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2017年国内外电动汽车行业各类充电方式对比分析及发展前景预测

        慢充和快充技术相对成熟

        电动汽车充电方式主要有慢速充电方式、快速充电方式、电池更换方式、无线充电方式和移动式充电方式等。目前技术较为成熟的是慢速充电方式和快速充电方式。快速充电可以在短时间内将电池组进行快速补电,慢速充电的电流比较小,充电时间较长,是最为常规的充电方式。快充和慢充是相对概念,一般快充为大功率直流充电,半小时可以充满电池80%容量,慢充指交流充电,充电过程需6-8小时。电动汽车充电快慢与充电机功率、电池充电特性和温度等紧密相关。当前电池技术水平下,即使快充也需要30分钟充电到电池容量的80%,超过80%后,为保护电池安全,充电电流必须变小,充到100%的时间将较长。

        无线充电更为方便和高效。电动车无线充电方式是利用无线电能传输技术对蓄电池进行充电的一种新型充电方式,主要有电磁感应充电方式、磁共振充电方式和微波充电方式。无线充电最大的优点在于便捷性和安全性,如果能进一步实现动态无线充电,则可以大幅减少电动汽车配备的动力电池容量,从而减轻整车重量,降低电动汽车的运行成本。对电动汽车蓄电池而言,最理想的情况是电动汽车在路上行驶时充电,即所谓的动态充电,目前的研究主要集中在感应充电方式,仍处于试验阶段。

 
图:电动汽车各类充电方式对比

        快充时间只需10-30min,电网配套要求高。快充的充电机功率很大,一般都大于30kW,采用三相四线制380V供电,典型的充电时间是10-30min。这种充电方式对电池寿命有一定的影响,特别是普通蓄电池不能进行快速充电,因为在短时间内接受大量的电量会导致蓄电池过热。快速充电站的关键是非车载快速充电组件,它能够输出35kW甚至更高的功率。由于功率和电流的额定值很高,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。

        国内车企的快充技术已较为成熟。吉利、广汽、奇瑞等主流车企的快充时间已缩短至30min,上汽、北汽新能源等车企也控制在1小时内。随着电池技术的发展及基础配套设施的日益
完善,未来快速充电的时间有望进一步缩短至30min以内,增加电动汽车长途续航能力。

 
图:国内纯电动汽车充电时间(h)

        无线充电技术不断突破。无线充电对收发线圈水平位移的要求严格,降低提车难度的技术已逐渐问世。如高通Halo的产品就能在保证传输效率的前提下将水平位移做到±250mm,Evatran的产品用辅助装置来帮助停准位置;未来自动泊车功能的引入也将使得停准位置不再困难。此外,SAE制定的标准也将着力提高停车环节的便捷性——SAE国际无线动力小组主席杰西施耐德表示,其标准将通过“一系列文件帮助消费者迅速将自己的车辆停靠在配有TIRJ2954设备的停车区,无需做任何事即可走开,电动车自己会充电。”

        参考中国报告网发布《2017-2022年中国电动汽车充电站(桩)行业市场发展现状及十三五发展策略分析报告

 
图:高通Halo无线充电系统

 
图:高通Halo的垫板式地面装置

        无线充电价格将随技术成熟、量产和竞争加剧不断下降

        无线充电产品价格略高,且高于于有线充电(按整套系统来看)主要因为1)比有线多出线圈成本;2)技术溢价。此外,由于无线充电传输效率稍低于有线,为保证传输效率,用电成本也略高,但不显著。目前Evatran达到Level2充电水平的后装产品单价在1300-2200美元之间,Level2家庭充电桩单价在450-1000美元之间。但随技术进一步成熟、产品数量增加、量产规模扩大,无线充电产品整体的价格中枢将不断下降。

        首个乘用车无线充电系统已发布。2016年3月底,美国橡树岭国家实验室(ORNL)联合丰田、思科、Evatran以及克莱姆森大学演示了世界上首个用于乘用车的20kW无线充电系统,采用的是配有10kWh电池的丰田RAV4电动汽车,充电效率达90%以上。在这套独特的装置中,ORNL自建了逆变电源、隔离变压器、车侧电子。目前ORNL已着手研发50kW的充电装置,研发成功后预计能达到目前商用有线快充的充电效果。此外,全球已有若干机构和公司在测试其动态无线充电技术,其中包括KAIST、庞巴迪、橡树岭国家实验室、高通Halo、WiTricity等,技术和产品成熟度进展不一。

 
图:主要公司/机构的动态无线充电项目成熟度比较

        充电时间不断缩短,加速电动车的普及。方便、高效的充电方式是大量推广使用电动汽车的基础。目前快充技术的发展将电动车的充电时间缩短至30min,而未来随无线快充和动态充电投入商用,充电时间有望进一步缩短至10min以内,甚至于汽车能在行驶道路上便完成充电。未来随技术提升和成本下降,这两项前沿技术的应用将进一步提高电动汽车便捷性,甚至改变人们的出行习惯。

资料来源:中国报告网整理,转载请注明出处(ZQ)

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