電動(dòng)車充電基礎(chǔ)知識(shí) 電動(dòng)車充電的特性
電動(dòng)車和燃油車的主要區(qū)別在于動(dòng)力源不同。傳統(tǒng)燃油車需要加油，而電動(dòng)車需要充電。本文介紹電動(dòng)汽車充電設(shè)備及充電的基礎(chǔ)知識(shí)（不涉及無線充電技術(shù)）。
一、充電樁簡(jiǎn)介充電設(shè)備的外觀和性能千差萬別。我們經(jīng)常聽到便攜樁、家用樁、快充樁、公共/運(yùn)營(yíng)樁等名稱。此外，充電樁的接口也有交流充電接口和直流充電接口。對(duì)于充電從業(yè)者來說，還有一堆比較容易混淆的名詞如：Level 1/2/3、Mode 1/2/3/4等，總結(jié)起來就是行話太多，看得人眼花繚亂。本文試圖為您提供一個(gè)通俗易懂的充電概念概述。
充電樁是電動(dòng)汽車供電設(shè)備（EVSE）的俗稱，是一種為電動(dòng)汽車補(bǔ)充電能的工具，類似于燃油車的加油設(shè)備。
與只能在加油站進(jìn)行的加油不同，電動(dòng)汽車可以在家中或在外面的充電站充電。當(dāng)然，前提是你需要一個(gè)充電設(shè)備。什么樣的電動(dòng)車需要什么樣的充電設(shè)備，復(fù)雜的充電設(shè)備有什么區(qū)別？
我們先按照不同的角度對(duì)充電樁進(jìn)行分類。
1.1.充電樁的分類1.1.1.基本分類充電樁本質(zhì)上可以分為兩類：（智能）延長(zhǎng)線和真充電樁。分別對(duì)應(yīng)交流（AC）電堆和直流（DC）電堆。
圖1：電動(dòng)汽車充電原理
圖1顯示了電動(dòng)汽車的充電原理。左邊灰色部分是交流充電的電流流向，右邊綠色部分是直流充電的路徑。可見交流電（AC）樁是為車載充電器（OnBoard Charger: OBC）供電，車載充電器進(jìn)行AC-DC整流轉(zhuǎn)換為動(dòng)力電池充電；而直流電（DC）樁繞過車載充電器（OBC）直接給電池充電。
原因很簡(jiǎn)單。電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池只能接收直流（DC）電流和電壓，而電網(wǎng)/家用插座提供的是交流電，不能直接給汽車電池充電。它需要從交流電轉(zhuǎn)換為直流電。轉(zhuǎn)換后的直流電給電池充電。所有的交流（AC）充電樁都只是充電設(shè)備（OBC）的供電線路，雖然它們可能是非常智能的供電線路；而直流電（DC）電堆集成了功率模塊，電堆中進(jìn)行AC-DC轉(zhuǎn)換，輸出直流電給電池充電。
1.1.2.標(biāo)準(zhǔn)分類遺憾的是，時(shí)至今日，電動(dòng)汽車的充電接口還沒有一個(gè)世界統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，就像2012年之前的手機(jī)充電接口一樣復(fù)雜多樣。
世界各地的接口類型參見圖2。不同標(biāo)準(zhǔn)的充電線和車端充電接口不能通用。
一般來說，目前的標(biāo)準(zhǔn)是由擁有汽車工業(yè)的國(guó)家和重要的市場(chǎng)國(guó)家制定的：歐洲/美國(guó)/日本/中國(guó)。交流充電接口有3種標(biāo)準(zhǔn)：美國(guó)/日本的Type 1，歐洲的Type 2，中國(guó)的GB/T。直流充電接口有四種標(biāo)準(zhǔn)，分別是：美國(guó)（北美）的CCS 1、日本的CHAdeMO、歐洲的CCS 2、中國(guó)的GB/T。世界其他地區(qū)基本上遵循美國(guó)/歐洲標(biāo)準(zhǔn)。
