电动汽车不同充电方式优缺点分析

快充，慢充，换电三种加电方式各自优缺点

下述文字将从多角度论述三种加电模式的优缺点。

①交流慢充

蓄电池在放电终止后，应立即充电(在特殊情况下也不应超过24 h) ，充电电流相当低，约为15 A ，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，一般充电时间为5～8 h，甚至长达10～20 h。这种充电方式是利用车载充电器，接220V 交流电即可，常规充电模式的优点为：

·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；目前国内厂商提供的充电桩价格在每个2.5万人民币左右，一旦市场形成规模化，成本可以控制在每个5000人民币以内。

·可充分利用电力低谷时段进行充电，降低充电成本；

目前，我国发电量和装机容量均已居世界第二位。2010年中国电力装机容量达到8亿千瓦，电网的高峰负荷增长很快，峰谷差逐年拉大，造成发电资源的很大闲置。电动汽车依靠充电桩可以夜间低谷充电电（北京电网峰谷差达40% ），有利于改善电网运行质量，减少电网为平衡峰谷差投入的费用，可以说基本上不增加电网的负荷，汽车和电网双赢。

·可提高充电效率和延长电池的使用寿命。

常规充电模式的主要缺点为充电时间过长，当车辆有紧急运行需求时难以满足。而且中国城市的建筑密度也无法满足电动汽车对充电

桩的需求，中国城市建筑结构已高楼为主，地面停车场数量有限，这样会造成有车充不上电的情况。这种充电模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；

②直流快充

常规蓄电池的充电方法一般时间较长，给实际使用带来诸多不便。快速充电电池的出现，为纯电动汽车的商业化提供了技术支持。 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20 分钟（min ）至2 小时（h ）内，为其提供短时间充电服务，一般充电电流为150～400 A。

快速充电模式的优点为：

·充电时间短；

但是，相对常规充电模式，快速充电也存在一定的缺点： ·“快充”并不快，而且降低电池使用寿命

由于受电池技术影响，目前电动汽车使用最多的就是锂电池。锂元素是比钠还要活跃的金属元素之一，快充易使锂元素太过活跃，从而使电池中的电解液发生沉淀，产生气泡现象，也就是平常人们所看到的电池身上易凸起“小包”，摸上去有手感发热等情况，严重的会导致电池爆炸等安全事故。因此充电电流不宜过大，目前市面上各大厂商都在鼓吹其电动汽车快速充电时间在10分钟左右，以目前技术来看都不现实，以BYD E6纯电动汽车为例，这款电动汽车采用磷酸铁锂电池，其快速安全充电模式充电时间仍然需要2个小时。

传统加油站汽车加油整个流程为5至8分钟左右，充电站如果无法提供15分钟以内的快充服务，基本就失去了其社会基础建设的功能性。

·充电站成本较高， 盈利模式值得商榷；

目前直流充电机价格在2元/瓦左右，以一个充电站1000kw 的容量计算，加上变电设施、铺设专用电缆以及新建监控系统等。不包括建设用地成本一个充电站的成本在300到500万元左右。

国家电网投资建设充电站即使是首批建100座充电站，按每座充电站连场地、送变电等1000万计算，至少也得投资10亿元。充电站的经营成本不少于元8500万元/年（其中利息6000万元，管理费等2500万元，），前期三年按10000辆电动汽车计算，每辆车每年行驶3万公里，耗电4千5百度（平均百公里耗电15度），除去在家和单位等充电约1500度，每辆车平均在充电站充电3000度，按充电增值费1元/度（充电站充电售出价1.5元/度减去普通进电电价0.5元/度）计算，则充电站在每辆电动车的总充电收入为3000度x1元/度=3000元，为1万辆电动车充电的年总收入为3000万元，按纯利50%计算，一年利润也就1500万。 充电站前三年经营平均每年亏损8500-1500=7000万元。 中期（3-10）平均上市5万辆车，纯利7500万元，每年亏损1000元。

