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對(duì)于以電池作為動(dòng)力的新能源汽車來說，充電是必不可少的環(huán)節(jié)，即使以后可能存在和加油一樣的換電服務(wù)，但保守估計(jì)10年內(nèi)還得依靠各種快充、慢充進(jìn)行動(dòng)力電池的補(bǔ)充。這次就簡(jiǎn)單為大家介紹一下新能源汽車的充電系統(tǒng)。
充電系統(tǒng)可分為常規(guī)充電和快速充電兩種方式，從外觀大小來看，其實(shí)充電口的分別非常簡(jiǎn)單，快充口大且為9孔，慢充口小且為7孔，這樣就算是小白用戶也不會(huì)插錯(cuò)。一般兩個(gè)充電口會(huì)分別設(shè)計(jì)在車頭和車尾，而部分車型也會(huì)將兩個(gè)充電口設(shè)計(jì)在一起，例如車頭或車尾。車主可根據(jù)充電時(shí)長(zhǎng)需求來選擇充電方式。
快速充電(快充)
快速充電為直流充電方式。充電電流要大一些，這就需要建設(shè)快速充電站，它并不要求把動(dòng)力電池完全充滿，只滿足繼續(xù)行駛的需要就可以了。這種充電模式下，在20~30min的時(shí)間里，只為動(dòng)力電池充電50%~80%即可。地面充電樁(設(shè)備)直接輸出直流電能給車載動(dòng)力電池充電，電動(dòng)汽車只需提供充電及相關(guān)通信接口。
快速充電的優(yōu)點(diǎn)：充電時(shí)間短，充電車輛流動(dòng)快，節(jié)省加電站停車場(chǎng)面積。
快速充電的缺點(diǎn)：充電效率較低，充電機(jī)制造、安裝和工作成本較高;充電電流大，對(duì)充電的技術(shù)和方法要求高，對(duì)動(dòng)力電池的壽命有負(fù)面影響;易造成動(dòng)力電池異常，存在安全隱患，且大電流充電會(huì)對(duì)公用電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊，會(huì)影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量和安全。
常規(guī)充電(慢速)
這種充電模式為交流充電方式，由外部電網(wǎng)提供220V民用單相交流電源給電動(dòng)汽車車載充電機(jī)，由車載充電機(jī)給動(dòng)力電池充電，充滿電一般需要5~8小時(shí)。
普通充電的優(yōu)點(diǎn)：充電樁(充電盒)成本低、安裝方便;可利用電網(wǎng)晚間的低谷電進(jìn)行充電，降低充電成本;充電時(shí)段充電電流較小、電壓相對(duì)穩(wěn)定，能保證動(dòng)力電池組安全并能延長(zhǎng)動(dòng)力電池的使用壽命。
普通充電的缺點(diǎn)：充電時(shí)間過長(zhǎng)，難以滿足車輛緊急運(yùn)行的需求。
快充接口
DC+：直流電源正
DC -：直流電源負(fù)
PE：接地（搭鐵）
S+：通訊CAN-H
S-：通訊CAN-L
CC1：充電連接確認(rèn)
CC2：充電連接確認(rèn)
A+：12V+
A-：12V-
其中CC1、CC2是如何確認(rèn)是否連接正常呢？
下面是CC1充電樁連接檢測(cè)原理圖。
通過下面的圖表可以知道，要判斷連接是否正常，可以通過檢測(cè)點(diǎn)的電壓來確認(rèn)，不同電壓通過不同電阻分壓獲得。
| 檢測(cè)點(diǎn)1S開關(guān) | ||
| 電壓 | 槍頭狀態(tài) | 槍頭與座狀態(tài) |
| 12V | 斷開 | 斷開 |
| 6V | 閉合 | 斷開 |
| 6V | 斷開 | 結(jié)合 |
| 4V | 閉合 | 結(jié)合 |
然后是CC2車輛控制裝置連接確認(rèn)原理圖。
接通后，兩電阻分壓獲得6V電壓，否則獲得12V電壓。
以比亞迪e6舉例，車輛充電時(shí)車身連接裝置用，將外界電能傳導(dǎo)、輸入到動(dòng)力電池。充電口蓋有阻尼特性，即檢測(cè)充電口上“CC1”對(duì)“PE”的阻值是否為1KΩ；同時(shí)，需要檢測(cè)充電口到電源管理器的連接是否正常。
慢充接口
CC：車輛控制裝置連接確認(rèn)
CP：充電樁連接確認(rèn)
PE：接地（搭鐵）
