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“能知道”系列科普融媒体作品持续上新,今天我们一起来了解电动汽车充电基础设施种类及特点。
电动汽车充电基础设施有多种分类方式。其中,以充电方式分类和服务对象分类最为常见。
一、按充电方式分类
按充电方式分类,充电基础设施一般可以分为:交流充电桩、直流充电桩、交直流一体充电桩、换电站等。
交流充电桩,即采用交流电源为电动汽车提供电能的充电设施。交流充电桩只提供电力输出,没有充电功能,主要依靠车载充电机(即固定安装在电动汽车上的充电机)为动力电池充电。交流充电桩一般采用220伏电压供电,结构简单,技术成熟,成本较低,其功率多为3.5千瓦或7千瓦,充电时间较长。
直流充电桩具备将交流电变换为直流电的能力,可直接为电动汽车动力电池提供直流电能。直流充电桩的输入电压采用380伏交流电,输出为可调直流电,直接为电动汽车的动力电池充电。直流充电桩一般功率较大,输出的电压和电流调整范围大,可以实现快充的要求。直流充电桩的技术和设备较交流充电桩复杂,制造成本和安装成本等均较高。
交直流一体充电桩,顾名思义,就是可以同时提供直流接口和交流接口的充电设施,可满足较为多样的充电需求,不过因其成本较高,且适用场景不够清晰,目前应用较少。
换电站采用电池更换模式为电动汽车提供电能,一般在站内预先配置电池,并集中充电,当有充电需求的汽车驶入停车位时,即可通过换电机器人完成电池自动更换,达到堪比加油的效率体验。不过由于不同汽车的电池规格型号、可支持的技术不同等因素,换电站一般只针对特定车型,目前有换电车型的车企主要包括蔚来、北汽、上汽、长安、吉利等。
二、按服务对象分类
按服务对象,充电基础设施一般可以分为:公共充电桩、专用充电桩、自用充电桩等。
公共充电桩即面向社会公众,为一般新能源汽车提供充电服务的充电桩,根据规模大小,还可以分为集中式充电站和分散式充电桩等。
专用充电桩,是指结合公交、出租、环卫与物流等公共服务领域专用停车场所建设的专用充电桩,主要服务于特定的对象。
自用充电桩,是指居民在自有停车位上建设的专用充电桩,一般只服务于自有电动汽车。
三、充电技术发展趋势
随着新能源电动汽车行业的蓬勃发展,充电技术也迎来了迅猛的发展,目前较为主流的充电技术发展方向包括以下五种。
柔性充电堆是直流充电桩技术的发展,将多台直流充电桩的充电模块集中起来,集中管理,动态分配,仅在车位附近配置充电终端。
此技术实现了功率共享、按需分配,可满足不同车型不同功率电动汽车的充电需求,同时还满足了未来电池技术发展、电池充电倍率不断提升带来的超大功率需求。
为推动充电服务行业发展,目前各厂家正积极推动大功率充电技术快速发展,主要包括ChaoJi充电技术和大功率快充技术。
ChaoJi充电技术是基于电动汽车大功率充电需求,而在充电安全、充电功率、结构设计、向前兼容性及面向未来应用等方面进行全面提升的一套完整的电动汽车直流充电系统解决方案。
大功率快充技术有大电流快充和高压快充两条技术路线,主要思路是通过提高充电电流或充电电压,达到提升充电功率的效果。
IGBT是一种新型的电力电子元件,采用IGBT制成的充电桩具备转换效率高、结构简单、可靠性高、电压宽、电耗低、扩展性好等优点,目前也已成为充电设施发展的一个重要方向。
当前,自动驾驶技术迅猛发展,传统的插电式充电设施难以实现与自动驾驶技术的良好匹配,在这种情况下,无线充电技术,也开始逐步发展,无线充电包括电磁感应式、无线电波式和磁场共振式,不过由于技术规范和商业模式不够成熟,目前主要还处于探索应用阶段。
当前,随着国家“双碳”战略的不断推进,新能源发电比例不断加大,电网平衡压力日益增加,在这个背景下,光储充一体化建设技术和电动汽车与电网互动技术,已成为热门课题,通过光储充的本地协调,或充电设施与电网的有效互动,可以实现电网负载的有效调整,相关应用在未来的一段时间内,将得到较大发展。