干貨|一文讀懂電動汽車各種充電方式
充電系統為電動汽車運行提供能量補給,是電動汽車的重要基礎支撐系統,也是電動汽車商業化、產業化過程中的重要環節。隨著電動汽車產業的快速發展,充電技術成為制約行業發展關鍵因素之一,智能、快速的充電方式成為電動汽車充電技術發展的趨勢。
電動汽車充電裝置的分類有不同的方法。總體上可分為車載充電裝置和非車載充電裝置。根據對電動汽車蓄電池充電時的能量裝換的方式不同,充電裝置又可以分為接觸式和感應式。電動汽車根據充電方式不同分為慢充、快充、換電、無線充電、移動充電等方式。接下來電動知家小編帶你一起來認識下幾種充電方式,充電樁、充電站的組成和功能,讓大家對電動汽車充電及設備有個系統的了解。
一、慢充
又稱常規充電,車載充電,即是采用隨車配備的便攜式充電設備進行充電,可使用家用電源或專用的充電樁電源。就是我們現在乘用車使用的方式:車載充電機和家用壁掛式充電樁。充電電流較小一般在16-32A左右,電流可直流或者兩相交流電和三相交流電,因此視電池組容量大小充電時間為5至8小時。
常規充電模式缺點非常明顯,充電時間較長,但其對充電的要求并不高,充電器和安裝成本較低;可充分利用電力低谷時段進行充電,降低充電成本;更為重要的優點是可對電池深度充電,提升電池充放電效率,延長電池壽命。因充電時間較長,可大大滿足白天運作,晚上休息的車輛。
二、快充
即快速充電,又稱地面充電,顧名思義為能快速充滿電的充電方法,通過非車載充電機采用大電流給電池直接充電,使電池在短時間內可充至80%左右的電量,因此也稱為應急充電。快速充電模式的代表為特斯拉超級充電站。快速充電模式的電流和電壓一般在150~400A和200~750V,充電功率大于50kW。此種方式多為直流供電方式,地面的充電機功率大,輸出電流和電壓變化范圍寬。
快速充電的充電速度非常高,其充電時間接近內燃機注入燃油的時間。可是其充電方法是采用脈沖快速充電。脈沖快速充電的最大優點為充電時間大為縮短;且可增加適當電池容量,提高啟動性能。可是脈沖充電電流較大充電設備安裝要求和成本非常高。并且快速充電的電流電壓較高,短時間內對電池的沖擊較大,容易令電池的活性物質脫落和電池發熱,因此對電池保護散熱方面要求有所更高的要求,并不是每款車型都可快速充電。無論電池再完美,長期快速充電終究影響電池的使用壽命。
快速充電模式實質上為應急充電模式,其目的是短時間內給電動汽車充電。總體使用層面來說,并不建議常使用快速充電模式進行充電。而且快速充電模式僅部分車型支持。
三、快換
又稱機械充電,除了常規的直接給車輛充電外,還可以采用更換動力電池的方式給電池充電。即在動力電池電量耗盡時,用充滿電的電池組更換電量過低的電池組。將電池組從車上更換下來的方式有:純手動形式、半自動形式和機械人更換三種模式。
更換電池集成了常規充電模式和快速充電模式的優點。更換電池的充電模式最大的限制是各大廠商需要統一電池規格,大小等標準,并且無法保證每塊電池組的性能一致,從而制約其發展。還有一個更為重要的原因是,該市場被國家電網所壟斷,沒有競爭對手,導致換電池充電模式得不到應有的發展。
四、無線充電
無線充電模式即無需通過電纜來傳遞能量,采用電磁感應、電場耦合、磁共振和無線電波等方式進行能量的傳遞。采用無線充電模式,首先需要在車上安裝車載感應充電機。車輛的受電部分與供電部分沒有機械鏈接,但需要受電體與供電體對接較為準確。
受制于技術成熟度和基礎設備的限制,電動知家認為無線充電技術暫時還無法大批量產應用。業內主流的無線充電技術主要采用電磁感應和磁共振方式傳遞電能,但磁共振方式充電效率更加高,而且電磁輻射強度更低,比手機通話時強度要小,更重要一點送電線圈與受電線圈無需非常對齊,這一點是電磁感應所不及的。
無線充電模式未來應用的前景無法估量,未來將能邊走邊充電,電能可能來自于路面鋪裝的供電系統,或者來自于汽車上接收的電磁波能量。
五、移動式充電方
對電動汽車蓄電池而言,最理想的情況是汽車在路上巡航時充電,即所謂的移動式充電(MAC)。這樣,電動汽車用戶就沒有必要去尋找充電站、停放車輛并花費時間去充電了。MAC系統埋設在一段路面之下,即充電區,不需要額外的空間。
接觸式和感應式的MAC系統都可實施。對接觸式的MAC系統而言,需要在車體的底部裝一個接觸拱,通過與嵌在路面上的充電元件相接觸,接觸拱便可獲得瞬時高電流。當電動汽車巡航通過MAC區時,其充電過程為脈沖充電。對于感應式的MAC系統,車載式接觸拱由感應線圈所取代,嵌在路面上的充電元件由可產生強磁場的高電流繞組所取代。很明顯,由于機械損耗和接觸拱的安裝位置等因素的影響,接觸式的MAC對人們的吸引力不大。
總結
受益于新能源汽車應用的快速增長,我國新能源汽車充電設施行業將面臨巨大的發展空間。現階段電動汽車充電設施各項關鍵技術已趨成熟,但每一種充電模式都有明顯短板,無論何種充電模式,最終的目的是讓車輛可以更高效去行駛更遠路程。若能解決充電模式的問題,電動車的發展便更上一個臺階。
責任編輯:仁德財
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