圖2：電動(dòng)汽車充電接口標(biāo)準(zhǔn)
1.1.3.功率分類充電樁的功率從1kW到500kW不等。通常，常見充電樁的功率等級(jí)包括3kW便攜式樁（AC）； 7/11kW壁掛式Wallbox（AC）、22/43kW運(yùn)行交流電桿樁、20-350甚至500kW直流電（DC）電樁。
充電樁的（最大）功率是它能為電池提供的最大可能功率。算法是電壓（V）x電流（A），三相乘以3。1.7/3.7kW是指單相供電（110-120V或230-240V）充電樁最大電流為16A、7kW/11kW/22kW分別指單相供電32A和三相供電16/32A的充電樁。電壓比較容易理解。各國(guó)的家用電壓標(biāo)準(zhǔn)，電流一般是現(xiàn)有電氣基礎(chǔ)設(shè)施（插座、電纜、保險(xiǎn)、配電設(shè)備等）的標(biāo)準(zhǔn)。北美市場(chǎng)，尤其是美國(guó)市場(chǎng)比較特殊。美國(guó)家庭的插座種類繁多（NEMA插座的形狀、電壓、電流）。因此，美國(guó)家庭交流充電樁的功率層次更為豐富，在此不做討論。
直流樁的功率主要靠?jī)?nèi)部功率模塊（內(nèi)部并聯(lián)）。目前主流的有25/30kW的模塊，所以直流樁的功率是上述模塊功率的倍數(shù)。不過也考慮到匹配電動(dòng)車電池的充電功率，所以50/100/120kW的直流充電樁在市面上很常見。
1.1.4.電壓/模式分類電動(dòng)汽車充電設(shè)備在美國(guó)/歐洲有不同的分類。美國(guó)一般采用Level 1/2/3進(jìn)行分級(jí)；而美國(guó)以外（歐洲）一般采用Mode 1/2/3/4區(qū)分。
Level 1/2/3主要是區(qū)分充電樁輸入端的電壓。 Level 1指的是美式家用插頭（單相）120V直接供電的充電樁，功率一般為1.4kW到1.9kW； Level 2是指美式家用插頭供電的充電樁高壓208/230V（歐洲）/240V交流充電樁功率比較大，3kW-19.2kW； Level 3是指直流充電樁。
圖3：充電樁1/2/3層
Mode 1/2/3/4的分類主要看充電樁和電動(dòng)車之間是否有通信。
模式1 表示電線用于為汽車充電。一端是連接墻上插座的普通插頭，另一端是車上的充電插頭。汽車和充電設(shè)備之間沒有通信（實(shí)際上沒有設(shè)備，只有充電線和插頭）。現(xiàn)在很多國(guó)家禁止以Mode 1模式給電動(dòng)汽車充電。
方式二是指車樁非固定安裝通訊的便攜AC充電樁，車樁充電過程有通訊；
Mode 3是指固定安裝的（壁掛或立柱）帶車-樁通訊的其他交流充電樁；
Mode 4就是特指固定安裝的直流樁，也一定有車-樁通訊。
圖4：充電樁的Mode 1/2/3/4
還有其他分類，比如AC樁按照單/兩/三相輸入供電區(qū)分，對(duì)應(yīng)的充電樁輸入接線端需要分別接入單相，兩相和三相交流供電，輸出相數(shù)跟輸入相同。而DC樁一般都是三相AC輸入供電。
另外還有私人樁和運(yùn)營(yíng)樁的區(qū)別，前者不需要收費(fèi)計(jì)費(fèi)，而后者是需要收費(fèi)計(jì)費(fèi)，所以需要有人機(jī)交互界面、付款手段、需要跟運(yùn)營(yíng)/收費(fèi)系統(tǒng)對(duì)接。2. 電動(dòng)車充電的特性
電動(dòng)車充電的功率不是固定不變的，鋰電池的特性決定了充電曲線是變化的。簡(jiǎn)單說可分為恒流充電、恒壓充電以及最后階段的浮充。
因此電動(dòng)車充滿電的過程比簡(jiǎn)單除法計(jì)算（電池容量kWh/充電樁功率kW）得到的充電時(shí)間長(zhǎng)。
