充電樁行業(yè)技術(shù)環(huán)境分析

• 李芬珍子 2023年5月17日 來源：中研網(wǎng) 1331 87
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充電樁行業(yè)技術(shù)環(huán)境分析

一、行業(yè)技術(shù)發(fā)展水平分析

1、接觸式充電技術(shù)

隨著電力電子技術(shù)和變流控制技術(shù)的飛速發(fā)展，高精度可控變流技術(shù)的成熟和普及，分階段恒流充電模式已經(jīng)基本被充電電流和充電電壓連續(xù)變化的恒壓限流充電模式取代。主導(dǎo)充電工藝的還是恒壓限流充電模式。接觸式充電的最大問題在于它的安全性和通用性。為了使它滿足嚴(yán)格的安全充電標(biāo)準(zhǔn)，必須在電路上采用許多措施使充電設(shè)備能夠在各種環(huán)境下安全充電，恒壓限流充電和分階段恒流充電均屬于接觸式充電技術(shù)。

2、感應(yīng)式充電技術(shù)

感應(yīng)充電器是利用高頻交流磁場的變壓器原理，將電能從離車的原方感應(yīng)到車載的副方，以達(dá)到給蓄電池充電的目的。感應(yīng)充電的最大優(yōu)點是安全，這是因為充電器與車輛之間并無直接的點接觸，即使車輛在惡劣的氣候下，如雨雪天，進(jìn)行充電也無觸電的危險。

二、充電樁技術(shù)發(fā)展趨勢分析

無線充電帶來變革

目前各類電動汽車的充電方式主要以充電站、充電樁或更換電池的模式為主，雖然全球充電站和充電樁的建設(shè)速度日益加快，但仍然無法匹配電動汽車快速增長的需求，成為了制約電動汽車發(fā)展的最大瓶頸之一。

WCT作為一種新興的充電技術(shù)，相比于傳統(tǒng)充電技術(shù)，具備可靠性高、安全性高、空間利用率高、單位投資效益高、建設(shè)時間短、使用與管理便捷等優(yōu)勢。

一是可靠性高。傳統(tǒng)有線充電站模式在惡劣天氣使用非常不便，充電設(shè)備易受環(huán)境影響產(chǎn)生積塵老化等問題，后續(xù)設(shè)備維護(hù)難度高成本大。而無線充電可以采取密封安裝與無接觸使用，可在惡劣天氣條件下進(jìn)行使用并提高了可靠性。

二是安全性高。電動汽車無線充電沒有外露的連接器，徹底避免漏電、跑電等安全隱患，保障人身安全。

三是空間利用率高。由于無線充電設(shè)備貼近地面安裝，甚至可以埋入地下，在相同建設(shè)面積情況下，可植入的充電設(shè)備數(shù)量更多，增加了充電站空間利用率。

四是單位投資效益高。2000萬投資，有線充電僅能提供4-8個停車位，支持40輛左右大巴，而無線充電可建造80個停車位，支持400輛大巴，或1000輛左右乘用車停車位。

五是建設(shè)時間短。相比于一個有線充電站需要約6個月時間建設(shè)，無線充電僅需一個月，其中包含兩周水泥凝固時間。

六是使用與管理便捷。無線充電設(shè)備簡化了充電流程，可以配合網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無人化管理，無需專業(yè)人員值守，將來更可以配合自動駕駛與車聯(lián)網(wǎng)，在方便了用戶的同時也降低了充電站的運營成本。

WCT簡單來說是將電能轉(zhuǎn)化為可無線傳播的能量形式并發(fā)射出去，然后再在接收端將接收到的能量轉(zhuǎn)化為電能，從而實現(xiàn)電能的無線傳輸，并進(jìn)一步將電能存儲到電池內(nèi)實現(xiàn)充電。

WCT可以分為四種類型，第一類是通過“電磁感應(yīng)”(MI)磁耦合進(jìn)行短程傳輸，第二類是將電能以電磁波“射頻”或非輻射性諧振“磁場共振”(MR)等形式傳輸，第三類是將電能以微波的形式無線傳送，即“無線電波”形式，第四類則是“電場耦合”方式。

電磁感應(yīng)式WCT，是利用電磁感應(yīng)的原理，通過線圈間的感應(yīng)耦合作用使能量從發(fā)射線圈轉(zhuǎn)移到接收線圈，從而實現(xiàn)短距離的無線電能傳輸，類似于變壓器的原理。電磁感應(yīng)式WCT的主要優(yōu)勢在于工作頻率一般為幾十KHz，輸出功率大、效率高。磁感應(yīng)能量耦合一般會采用鐵氧體磁芯，能夠大大提高線圈間耦合系數(shù)，提高無線傳輸效率。缺點是對位臵敏感度特別高，需要原邊側(cè)和副邊側(cè)距離貼近且位臵高度對準(zhǔn)，傳輸距離較近，一般為幾mm到數(shù)十cm距離。

