電動汽車動力源于電池，目前使用的電池都是二次電池，即可充電池。充電電池的壽命指標(biāo)是充電次數(shù)。通俗理解，充電電池隨時間延長，它會衰減的。如何防止電池衰減過快，同時又要滿足大眾對充電便捷性的要求，是大家比較關(guān)心的。下面對電動汽車充電機(jī)理探討及不同方式難點(diǎn)分析進(jìn)行分析，供使用者參考。

一、目前推廣應(yīng)用的難點(diǎn)是一次持續(xù)里程短、充電時間長

1)一次持續(xù)里程短。目前電動汽車一次持續(xù)里程比較合理的在200公里到300公里之間。但與燃油車相比還差一半以上。商家一而再三打廣告，說一次充電能跑500公里、800公里，是在誤導(dǎo)了消費(fèi)者。實(shí)際情況是，電動汽車一次充電能跑多少公里，與車載電池多少是成線性有關(guān)的。要跑得越遠(yuǎn)，車載電池量必須裝越多。

車載電池量在汽車工程設(shè)計值上，必須要考量其技術(shù)上可行性，經(jīng)濟(jì)性的合理性。與燃料車的油箱容積大小設(shè)計是一樣，不是可以任意地?zé)o限大的。目前電動汽車的一次里程不能做到燃油車一樣的長，主要理由是由于動力電池的比能量與汽柴油相相比，還差100多倍。我們每天能聽到動力電池技術(shù)在進(jìn)步，但是從科學(xué)上講，在短期內(nèi)，動力電池新能源汽車一次里程上沒有可能趕上燃油汽車的。

2)充電時間長達(dá)6-8個小時，是比較科學(xué)的。也就是說，實(shí)際上電動汽車充電的便捷性是大家不能接受的。一是用家里220V交流電來充電，充電時間要6-8小時；二是到充電站用直流充電，除了排隊外，充電過程要的時間也必須要在30分鐘以上；三是買換電池的車吧，基本上沒有賣的。

二、提高充電方便性基本途徑

1)如果能用民用交流電充電，如果充電時間少于要3小時能接受；

2)如果到充電站用直流充電，充電時間少于1個小時能接受；

3)如果換電池，必須電池是自己專用，是可以接受。

三、鋰離子動力電池組的充電模式

下面是充電曲線，即充電模式采用“限流、限壓”兩階段充電模式。

1)限流過程：

這一階段的充電叫 “限流”充電，充電電流保持在限流值。隨著充電的延續(xù)，電池電動勢不斷上升，電池的充電壓也不斷上升。當(dāng)電池電壓上升到允許的最高充電電壓時，保持恒壓充電。廠家建議：一般采用最佳充電倍率(鋰離子電池為0.3CA)進(jìn)行限流充電。

2)限壓過程：

在這一階段，由于電池電動勢還在不斷上升，而充電電壓又保持不變，所以電池的充電流呈雙曲線趨勢不斷下降，一直下降到零。這一階段的充電叫恒“恒壓”充電，這一階段的充電電壓：U=E+IR=恒壓值。

(實(shí)際做法：當(dāng)充電電流減小到0.015CA時就可停止充電。)

三、對離子動力電池組充電，實(shí)際是一個動態(tài)的過程

充電系統(tǒng)必須具有自動調(diào)節(jié)充電參數(shù)、自動控制和自動保護(hù)功能：

1)自動調(diào)節(jié)充電參數(shù)

a)例如，在充電時，尤其在恒壓充電階段，如果電池組中有某一個單體電池的充電電壓超過允許的充電電壓(根據(jù)不同鋰電池的特性一般設(shè)定為3.9V～4.3V之間)時，充電系統(tǒng)應(yīng)會根據(jù)電池管理系統(tǒng)(BMS)輸出的信號，自動減小充電電壓和電流，使該電池的充電電壓不超過允許的充電電壓，防止該電池過壓充電。

b)再如，在充電開始時，經(jīng)電池管理系統(tǒng)(BMS)監(jiān)測到有某一個單體電池的電壓過低，充電系統(tǒng)應(yīng)能自動改小初始充電電流，待電池的電壓正常后，再轉(zhuǎn)入正常充電。

所以，在充電過程中，充電系統(tǒng)必須能根據(jù)電池組的狀態(tài)、電池管理系統(tǒng)(BMS)輸出的信息和整車監(jiān)控輸出的信息，自動調(diào)節(jié)充電參數(shù)和自動控制充電。

2)自動控制和自動保護(hù)功能

在充電過程中，電池組和電動車發(fā)生任何不正常情況時，如電池組短路、斷路、高溫、起火和有電池?fù)p壞時，充電系統(tǒng)應(yīng)能迅速切斷電源，停止充電。

