河南科技大学高等教育自学考试毕业论文
4.6 电动汽车的应用缺陷和瓶颈
目前，电动汽车技术趋于成熟，但在续驶里程、制造成本等方面还无法与传统燃油汽车相比。作为动力源的各类型蓄电池不同程度地存在着成本高、功率小、体积和重量大、充电时间长等问题，是电动汽车发展和普及应用的瓶颈。归纳起来存在：1.续驶里程有限；2.蓄电池使用寿命太短；3.电池价格昂贵；4.充电时间和充电网点短期内不能得到有效解决等问题。但随着电动车技术的发展，步得到解决。
19
电动汽车存在的缺陷和瓶颈会逐河南科技大学高等教育自学考试毕业论文
第5章 电动汽车应用的解决方式
目前解决电动汽车电池续航时间短的方法是加快充电站以及换电站的建设,只有将这些基础设施建设完善才能弥补目前蓄电池技术的不足。
在我国，电动汽车充电站的业务才刚刚起步，运营模式还没形成，各个相关的利益群体对产业发展的倾向也不尽相同。根据技术与充电方式的不同，电动汽车充电站的运营模式基本上可以分为“整车充电”与“电池更换”两种模式。
5.1 整车充电模式
整车充电模式是很多国家研究试验的重点，这种模式把电池与车辆作为一个整体来考虑，其规模化发展的关键是能够研制生产出“容量大、成本低、充电快、寿命长”的电池产品[16]，在便捷性上满足用户的需求，具体又包括常规充电和快速充电两种类型。 5.1.1 常规充电
蓄电池在放电终止后，应立即充电，充电电流相当低，大小约为15A，这种充电叫做常规充电(普通充电)。常规蓄电池的充电方法都采用小电流的恒压或恒流充电，一般充电时问为5～8h，甚至长达10至20多个小时。尽管充电时间较长，但因为所用功率和电流的额定值并不关键，因此充电器和安装成本比较低；可充分利用电力低谷时段进行充电，降低充电成本；可提高充电效率和延长电池的使用寿命[17]。
这种充电方式通常适用于：设计电动汽车的续驶里程尽可能大，需满足车辆一天运营需要，仅仅利用晚间停运时间充电。现阶段技术条件下，电池的续驶里程大约为200km，像私家车、市内环卫车、企业商务车等车辆日均行驶里程都在电池的续驶里程范围之内，均可采用常规充电的方式。 5.1.2 快速充电
快速充电又称应急充电，是以较大电流短时间在电动汽车停车的20min至2h内(具体的充电时间由电动汽车动力电池的接收能力而定)，为其提供短时充电服务，一般充电电流为150~400A。充电时间短；充电电池寿命长(可充电2000次以上)；没有记忆性，可以大容量充电及放电，在几分钟内就可充70％~80％的电；由于充电在短时间内(约为10~15min)就能使电池储电量达到80％~90％，与加油时间相仿，使电动汽车使用起来非常方便。这种充
20
河南科技大学高等教育自学考试毕业论文
电方式适用情况为：电动汽车的日平均里程大于电池的续驶里程即200km，即在车辆运行的间隙进行快速补充电，来满足运营需要；比如公交车、出租车等车辆它们的日平均行驶里程在300km左右，则还有100km左右的电量需要在峰、平时通过快速充电的方式进行补充。当然也可以采用更换电池的方式来进行能量的补给[18]。
5.2 更换电池模式
更换电池模式也称租赁电池模式，是一种把车辆与电池分开考虑的思路。用户只购买汽车，由专门的电池租赁公司负责电池的购买、租赁、充电、快速更换及管理。可以让用户像“汽车加油”一样方便地得到能源供给。它的运营模式是通过各个电池更换站集中对标准化的电池充电，电动汽车用户需要补充能源时，可以非常方便地到任意一个更换站更换充好的电池。电池更换站的运用模式可以分为以下几点。 5.2.1 电池租赁
