充电桩行业技术环境分析

充电桩行业技术环境分析

一、行业技术发展水平分析

1、接触式充电技术

随着电力电子技术和变流控制技术的飞速发展，高精度可控变流技术的成熟和普及，分阶段恒流充电模式已经基本被充电电流和充电电压连续变化的恒压限流充电模式取代。主导充电工艺的还是恒压限流充电模式。接触式充电的最大问题在于它的安全性和通用性。为了使它满足严格的安全充电标准，必须在电路上采用许多措施使充电设备能够在各种环境下安全充电，恒压限流充电和分阶段恒流充电均属于接触式充电技术。

2、感应式充电技术

感应充电器是利用高频交流磁场的变压器原理，将电能从离车的原方感应到车载的副方，以达到给蓄电池充电的目的。感应充电的最大优点是安全，这是因为充电器与车辆之间并无直接的点接触，即使车辆在恶劣的气候下，如雨雪天，进行充电也无触电的危险。

二、充电桩技术发展趋势分析

无线充电带来变革

目前各类电动汽车的充电方式主要以充电站、充电桩或更换电池的模式为主，虽然全球充电站和充电桩的建设速度日益加快，但仍然无法匹配电动汽车快速增长的需求，成为了制约电动汽车发展的最大瓶颈之一。

WCT作为一种新兴的充电技术，相比于传统充电技术，具备可靠性高、安全性高、空间利用率高、单位投资效益高、建设时间短、使用与管理便捷等优势。

一是可靠性高。传统有线充电站模式在恶劣天气使用非常不便，充电设备易受环境影响产生积尘老化等问题，后续设备维护难度高成本大。而无线充电可以采取密封安装与无接触使用，可在恶劣天气条件下进行使用并提高了可靠性。

二是安全性高。电动汽车无线充电没有外露的连接器，彻底避免漏电、跑电等安全隐患，保障人身安全。

三是空间利用率高。由于无线充电设备贴近地面安装，甚至可以埋入地下，在相同建设面积情况下，可植入的充电设备数量更多，增加了充电站空间利用率。

四是单位投资效益高。2000万投资，有线充电仅能提供4-8个停车位，支持40辆左右大巴，而无线充电可建造80个停车位，支持400辆大巴，或1000辆左右乘用车停车位。

五是建设时间短。相比于一个有线充电站需要约6个月时间建设，无线充电仅需一个月，其中包含两周水泥凝固时间。

六是使用与管理便捷。无线充电设备简化了充电流程，可以配合网络进行无人化管理，无需专业人员值守，将来更可以配合自动驾驶与车联网，在方便了用户的同时也降低了充电站的运营成本。

WCT简单来说是将电能转化为可无线传播的能量形式并发射出去，然后再在接收端将接收到的能量转化为电能，从而实现电能的无线传输，并进一步将电能存储到电池内实现充电。

WCT可以分为四种类型，第一类是通过“电磁感应”(MI)磁耦合进行短程传输，第二类是将电能以电磁波“射频”或非辐射性谐振“磁场共振”(MR)等形式传输，第三类是将电能以微波的形式无线传送，即“无线电波”形式，第四类则是“电场耦合”方式。

电磁感应式WCT，是利用电磁感应的原理，通过线圈间的感应耦合作用使能量从发射线圈转移到接收线圈，从而实现短距离的无线电能传输，类似于变压器的原理。电磁感应式WCT的主要优势在于工作频率一般为几十KHz，输出功率大、效率高。磁感应能量耦合一般会采用铁氧体磁芯，能够大大提高线圈间耦合系数，提高无线传输效率。缺点是对位臵敏感度特别高，需要原边侧和副边侧距离贴近且位臵高度对准，传输距离较近，一般为几mm到数十cm距离。

磁场共振式WCT，同样采用电磁感应原理，不同之处在于发射与接收线圈采用谐振方式工作。将发射线圈的工作频率与接收线圈的谐振频率调节一致，形成共振，可以在接收线圈中产生电流，实现电能的无线传输。磁场共振式WCT的主要优势在于可以实现中远距离传输，能够达到几cm至几m;对于线圈对位精度要求不高，有助于充电设备建设;发射装臵与接收装臵都可以采用密封结构，对于恶劣环境的可靠性与适应度很高。缺点是损耗很高，距离越远，传输功率越大，损耗也就越大，必须对使用的频段进行保护。

无线电波式WCT，主要由微波发射装置和微波接收装置组成。接收电路可以捕捉到从墙壁弹回的无线电波能量，在随负载做出调整的同时保持稳定的直流电压。

电场耦合式WCT，利用通过沿垂直都向耦合的两组非对称偶极子而产生的感应电场来传输电能，其基本原理是通过电场将电能从发送端转移到接收端。

无论哪种类型，其实都是为了解决一个问题：充电便利性。综合来看，电磁感应式与磁场共振式是目前最为合适的WCT，目前正在进行无线充电研发的车型几乎都使用此两种技术。

电动汽车采用电磁感应式或磁场共振式其构型基本一致，将充电电缆和反射线圈埋设在停车位组成供电机构，当车辆驶入停车位，安装在车辆底部的接收线圈与发射线圈重合，车辆与充电服务器建立通讯开始充电，发射线圈产生交变磁场，接收线圈产生电流通过逆变器将电能传递到电池。

