解析電動(dòng)汽車(chē)充電基礎(chǔ)設(shè)施及技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

 

最簡(jiǎn)單的電動(dòng)汽車(chē)充電站是一套電力電子裝置，通常是墻面或基座式的，從電網(wǎng)向車(chē)輛電池安全地提供電力。不同類(lèi)型充電器提供不同的電流和電壓水平，以滿(mǎn)足車(chē)輛特定的電池要求。電動(dòng)汽車(chē)充電器的范圍從低至500瓦（W）到高至500千瓦（KW）。

 

 

大多數(shù)車(chē)輛都配備了一個(gè)車(chē)載充電器系統(tǒng)，將電網(wǎng)提供的交流電轉(zhuǎn)換為電池充電所需的直流電。車(chē)載充電器使車(chē)輛能夠直接從標(biāo)準(zhǔn)的家用插頭（慢速交流電）充電，或從家里、工作場(chǎng)所和公共場(chǎng)所的專(zhuān)用交流電充電器（中速交流電）充電。向車(chē)輛電池提供直流電并繞過(guò)車(chē)載轉(zhuǎn)換器的充電器被稱(chēng)為直流充電器或直流快速充電器，它們能夠提供更高的充電速率。

 

充電設(shè)備通常具有某種程度的智能，負(fù)責(zé)用戶(hù)認(rèn)證、車(chē)輛通信、數(shù)據(jù)收集和監(jiān)測(cè)以及支付。在某些情況下，它還具有雙向控制功能，允許調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)價(jià)格信息或其他調(diào)度原因，調(diào)整注入電池的功率水平。有些充電器有時(shí)被稱(chēng)為"啞巴"充電器，沒(méi)有通信或控制能力，只是將來(lái)自電網(wǎng)的電力調(diào)節(jié)到為電池充電所需的電壓和電流。

 

電動(dòng)汽車(chē)充電系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)設(shè)施

 

一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的充電系統(tǒng)包括以下幾個(gè)基本的硬件組件：

 

• 電力電子組件是充電站的核心。它為電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)載電池充電器提供電源。

 

• 充電控制器是充電站的智能設(shè)備，管理基本的充電功能，如打開(kāi)和關(guān)閉充電器，測(cè)量電力使用，并存儲(chǔ)實(shí)時(shí)和事件的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

 

• 網(wǎng)絡(luò)控制器提供充電站與更廣泛的網(wǎng)絡(luò)之間的連接。它允許充電站使用機(jī)載電信設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，以便系統(tǒng)管理員可以監(jiān)測(cè)、審查和控制設(shè)備的使用。它還可以管理用戶(hù)對(duì)充電站的訪(fǎng)問(wèn)。

 

• 被稱(chēng)為充電槍的電纜和連接器。它插入車(chē)輛，在充電器和車(chē)輛之間建立安全的物理連接。充電槍或連接器通常符合汽車(chē)OEM的特定標(biāo)準(zhǔn)形式（例如，CCS、CHAdeMO、SAE J1772、IEC 60309）。

 

 

數(shù)據(jù)管理

 

電動(dòng)汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)充電器不斷產(chǎn)生關(guān)于電池充電狀態(tài)的重要數(shù)據(jù)，比如電池的充電率，充電中使用的電量（千瓦時(shí)kWh），來(lái)自電力網(wǎng)絡(luò)的價(jià)格信息，以及管理系統(tǒng)的需求響應(yīng)信號(hào)等。充電管理軟件旨在高效地管理和運(yùn)營(yíng)充電站及其網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)軟件通過(guò)充電站和其網(wǎng)絡(luò)控制中心之間的雙向數(shù)據(jù)流，可以有效促進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)充電系統(tǒng)的快速部署和配置，并幫助運(yùn)營(yíng)商遠(yuǎn)程配置、管理和進(jìn)行軟件更新。充電管理軟件還可以設(shè)置和控制司機(jī)的充電權(quán)限、設(shè)置價(jià)格、管理賬單，以及產(chǎn)生運(yùn)行使用報(bào)告等。

 

維護(hù)和服務(wù)