能源供给企业购买电池后通过向中间运营商(建站企业)支付一定的建站费用来进行更换站的建设。电动汽车用户在购买“裸车”后，去电池更换站办理相应的“租赁手续”及交一定的租金就能使电动汽车投入使用。租赁的手续及租金由相关部门协商而定，对于租金可以肯定的是，因为换给消费者的是一块充满电的电池，加上一些其它成本，租赁电池的价格肯定要比消费者自己在家充电贵，但是绝对远远低于燃油的费用。用户在电池的使用过程中不仅要交租金，每次更换电池时根据电池电量的消耗情况用户还要向电池更换站交纳相应的所用电费。 5.2.2 电池的快速更换
为了使得更换更加快捷，需要更换电池的车辆进站之前应向站台提出电池更换请求，以便站台调度安排停车位置、通知电池更换库准备整车更换电池并运至更换电池区、准备卸载设备。当车辆进站后，根据调度指令将车开到更换电池区准确位置，准备更换电池。 5.2.3 电池的维护
当电池在使用过程中，个体电池的容量会出现严重不均衡的现象。这样在电池串联充电时，只要有一只电池的充电电压达到最高限制电压，就要立即停止充电，而此时电压较低的个体电池还处于欠充状态；反过来在电动汽车行驶过程中，只要有一只电池的电压下降到最低限制电压，就要断开动力
21
河南科技大学高等教育自学考试毕业论文
电池停止放电，而此时电压较高的个体电池容量不能充分利用[19]。这样长期循环使用下去，电动汽车动力电池的容量会越来越不均衡，一次充满电的行驶里程会大大降低。为充分利用锂离子动力电池的储能效率，降低使用成本，充电站建设需要设置电池容量测试与充放电维护设备，当电动汽车动力电池的容量明显出现下降时，利用该设备可以对单个电池进行容量测试，并对容量落后的电池进行多次的充放电操作，使其活性物质充分激活，容量得到恢复。
22
河南科技大学高等教育自学考试毕业论文
第6章 未来电动汽车充电技术的发展方向
6.1 整车充电中的慢速充电方式可以充分利用
低谷电力充电，电费相对降低，但是充电时间过长使车辆的使用十分不便；快速充电方式下充电时间短易于车辆的使用，但是充电费用较高，且会大大缩短电池的使用寿命。换电池模式单纯的租赁费和电费支出可能比整车充电模式有一定幅度增加，但是由于节省购买电池的费用，如果政策和管理到位，理论上车辆整个生命时期的运营费用会显著低于整车充电模式，且换电池模式的灵活性、方便性都相对较好[20]。
6.2 换电池模式属于能源新物流模式
换电池模式有利于电池生产企业规模化、标准化生产，有利于能源供给企业的规模化采购与集约化管理，能够显著降低总运营成本。能源供给企业作为一个相对独立的中间运营商，有利于政府施加更具针对性的扶持和优惠政策，如电价政策、购买电池补贴政策等，容易建立起清晰的财务盈利模式，比单纯提供充电服务可获得更高的经济回报，具有更大的发展空间。
6.3 无线快速充电将成为最理想充电方式
无线快速充电技术将会为电动汽车提供便捷的充电方式，随时随地利用各种新的清洁能源进行充电，例如风能、太阳能等。这种充电站装有太阳能发电系统或风能发电系统和蓄电设备，可与商用电力连接。能将太阳能发的电储存在蓄电设备中，然后利用太阳能发电和蓄电设备的电力为车辆充电。蓄电设备储存的电力用完时，可用商用电力为车辆充电，因此能够不受天气和时间的影响稳定充电[21]。
6.4 快速充电大量发展将带来电网谐波污染
换电池模式集中充电便于统一调度、管理和监控，能够最大程度发挥削峰填谷作用，提高电力系统负荷率，最大限度减少谐波污染等对电网的不利影响，有利于电网的安全稳定运行和电力资源的优化利用[22]。
综上所述，换电池模式具有更突出的优势和更广阔的发展前景。考虑到差异化需求和特殊情况下电能补给的需要，以更换电池为主、整车充电为辅的运营模式将成为我国电动汽车充电站未来发展的主流模式。
23