電動汽車充電技術發展現狀及趨勢

●2010年公司成立，2011年通過江蘇省高新技術企業認定。

●主營產品：充電機、分箱充電機、車載充電機、充電樁、后臺監控系統。●公司規模：新廠房占地60畝，生產車間2萬平米；能夠實現產能10億元/年。●公司業績：參與120余座充換電站工程實施與運營維護。●知識產權：近100項專利的申請，發明41項，實用新型46項，軟件著作12項。典型案例4|

充電設施建設不是簡單的技術問題，而是復雜的系統工程。5|

近兩年相關政策：2013年9月財政部、科技部、工業和信息化部、發展改革委聯合發布《關于繼續開展新能源汽車推廣應用工作的通知（財建〔2013〕551號）》。2014年7月國務院辦公廳印發《關于加快新能源汽車推廣應用的指導意見》。2014年8月財政部、國家稅務總局、工信部聯合下發了《關于免征新能源汽車車輛購置稅的公告》，國家發改委于正式下發《關于電動汽車用電價格政策有關問題的通知》2014年11月中央四部委頒布《關于新能源汽車充電設施建設獎勵的通知》《通知》明確至2016年中央財政擬安排資金對新能源汽車推廣城市或城市群給予充電設施建設獎勵。6|

狹義：充電設施是為電動汽車提供電能的補給裝置；充電設施直接接入電網，是電網的組成部分。電動汽車充電設施廣義：充電設施是為保證電動汽車和電網安全、可靠、經濟地提供電能的充電系統。以充電裝置為載體實現電動汽車與電網的互動。包括充電設備、充電站、電網以及延伸的土地、運營、電價、營業模式等龐大系統工程。7|

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概念：以電纜為傳輸介質，通過電纜和偶合器（插頭插座）連接，進行直接的接觸式電能傳輸；優點：成本低、傳導效率高；

缺點：需要人工操作、連接部分為易損件，安全程度有一定的局限性關鍵技術要點：單相交流：220V/16(32)A；三相交流充電：380V/32(63)A；直流充電：0-700V/最大電流250A；

傳導式充電11|

概念：又稱作感應充電、非接觸式感應充電，基于電磁感應原理的空間范圍內的電能無線傳輸技術；優點：使用方便、安全程度高、減少人工操作、提高與電網連接率有利于未來與電網互動的互聯要求

缺點：目前成本較高、技術

尚未完全成熟

傳感式充電關鍵技術：感應式/共振式感應式：原理是采用了可在供電線圈和受電線圈之間提供電力的電磁感應方式。共振式：基本原理與電磁感應相同，也是當線圈有電流流過時，產生磁束，感應線圈就會有電流流過，特殊的地方在于采用線圈和電容器的LC共振電路，并且利用控制電路形成相同的共振頻率。12|

概念：通過全自動或半自動機械設備，進行快速的電池更換；優點：能源補給時間短、有利于合理安排充電功率，減小沖擊負荷；

缺點：成本高、標準化要求高、缺少成熟的盈利模式分類：商用車換電/乘用車換電關鍵技術：快速測量和定位技術；車輛姿態自動識別和測量技術；自動運行和控制；安全防護技術；

電池更換13|

城市充電站高速公路快充站，主要建設高速公路沿線，為乘用車輛提供快速直流充電的場所，保障電動汽車長途運行。集中充電站，主要建設在城市地帶，為專用車輛或社會車輛提供直流充電、交流充電的場所。

高速公路快充站14|

商用車電池更換站乘用車電池更換站，為出租車輛、私家車輛提供快速電池更換的服務。分為底盤換電和后背箱換電兩種。商用車電池更換站，主要建設在城市地帶，為公交車輛、環衛車輛提供快速電池更換的服務。

乘用車電池更換站15|

箱式充電站

立體式充電車庫箱式充電站，模塊化設計，高度集成充電機、監控系統及必要的配電設備于一體，占地面積小，安裝便捷。立體式充電車庫，主要用于城市中心區域、停車位緊張等地帶；適用于乘用車交/直流充電。16|2電動汽車充電設施分類

