电动汽车充电难难题破解：换电池 无线充电 建慢充网络

随着越来越多的城市加入到汽车限购行列，想拥有一辆属于自己的汽车也开始变得像买彩票一样——全凭手气!北京普通小汽车中签率跌至0.138%，车牌成为帝都第一铁器实至名归!

怎么才能买辆车?小编给你支个招，这不还能买电动汽车么。今天咱们就研究研究这电动汽车充电难的问题该如何解!

解法一：换电池

现在大部分电动汽车充电快则2小时，慢则7、8小时，离充电5分钟的目标相去甚远。换电池模式能够大大缩短等待时间，在换电站几分钟就能搞定，与在加油站加油的时间相差无几。

位于北京博大路的中石化加油站内，一座换电站于2016北京车展期间建成使用，是目前国内乃至全球首座大型纯电动汽车的商用换电站。

由于换电站采用纯机械模式，当驾驶员点击确认换电后，底盘下方的全自动机械手仅需几秒就可将重达400公斤的电池换下，将电池转移回电池充电间。而此时，需要支付的电费、服务费统统都会显示在屏幕上，当你支付成功后，一块满血的电池就被送出，由机械手重新进行安装，最重要的是，这一过程仅仅需要两分钟!

与外露的充电枪相比，换电站全部采用隐藏设计，操作过程全靠机械手自动完成，用户全程没有接触到电的机会。

换电池的模式可不仅仅是方便、快捷这一个优点，还有以下几大好处：

1)车电分离。用户无需购买电池，降低购车成本。

2)解决电池寿命短与车身不匹配问题，保证电动车在全生命周期内的电池使用。

3)运营商对电池专业维护，确保电池始终保持在最佳状态。

4)可实现电池的智能化管理和实时远程状态监控，确保用户驾车安全。

5)不会对现有电网产生冲击。只需设计专门供电线路在城郊建设集中充电站，配送到城区布设的换电网点。与整体改造城市电网相比，大大节约投资，占地少，建设周期短。

6)可有效利用低谷电。充电中心可以在后半夜集中充电，享受低谷优惠电价，均衡电网供电，提高能源利用效率，是一种十分有效的节能用能方式。

7)电池阶梯利用。采用换电模式，可以方便地把容量低于80%的淘汰电池集中起来，利用其剩余效能，建设储能电站。特别是在第二、三代智能电网中，可以组合成微网储能电站，实现峰谷调差和微网循环。

不过，看上去很美好的“换电池”模式也有它的弊端。

1.各车企电池型号标准不统一

据统计，生产电动车的厂家比较多，各车型的蓄电池型号与生产厂商各不相同，各品牌电动汽车的电池不能通用。从发展需求来看，要想让私家车也享受换电服务，就必须解决电池规格和充电标准等问题。

2.换电站需要大量储备

为了能够满足电动车的换电需求，换电站必须储备大量的电池。由于电池型号不同，每种电池均需储备，更增加了运营成本。一个办法可以缓解这个问题，就是多个换电站共享电池库存，降低库存成本。

3.需统一换电标准

不同品牌的电动汽车更换电池的方式并不完全相同，自动换电系统不一定能通用。因此，在建设换电站的同时，应制定统一的换电方式和标准。

综合上述利弊，目前换电模式还未能广泛应用，更适用于某些细分领域，如出租车、公共交通和物流车队等。

值得一提的是，国家电网和南方电网最初都提出了“换电为主，插充为辅”的发展思路，只是由于主流车企的反对才不得不搁置。然而，国家电网和南方电网并没有放弃旧梦，力帆汽车、北汽新能源已经开始布局换电领域，上汽集团、广汽客车和众泰汽车等都在与经营换电基础设施的公司深入探讨合作。电动汽车产业蓬勃发展之时，单一充电模式必然不能满足社会需求。

解法二：无线充电

无线充电技术源于无线电能传输，由于充电器与用电装置之间以磁场传送能量，两者之间无须导线连接。无线充电的方式可以分为四种：电场耦合式;电磁感应式;磁场共振式;无线电波式。

电动汽车采用的无线充电技术为电磁感应式或磁场共振式，将充电电缆和反射线圈埋设在停车位组成供电机构，当车辆驶入停车位，安装在车辆底部的接收线圈与发射线圈重合，车辆与充电服务器建立通信开始充电，发射线圈产生交变磁场，接收线圈产生电流通过逆变器将电能传递到电池。

电动汽车无线充电的优势在于：

1)充电设备占地小、充电便利性高。

2)充电设施可无人值守、后期维护成本低等优势。

3)在相同的占地面积下，相比于传统的充电桩充电，使用无线充电可以充电的电动车数量有所提升，增大了空间利用率。

相同功率的设备相比较，无线充电设备建设成本大概是有线电桩的2～3倍，但拥有成本只有传统有线充电与换电的十分之一。按目前的充电站建设成本来看，在免费获得充电站建设用地的前提下，需要投资约2000万元建设一个充电站，大约配8个左右充电位，按照每个充电位1：5的使用比例计算，一个充电站每天能充40辆汽车。而用无线充电技术，用2000万的投资，在不征地的前提下可以建80个无线充电位，每天可以充400台车。无需人工值守，支持全自助充电服务，运营成本几乎为零，彻底改变现有的充电结构。

