基于电动汽车快速充电技术研究及发展趋势

式充电，即充电源和汽车接受装置之间不采用直接电接触的方式，而是采用由分离的高频变压器组合而成，通过感应耦合，无接触式地传输能量。采用感应耦合方式充电，可以有效解决接触式充电的缺陷。

　　感应充电机是利用高频变压器原理，如图2所示，高频变压器的一边绕组装在离车的充电器上，另一边绕组嵌在电动汽车上，输入电网交流电经过整流后，通过高频逆变环节，将50～60Hz的市电转换为80～300Hz的高频电，经电缆传输通过感应耦合器后，传送到电动汽车输入端，再经过整流滤波环节，将高频交流电变换为能够为蓄电池充电的直流电。

　　2 电动汽车充电方式

　　2.1 常规充电

　　常规充电就是采用传统的恒流、恒压充电方式对电动汽车进行充电，分为小电流充电和中电流充电两种方式。

　　（1）小电流充电

　　小电流充电主要应用于家庭充电场合。电流大小约为15A，典型的充电时间为8～10h（充到95%以上），相应的充电机工作和安装成本相对比较低，有利于提高充电效率和延长电池的使用寿命。这种充电方式对电网没有特殊要求，直接从低压照明电路取电，充电功率小，一般为1～3kW，由220V/16A规格的标准电网电源供电。由于在家中充电通常是晚上或者在用电低谷期，有利于电能的有效利用，因此电力部门一般会采取打折等措施以吸引电动汽车用户在用电低谷期充电。

　　电动汽车家用充电设备（车载充电机）多采用这种充电方式。车载充电机是纯电动汽车的一种最基本的充电设备，充电机作为标准配置固定在车上或放在后备箱里，由于只需将车载充电机的插头插到家中的电源插座上即可进行充电，操作简单，实现方便，因此充电过程一般可由客户自己独立完成。

　　（2）中电流充电

　　中电流充电主要应用于购物中心、饭店门口、停车场等公共场所的小型充电站，小型充电站是电动汽车的一种最重要的充电方式，充电机设置在街边、超市、办公楼、停车场等处。充电电流为30～60A，充电功率一般为5～20kW，采用三相四线制380V供电或者单相220V供电，计费方式是投币或者刷卡，客户只需将车停靠在充电站指定的位置上，接上电线即可开始充电。该方式的充电时间是：补电1～2h，充满5～8h（充到95%以上）在小型（短时）充电站使用中电流充电1h，电动汽车的行驶里程可增加40km。

　　2.2 快速充电

　　快速充电不同于常规充电所采用的恒流、恒压充电方式，该充电方式是以150～400A的大电流对蓄电池进行恒流充电，力求在短时间内充入较大的电量，充电时间应该与燃油车的加油时间接近，因此快速充电也可称为迅速充电或者应急充电，主要应用于大型充电站。

　　快速充电方式主要针对长距离旅行或需要进行快速补充电能的情况进行充电，充电时间一般为10～30min，充电容量可以达到蓄电池容量的80%，充电机功率很大，一般为50～100kW，采用三相四线制380V供电。由于功率和电流的额定值都很高，因此这种充电方式对电网有较高的要求，一般应靠近10kV变电站附近或在监测站和服务中心使用。这种充电方式对电池的寿命有一定的影响，在短时间内接受大量的电量会导致蓄电池过热。

　　2.3 更换电池组充电

　　除了即时给蓄电池充电外，还可以采用更换电池组的方式，即在蓄电池电量耗尽时，用充满电的电池组来更换已经耗尽的电池组。

　　电动汽车用户把车停在一个服务站指定的区域，然后用更换电池组的机器将已经耗尽的蓄电池取下，更换上已经充满电的电池组。整个电池更换过程一般在10min内，时间很短，对于更换下的蓄电池，可以在服务站充电，也可以集中收集起来以后再充电。蓄电池归服务站（换电站）或电池厂商所有，电动汽车用户不必购买电池，只需通过租赁电池的方式就可完成对电动汽车的充电。

　　这种充电方式虽然可行，但还存在不少问题有待解决：

　　（1）成本高。这种电池更换系统的成本很高，需要昂贵的机械装置和大量的蓄电池。

　　（2）占用空间大。由于需要存放大量的未充电和已充电的蓄电池，需要很多的存放空间。

　　（3）不便管理。由于有未充电电池和已充电电池之分，需要对电池进行分别归类存放，这样就加大了管理难度。

　　总而言之，要实现电动汽车行业的产业化，就要大规模的建设配套基础设施，通过多种电动汽车充电方式协调配合，来实现电动汽车充电的系统化和一体化。电动汽车各种充电方式的比较如表2所示。

　　3 电动汽车发展瓶颈及趋势

电动汽车是一个新的行业，虽然已经发展了几十年，但在我国基本上还是一个新生事物。虽然我国有一些企业也在研发、生产和销售电动汽车，但这只是企业的个体行为，在目前情况