 

像任何被公眾使用并暴露在環(huán)境中的設(shè)備一樣，電動(dòng)車(chē)充電器需要一定程度的服務(wù)和維護(hù)。公共充電器的服務(wù)一般由充電器所有者或者經(jīng)營(yíng)者負(fù)責(zé)，對(duì)于不擁有該充電基礎(chǔ)設(shè)施的電力公司來(lái)說(shuō)，一般不需要考慮。但是擁有公共充電站的電力公司應(yīng)該負(fù)責(zé)對(duì)這些資產(chǎn)進(jìn)行定期服務(wù)和維護(hù)。

 

 

電動(dòng)汽車(chē)充電技術(shù)的發(fā)展

 

幾年前，"里程焦慮"還是一個(gè)很陌生的詞，但是現(xiàn)在，談起電動(dòng)汽車(chē)及其充電系統(tǒng)，不可能不提到它。那時(shí)候，人們擔(dān)心汽車(chē)電池沒(méi)有足夠的能量到達(dá)目的地，從而陷入困境。這幾年，技術(shù)的進(jìn)步使人們對(duì)電動(dòng)車(chē)充電的“里程焦慮”大為緩解。充電技術(shù)的進(jìn)步正與電動(dòng)車(chē)和充電需求保持同步。

 

接下來(lái)，我們將對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的充電技術(shù)發(fā)展做一個(gè)簡(jiǎn)單的梳理。

 

電池儲(chǔ)能

 

家庭充電相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較簡(jiǎn)單的，屋主在他們的電費(fèi)單上看到了額外的費(fèi)用，并像平常一樣支付。然而，對(duì)于有很多員工需要為他們的汽車(chē)充電的公司，或者依賴(lài)大量汽車(chē)的公司，充電的成本就變成了一個(gè)主要問(wèn)題。電池儲(chǔ)能技術(shù)為此提供了一個(gè)解決方案，該方案在非高峰期對(duì)電池進(jìn)行充電儲(chǔ)能，此時(shí)需求較少，階梯電價(jià)也處于較低水平，而在能源使用的高峰期，比如工作時(shí)間，由儲(chǔ)能的電池承擔(dān)最大的輸出，這樣可以有效降低負(fù)荷最大時(shí)和電價(jià)最高時(shí)對(duì)電網(wǎng)的需求和沖擊，從而節(jié)省大量的電費(fèi)開(kāi)銷(xiāo)。

 

 

無(wú)線(xiàn)充電

 

這聽(tīng)起來(lái)幾乎好得不像真的：能夠像給手機(jī)充電一樣給汽車(chē)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)充電。技術(shù)的發(fā)展為各種可能性提供了可能性。與可以直接放在無(wú)線(xiàn)充電器上的智能手機(jī)不同，汽車(chē)這個(gè)龐然大物，充電需要相當(dāng)多的電力。這就帶來(lái)了環(huán)境問(wèn)題和成本問(wèn)題。要使電動(dòng)車(chē)無(wú)線(xiàn)充電成為可能，需要以下條件：

 

• 集成在車(chē)輛中的額外充電器（增加車(chē)輛成本）。

 

• 集成在公共場(chǎng)所的無(wú)線(xiàn)充電器（成本相當(dāng)高）。

 

• 減少充電器和汽車(chē)之間的距離以提高效率。

 

許多汽車(chē)和EVSE制造商，如Genesis/WiTricity、DKE和Project STILLE（德國(guó)），以及CATARC（中國(guó)）正在研究汽車(chē)無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)。

 

 

兆瓦級(jí)充電系統(tǒng)(MCS)

 

電動(dòng)汽車(chē)?yán)锏木逕o(wú)霸如重型卡車(chē)或公共汽車(chē)是如何高效地利用電力進(jìn)行充電，并可以運(yùn)行相對(duì)較長(zhǎng)的距離，這是電動(dòng)汽車(chē)充電技術(shù)的另一個(gè)進(jìn)展，即高功率充電，或稱(chēng)為兆瓦級(jí)充電。要使高功率充電MCS成為現(xiàn)實(shí)，需要解決以下挑戰(zhàn)：

