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电动汽车充电方案比选  

2011-08-17 14:27:02|  分类: 电子技术 |  标签: |举报 |字号 订阅

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  本文尝试对电动汽车各种充电方案进行分析,以期寻找出实用、可行的中国电动汽车充电方案。

  一、充电站的作用与功能
  充电站一般而言,具有两项功能:常态充电和救急充电。
  1、常态充电:相当于燃油汽车必须经常到加油站加油,电动汽车的日常充电可以靠充电站完成。但事实上充电站常态充电弊端众多:家用电动汽车动力电池40~60AH,工作电压在300V~400V,续航能力在120~150km范围内,商用电动巴士(公共交通或城际交通),动力电池400~600AH,工作电压350V~400V,其续航能力300~400km,也就是说,无论是一次充电行驶150km的家用电动汽车,还是一次充电续航400km的城际巴士,都必须每天充电,因此,不能套用燃油汽车的加油站论模式而选择充电站作为电动车常态充电方式,毕竟,燃油汽车加一次油可续行400~500KM。通常5~7天才需加一次油,而且加油时间短暂。每天都必须到充电站充电,充电时间1小时以上,这是绝大多数车主无法接受的。此外,要想在1小时内充满电,必须采用“快充模式”,亦即以≥1.0C的电流充电,此种充电模式安全风险大,充电不能超过80%,而我们知道,现在电动汽车普遍采用的动力锂电池的电子漂移镶嵌特性表明:提高电池出力的关键点是充电至80%~100%最后充电区间的小电流充电,充电站快充模式不提供小电流慢充,而快充至80%并不能获取80%出力,有数据表明仅50%~60%,那么,常态慢充续航150km的电池,常态用充电站快充,续航能力不会超过100km!这表明:即使电动汽车在城区作短途行驶,也有可能出现每天一次或多次的充电站充电的情形,由此,电动汽车的适用性将大打折扣。于上可以认定,快速充电站不能独立承担常态充电任务。
  2、救急充电:在电动汽车偶发性缺电而又无法插电慢充的情形下实施短时快充,使电动车辆快速获取扩程30~50KM的能力。显然,这才是充电站的主要功能,作为应急系统,少量的快充站和移动式快充车是必须先期建设的。

  二、电动汽车的峰谷充电
  根据国家发改委新能源汽车产业规划,我国新能源汽车近年达到产量的5~10%,2009年汽车年产达到1300万辆,10%则为130万辆,在比例不变的情形下,五年电动汽车社会保有量将达到600~700万辆,所需慢充功率为2000~3000万千瓦,快充则功率可达1.0~1.2亿千瓦。2008年全国电力总装机上亿千瓦。电动汽车充电功率相当于全国装机的15%。如若采用快充电站在峰电期充电,则可能导致电力缺口上千亿千瓦。相反,上亿装机,在谷期会有1/3谷电装机,亦即2~2.5亿千瓦。我国电网以热电为主,调峰谷能力较差,如何保证谷电时段的基本用电负荷,是改善电网质量的关键因素。
  电动汽车充电应选择谷期,谷电通常出现在晚11时~次日7时,此时段尤其适合插电慢充6~8小时,充电时段与车主睡眠时段重合,人养精蓄锐,车充电补能,两全其美!电动汽车常态慢充,充电电流应为0.2~0.3C,约为快充的1/5~1/4,据此设计功率相对较小的车截智能充电机,借助夜间停车场所的交流电源桩完成谷电慢充,既省钱,又保证充电质量,而且还可改善电网峰谷差。

  三、电动汽车的另类救急充电
  若电动汽车常态充电选用车载智能充电机,谷电时段插电慢充,则我们必须寻找一条替代充电站的救急方案:
  其一:电池租赁替换方案,这一方案的思想是车主购车不带电池,电池另租,电池租赁公司拥有一定量的电池备份,自行在谷电期充好电,在电动车电池放电报警后到电池更换站换电池(如同换煤气瓶),换下的电池则充电后另成备份。
  这一方案的好处是可以降低购电动汽车的门槛,同时电池可以谷电慢充,又不耗费车主太多时间,但也存在三个问题:首先,电池公司必须具备两倍电动汽车的电池数量,否则无法谷电充电,其次,电池规格必须具备有良好的互换性,此外,车辆设计时必须考虑电池的频繁更换要求会损失很多空间,同时车主每天必须到电池站换电池,这与充电站充电毫无二致,车主会嫌烦!
  其二:充电站移动式充电车,如同道路救助,由专业公司负责,在接到救助电话时,接收到站快充或充电车现场救助急充.此方案的缺点是中远程式救助充电困难以及一次性投资较大以及救助不及时,因此,不适合大量选用,但可少量救急。
  其三:自备发电机方案:最典型当数通用雪佛来Volt,此车为纯电动汽车,但备有一小型汽油发电机及一个10L备用油箱,在车辆放电报警后可启动汽油发电机发电,供车载充电机为电池充电,使得电动汽车续行30~50公里(Volt的缺点为续航能力太小,仅60KM)。
  建议电动汽车生产厂家选择自备汽油发电机方案,在家用乘用车上,配置3KW~5KW燃油发电机,在必要时供给车载式3KW~5KW充电机在运行中为动力电池充电,这也可理解成另类混合动力(只有电动驱动装置而无燃油驱动装置)。

  四、结语:
  1、电动小汽车配置3~5KW车载充电机同等功率汽油发电机(成本3~5千元)。正常情况下,利用夜间停车场所的交流电源桩在谷电期为动力电池充电,途中缺电则利用众多加油站为发电机加油、自发电为电池充电。
  2、商用巴士则配置0.25C车载充电机,在终端停车场设置交流电源桩,于谷电期用车载充电机慢充,同时按路径在中途设置若干快充站,临时用1~2C快速补电。

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