前10年总亏损总计约2.8亿元。

考虑到上市电动汽车达到10万辆以上时，充电站的数量还要增加2-3倍，投资规模还要加大20-30亿元。届时不用说收回投资，就

是连利息也付不起了。

一个城市的投资规模尚且如此，全国性的投资规模必将达到万亿元以上。在投资基本没有回报的情况下，国家电网是难以下决策的。

·由于相应的大电流需求可能会对公用电网产生有害的影响，产生谐波污染，尤其在基础电网相对薄弱的情况下，对电网安全提出的更高的挑战。由于我国经济结构的地域差异与能源发布不均衡，很多发达城市在夏天用电高峰时经常会出现用电不足而拉闸限电的情况。试想在一个中等规模的城市1000辆车在用电高峰时段进行充电，每台充电机以100KW 计算，10W 千瓦的负荷对原本薄弱的电网冲击可想而知。

·整车价格高，不利于电动汽车的普及

以目前市场为例锂离子动力电池价格为3-4元/Wh，整车电池价 在4-5万左右，由于采用全新的电机电控系统，相比传统燃油车裸车售价高出5-10万，加上消费者买电动车可能会冲不上电的风险，即便有国家补贴，也不能对消费者起到很大的吸引作用，不利于电动汽车的普及。

③换电池充电方式

通过直接更换电动汽车的电池组来达到为其充电的目的。由于电池组重量较大，更换电池的专业化要求较强，需配备专业人员借助专业机械来快速完成电池的更换、充电和维护。

采用这种模式，具有如下优点：

·电动汽车用户可租用充满电的蓄电池，更换已经耗尽的蓄电池，有利于提高车辆使用效率，也提高了用户使用的方便性和快捷性； ·可提高充电效率和延长电池的使用寿命。

·对更换下来的蓄电池可以利用低谷时段进行充电，降低了充电成本，提高了车辆运行经济性；

·从另一个侧面来看，也解决了充电时间乃至蓄存电荷量、电池质量、续驶里程长及价格等难题；

·可以及时发现电池组中单电池的问题，对于电池的维护工作将具有积极意义。电池组放电深度的降低也将有利于提高电池的寿命。 这种模式应用面临的几个主要问题是：电池与电动汽车的标准化；电动汽车的设计改进、充电站的建设和管理，以及电池的流通管理等。

（换电池方式有缺点将在商业模式中进一步探讨）

不同换电模式对电动汽车商业模式的影响

以日本RENAULT-NISSAN 为例，其换电池方式主要基于一下商业模式：

此模式优点可以概括为“利益均衡”，电池厂商、车厂、运营公司、电网公司都可以找到其盈利的空间，都有积极性去推动电动车向前发展。有点不需购买电池，消费者少了对电池有效性的担忧，加上车辆价格的降低，消费者的购买欲也大大增强。

慢冲或快充主要基于以下充电模式：

。

另外由于我对新能源电动汽车过于理想化的看法，提出以下商业模式，希望可以共同探讨：

先看一下中国能源的组成：

中国公用电网约有百分之六十是来自于煤电，如果家用轿车广泛采用公共电网充电，这样的电动车也并未实现根源上的环保，而从能源生成上就实现环保才是发展环保汽车技术的最终追求。

高度垂直整合的太阳能电池成本是1元/度电，太阳能电池每年下降10%成本，化石能源每年上涨6%的成本，2016年是太阳能电池成本和化石能源的交点，届时太阳能电池市场大爆发。

中国在风能的利用上也有着得天独厚的便利条件。根据中国气象科学研究院绘制的全国平均风功率密度分布图，中国陆地10m 高度层的风能总储量为32.26亿KW ，居世界第一位，。我国陆上实际可开发风能资源储量为2.53亿千瓦, 近海风场的可开发风能资源是陆上3倍, 则总的可开发风能资源约10亿千瓦。也就是说，如果中国的风力资源开发60%，那么仅风能就可以支撑中国目前每年全部的电力需求。

目前诸如此类的新能源目前都存上公网难、架网成本过高等问题。试想在沿海风能充足的城市，将风力发电取得的电能不经过公网，直接进入就近的换电池充电站，进行储能。再通过完善的电池物流配送体系，将能源配送到用户家中。充电站也可作为储能电站，提高能源利用效率。