电动汽车及其充电技术的研究现状

第３８卷２０１０年４月云南电力技术ＹＵＮＮＡＮＥＬＥＣ，Ｉ＇】ＲＪＣＰＯＷＥＲＶｏＬ３８Ｎｏ．２

Ａｐｒ．２０１０

国内外电动汽车发展现状及充电技术研究

崔玉峰杨晴张林山王骏

（云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院，云南昆明６５０２１７）

摘要：对国内外电动汽车、电动汽车充电系统技术、充电站建设及布局等方面发展现状进行了研究，并

对电动汽车充电需求进行了分析。

关键词：电动汽车充电站中图分类号：ＴＭ０文献标识码：Ｂ文章编号：１００６－７３４５（２０１０）０２－－０００９－０４

１前言

电动汽车以电代油，能够实现“零排放”，

噪音低，是解决能源和环境问题的重要手段。随

着石油资源的紧张和电池技术的发展，电动汽车在性能和经济性方面已经接近甚至优于传统燃油

汽车，并开始在世界范围内逐渐推广应用。以电

动汽车为代表的新一代节能与环保汽车是汽车工

业发展的必然趋势已经成为普遍共识。充电系统

为电动汽车运行提供能量补给，是电动汽车的重

要基础支撑系统，也是电动汽车商业化、产业化

过程中的重要环节。在充电系统中，充电站的建设需要根据电动汽车的充电需求，结合电动汽车

充电模式进行相应的规划和设计。以下主要从国

内外电动汽车发展现状及未来趋势、电动汽车充电系统技术、电动汽车需求分析，以及电能外部

接入和配套设施资金投入方面对充电站的建设做

了初步研究，为云南电网进行充电站建设研究提供技术参考。

２电动汽车发展现状及趋势

２．１国内外电动汽车发展现状

电动汽车从动力技术上来讲主要包括混合动

力汽车、燃料电池汽车和纯电动汽车。近年来，

随着环境污染和能源危机的加剧，世界各国电动

汽车的研发方兴未艾。在电动汽车研发布局中，

出现了纯电动车和燃料电池车、混合动力车“三

驾马车”并行齐驱的局面，电动汽车正在朝产业

化方向一步步迈进。

２．１．１国外电动汽车发展现状美国政府至今已出资数百亿美元支持汽车厂

收稿日期：２０１０－０２－２２商和相关厂商进行电动汽车技术的开发研究。美

国三大汽车公司１９９１年联合成立了美国先进电池

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电动汽车充电优化研究现状

作者：陈浩然

来源：《科学导报·学术》2020年第16期

摘 ;要：能源转型是目前全球面临的重要挑战，而交通行业电气化是能源转型的重要环节。近些年全球电动汽车得到快速发展。而随着电动汽车保有量的增加，诸多由于电动汽车充电产生的问题开始浮现，如集中性充电对电网负荷的增加等。因此需要对电动汽车的充电行为进行优化。本文对电动汽车充电行为优化进行相关分析及研究总结，为相关研究提供借鉴。

1.引言

随着经济发展，传统化石能源的快速消耗伴随着大量的污染排放，造成全球气候变暖，引发严重气候灾害，同时，传统化石能源日益枯竭，导致全球环境恶化和能源紧张。为了缓解气候变化，全球能源系统必须经历深刻的转变，从主要基于化石燃料的能源系统转变为效率更高的基于可再生能源的系统。终端能源部门的数字化、分散化和电气化是被国际能源署认为的推动能源转型的三大趋势。其中交通运输行业的电气化是重要部分。电动汽车在运输领域有两个主要优势：首先，电动汽车以电作为动力驱动汽车使用更便宜的燃料，这意味着每公里的电力成本通常低于汽油或柴油的成本。其次，电动汽车几乎无污染排放。它们有助于减少颗粒物质和噪音排放。

随着交通运输行业的转型，电动汽车提供了一个可以将更多的可再生能源引入整体发电组合可行的机会。然而，与传统电网负荷性质不同的电动汽车充电负荷，受到电动汽车充电行为与用户使用习惯的影响，在时间上和空间上均有随机性。随着电动汽车产业的发展，电动汽车占比越来越高，大规模电动汽车同时接入电网进行不受控制的充电，将会带来突然性的高峰负荷，不利于电网的安全运行。因此，通过不同的策略手段，充分利用电动汽车负载灵活性，调控电动汽车充电，使无序充电向有序充电转化，进而缓解对电网运行产生的不利影响。

2.电动汽车有序充电策略研究

目前，充电功率控制和充电时间控制是电动汽车有序充电策略的两大方向。

Ａ版　

电动汽车无线充电技术的现状与展望　

赵兴福　（广汽丰田汽车有限公司，广州５１１４５５）　魏健　（中国定远汽车试验场，广州２３３２１０）　

【摘要】　分析电动汽车用无线充电技术的特点，介绍应用于电动汽车的无线充电技术的研发现状，其中　重点介绍最接近实用的电磁感应式技术。然后以行驶中的充电技术为重点，对将来电动汽车用无线充电技术的　发展进行展望。　

【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｃｈａｒｇｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｆｏｒ　ＥＶ　ｉｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｔｈｅ　

ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｐｒｅｓｅｎｔ　ｏｆ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｃｈａｒｇｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｒｅｉｎｔｏ，ｔｈｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｉｓ　ｆｏ．　ｃｕｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ　ｆｕｔｕｒｅ　ｏｆ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｃｈａｒ－　

ｇｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｆｏｒ　ＥＶ　ｉｓ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ　ｗｉｔｈ　ｆｏｃｕｓ　ｏｎ　ｃｈａｒｇｉｎｇ　ｏｆ　ａ　ｍｏｖｉｎｇ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｏｎ　ｒｏａｄ．　

【关键词】　电动汽车无线充电电磁感应微波　电磁共振　

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－４５５４．２０１２．０６．０１　

０　引言　

随着社会的进步、科技的发展、环境和能源问　

题的日益突出，发展和普及电动汽车等新能源汽　车的呼声日趋高涨，国内外纯电动汽车（ＥＶ）和插　电式混合动力汽车（ＰＨＥＶ）的量产和销售也已开　

始。然而当前电动汽车的普及还面临着诸多问　题。其中充电技术方面，现在电动汽车的充电方　式全部是接触式充电（无论是充电模式还是换电　模式），非接触式的无线充电技术尚处于起步阶　

段。然而，从便利性来看，非接触式无线充电技术　更适用。由于电动汽车二次电池的能量密度远不　

Telecom Power Technology

·　１５０　·Ｏｃｔ． ２５，２０１９，Ｖｏｌ．　３６　Ｎｏ．　１０ 2019年10月25日第36卷第10期设计应用ｄｏｉ：１０．１９３９９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｔｐｔ．２０１９．１０．０６４电动汽车充电技术及应用研究谢倩媛，徐　倩（山东爱普电气设备有限公司，山东 济南 250101）摘要：我国的生态环境问题随着我国社会经济不断发展而逐渐恶化，主要包括能源危机和二氧化碳排放造成的环境污染。因此，电动汽车被人们广泛应用。电动汽车的充电方式包括有线充电插头的充电方式和无线充电方式。主要对电动汽车的充电方式进行了分析，深入研究了电动汽车无线充电技术的具体应用情况，以保障我国电动汽车无线充电技术得到更好的发展。关键词：电动汽车；充电技术；污染Electric Vehicle Charging Technology and Application ResearchXIE Qian-yuan，XU Qian（Shandong Aipu Electric Equipment Co.，Ltd.，Jinan 250101，China）Abstract：Chinese ecological environment problems are gradually deteriorating with the rapid development of Chinese social economy，mainly including the energy crisis and the environmental pollution caused by carbon dioxide emissions. At present，electric vehicles have been widely concerned by the public. The charging method of electric vehicles，in addition to the current charging method of wired charging plugs，the wireless charging method of electric vehicles has also been included in the research focus by researchers at home and abroad. This paper analyzes and analyzes the charging methods of electric vehicles，and deeply studies and analyzes the specific application of electric vehicle wireless charging technology，so as to provide more favorable technical guarantees for the better development of wireless charging technology for electric vehicles in China.Key words：electric vehicle；charging technology；pollute0　引　言现阶段，我国正发展低碳经济，新能源技术和节能减排技术是重中之重。因此，本文重点研究了电动汽车无线充电技术。1　电动汽车无线充电技术1.1　感应式充电技术目前，众多电动汽车充电技术中，感应式无线充电设计得到了广泛的应用。感应式无线供电技术具有很多特点，如工作频率低，通常在几十到几百赫兹之间，千瓦级功率的无线传输可以更好地实现，实际进行近距离传输时，输出功率可以达到95%以上。1.2　谐振式无线充电技术系统主要吸收的是电网中的电力能源，通过高频逆变和整流滤波，工频交流电可以产生高频交流电，然后通过功率放大电路和阻抗匹配电路，将其传送到发射线圈，当出现了相同的发射线圈系统频率和自谐振频率时，发射线圈会产生十分大的电流能源，进而使磁场的电流不断增强。可以利用整流滤波和接收线圈中存在的电能对负载电池进行充电。同时，为更好地保证整个系统的稳定性和高效性，可以使用反馈控制环节。2　电动汽车无线充电技术的特点2.1　远场区远场区是距离场源2D2/l+l以外的区域，其中D为发射圈最大的直径，1为电磁波波长。辐射场在远场区起主导作用，电磁波可以看做是平面波，实际工作频率要高于300 MHz，可以使用Maxwell方程分析这种类型的系统，但由于波长和天线的实际尺寸几乎相同，所以整个工作工程不能使用集总参数方式进行分析。由于具有不相同的原理，所以微波式无线电能传输技术能够实现远距离传输。但是由于辐射功率与传输的距离为反比，并且远场区大功率的传输受法律规定的制约，所以这项技术只能被使用到小型的设备中。激光式无线电能的传输技术可以进行长距离电力传输，同时其尺寸较小，受周围环境电磁的干扰也较小，但其转化率还需提高，且大气散射和吸收会出现额外的损耗。2.2　近场区距离场源2D2/l+l以内的区域，称作近场区，整个区域主要包含感应近场区和辐射近场区，30.62Dl是其分界边界。10～100 MHz为近场区的工作频率范围，此系统可以通过法拉第电磁感应定律进行分析。因为接收设备和发射设备的尺寸一般都小于1/10，所以更加适合集总参数法。近场无线电力传输技术根据耦合方式存在的差异主要分为电场耦合式和磁场耦合式两种类型。根据是否会产生谐振，还可以将磁场耦合式分为磁谐振耦合式和感应耦合式两种类型，现阶段，近场电能传输技术被广泛应用于汽车无线充电系统。各类无线电能传输技术性能对比如表1所示。3　无线充电技术在电动汽车中的应用3.1　无线充电技术工作原理电网中，获取电能后，电源侧发射端电源经过整流滤波可以获得直流电，通过逆变器进行高频逆变，收稿日期：2019-07-09作者简介：谢倩媛（1981-），女，山东菏泽人，本科，工程师，主要研究方向为电气工程。