范金强
（国网山西省电力公司检修分公司030032）
一、电动汽车的必要性
能源，是任何一个国家与社会都离不开的，与我们的生活息息相关。最近数十年以来，我国的经济增速始终位居全球前列，社会的发展日新月异。而在这些令人振奋的现象背后，却是能源的大量消耗。为了保持社会的不断进步，今后对能源的需要只会越来越多，但众所周知，我们所依赖的传统化石能源并不是取之不竭的，亟需削弱对其的依赖性，向一些不会承担供应压力的能源结构方向转变。
除此之外，随着汽车保有量的不断攀升，所带来的问题已经不仅仅局限于交通拥堵，更严重的是对空气的污染，特别是近年来肆虐北方的雾霾天气，与汽车的尾气排放有着莫大的关系。在环境问题越来越困扰我们的今天，从各方面落实节能减排已经被越来越多的人接受并贯彻，首当其冲的，便是出行的绿色化。随着电池技术的不断提高，电动汽车由于其在节能环保方面所特有的优势，已经被普遍视为新世纪汽车工业改造与发展的主要方向[1][2]。首先，全部或部分采用电驱动使其与传统的燃油或燃气汽车相比已经具有了无可比拟的优势。其次，近年来，已经有越来越多的电力工作者不仅将电动汽车视为一种交通工具，更将其视为一种储能设备，在电网的调峰、填谷等工作中发挥着不容忽视的作用。
二、电动汽车的发展与现状
电动汽车早在一百多年以前就已经出现了，它的诞生甚至比内燃机汽车还要早。首先是在1834年，由苏格兰的T.Davenport发明了一辆电力驱动的三轮车，这便是世界上第一台由电力作为动力来源的交通设备，后来又由法国人G.Plante发明了世界上第一个可以充电的蓄电池，最后，在1881年，另一个法国人G.Trouve将可充电蓄电池用在了汽车上，从而使世界上的第一台电动汽车问世。
然而，这之后电动汽车并没有不断地向前发展。一方面是因为电池技术的滞足不前使得其在充电和作为动力来源时都不尽如人意，另一方面是因为上个世纪石油的发现与开采，使得汽车工业的重心被放在了内燃机上。近年来，能源危机和环境问题的出现和不断加剧，才使得人们重新将目光转移到了电动汽车上。
在国内，电动汽车也得到了高度重视，我国相继出台了一系列相关政策，支持和鼓励电动汽车的发展。2009年，开展了十城千辆工程，首先在国内十多个大中城市推动新能源汽车的示范试点工作，在这些城市共计投放了千余辆新能源汽车，并在公共交通、出租车、公务车和环卫等领域使用。2012年，国家规划了未来几年内我国在新能源汽车产业方面的发展目标，明确指出，到2020年，我国的新能源汽车产业规模和销售规模均大幅度扩大，达到世界领先的地位。目前，中国电动汽车标准化工作路线图已经通过了专家组的审查，路线图中明确了在十四五结束之前我国所需要制定的电动汽车相关标准，从整车到车载储能系统、电驱动、通信、基础设施和相关产业的范畴全部得到了覆盖[6]。
电动汽车的产销量不断攀升，如何提供方便、快速的充电服务便成为了摆在我们面前的新问题。根据汽车工业协会的数据，在购买电动汽车时，有接近两成的客户会考虑充电设施的配置问题，在综合因素中排名第三。在电池作用、单次充电行驶里程短期内不能显著提高的情况下，充电设施作为电动汽车的标配，将直接影响其普及。
而很遗憾的是，我国电动汽车充电设施的建设却大大滞后于电动汽车本身的生产与销售。相关数据显示，截止到2016年年底，我国的公共充电桩仅建成十五万台，与电动汽车的保有量相比，是远远不足的。因此，为了使电动汽车的发展不至于停滞不前，加快充电设施的建设迫在眉睫。
三、国内外研究水平与发展现状
3.1充电模式
目前，电动汽车使用较频繁的充电模式有以下3种：常规充电模式、更换电池模式以及快速充电模式[3]。
