隨著中國(guó)新能源汽車的不斷發(fā)展，秉著“車樁相隨”的原則，我國(guó)充電樁產(chǎn)業(yè)也不斷迸發(fā)出強(qiáng)勁的生命力，充電樁初步形成了經(jīng)濟(jì)效益。在上文中，我們已經(jīng)初步討論過充電樁行業(yè)發(fā)展的三大驅(qū)動(dòng)力：汽車的電動(dòng)化趨勢(shì)、政策的扶持以及車樁配比缺口帶來的市場(chǎng)需求。本文中，我們將嘗試解析我國(guó)充電樁的技術(shù)現(xiàn)狀和未來技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

　　目前市面上的充電樁可以分為多種類別(見表1)，隨著新能源汽車不斷推廣，對(duì)充電樁的需求也不斷提升，在此大背景下，充電樁技術(shù)取得了一系列突破，但也面臨著不少的難題。

　　表1 市面上的充電樁類別劃分

　　充電樁需求旺盛，技術(shù)瓶頸有待突破

　　新能源汽車的崛起已是大勢(shì)所趨。新能源汽車的動(dòng)力供給—充電樁，同樣前景光明，充電樁市場(chǎng)剛性需求持續(xù)旺盛，2018年1月-5月新增公共充電樁5.23萬個(gè)，月均新增公共類充電樁約1.05萬個(gè)，相較2017年前5個(gè)月，增速大幅提高。另外，近幾年，國(guó)家發(fā)布了一系列有利政策和標(biāo)準(zhǔn)推動(dòng)充電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。其中，《電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南(2015-2020)》明確提出，到2020年新增集中式充換電站超過1.2萬座，分散式充電樁超過480萬個(gè)，以滿足全國(guó)500萬輛電動(dòng)汽車充電需求。隨著政策的拉動(dòng)和市場(chǎng)機(jī)制的完善，充電樁市場(chǎng)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)更為強(qiáng)勁。

　　盡管目前充電樁市場(chǎng)需求旺盛，但充電樁技術(shù)還存在很多不足。現(xiàn)有采用的充電樁技術(shù)中，充電樁由電氣控制單元、充電單元、充電控制器、人機(jī)界面模塊、讀卡器、通信模塊、電度表、增值服務(wù)及監(jiān)控運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)等構(gòu)成，其中充電的核心部分是電氣控制單元。充電樁核心充電模塊結(jié)構(gòu)原理如圖1所示，通過將充電模塊進(jìn)行多路并聯(lián)可以組成不同的充電樁，從而調(diào)節(jié)功率的大小。接下來筆者將嘗試梳理目前充電樁技術(shù)發(fā)展中的瓶頸：

　　圖1 充電模塊結(jié)構(gòu)原理

　　首先是是現(xiàn)有市區(qū)停車場(chǎng)的配電容量無法滿足發(fā)展大功率充電樁的需求。充電樁汽車屬于三級(jí)電力用戶范疇，設(shè)備容量大于100kW的充電樁對(duì)應(yīng)的供電等級(jí)在10～20 kV，設(shè)備容量小于100 kW充電站對(duì)應(yīng)的供電等級(jí)在380 V。一座配有10臺(tái)500kW充電樁的充電站，需要的配電容量在5000kVA。按照國(guó)標(biāo)要求，需要建立獨(dú)立的變電站，這在市區(qū)內(nèi)絕大多數(shù)的停車場(chǎng)都不太可能實(shí)現(xiàn)，因此，快充充電站適合建設(shè)在城市郊區(qū)。

　　另一方面則是現(xiàn)有的導(dǎo)體材料和接頭工藝技術(shù)還無法滿足需求。以目前所有的充電樁技術(shù)，要實(shí)現(xiàn)快速充電就不得不加大輸出電流，這要求導(dǎo)體材料和接頭必須可以承受幾百安培的電流。根據(jù)歐姆定律(P=I2R)可以得出，導(dǎo)體自身的損耗隨電流的平方不斷提高，因此在充電電流達(dá)到數(shù)百安培的條件下，只有保證導(dǎo)體材料和接頭處電阻降低到一定程度，才能避充電過程中產(chǎn)生過大的熱量，車輛充電安全才能得以保障。

　　充電樁技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

　　盡管新能源汽車具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，但要真正替代傳統(tǒng)燃油車，成為人們主流的交通工具，新能源汽車的續(xù)航里程仍需要不斷延長(zhǎng)，充電效率也需要不斷提高，充電時(shí)長(zhǎng)更需要進(jìn)一步縮短。而電池的容量、材質(zhì)、密度、電池組管理系統(tǒng)BMS的能力和充電樁自身的輸出功率，都會(huì)對(duì)汽車電池的充電效率產(chǎn)生影響，因此，只有在發(fā)展電池技術(shù)的同時(shí)，不斷突破充電樁技術(shù)的難點(diǎn)，才能有效縮短充電時(shí)長(zhǎng)。這也意味著高倍率充電的實(shí)現(xiàn)，依賴的不僅僅是電池組能量密度的增長(zhǎng)，還需要充電樁功率的提升。由此看來，未來研發(fā)的重點(diǎn)之一將是大功率充電樁，未來的主流配置也將是350kW以上的充電機(jī)。