3) 與整車CAN總線通信

在充電過程中，充電系統(tǒng)的信息可與整車CAN總線通信。

四、對電池充電實(shí)際上“電”能轉(zhuǎn)換成“化學(xué)”能過程

對電池充電必須配備充電設(shè)備——充電器。充電器就是把交流電網(wǎng)電源經(jīng)過整流濾波后，并經(jīng)一系列調(diào)控后，輸出DC電源，供給動力電池組進(jìn)行充電，即電池組接受的直流電。充電器分為三類：

a)早期使用最多的充電器是采用可控硅作整流控制元件的工頻充電器。必須配置一個龐大而笨重的工頻變壓器。而且效率低、功率因數(shù)低、容易對電網(wǎng)造成污染。

b)高頻開關(guān)電源充電器。它具有體積小，重量輕，工作可靠，效率高，功率因數(shù)高、不怕電網(wǎng)波動和不造成電網(wǎng)波動、既不怕電網(wǎng)干擾又不干擾電網(wǎng)、功率可小可大，容易實(shí)現(xiàn)智能化等優(yōu)點(diǎn)。特別適合做小功率到大功率、特大功率的高頻開關(guān)電源充電器?？梢酝ㄟ^模塊的串聯(lián)，做成高壓充電器；也可以通過模塊的并聯(lián)，做成大電流充電器；還可以通過模塊的串聯(lián)和并聯(lián)，做成高電壓、大電流的大功率充電器。該開關(guān)電源充電器還具有根據(jù)電池管理系統(tǒng)(BMS)的信息，自動調(diào)節(jié)充電參數(shù)和自動保護(hù)電池的功能。

c)種脈沖充電器，結(jié)構(gòu)比較復(fù)朵，技術(shù)難度較大。脈沖充電可以減少電池在充電時產(chǎn)生的極化現(xiàn)象，從而提高電池的充電效率，減少充電時間，實(shí)現(xiàn)快速充電。

以上說明，電能變成化學(xué)能是一個十分復(fù)雜的過程，必須有充電器和BMS協(xié)同工作，才能完成這一工作。

五、充電時間長是電動汽車推廣應(yīng)用的一個難題

1)難題之一：按最佳充電要求對電動汽車充電的充電時間，至少要3個小時。因此，電動汽車的充電方式不能像燃油汽車在加油站加油那樣，在像加油站那樣的充電站進(jìn)行充電。

2)難題之二：電動汽車的充電系統(tǒng)是各自獨(dú)立的。它不可能在充電站里并聯(lián)充電。也就是說不能幾輛電動汽車共用一臺充電器。

五、電池快充(快換)是市場對電動汽車的必然要求

1)電池快充的技術(shù)難點(diǎn)：能做到20分鐘充滿電，電動汽車的市場競爭力將會明顯提升。其難點(diǎn)是：

a)要有能接受快充的電池。前磷酸鐵鋰鋰離子電池來說是可能的3CA的充電倍率進(jìn)行充電，鈦酸鋰電池可以接受更高的10CA的充電倍率進(jìn)行充電。

b)20分鐘充滿電，那至少要用3CA的充電倍率進(jìn)行充電，電池組導(dǎo)線及接頭的容量至少要增加5倍以上，如何解決？

c)充電設(shè)備所需的功率很大。以一輛電動大巴為例，它配置600Ah的電池120個。3CA的充電電流為1800A，充電電壓510V。充電器的輸出功率為918kw，電網(wǎng)提供的功率1150kw，如何解決？

2)電池快換的技術(shù)難點(diǎn)：換一次電池的時間大約需要10分鐘，大眾是滿意度，但是其技術(shù)難點(diǎn)是：

a)用快速更換法時，要求電池組的容量減半。這樣一來，電池的放電倍率增加一倍，會使電池的壽命減少。

b)用快速更換法時，對電池組的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計和電池的一致性、充電控制要求更高，增加電動車的運(yùn)行成本。

c)如果仍然保持電池合理的配置，那么也要增加一倍的電池儲備，自然會增加電動車的運(yùn)行成本。

六、觀點(diǎn)及建議

1)電動汽車與燃油汽車相比，在一次性里程和能量加注的便捷性上，是沒有辦法比的。

2)對電動汽車的用途進(jìn)行具體分析，進(jìn)行綜合考量，進(jìn)行組合法，提高充(換)電的便捷性。基本原則是電動汽車是充電不是換電，規(guī)充電為主、快速補(bǔ)充充電為輔的充電方式為好。常規(guī)充電的時間約4小時。我們主張快速補(bǔ)充充電的充電倍率1CA左右，充電1小時，就可充電80%以上。

3)對于電動公交車而言，充電站就設(shè)在公交車總站內(nèi)。在晚間下班后利用低谷電充電，可利用時間5～6小時。白天運(yùn)行的車輛，續(xù)駛里程不夠時，可利用中間休息待班時間進(jìn)行補(bǔ)充充電。10米以上公交車以架空接觸網(wǎng)充電位最佳，以槍充為輔。

4)其他車輛以槍充為主，配交流充電機(jī)和直流充電，兩個模式應(yīng)該是標(biāo)配。

5)快速補(bǔ)充充電的充電倍率1CA，充電80%以上，最快不能超過3C，要有耐心等20分鐘以上。

6)隨車帶15Kw以下便攜的充電器，走到哪里充到哪里。

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