分散充電樁

路燈充電樁分散交流充電樁，分散布置在城市區域，為乘用車提供交流充電。路燈充電樁，將路燈系統與充電樁相結合，提高設施利用率。17|交流充電

由交流充電樁提供220V或380V交流電能，車載充電機完成交直流變換，充電功率一般不大于5千瓦，充電時間通常為5～8個小時。

直流快充

由非車載充電機完成交直流變換，充電功率較大，從幾十千瓦到上百千瓦,充電時間可從10分鐘（直流快充）到6小時（直流普通充電），當前電池技術性能下，直流快充僅可作為電動汽車充電的應急補充。18中國電力企業聯合會192021中國電力企業聯合會22232425

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運營管理系統主要實現客戶服務、計費管理、收費賬務、清分結算、資產管理、電池配送、運行管理、集中監控管理、高級應用（如用戶預約充電、有序充電管理、充換電站導航）等功能，能夠為電動汽車充換電服務網絡的運營管理提供有力支撐，保證電動汽車運營高效有序，實現電動汽車運營智能化。

運營管理系統利用RFID、傳感器、圖像識別等技術，通過GPRS/3G、WiFi、Internet等通訊手段，將具有身份標識的電動汽車、動力電池、充電設施、用戶汽車、智能電網等相關主體進行互聯，實現基于物聯網的電動汽車智能充換電服務網絡的自動化運行與管理。43|Internet無線傳感器通信終端交流充電樁充電站電池更換站車載終端管理中心充電設施運營管理系統44454電動汽車充電設施的運行使用充電設施檢驗檢測連接器檢測、通訊協議檢測、互操作性檢測監控系統功能性檢測、通信協議檢測直流充電機、交流充電樁功能性、安全性檢測存在的問題：

針對部分的設備初步具備相應的標準，但缺少國家或行業認定的權威檢測機構，同時部分標準在操作性上存在一定的問題。4647|

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目前，電動汽車充換電設施接入配電網的典型方式主要有：充/換電站：采用專變接入或專線接入10千伏中壓配電網。充電樁：就近接入0.38千伏低壓配電網。49|中國電力企業聯合會電動汽車對電網的影響——大量電動汽車接入增加售電量削峰填谷應急電源分布式電源單元輔助服務供給能力（配網擴容）電能質量電網安全可靠性（沖擊）電動汽車影響電動汽車對電網的影響取決于電網與電動汽車之間的互動方式與水平機遇電動汽車對電網的影響主要包含兩大大方面：對電網負荷產生影響對電網電能質量產生影響電動汽車充電的特點大功率充電對電網的影響：由于車輛運行特性的不同和車輛充電分布的空間特性，同時加之電網基礎建設和常規負荷的不同，規模化電動汽車充電對電網將產生影響，并且隨著充電功率的增加，單次充電時間縮短，充電對電網的波動性、隨機性影響將更加的嚴重。電能質量問題：由于充電設備（車載和非車載充電機）的高頻化，充電設備運行對電網產生了一定的諧波問題，通過車載充電設備認證、改進充電設備硬件拓撲、改善充電設備控制策略及增加整體濾波裝置等方式可以減少充電設備對電網的諧波污染。220V交流慢充方式的接入的增多，還可能導致三相不平衡問題，需要增加相關治理設備。非車載直流充電機充電效率問題：目前車輛電池包總端電壓各個廠家不同且差距較大，為了服務更多車型，充電設備將不斷擴大充電支持電壓范圍，使用中導致直流充電設備不能運行在最佳效率區間內，建議通過出臺相關標準約定車輛電池電壓區間，研發新型充電設備，研究相關的控制策略，降低充電設備損耗，提高充電設備的能量利用效率是未來充電設備發展的重要方向。充電設施智能充電控制問題：隨著電動汽車保有量和充電設施建設運營主體的增多，與電網運行安全協調的充電設施智能充電控制問題將日益突出，需要探索在滿足電動汽車使用需求、用戶經濟性和電網安全運行等條件下的電動汽車充電功率、電量的分配方法是未來電動汽車發展過程中的重要內容。電動汽車充電對電網影響雙向互動能量