L：三相交流電“U”
N：三相交流電“中性”
NC1：三相交流電“V”
NC2：三相交流電“W”
通常NC1與NC2是空的。
L、N就是接的我們家用220V的兩根線。
其中CC、CP是如何確認(rèn)是否連接正常呢？
“纜上控制盒”與“車輛控制裝置”相互確認(rèn)連接是否正確。
首先“纜上控制盒”會(huì)通過CP檢測(cè)點(diǎn)1與檢測(cè)點(diǎn)4，檢測(cè)電壓是否為12V。如果沒有連接好，檢測(cè)點(diǎn)4就沒有搭鐵，就檢測(cè)不出電壓，如果連接好了，檢測(cè)點(diǎn)4通過PE就與車輛搭鐵相通了，這時(shí)電壓就是12V，有12V電后“纜上控制盒”就會(huì)讓S1與PWM接通，否則S1是與+12接通。
接著，車輛控制裝置會(huì)通過CC檢測(cè)R3電阻來確認(rèn)充電槍與車輛插座是否連接，如果未連接好，電阻為無窮大，否則有相應(yīng)電阻值。
在這里，車輛控制裝置會(huì)設(shè)定車載充電機(jī)功率（一般都是廠家出廠默認(rèn)設(shè)定好的）：
車載充電裝置，通過CP的占空比信號(hào)，判斷纜上控制盒的最大充電電流，一般設(shè)定比例如下表。
| PWM?占空比?D | 最大充電電流?Imax(A) |
| D= 0%?連續(xù)-12V | 充電樁不可用 |
| D=5% | 5%的占空比表示需要數(shù)字 |
| 通信，且需要在電能供應(yīng)之前在充電樁與電動(dòng)汽車之前建議通信 | |
| 10% ≤ D ≤ 85% | Imax=D*100*0.6 |
| 85% < D ≤ 89% | Imax=(D*100-64)*2.5，且?Imax≤ 63A |
| 90% < D ≤ 97% | 預(yù)留 |
| D=100%,連續(xù)正電壓 | 不允許 |
同時(shí)車載充電裝置，也會(huì)通過CC上的RC判斷電纜額定容量。
| RC | 充電電纜額定容量 |
| 1.5kΩ | 0.5W ?10A |
| 680Ω | 0.5W ?16A |
| 220Ω | 0.5W ?32A |
| 100Ω | 0.5W ?63A |
最后，車輛控制裝置計(jì)算充電電纜額定容量與纜上控制盒的電流后，把車載充電機(jī)最大功率設(shè)為他們的最小值。
說了這么多，肯定有人要問：“為什么要配備兩種充電接口？統(tǒng)一成一種不好嗎？”這主要還是快充決定的。
要知道，車輛的充電過程并不僅僅是從電網(wǎng)到電池，中間需要經(jīng)過充電樁，充電線纜、充電插頭、車輛插座接口才能進(jìn)入車輛。從前面的原理我們也了解到，對(duì)于交流充電，進(jìn)到車輛之后，還并不是直接去往電池，中間還要經(jīng)過車載充電機(jī)和BMS兩道關(guān)卡。
對(duì)于快充而言，充電功率相比較交流充電，具體的充電電壓和電流并沒有限制，從20kW、40kW、60kW到200kW、250kW、350kW都有。只要輸入（電網(wǎng)）和輸出端（車輛）支持，可以做的很大。
電網(wǎng)的電能先進(jìn)入充電樁，然后通過充電線纜來到車輛，大部分的充電線都固定在充電樁上，另一端是個(gè)槍狀的插頭連接車輛（標(biāo)準(zhǔn)中將這種連接方式稱為連接方式C）。
也有少部分充電樁是孤零零的，需要一根獨(dú)立的線纜，兩端分別接充電樁和車輛的（連接方式B）；至于充電線纜固定在車輛上的方式（連接方式A）幾乎沒有應(yīng)用。交流充電可以使用連接方式B和連接方式C，交流充電電流大于32A以及直流充電只能使用連接方式C。
由于車輛的電力系統(tǒng)是一個(gè)直流系統(tǒng)，所以交流充電時(shí)，交流電并不能夠直接給電池充電，需要經(jīng)過一個(gè)名叫車載充電機(jī)（OBC，On-board Charger）的部件，進(jìn)行交直流轉(zhuǎn)換并根據(jù)BMS的命令變壓之后再提供給電池。
在這張車載充電機(jī)的構(gòu)成圖中，有兩個(gè)核心部件——ACDC整流器和DCDC變壓器（圖中的功率單元）。前者用于將交流電轉(zhuǎn)化為車輛電池可接受的直流電，后者的作用是調(diào)整直流電的電壓。
