中管理便于集中回收和维护，减小环境污染；选择夜间用电低谷时段慢速充电，降低服务机构运行成本，对电网起到错峰填谷作用。

主要缺点：基础设施建设成本较高，占用场地大，电网配套要求高；需解决电动车更换电池方便问题，例如电池设计安装位置、电池拆卸难易程度等；需要电动汽车行业众多标准的严格统一，包括电池本身外形和各项参数的标准化，电池和电动车接口的标准化，电池和外置充电设备接口的标准化等；电池更换容易导致电池接口接触不良等问题，对电池及车辆接口的安全可靠要求提高；电池租赁带来的资产管理、物流配送、计价收费等一系列问题，运作复杂性和成本提高。

2 各类型电动汽车供电需求

各类型电动汽车的运行特点和供电需求各有差别差异，以下做具体分析：

2.1 公交车辆、社会运营车辆

运行特点是：运行时间较长，运营里程不固定，中途不能停运。供电需求是：一次充电至少应满足单程运行，应提供电能快速补充或其他动力补充，可利用停运时段快速充电，需要特定的充电设施和场所。适用的模式是：慢速充电结合快速充电，技术条件允许的情况下可采用电池更换。

2.2 景区观光、城市环卫车辆

运行特点是：使用区域固定，单程较短（统计数据表明，环卫车辆平均每车每日运行距离约为100km）。供电需求是：一次充电基本可以满足全天运行需要，一般在夜间停运期间充电，也可利用停运时段充电，有较固定的充电场所。适用的模式是：慢速充电。

2.3 市政车辆、邮政车辆

运行特点是：一般在城区使用，单程较短。供电需求是：一次充电基本满足往返运行里程，一般在夜间停运期间充电，也可利用停运时段充电，有较固定的充换电场所。适用的模式是：慢速充电结合快速充电。

2.4 政府公务车、企业商务车

运行特点是：一般用于短途使用，有长途使用的需求，行驶里程不固定。供电需求是：一般在夜间停运期间充电，在必要时需快速充电或换电。适用的模式是：慢速充电结合快速充电或电池更换。

2.5 出租车

运行特点是：运营时间一般不间断，运行时间和里程较长，行驶区域不固定，需及时快速补充电能，尽可能增加运营时间，提高经济效益。供电需求是：一次充电续驶里程难以满足当日运行需要，根据续驶里程应提供必要的充电设施，尽可能缩短供电时间。适用的模式是：电池更换。

2.6私家车

运行特点是：一般用于家庭出行和上下班使用，里程较短，夜间基本停运。供电需求是：一次充电基本满足全天运行需要，一般在夜间停运期间充电，在必要时应快速充换电。适用的模式是：慢速充电结合快速充电或电池更换。