 

• 采用大容量的電動(dòng)車(chē)電池，并通過(guò)更粗的電纜以提高充電功率。

 

• 由于傳輸?shù)碾姾闪亢艽?，系統(tǒng)務(wù)必做到操作完全安全。

 

• 使充電快速有效（快速充電應(yīng)在15-20分鐘內(nèi)完成1MW的功率）。

 

• 快速充電站具備同時(shí)為幾輛車(chē)充電的能力。

 

兆瓦級(jí)充電技術(shù)也正被用于輕型電動(dòng)飛機(jī)、渡輪和其他船舶。隨著兆瓦級(jí)充電技術(shù)的引入，電池儲(chǔ)能將是必不可少的，以幫助應(yīng)對(duì)電網(wǎng)的高峰值電力需求。

 

移動(dòng)電動(dòng)車(chē)充電

 

移動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)充電系統(tǒng)包括便攜式充電器、充電車(chē)或拖車(chē)和臨時(shí)充電器。移動(dòng)的充電系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于不需要任何永久性的充電基礎(chǔ)設(shè)施，而且可以把充電裝置靈活使用到需要充電車(chē)輛所在的地方。這種充電技術(shù)和方案對(duì)特定的應(yīng)用場(chǎng)景非常有效，比如汽車(chē)經(jīng)銷(xiāo)商處充電，以及為在路上沒(méi)電的電動(dòng)機(jī)車(chē)提供移動(dòng)充電的救援車(chē)輛等。

 

自動(dòng)電動(dòng)車(chē)充電

 

雖然自動(dòng)充電和無(wú)線(xiàn)充電在某種程度上可以互換，但它們之間的區(qū)別是，無(wú)線(xiàn)充電通常需要車(chē)輛駕駛員的介入，例如在充電板上停車(chē)。而自動(dòng)充電，顧名思義，是完全自動(dòng)完成的，沒(méi)有司機(jī)的介入。

 

比如在道路的瀝青下安裝充電板，使電動(dòng)巴士可以在移動(dòng)中充電，或者在停車(chē)場(chǎng)和家庭車(chē)庫(kù)的瀝青下安裝自主充電板。自動(dòng)充電對(duì)于自動(dòng)駕駛汽車(chē)尤其重要，即在沒(méi)有人類(lèi)駕駛員介入的情況下為汽車(chē)充電。雖然無(wú)人駕駛汽車(chē)要在公共道路上行駛還需要幾年時(shí)間，但它們已經(jīng)在集裝箱港口裝卸區(qū)得到了一定的應(yīng)用，相應(yīng)的自動(dòng)電動(dòng)車(chē)充電技術(shù)在同步發(fā)展中。

 

 

結(jié)語(yǔ)

 

隨著對(duì)降低碳排放和碳中和的重視以及道路的電氣化，更有效的電動(dòng)車(chē)充電基礎(chǔ)設(shè)施必將迎來(lái)快速的發(fā)展階段。在不遠(yuǎn)的將來(lái)，自動(dòng)和無(wú)線(xiàn)充電設(shè)備可能會(huì)在我們周?chē)霈F(xiàn)！

 

作為全球領(lǐng)先的技術(shù)分銷(xiāo)商和解決方案提供商，安富利會(huì)抓住電動(dòng)汽車(chē)充電、儲(chǔ)能等新能源領(lǐng)域的增長(zhǎng)點(diǎn)，結(jié)合安富利在技術(shù)支持、方案、人員、供應(yīng)鏈以及全球布局等方面的優(yōu)勢(shì)，最大程度地給客戶(hù)和他們的產(chǎn)品提供支持和賦能，使其可以更快推向市場(chǎng)，滿(mǎn)足最終客戶(hù)的需求。未來(lái)三至五年，安富利也會(huì)與主要供應(yīng)商進(jìn)行緊密而有力的合作，采用其領(lǐng)先的技術(shù)，推出更多的電動(dòng)汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)充電解決方案，為推動(dòng)中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)充電技術(shù)的快速發(fā)展提供助力。