摘要:汽车工业的发展方便了人类生活,其尾气排放对环境造成的影响也越来越被人们所重视,清洁替代是能源利用发展的方向。由于电动汽车的污染物排放和噪声低,且能源利用率较高,因此我国支持和鼓励电动汽车的发展。随着电动汽车的发展及其应用量的增加,出现了车与充电桩不匹配、充电排队时间长、充电桩利用率不高、充电运营商盈利难、重复建设等一系列问题。在国家政策支持下,电动汽车关键技术取得了重大突破,但要推动电动汽车普及,除突破其本体技术并统一标准外,高效的汽车充电网络建设是主动、积极、系统地推动电动汽车发展的关键。
关键词:电动汽车;充电技术;结算模式
引言
能源紧缺,是当前全世界面临的一项重大问题,为应对这一问题,近年来人们将更多的目光集中在新型能源的开发使用中,在汽车制造领域中,电动汽车的研发已经初见成果,其对改善我国的空气污染情况,节约化石能源方面有极其有利的效果。当然,目前对电动汽车的开发和利用还处于初级阶段,很多技术形式还有待提高,相关技术研究者必须要明确纯电动汽车的开发方向,对各项关键技术进行研究,才能有效促进纯电动汽车的开发脚步。
1 常用电动汽车充电技术及存在的问题
1.1感应式无线充电技术
感应式无线充电是利用交变电磁场的电磁感应来实现能量的无线传输。通过发射线圈与接收线圈间的交变磁场实现电能的传输,再经逆变器和控制单元完成对电动车充电。其特点是不需充电线,硬件方面的标准较易统一。由于电力传输与距离的平方成反比关系,故随着距离的增加电力传输效率迅速下降。无线充电技术还需要解决的瓶颈是电磁相容问题,虽然采用封闭的智慧车库是解决电磁相容问题较好的途径,但高昂的成本可能会限制其应用。
1.2换电技术
换电技术即把车上“无”电的电池换下来去充电,充好电的电池换到车上。换电技术可以节约充电时间,但须有专门提供换电服务的充电站或充电厂,且需要解决车载电池标准统一、换电服务成本核算、换电后系统风险检验等问题。
2我国电动汽车充电技术发展趋势
2.1电磁感应式
高频交变磁场是在其原边范围内直接由相应的磁场产生装置产生,基于电磁感应原理,原、副线圈在磁场中相互耦合,因而在此副边线圈可以产生相应的感应电流,负载可以直接依靠产生的感应电流实现供电。电磁场本身的基本特性告诉我们,磁场可以实现在所有非金属类物体之间任意穿透,并且电能的传输也可实现直接在多种不同的金属材料之间来完成。因此不需要繁琐的转化和连接装置就能实现能量在传输端与接收端之间的传递,进而可以方便有效地完成在无线电器中的电能传输。
2.2 驱动电机技术的使用
驱动电机是为纯电动汽车提供牵引力的唯一通道,驱动电机的内部转速和构成结构是影响电动汽车最大功率的核心因素,因此,对驱动电机技术的开发和完善,是现阶段的必要任务。相关技术人员必须要从驱动电机的结构组成进行分析,不断优化电机的工作转速,并加强其质量安全。驱动电机技术的使用,最重要的评价指标往往是转速、安全性、操作性和成本,在对不同类型的电动汽车使用时,要科学分析电动汽车对驱动电机的要求,进而选择适当的电机作为电动汽车主动力。
2.3大功率充电桩
电动汽车获得了较快发展,已在公交、出租、物流和共享汽车等领域开始应用并呈增长趋势,但公共充电桩少、动力电池续航里程低、充电时间长仍是电动汽车发展的制约因素。提高续航里程就要增加动力电池的容量,并提高动力电池的电压;缩短充电时间可在动力电池允许的条件下将充电电压升到1000V,且把充电电流升到350A。为此,需建设大功率充电桩,将电动汽车直流充电系统额定值提高至1000V/350A[6-7]。
开发大功率充电桩的途径:一是开发大功率充电模块。单个充电模块容量越大,则构成一台大功率充电桩所需并联的充电模块越少,模块间的均流和控制越稳定可靠。二是加大电缆截面,提高载流能力。三是进一步优化热管理技术,以提高充电桩的可用性。