信息電動汽車的雙重屬性：可控負荷儲能單元有序充電電動汽車將成為智能電網的重要資源和技術應用對象B2G(BatterytoGrid)電池更換模式充電模式V2G(VehicletoGrid)集中充電電池更換電池組用戶方面:降低充電成本

峰谷分時電價高效便捷的充電服務智能充電服務網絡引導用戶，優化充電行為增加額外收入為電網提供輔助服務電網方面：避免配網改造或降低改造成本減小配網過載提高供電可靠性改善電網運行效率

移峰或削峰填谷電動汽車與智能電網融合將對用戶和電網產生積極作用55|

電動汽車有序充電控制架構56|中國電力企業聯合會電動汽車有序充電控制架構交互方式能量交互:作為移動式分布儲能單元，與電網實現雙向能量流動(根據電網或者電動汽車的需要)；信息交互:電動汽車、用戶、電網之間建立信息交互(車輛能量狀態、電網負荷狀態、計費信息等)。應用層面調峰、調頻、促進可再生能源接入，參與車輛數量不同，不同層面需要相應的控制策略。意義V2G對未來電動汽車商業模式將產生重大影響，但V2G要實現商業化應用，最終依賴于電池技術的進步。（更長的循環壽命，更大的比能量）。V2G技術配置一臺雙向變流器。晚上為電動汽車充電，將電動汽車作為儲能元件。白天電動汽車通過雙向變流器向建筑放電。此種方式適合擁有獨立建筑的家庭。V2H技術太陽能風能※間歇性充電/放電可再生能源61218242.5[ｋｗ]2.01.51.00.50Example:Equipmentofonehouse

（southeast2.6kW+southwest1.4kW）FineCloudyRain來源：theResearchCenterforPhotovoltaics,NationalInstituteofAdvancedIndustrialScienceandTechnology(AIST)HP鋰電池利用太陽能、風能等間歇性可再生能源發電具有不穩定性，發電能力很大程度上依賴于天氣，利用電動汽車的動力電池儲能可對新能源發電的并網提供支撐。

電動汽車充放電與可再生能源發電協調控制60|

√61電動汽車相關標準混合動力汽車工作組燃料電池汽車工作組動力電池工作組驅動電機工作組電動汽車分標委TC114/SC27整車標準關鍵部件標準基礎設施標準共有委員32人，來自電動汽車整車企業、動力蓄電池企業、電機企業、電動摩托車企業、檢測機構、高校和研究所等。為了更廣泛的利用行業力量，提高標準制修訂的實力和效率，在標委會下又分別成立了若干標準研究工作組。62|

驅動電機動力蓄電池63|中國電力企業聯合會64|

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78|中國電力企業聯合會充電前沿技術及標準研制還需要加強無線充電技術在電動汽車與智能電網互動在交流大功率充電在電動汽車消防安全技術在電動汽車傳導充電系統一致性測試79|

與智慧城市、智能電網發展相協調電動汽車充電是智能電網的智能用電的一部分，在我國智能電網規劃中，2011年～2015年是“健全標準體系，支撐全面建設”時期，目標是“建設智能雙向互動服務平臺和相關技術支持平臺，實現與電力用戶的電力流、信息流、業務流的雙向互動”80|

國際標準化工作的需求

電動汽車及充電設施國際標準化活動十分活躍，國際電工委員會（IEC）、國際標準化組織(ISO)的相關技術委員會啟動了一系列國際標準制修訂工作。中國必須緊跟上國際標準化工作的步伐。81|

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電動汽車未來將逐漸由政府主導的公用車輛（公交、出租、環衛等）逐漸向私人乘用車輛發展。充電設施也將逐漸由快充和換電逐漸向慢充為主、快充為輔的模式發展。84|

大功率充電：針對目前公用車輛的大量使用，大功率充電將存在一定的需求，在合理規劃的前提上發展部分大功率充電，同時需要注意其帶來的安全性及對配電網可能帶來的沖擊問題；無線充電