三、技术环境对行业的影响

目前，充电桩行业仍尚不够成熟，未来的几年内，无论是商业模式还是产品技术都将迎来一轮较大的飞跃乃至变革。因此，提前把握充电桩行业的变革趋势至关重要，行业的技术是其中一项很重要的部分，充电桩技术方面仍需进一步升级。

(1)充电桩智能化程度需进一步提升

在大数据、物联网、人工智能、虚拟助手等新科技的推动下，充电桩的智能化程度越来越高。目前，使用手机进行充电设备位置的用户占据了充电用户的大多数。 充电客户还可以通过手机客户端进行系统访问和充电缴费。充电桩主可以通过手机实现对充电设备的远程监控，保证充电业务正常运营。此外，桩与手机配对后，桩主可通过手机远程错峰充电，节省充电费用。这些手机应用都充分挖掘了充电桩的使用功能，在很大程度上提高了充电桩的使用效率。

此外，在传统充电桩的基础上添加智能联网模块使得充电桩可以快速连接上云端，不仅能够将自身的状态、充电数据、健康情况通知到云端，还能够接受云端发来的控制指令。此外，充电桩的硬件程序还可以通过云端进行远程升级。

(2)支付场景需更加丰富化和便捷化

支付的便捷性对于充电桩行业的发展至关重要。目前充电桩行业支付场景仍存在诸多问题：1、许多充电桩只能支持单一卡类，容易给使用客户带来需要多个支付终端的麻烦。2、支付终端升级麻烦。3、支付终端运行状态难以了解等。因此，未来公共环境下的充电桩需要支持更加种类繁多的支付方式，如微信、支付宝、城市一卡通、银联卡等。不同的支付方式用以满足不同消费群体的要求。此外，也需要开发更多种类的充电增值服务业务，从充电服务延伸到分时租赁、 电动汽车售后服务、与商场和超市商户合作等方面。

(3)充电桩的安全性将大大提高

近年来，发生了多起电动车自燃事件，究其原因包括电池系统管理不完善、与充电设备通讯障碍导致的电池过充短路等。在这诸多事故的导火索中，充电桩安全问题成为了最大的罪魁祸首。因此，充电桩安全性问题引发了行业内的强烈关注。国家能源局也曾发布《关于开展电动汽车充电基础安全专项检查的通知》，并在全国范围内对已经建成的纯电动汽车充电桩的安全性进行专项检查。在国标规定下，电动汽车充电桩应具备过欠压保护、防雷保护、输出短路保护、漏电保护及过流保护等保护装置;电动汽车充电桩内有漏电保护器，当电动汽车充电桩在待机或充电过程中如出现漏电情况会及时跳闸，保护客户人身安全;电动汽车充电桩具备应急红色紧急按钮，在紧急情况下按下按钮，桩体瞬间断电，保护人身财产安全。企业也开发了诸多提升安全性的技术：无电插头设计可以做到在拔下充电枪后将主回路电源和辅助电源同时切断，只有插上充电枪并认证通过后才通电，防护等级达到IP54，彻底杜绝了安全隐患;特来电的CMS充电管理系统可以在BMS出现偏差或者异常的情况下，有效协同，停止充电，主动保护，大大提高了充电的安全。

(4)V2G 将成为必然趋势

V2G是Vehicle-to-Grid的简称，它的核心思想在于电动汽车和电网的互动，利用V2G技术可以实现电动汽车和电网之间的双向通信和双向能量流，能够有效管理电动汽车的充放电过程，最小化电动汽车负荷对电网的冲击，同时充分利用电动汽车电池资源增加电网能量管理灵活性和稳定性。也就是说，当电网负荷过高时，由电动汽车储能源向电网馈电;而当电网负荷低时，用来存储电网过剩的发电量，避免造成浪费。因此，V2G技术是融合了电力电子技术、通信技术、调度和计量技术、需求侧管理等的高端综合应用，V2G技术的实现将使电网技术向更加智能化的方向发展。

此外，通过V2G的方式电网和车辆间的互动实现能量合理分配，对于用户和电网是一件双赢的事情：对于电网而言，削峰填谷措施可以降低成本，其节约的成本远远高出为电动车用户所提供的收益;对于用户而言，不仅不需要花费一定的费用为汽车充电还可以通过向电网售电的方式增加额外收入，有利于新能源汽车的推广。目前，我国已经在北京等城市开展了V2G的试点研究，并在V2G放电负荷预测、放电控制策略等方面取得了一定的研究成果。未来，V2G将成为充电桩行业的必然趋势。

《2023-2028年中国充电桩行业深度分析与投资战略研究报告》由中研普华充电桩行业分析专家领衔撰写，主要分析了充电桩行业的市场规模、发展现状与投资前景，同时对充电桩行业的未来发展做出科学的趋势预测和专业的充电桩行业数据分析，帮助客户评估充电桩行业投资价值。