2.4配合新能源发电
新能源发电有环保优势,也具有随机、波动和不可控等特点。如果能将充电设施与新能源发电集成接入电力系统,既能减小新能源接入对电力系统的不良影响,又能削弱充电设施给电力系统带来的压力。同时,电动汽车可作为一种灵活负荷和储能设施,可以为新能源大规模进入能源系统起并网消纳作用,也可以向一些商业区域、微电网、小微电网输电,参与平衡局部的电网。
2.5无线电波式
无线电波式(MicrowavePowerTransfer,MPT)无线充电技术是以无线电波为重要的理论依据,无线电波通常也被称为频率在300MHz~300GHz之间的微波。无线电波式无线充电技术实现能量传递是基于微波这一传递载体。定向性以及可穿透的基本特性,使得无线电波式无线充电技术的实现成为可能,基于这一特性,其能量传输可以延伸到相对比较大的范围。首先,由接收装置从电网获取到一定频率的交流电之后,经由整流电路可以很方便地将一定频率的交流电直接转化为直流电,调制电路和高频逆变电路可以实现将直流电转化为微波形式,这样就完成了第一阶段:微波的产生。第二阶段:能量的传输,经由发射线圈发出一定频率的微波,并由与其相距一定距离的接收线圈将其接收。第三阶段:电池充电,最后要得到充电电池所需要的电压和电流,解调电路可以实现微波与电能之间的转换,最终经由功率调节和整流电路可以将其变化为充电电池所需的电流,实现为供电。
2.6充电的广泛性和智能化
随着电动汽车行业标准的制定和推行,动力电池系统和电压等级也将逐步规范。同时公共充电装置也将规范与电动汽车的充电接口和接口协议等。作为电动汽车运行的能量补给,充电系统应具备充电的广泛性,能够实现多类型动力电池的充电控制算法,与不同类型动力电池系统实现充电特性匹配,完成充电服务。未来的充电服务将是智能的,作为电能从电网传输到电动汽车的“中转站”,智能充电网能够监测动力电池的放电状态,实现无损充电,避免动力电池的过放或过充;优化智能充电技术,对动力电池故障自动诊断和维护;对电量智能化管理,实现即插即充、无感支付等。
2.7规范统一交易结算模式
能耗是电动汽车的重要指标,一方面是电动汽车驱动系统的能耗指标,另一方面是电动汽车从电网获取电能的利用率。前者取决于电动汽车本身特性,后者与充电装置的电能转换效率有关。因此,采用高效充电装置,对降低电动汽车能耗具有重要意义。低能耗意味着低的使用成本,用能结算模式统一也是未来发展的方向。无论是充电模式还是换电模式,应通过系统集成构建充电桩或动力电池与用户之间规范化、可信赖的充电交易模式,减少不同厂家充换电产品差异性,提高充换电系统稳定性,建立统一规范的交易结算模式,提高电动汽车充换电操作的便利性与交易的安全性。
结束语
总之,面对当前能源物资紧缺的状况,开发纯电力能源汽车,减少人们对化石能源的依赖性,是时代发展的要求。相关技术人员必须要明确纯电动汽车的技术研发方向,并在团队的努力下完成各项技术的突破与创新,加速我国对纯电动汽车的应用使用步伐。
参考文献
[1]陆钧,徐松.无线充电技术及其在电动汽车方面的应用探讨[J].汽车与驾驶维修(维修版),2018(12):110-111.
[2]文翔,黄凯伦.电动汽车无线充电技术辅助平台[J].汽车工程师,2018(11):56-58.
[3]阎江.无线充电技术及其在电动汽车方面的应用研究[J].时代汽车,2018(08):50-51.
[4]李静.电动汽车无线充电技术及其商用模式[J].汽车与配件,2018(20):44-45.
[5]毛天宇.电动汽车充电桩的设计与研究[D].大连交通大学,2018.