充電樁行業技術環境分析

• 李芬珍子 2023年5月17日 來源：中研網 1331 87
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充電樁行業技術環境分析

一、行業技術發展水平分析

1、接觸式充電技術

隨著電力電子技術和變流控制技術的飛速發展，高精度可控變流技術的成熟和普及，分階段恒流充電模式已經基本被充電電流和充電電壓連續變化的恒壓限流充電模式取代。主導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。為了使它滿足嚴格的安全充電標準，必須在電路上采用許多措施使充電設備能夠在各種環境下安全充電，恒壓限流充電和分階段恒流充電均屬于接觸式充電技術。

2、感應式充電技術

感應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到車載的副方，以達到給蓄電池充電的目的。感應充電的最大優點是安全，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，進行充電也無觸電的危險。

二、充電樁技術發展趨勢分析

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展的最大瓶頸之一。

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

一是可靠性高。傳統有線充電站模式在惡劣天氣使用非常不便，充電設備易受環境影響產生積塵老化等問題，后續設備維護難度高成本大。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。由于無線充電設備貼近地面安裝，甚至可以埋入地下，在相同建設面積情況下，可植入的充電設備數量更多，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。

五是建設時間短。相比于一個有線充電站需要約6個月時間建設，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。無線充電設備簡化了充電流程，可以配合網絡進行無人化管理，無需專業人員值守，將來更可以配合自動駕駛與車聯網，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化為可無線傳播的能量形式并發射出去，然后再在接收端將接收到的能量轉化為電能，從而實現電能的無線傳輸，并進一步將電能存儲到電池內實現充電。

WCT可以分為四種類型，第一類是通過“電磁感應”(MI)磁耦合進行短程傳輸，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。

電磁感應式WCT，是利用電磁感應的原理，通過線圈間的感應耦合作用使能量從發射線圈轉移到接收線圈，從而實現短距離的無線電能傳輸，類似于變壓器的原理。電磁感應式WCT的主要優勢在于工作頻率一般為幾十KHz，輸出功率大、效率高。磁感應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，提高無線傳輸效率。缺點是對位臵敏感度特別高，需要原邊側和副邊側距離貼近且位臵高度對準，傳輸距離較近，一般為幾mm到數十cm距離。

磁場共振式WCT，同樣采用電磁感應原理，不同之處在于發射與接收線圈采用諧振方式工作。將發射線圈的工作頻率與接收線圈的諧振頻率調節一致，形成共振，可以在接收線圈中產生電流，實現電能的無線傳輸。磁場共振式WCT的主要優勢在于可以實現中遠距離傳輸，能夠達到幾cm至幾m;對于線圈對位精度要求不高，有助于充電設備建設;發射裝臵與接收裝臵都可以采用密封結構，對于惡劣環境的可靠性與適應度很高。缺點是損耗很高，距離越遠，傳輸功率越大，損耗也就越大，必須對使用的頻段進行保護。

無線電波式WCT，主要由微波發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，在隨負載做出調整的同時保持穩定的直流電壓。

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生的感應電場來傳輸電能，其基本原理是通過電場將電能從發送端轉移到接收端。

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，電磁感應式與磁場共振式是目前最為合適的WCT，目前正在進行無線充電研發的車型幾乎都使用此兩種技術。

電動汽車采用電磁感應式或磁場共振式其構型基本一致，將充電電纜和反射線圈埋設在停車位組成供電機構，當車輛駛入停車位，安裝在車輛底部的接收線圈與發射線圈重合，車輛與充電服務器建立通訊開始充電，發射線圈產生交變磁場，接收線圈產生電流通過逆變器將電能傳遞到電池。

三、技術環境對行業的影響

目前，充電樁行業仍尚不夠成熟，未來的幾年內，無論是商業模式還是產品技術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的變革趨勢至關重要，行業的技術是其中一項很重要的部分，充電樁技術方面仍需進一步升級。

(1)充電樁智能化程度需進一步提升

在大數據、物聯網、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，使用手機進行充電設備位置的用戶占據了充電用戶的大多數。 充電客戶還可以通過手機客戶端進行系統訪問和充電繳費。充電樁主可以通過手機實現對充電設備的遠程監控，保證充電業務正常運營。此外，樁與手機配對后，樁主可通過手機遠程錯峰充電，節省充電費用。這些手機應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，在傳統充電樁的基礎上添加智能聯網模塊使得充電樁可以快速連接上云端，不僅能夠將自身的狀態、充電數據、健康情況通知到云端，還能夠接受云端發來的控制指令。此外，充電樁的硬件程序還可以通過云端進行遠程升級。

(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的發展至關重要。目前充電樁行業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、支付終端運行狀態難以了解等。因此，未來公共環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，也需要開發更多種類的充電增值服務業務，從充電服務延伸到分時租賃、 電動汽車售后服務、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，發生了多起電動車自燃事件，究其原因包括電池系統管理不完善、與充電設備通訊障礙導致的電池過充短路等。在這諸多事故的導火索中，充電樁安全問題成為了最大的罪魁禍首。因此，充電樁安全性問題引發了行業內的強烈關注。國家能源局也曾發布《關于開展電動汽車充電基礎安全專項檢查的通知》，并在全國范圍內對已經建成的純電動汽車充電樁的安全性進行專項檢查。在國標規定下，電動汽車充電樁應具備過欠壓保護、防雷保護、輸出短路保護、漏電保護及過流保護等保護裝置;電動汽車充電樁內有漏電保護器，當電動汽車充電樁在待機或充電過程中如出現漏電情況會及時跳閘，保護客戶人身安全;電動汽車充電樁具備應急紅色緊急按鈕，在緊急情況下按下按鈕，樁體瞬間斷電，保護人身財產安全。企業也開發了諸多提升安全性的技術：無電插頭設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證通過后才通電，防護等級達到IP54，徹底杜絕了安全隱患;特來電的CMS充電管理系統可以在BMS出現偏差或者異常的情況下，有效協同，停止充電，主動保護，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的互動，利用V2G技術可以實現電動汽車和電網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，最小化電動汽車負荷對電網的沖擊，同時充分利用電動汽車電池資源增加電網能量管理靈活性和穩定性。也就是說，當電網負荷過高時，由電動汽車儲能源向電網饋電;而當電網負荷低時，用來存儲電網過剩的發電量，避免造成浪費。因此，V2G技術是融合了電力電子技術、通信技術、調度和計量技術、需求側管理等的高端綜合應用，V2G技術的實現將使電網技術向更加智能化的方向發展。

此外，通過V2G的方式電網和車輛間的互動實現能量合理分配，對于用戶和電網是一件雙贏的事情：對于電網而言，削峰填谷措施可以降低成本，其節約的成本遠遠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，我國已經在北京等城市開展了V2G的試點研究，并在V2G放電負荷預測、放電控制策略等方面取得了一定的研究成果。未來，V2G將成為充電樁行業的必然趨勢。

《2023-2028年中國充電樁行業深度分析與投資戰略研究報告》由中研普華充電樁行業分析專家領銜撰寫，主要分析了充電樁行業的市場規模、發展現狀與投資前景，同時對充電樁行業的未來發展做出科學的趨勢預測和專業的充電樁行業數據分析，幫助客戶評估充電樁行業投資價值。

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