　　為提升充電效率，國(guó)內(nèi)學(xué)者提出的“柔性充電”的概念，該技術(shù)的亮點(diǎn)在于根據(jù)不同的情況靈活地對(duì)充電功率進(jìn)行分配。具體過程指將制定的充電模塊組合成具有超大功率的充電堆，通過采用功率動(dòng)態(tài)分配的技術(shù)對(duì)集中停放的新能源汽車充電，在停車區(qū)充電車輛較多時(shí)，可以將充電模塊分開使用，當(dāng)對(duì)充電功率要求較高時(shí)又可以集中使用。“柔性充電”的資源共享模式有利于提高對(duì)充電資源的利用率，提高充電效率的同時(shí)又降低了成本，未來可以廣泛投入到實(shí)際應(yīng)用的區(qū)域主要在集中停車區(qū)。

　　值得一提的是，“閃速充電(FlashCharging)”概念也逐漸火熱。目前，市面上普通的慢充時(shí)間從幾個(gè)小時(shí)到十幾個(gè)小時(shí)不等，而瑞士ABB集團(tuán)已經(jīng)開發(fā)出了能在15s內(nèi)完成汽車充電的電動(dòng)巴士技術(shù)，即“閃速充電(FlashCharging)”。“閃速充電”的充電功率可以達(dá)到400kW，具體指的是在行駛路線上設(shè)置充電點(diǎn)對(duì)電動(dòng)巴士(乘員135人)進(jìn)行充電，充電點(diǎn)設(shè)置于車輛的上方，激光控制移動(dòng)臂與其相連，可以在15s內(nèi)為電動(dòng)巴士提供足夠行駛至下一個(gè)充電站的電力，時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)的完整充電可以在線路終點(diǎn)站進(jìn)行，為汽車提供更加充足的動(dòng)力行駛更長(zhǎng)距離。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，隨著電池能量密度的不斷提高和充電功率的不斷發(fā)展，未來電動(dòng)車充電時(shí)間有望縮短至普通汽車加油時(shí)間相仿的程度。

　　此外，國(guó)際上無線充電技術(shù)也逐漸成為行業(yè)關(guān)注重點(diǎn)之一。一項(xiàng)可實(shí)現(xiàn)20kW充電功率的新型無線充電技術(shù)不久前在美國(guó)能源網(wǎng)站上發(fā)布，該技術(shù)充電功率是目前充電樁的三分之一，在未來這項(xiàng)無線充電技術(shù)的功率有望達(dá)到50kW。無線充電技術(shù)的最大缺點(diǎn)就是速度相對(duì)較慢，但其擺脫了有線充電中電纜的限制，具有更加方便、安全的特點(diǎn)，可以應(yīng)用在停車場(chǎng)、升降機(jī)車庫等等多個(gè)場(chǎng)景中。隨著無線充電技術(shù)的不斷發(fā)展，公交車、卡車等車型也可以采用該系統(tǒng)，當(dāng)技術(shù)發(fā)展到一定程度，未來甚至可以在電動(dòng)汽車行駛的過程中進(jìn)行充電，實(shí)現(xiàn)無限續(xù)航的目標(biāo)。

　　結(jié)語

　　一定程度上來說，充電技術(shù)未來發(fā)展的方向是大功率快充，但整體上充電樁的發(fā)展還受到汽車電池技術(shù)、電網(wǎng)容量配置、導(dǎo)體材料等多種因素的限制。未來還應(yīng)以慢充、快充相結(jié)合的方式作為補(bǔ)充。首先是根據(jù)停車時(shí)間的長(zhǎng)短設(shè)置快充和、慢充充電樁：城市郊區(qū)和高速服務(wù)區(qū)由于停車時(shí)間相對(duì)較短，建議建立快充充電樁，市區(qū)停車場(chǎng)則可以采用慢充充電樁。另外，還應(yīng)促進(jìn)充電樁的多樣化發(fā)展，以無線充電和閃速充電為補(bǔ)充，將閃速充電區(qū)設(shè)置在城市的各路段，為電動(dòng)汽車提供動(dòng)力延長(zhǎng)續(xù)航里程。此外，還必須從應(yīng)用的智能化、多樣化，技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和管理的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，利用大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)+等技術(shù)手段，促進(jìn)信息的互聯(lián)互通、開放共享，促進(jìn)充電樁網(wǎng)絡(luò)和車輛匹配度的提高，從而推動(dòng)新能源汽車更加綠色、安全、快捷。