根據(jù)BMS的命令，動(dòng)態(tài)調(diào)整充電的電流電壓，適配不同階段電池的充電需求，比如恒流充電時(shí)，隨著電池電量的提高，充電電壓也需要隨之提高。也負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)換低壓，給12V的小電瓶充電。
而直流充電時(shí)，直流樁本身便是一個(gè)ACDC整流器加DCDC變壓器，直接根據(jù)BMS的需求，在車輛外部轉(zhuǎn)換交流電，替代了車載充電機(jī)的作用，因而直流充電樁也被稱為非車載充電機(jī)。
大功率的交流樁
此外，我國(guó)國(guó)情也決定了大功率的交流樁很少。我國(guó)民用交流電網(wǎng)的電壓為一個(gè)固定值，如果是單相便是220V，如果是三相就是380V（線電壓）。交流充電電流國(guó)標(biāo)有推薦值，10A/16A/32A/63A。同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定單相充電電流不得超過32A，三相充電對(duì)電流大小沒有具體規(guī)定，目前三相充電電流在16A到63A之間。
據(jù)此進(jìn)行排列組合，我們可以算出2.2kW、3kW、7kW、11kW、21kW、41kW等充電功率。
220V單相充電最大功率是220V乘以32A約等于7kW。而三相充電最小也就是380乘以16乘以根號(hào)3約等于11kW。因?yàn)橐话阈^(qū)配電線路和容量支持到單相32A居多，因此，很多車型配套家充樁便是7kW。
大部分商用充電樁配電容量相對(duì)寬裕，為了更高的充電效率，流轉(zhuǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益，功率一般11kW起步，甚至還會(huì)更高一些。但380V 63A，功率達(dá)到41kW的交流樁卻同樣少見。
高規(guī)格的車載充電機(jī)
越大功率的交流充電樁，所需的車載充電機(jī)、車輛插座的規(guī)格也越高，重量，車內(nèi)空間布置都會(huì)要求更高，車企的成本也會(huì)隨之上升。車企很少會(huì)給車輛配備高規(guī)格的車載充電機(jī)。沒有高規(guī)格的車載充電機(jī)，高功率的交流樁也就沒有用武之地了。
隨車充
這是萬不得已的情況下，可以直接使用家用的普通三眼插座，有10A和16A兩種規(guī)格?？梢栽诓患庇密嚂r(shí)使用，優(yōu)點(diǎn)是可充分利用電力低谷時(shí)段進(jìn)行充電，降低充電成本；更為重要的優(yōu)點(diǎn)是可對(duì)電池深度充電，提升電池充放電效率，延長(zhǎng)電池壽命。
雨天充電
這個(gè)問題大可不必?fù)?dān)心，在設(shè)計(jì)之初就已經(jīng)考慮到雨天為車充電的情況了。無論是快充還是慢充，充電口都是凹進(jìn)去的且采用向內(nèi)傾斜的設(shè)計(jì)，同時(shí)四周還設(shè)計(jì)有絕緣密封圈。如果你擔(dān)心會(huì)有少量雨水進(jìn)入到充電口內(nèi)，大可不必?fù)?dān)心積水往上涌的問題，雨水會(huì)從下面的排水孔流出。
快/慢充充電口中的每個(gè)孔都有各自的作用。
以慢充為例，最上面的兩個(gè)孔為監(jiān)測(cè)孔（藍(lán)框），這兩個(gè)孔與充電槍完全接觸后才會(huì)有電流通過，剩下的五個(gè)孔只負(fù)責(zé)充電。充電槍的各個(gè)孔之間都是彼此絕緣的，最上面的兩個(gè)孔（①、②）中的連接部分，需要與車輛充電口上方的兩個(gè)監(jiān)測(cè)孔對(duì)接。而充電槍中的這個(gè)連接部分設(shè)計(jì)的非常短，只有充電槍與充電口完全接合，此時(shí)才會(huì)有電流通過，當(dāng)剛要拔出充電槍，上方監(jiān)測(cè)部分最先斷開并限制電流繼續(xù)流通。
不光充電口有各項(xiàng)預(yù)防措施，充電槍也是防水的，防塵放水級(jí)別為IP65級(jí)別。所以說一般的雨量甚至暴雨都不會(huì)對(duì)充電口造成危險(xiǎn)的，除非車輛處于低洼地區(qū)，因積水沒過充電口，才會(huì)發(fā)生短路的危險(xiǎn)。
編輯：黃飛
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