磁場共振式WCT，同樣采用電磁感應(yīng)原理，不同之處在于發(fā)射與接收線圈采用諧振方式工作。將發(fā)射線圈的工作頻率與接收線圈的諧振頻率調(diào)節(jié)一致，形成共振，可以在接收線圈中產(chǎn)生電流，實現(xiàn)電能的無線傳輸。磁場共振式WCT的主要優(yōu)勢在于可以實現(xiàn)中遠(yuǎn)距離傳輸，能夠達(dá)到幾cm至幾m;對于線圈對位精度要求不高，有助于充電設(shè)備建設(shè);發(fā)射裝臵與接收裝臵都可以采用密封結(jié)構(gòu)，對于惡劣環(huán)境的可靠性與適應(yīng)度很高。缺點是損耗很高，距離越遠(yuǎn)，傳輸功率越大，損耗也就越大，必須對使用的頻段進(jìn)行保護(hù)。

無線電波式WCT，主要由微波發(fā)射裝置和微波接收裝置組成。接收電路可以捕捉到從墻壁彈回的無線電波能量，在隨負(fù)載做出調(diào)整的同時保持穩(wěn)定的直流電壓。

電場耦合式WCT，利用通過沿垂直都向耦合的兩組非對稱偶極子而產(chǎn)生的感應(yīng)電場來傳輸電能，其基本原理是通過電場將電能從發(fā)送端轉(zhuǎn)移到接收端。

無論哪種類型，其實都是為了解決一個問題：充電便利性。綜合來看，電磁感應(yīng)式與磁場共振式是目前最為合適的WCT，目前正在進(jìn)行無線充電研發(fā)的車型幾乎都使用此兩種技術(shù)。

電動汽車采用電磁感應(yīng)式或磁場共振式其構(gòu)型基本一致，將充電電纜和反射線圈埋設(shè)在停車位組成供電機構(gòu)，當(dāng)車輛駛?cè)胪＼囄?，安裝在車輛底部的接收線圈與發(fā)射線圈重合，車輛與充電服務(wù)器建立通訊開始充電，發(fā)射線圈產(chǎn)生交變磁場，接收線圈產(chǎn)生電流通過逆變器將電能傳遞到電池。

三、技術(shù)環(huán)境對行業(yè)的影響

目前，充電樁行業(yè)仍尚不夠成熟，未來的幾年內(nèi)，無論是商業(yè)模式還是產(chǎn)品技術(shù)都將迎來一輪較大的飛躍乃至變革。因此，提前把握充電樁行業(yè)的變革趨勢至關(guān)重要，行業(yè)的技術(shù)是其中一項很重要的部分，充電樁技術(shù)方面仍需進(jìn)一步升級。

(1)充電樁智能化程度需進(jìn)一步提升

在大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、虛擬助手等新科技的推動下，充電樁的智能化程度越來越高。目前，使用手機進(jìn)行充電設(shè)備位置的用戶占據(jù)了充電用戶的大多數(shù)。 充電客戶還可以通過手機客戶端進(jìn)行系統(tǒng)訪問和充電繳費。充電樁主可以通過手機實現(xiàn)對充電設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控，保證充電業(yè)務(wù)正常運營。此外，樁與手機配對后，樁主可通過手機遠(yuǎn)程錯峰充電，節(jié)省充電費用。這些手機應(yīng)用都充分挖掘了充電樁的使用功能，在很大程度上提高了充電樁的使用效率。

此外，在傳統(tǒng)充電樁的基礎(chǔ)上添加智能聯(lián)網(wǎng)模塊使得充電樁可以快速連接上云端，不僅能夠?qū)⒆陨淼臓顟B(tài)、充電數(shù)據(jù)、健康情況通知到云端，還能夠接受云端發(fā)來的控制指令。此外，充電樁的硬件程序還可以通過云端進(jìn)行遠(yuǎn)程升級。