常规模式是应用最多的一种，常见于私人家中或大型公共场所的停车场中。它的特点是充电电流小，充电时间长，也被称为慢速模式。使用常规模式时，交流电源直接和汽车相联，而动力电池大都由直流电来供应电能，所以在充电过程中，还需要用到车载充电机来完成换流。当功率不大时，仅使用单相电源就足够了；功率较大时，则需要使用三相电源[5]。
更换电池模式，顾名思义，即直接用一块全新的或事先充满电的电池替换掉车中电量不足的电池。很明显，这种方法快速、简捷，车主无需等待漫长的充电时间，即换即用，所以，这种方法通常被称作快换模式。电池的更换过程在换电站中完成，更换后的电池在充电站中统一充电，充满后供后来的电动汽车使用。可见，要实施这种充电方案，必须建立起一座具有一定电池储备量的充电站，且所有的电池也必须有一个统一的标准，必然会增大成本。
快速充电模式与慢速充电模式相比，最大的特点在于它直接采用直流电进行充电，进入电动汽车的电能无需再经过车载充电机换流，而是在车外的充电机中就已经被变换为适合电动汽车使用的电流或电压值。充电时间被大大的缩短了，在电动汽车需要电能的快速及时补给时，这种充电模式最为适合。
表1.1三种充电模式的比较
无论何种电力设备，人们往往都无法忍受其漫长的充电过程，因此，电动汽车充电技术也必然是朝着快速化、高效化的方向发展的。所以，本文将重点讨论快速充电模式并重点研究直流快速充电桩充电模块的控制问题。以下将首先介绍快充技术的国内外研究现状。
1.2.2国外研究水平与发展现状
早在上个世纪的七八十年代，西方的一些发达国家就已经开始研究动力电池的充电技术，之后，越来越多的国家开始陆续加入，并将一些先进的技术手段与充电技术相结合，使得充电设备更加智能化，功能也不仅仅局限于电池的充电，而是在充电过程中兼顾了安全性，将充电过程的电压、电流以及电池温度等相关参数一并显示出来，以供操作人员视情况来采取相应的措施。
1.2.3国内研究水平与发展现状
与国外相比，国内充电机的研发起步并不算晚，因此，在某些技术方面并不落后于欧美日等国家。目前，我国许多大型企业、高校、科研机构等都已经开始涉足充电机的研发，以国电南瑞、许继、比亚迪、清华大学等为代表，有许多成功的范例[7]。
从电动汽车直流快速充电机的发展历程来看，传统的充电机多使用二极管不控整流或晶闸管相控整流方式，不仅直流电压无法控制，在交流侧，也给电网当中加进了很多谐波电流，缺陷较多。为了减小充电机对电网的谐波污染，需要在整流部分采用谐波抑制策略，而PWM整流作为一种主动型谐波抑制手段逐渐被应用于充电模块之中。目前的充电模块主电路大多采取PWM整流与高频隔离DC/DC变换器的结构，已经做到了功率因数高、输入电流THD小、动态响应好。
参考文献：
[1]夏德建．电动汽车研究综述[J]．能源技术经济，2010，22（7）：49-55．
[2]洪飞．我国电动汽车产业现状与发展策略研究[J]．橡塑技术与装备，2016（8）：5-8．
[3]鲁莽，周小兵，张维．国内外电动汽车充电设施发展状况研究[J]．华中电力，2010，23（5）：16-20．
[4]程一卿，莫凡，彭亚南．新能源汽车发展态势及其轻量化[J]．科技创新导报，2016，13（12）：11-14．
[5]何占伟，刘捷，王志本．大功率电动汽车充电机的设计[J]．今日电子，2010（9）：58-60．
[6]曲荣海，秦川．电动汽车及其驱动电机发展现状与展望[J]．南方电网技术，2016，10（3）：16-18．
[7]刘威．电动汽车非车载充电机功率模块的设计与实现[D]．成都：电子科技大学，2012．