汽车蓄电池充电新技术 使充电更方便

电动汽车蓄电池的充电方案

装备20 kWh蓄电池的电动汽车每行驶100 km耗电15 kWh的情况下，理论上每行驶133 km就要充一次电。若保险系数为25%的话，其最大行程只有100 km。

根据电动汽车蓄电池的不同电容量，不久的将来，市场上将会出现功率范围在3～50 kW的充电设备。基于充电速度的快慢，人们设想将充电功率提升至200kW。电动汽车的电压一般为300～700 V，而蓄电池也可以减轻电网系统的负担，改善电网供电重量。例如，利用合适的控制软件避开用电高峰时的充电，以便使电网负荷更加均衡。若停车场有很多车辆同时充电，电动汽车的蓄电池还可以用作“电网缓冲器”。必要时还可以把蓄电池中存储的电力回馈到电网中。在这种V2G(车辆到电网)的应用中，电网管理将会更加有效，可以更好地平衡用电高峰。

从电网方面来讲，目前给电动汽车充电的能源通常为230 V 16 A、3 kW的直流低压电和400 V 32 A/ 64 A、22 kW/ 44 kW的三相交流电。采用直流电充电可实现很高的充电功率。AC直流充电时，充电站中配备了把交流电转换为电动汽车所需直流电的转换装置。为提高充电性能而研发的充电设备避免了电动汽车只能在固定充电站充电的限制，使得转换成直流电的电动汽车动力能够经过充电电缆方便地把直流驱动动力传输到电动汽车的蓄电池中，而车辆只需配备充电保护和充电监控装置即可。

性能可靠的16 A家用充电设施的充电功率已经达到了大约3 kW的水平。容量为30 kWh蓄电池的充电时间只需8 h，充满电后可连续行驶200km。这一最大行驶里程对于通常市内驾驶基本足够。若长途行驶，则应及时再次充电，可使用的充电设备包括家用充电设备和专用充电电缆等。电缆中有用于传送数据的导线，也有用于传送电力的导线和电缆识别的导线。根据充电时是否有通信需求，可以规定不同的充电工作方式。

在22/44 kW的柱式充电站中，电动汽车可在90/45 min内完成充电，但快速充电给蓄电池带来的负担较重，如蓄电池中的功率损耗增大、发热以及使用寿命缩短等。各个充电站都是按照IEC标准提出的不同要求进行建造的。这些要求都是根据充电站运用管理者的经营模式提出来的。这一基于有利于用户使用、有着很高的日常使用可靠性的解决方案还应在实践中接受检验。

另一种电动汽车电力能源补充的方法是更换蓄电池，即用已经充满电的蓄电池换下需要充电的整块蓄电池。Better Place公司提供的这一解决方案有着很短的蓄电池更换时间，可保持原有的燃油加油站，但这需要型号规格统一的标准化蓄电池，对车辆的个性化设计也有很大的限制。另外，原来的加油站也要投资购置蓄电池更换时所需的操作仪器和设备。而把电动汽车的充电和蓄电池更换两种方式结合在一起的电力补充方式，将是一种不错的电力能源补充模式：它既可满足每天行驶100km左右的市内行驶，也可满足长途行驶。

与使用电缆充电技术相比，感应充电技术的最大优点是有利于用户的使用。在充电时无需电缆，蓄电池无需接触即可完成充电。这就省略了所有涉及到电缆、插头和插座的操作。人们只要将电动车辆停靠在感应充电设备旁，即可自动完成充电。由于没有电力接触的零部件，因此这种充电方式也满足了最高的安全要求，同样也不会存在因电缆绝缘层受损而带来潜在的风险。而充电时所产生的磁场也非常弱，仅在充电线圈上才有微弱的磁场，而且电磁场的辐射也符合法律法规的标准规定，绝不会影响健康。

传送到电动汽车中的电力由插座输出的高频交流电进入到车辆底盘的充电线圈中，并形成了交流磁场。安装在电动汽车中的受电线圈也感应出高频交流电压。电动汽车的充电器把感应生成的交流电压转换成电动汽车驱动用的直流电压。

虽然感应充电技术比电力充电的解决方案技术上要复杂一些，但它的最大优点是充电站的操作舒适性、安全性和充电设施的简化。感应充电站没有可见的暗线盒，或者充电柱;相反，感应线圈也安装在地下。另外，不仅在试验模型中，在实际应用中也已有电动车辆在行驶过程中进行感应充电的实例。

若车辆底盘上安装的线圈朝着车辆行驶方向伸出时，也可以在电动车辆行驶过程中完成感应充电。在引入这种感应充电方式之后，原则上电动汽车的最大行驶里程不再有任何限制，也可以把蓄电池的电容量设计的更小一些，使其体积更小、重量更轻，成本低。要做到这一点，首先要满足的前提是道路基础设施的建设。这一应用听起来有点“将来时”，但在企业内部生产车间的无人驾驶运输设备中以及在没有架空电缆的有轨电车中已经实现了。

由Bombardier公司研发的Primove无架空电缆轻轨电车受电技术是一种利用铁轨间充电线圈系统产生电磁场的感应充电技术，其充电线圈按一定间距配置在两条铁轨之间，安装在轻轨列车底部的受电线圈从轻轨电车刚刚行驶到的充电电磁场中获取能量。

电动汽车对能源供应提出了很高的要求，但上述方案到底哪一种可以在实践中得到落实并发展，我们拭目以待。