虽然无线充电用户体验更佳，但也存在不少问题：

1)充电效率不高，峰值效率为90%左右，而传统充电的效率在95%左右。

2)因实现远距离大功率无线磁电转换，所以设备的耗能较高。无线传输的距离越远，无用功的耗损也就会越大。

3)无线充电设备本身实现的是二次能源转换，也就是将网电降压(或直接)变为直流电后，再进行一次较高频率的开关控制交流变换输出。由于大功率的交直交电流转换是进行电能的二次性无线传输原因，所以电磁的空间磁损率太大。

从无线充电技术在消费电子领域日渐崛起的态势来看，这项新技术在汽车产业也会高速发展，而电动汽车的走俏也为无线充电技术开辟了新的市场商机。汽车工程师协会SAE在咨询了汽车制造商、无线充电技术公司以及电力供应商之后，确立了未来汽车无线充电服务的行业标准，即输出功率≤20kW，运行频率85kHz。

关于电动汽车无线充电，科学家们还有更大胆的设想。将无线充电设备嵌入到主干道路中，未来无线电动汽车在专用道路上行驶时无需停车充电就能获得持续的续航里程，告别因电量不足而引起的“关机“。

然而，无线充电道路的建设仍需要面对太多的问题，例如公路建设、设计问题、集电器、电动汽车厂家的支持等。无线充电道路技术确实具有很大的潜力，但这是一个无比浩大的工程。不过，梦想是要有的，万一实现了呢?

解法三：建立广覆盖慢充网络

风靡全球最具代表性的电动汽车特斯拉，在美国本土市场很受追捧，销量非常可观。究其原因，除了优异的设计，还有一个必须具备的条件——方便在家充电。

美国的住宅中有近三分之二是有车库的独栋，截止2014年底，有74%的充电桩属于私人充电桩，65%的人选择在家充电，32%的人在办公场所充电，仅有3%的人在公共场所的充电桩进行充电。为什么?因为在家晚上休息时充电方便，公共充电站耗时、排队，仅可作为补电或高速公路续电。

相比之下，中国城市里有自己固定车位的车主仅是很小一部分，大部分车主是先到先停，如果要充电必须花专门的时间到公共快充桩，充电时间将会远多于加油时间。当电动汽车保有量提高后，排队将会很严重，这些都影响着使用体验。公共快充桩设备成本、建设成本都非常高，如果市场化运行，必然要有较高的充电服务费才能运行且盈利，然而这又减少了用电的成本优势，这些都抑制了消费者的购买欲。所以，中国要发展私家电动汽车，不能以费用高昂且使用低效的公共快充为主，而要建立低成本、高效、广覆盖的停车位慢充网络。

怎么建呢?因为是晚上在家充电有充裕的时间，所以选最便宜的3.3kW的慢充，从晚六点到早八点，可以充电46.2度，以百公里耗电20度估算可以提供231公里续航里程，一年是84315公里，私人用车每年平均里程大约一万公里左右，这样一个慢充至少可以供六辆车错时充电，这还只算了夜间，如果车主不开车上班，白天充电，可以服务的更多。好吧，六个停车位建一个慢充桩，费用省了一大半。桩可以安装在六个停车位中间，需要有刷卡识别、数据远传功能。桩上设收费广告位，以电动汽车广告为主，桩两侧引出延长线，由牢固的金属套管引出，在每个停车位留出一个标准化防雨转接头，转接头到车的线由厂家随车附送，车主使用保管，这样易损件可以使用的时间更长。一个慢充装置成本价在千元之内，加上线管、安装费，这样一套总费用应该在三千元之内，折合每个停车位不到500元。如果在小区里建设，可以铺设在停车位边的绿化带里，每栋楼前1～3个慢充桩，总负荷不到10kW，可以直接用居民楼的民用电，不需单独专线。如果在路边停车位安装，可以使用路灯线管。办公地点和公共停车场建设安装更方便。以深圳为例，2014年底共有300万辆车，停车位94万个，可以建桩15.6万个，总投资4.7亿，基本做到全市覆盖，而一个快充桩建设完全成本如果以10万计，仅能建设4700个。

慢充桩怎么使用呢?车主手机安装统一服务app，注册绑定车号，下班回家时通过定位显示周围空闲充电桩。如果没有，则根据实时显示充电剩余时间，选择预约排队的充电桩。充电前充电桩引出线无电，先连接转接线，然后插卡操作开始充电，充电时转接线自锁，脱落即断电，充好后app推送信息至手机，车主插卡停电拔线，下一位预约车主接收app推送消息可以充电。当市场保有量提高后。频繁被预约的桩可以扩容至三比一或二比一。车主如果晚上不能在家充电，可以选择白天到单位充电，如果急用可以在快充桩充电。

要想真正破解电动汽车充电难题绝非易事，需要政府部门、电网公司、汽车厂商共同推进，多种措施并举，绝非某项技术或政策能够独立完成。推动电动汽车的发展，更应按照市场规律，当车主真正解决了充电的后顾之忧，才能够激发强大的购买欲。