(2)支付場景需更加豐富化和便捷化

支付的便捷性對于充電樁行業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。目前充電樁行業(yè)支付場景仍存在諸多問題：1、許多充電樁只能支持單一卡類，容易給使用客戶帶來需要多個支付終端的麻煩。2、支付終端升級麻煩。3、支付終端運行狀態(tài)難以了解等。因此，未來公共環(huán)境下的充電樁需要支持更加種類繁多的支付方式，如微信、支付寶、城市一卡通、銀聯(lián)卡等。不同的支付方式用以滿足不同消費群體的要求。此外，也需要開發(fā)更多種類的充電增值服務(wù)業(yè)務(wù)，從充電服務(wù)延伸到分時租賃、 電動汽車售后服務(wù)、與商場和超市商戶合作等方面。

(3)充電樁的安全性將大大提高

近年來，發(fā)生了多起電動車自燃事件，究其原因包括電池系統(tǒng)管理不完善、與充電設(shè)備通訊障礙導(dǎo)致的電池過充短路等。在這諸多事故的導(dǎo)火索中，充電樁安全問題成為了最大的罪魁禍?zhǔn)住Ｒ虼?，充電樁安全性問題引發(fā)了行業(yè)內(nèi)的強烈關(guān)注。國家能源局也曾發(fā)布《關(guān)于開展電動汽車充電基礎(chǔ)安全專項檢查的通知》，并在全國范圍內(nèi)對已經(jīng)建成的純電動汽車充電樁的安全性進(jìn)行專項檢查。在國標(biāo)規(guī)定下，電動汽車充電樁應(yīng)具備過欠壓保護(hù)、防雷保護(hù)、輸出短路保護(hù)、漏電保護(hù)及過流保護(hù)等保護(hù)裝置;電動汽車充電樁內(nèi)有漏電保護(hù)器，當(dāng)電動汽車充電樁在待機或充電過程中如出現(xiàn)漏電情況會及時跳閘，保護(hù)客戶人身安全;電動汽車充電樁具備應(yīng)急紅色緊急按鈕，在緊急情況下按下按鈕，樁體瞬間斷電，保護(hù)人身財產(chǎn)安全。企業(yè)也開發(fā)了諸多提升安全性的技術(shù)：無電插頭設(shè)計可以做到在拔下充電槍后將主回路電源和輔助電源同時切斷，只有插上充電槍并認(rèn)證通過后才通電，防護(hù)等級達(dá)到IP54，徹底杜絕了安全隱患;特來電的CMS充電管理系統(tǒng)可以在BMS出現(xiàn)偏差或者異常的情況下，有效協(xié)同，停止充電，主動保護(hù)，大大提高了充電的安全。

(4)V2G 將成為必然趨勢

V2G是Vehicle-to-Grid的簡稱，它的核心思想在于電動汽車和電網(wǎng)的互動，利用V2G技術(shù)可以實現(xiàn)電動汽車和電網(wǎng)之間的雙向通信和雙向能量流，能夠有效管理電動汽車的充放電過程，最小化電動汽車負(fù)荷對電網(wǎng)的沖擊，同時充分利用電動汽車電池資源增加電網(wǎng)能量管理靈活性和穩(wěn)定性。也就是說，當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷過高時，由電動汽車儲能源向電網(wǎng)饋電;而當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷低時，用來存儲電網(wǎng)過剩的發(fā)電量，避免造成浪費。因此，V2G技術(shù)是融合了電力電子技術(shù)、通信技術(shù)、調(diào)度和計量技術(shù)、需求側(cè)管理等的高端綜合應(yīng)用，V2G技術(shù)的實現(xiàn)將使電網(wǎng)技術(shù)向更加智能化的方向發(fā)展。

此外，通過V2G的方式電網(wǎng)和車輛間的互動實現(xiàn)能量合理分配，對于用戶和電網(wǎng)是一件雙贏的事情：對于電網(wǎng)而言，削峰填谷措施可以降低成本，其節(jié)約的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出為電動車用戶所提供的收益;對于用戶而言，不僅不需要花費一定的費用為汽車充電還可以通過向電網(wǎng)售電的方式增加額外收入，有利于新能源汽車的推廣。目前，我國已經(jīng)在北京等城市開展了V2G的試點研究，并在V2G放電負(fù)荷預(yù)測、放電控制策略等方面取得了一定的研究成果。未來，V2G將成為充電樁行業(yè)的必然趨勢。

《2023-2028年中國充電樁行業(yè)深度分析與投資戰(zhàn)略研究報告》由中研普華充電樁行業(yè)分析專家領(lǐng)銜撰寫，主要分析了充電樁行業(yè)的市場規(guī)模、發(fā)展現(xiàn)狀與投資前景，同時對充電樁行業(yè)的未來發(fā)展做出科學(xué)的趨勢預(yù)測和專業(yè)的充電樁行業(yè)數(shù)據(jù)分析，幫助客戶評估充電樁行業(yè)投資價值。

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