圖5是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)汽車電池充電的曲線。
圖5：標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)車電池充電曲線3. 電動(dòng)車充電的常見誤區(qū)3.1. 想要縮短充電時(shí)間，需要選擇更大功率的充電樁？
答案是不一定，從圖1所示的AC/DC充電示意圖可見，如果是AC充電，AC樁只是供電設(shè)備，真正的充電功率是由車載充電機(jī)決定的（當(dāng)然充電樁功率低于車載充電機(jī)，則瓶頸在充電樁）。目前主流的車載充電機(jī)有3/7/11/22kW，那么用22kW的交流樁給一臺(tái)只配3kW功率OBC的電動(dòng)車充電，最終的充電功率還是3kW。3.2. 用直流DC充電樁就可以全功率充電了？
答案也是不一定，雖然沒有車載充電機(jī)OBC的限制，直流樁直接對(duì)電池充電，但需要考慮電池的上限，電池能支持的最高功率也是有限制的，大部分非高端電動(dòng)車，電池支持的最高充電功率不超過150kW。即便在350kW的超級(jí)快充樁上充電，充電功率還是不能超過電池（BMS）允許的最大功率，當(dāng)然還要考慮不同充電階段的充電功率也不同。
目前只有少數(shù)高端車型的電動(dòng)汽車才支持比較大的充電功率，比如保時(shí)捷的（Porsche Tycan）最高支持225kW的充電功率，奧迪的E-Tron最高支持150kW。4. 選購充電樁注意事項(xiàng)
大家更關(guān)心自己買電動(dòng)車之后，有條件安裝家用充電樁時(shí)應(yīng)該如何選購。
目前家用樁以AC樁為主（DC樁的價(jià)格和功率限制了其在普通家庭的安裝），先確認(rèn)家里允許安裝充電樁的功率上限（要跟供電公司/物業(yè)/電工確認(rèn)家庭/小區(qū)配電容量），另外確認(rèn)家庭是單相入戶（國(guó)內(nèi)）還是三相入戶（歐洲），然后確認(rèn)買的電動(dòng)車車載充電機(jī)（OBC）是單相（國(guó)內(nèi)電動(dòng)車OBC大多單相）還是三相，最后買對(duì)應(yīng)的單相/三相充電樁。理論上單相三相的充電樁和單三相車載充電機(jī)都可以兼容，但是如果車載單相OBC的話，則完全沒有必要安裝三相充電樁。
另外需要考慮選擇智能樁或者傻瓜樁，智能樁就是可以手機(jī)App控制/身份授權(quán)/充電管理的充電樁，而傻瓜樁就是沒有人機(jī)交互，刷卡或者直接插槍即可充電。方向是首選智能樁，可以更方便操控（比如定時(shí)充電，遠(yuǎn)程充電等），充電記錄管理等會(huì)提供諸多便利，也有城市電網(wǎng)（德國(guó)漢堡）規(guī)定新裝的家庭充電樁必須是智能樁。
總結(jié)下來，國(guó)內(nèi)和單相電入戶的國(guó)家，家用樁單相7kW基本上是主流；歐洲三相電入戶的國(guó)家/地區(qū)，三相11kW是最優(yōu)選擇。優(yōu)選帶手機(jī)App控制的智能充電樁。結(jié)語
本來想把這篇文章做成問答形式，但可能會(huì)更散亂而且不全面。所以還是按照現(xiàn)有結(jié)構(gòu)寫出來，肯定無法顧及所有人的關(guān)注點(diǎn)和需求。
希望有相關(guān)問題的朋友給我留言，如果還有比較普遍的更多問題，我可以再單獨(dú)寫一篇充電知識(shí)問答。
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