電動車充電基礎知識 電動車充電的特性

前言準備和構思這篇文章花了很長時間。由于充電樁知識內容復雜，各國標準不同，結構調整時間較長。這篇對公眾的介紹是在各種平衡下寫成的。關于電動汽車充電基礎知識的文章，避免過多的細節和技術。受眾為正在考慮或剛剛購買電動汽車/充電樁的用戶，以及想了解電動汽車充電的用戶。考慮到不同的地區標準和受眾群體的側重點，本文著重介紹了中國和歐洲的情況，同時也對美國進行了簡要介紹。

電動車和燃油車的主要區別在于動力源不同。傳統燃油車需要加油，而電動車需要充電。本文介紹電動汽車充電設備及充電的基礎知識（不涉及無線充電技術）。

一、充電樁簡介充電設備的外觀和性能千差萬別。我們經常聽到便攜樁、家用樁、快充樁、公共/運營樁等名稱。此外，充電樁的接口也有交流充電接口和直流充電接口。對于充電從業者來說，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通俗易懂的充電概念概述。

充電樁是電動汽車供電設備（EVSE）的俗稱，是一種為電動汽車補充電能的工具，類似于燃油車的加油設備。

與只能在加油站進行的加油不同，電動汽車可以在家中或在外面的充電站充電。當然，前提是你需要一個充電設備。什么樣的電動車需要什么樣的充電設備，復雜的充電設備有什么區別？

我們先按照不同的角度對充電樁進行分類。

1.1.充電樁的分類1.1.1.基本分類充電樁本質上可以分為兩類：（智能）延長線和真充電樁。分別對應交流（AC）電堆和直流（DC）電堆。

圖1：電動汽車充電原理

圖1顯示了電動汽車的充電原理。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，車載充電器進行AC-DC整流轉換為動力電池充電；而直流電（DC）樁繞過車載充電器（OBC）直接給電池充電。

原因很簡單。電動汽車的動力電池只能接收直流（DC）電流和電壓，而電網/家用插座提供的是交流電，不能直接給汽車電池充電。它需要從交流電轉換為直流電。轉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，電堆中進行AC-DC轉換，輸出直流電給電池充電。

1.1.2.標準分類遺憾的是，時至今日，電動汽車的充電接口還沒有一個世界統一的標準，就像2012年之前的手機充電接口一樣復雜多樣。

世界各地的接口類型參見圖2。不同標準的充電線和車端充電接口不能通用。

一般來說，目前的標準是由擁有汽車工業的國家和重要的市場國家制定的：歐洲/美國/日本/中國。交流充電接口有3種標準：美國/日本的Type 1，歐洲的Type 2，中國的GB/T。直流充電接口有四種標準，分別是：美國（北美）的CCS 1、日本的CHAdeMO、歐洲的CCS 2、中國的GB/T。世界其他地區基本上遵循美國/歐洲標準。

圖2：電動汽車充電接口標準

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包括3kW便攜式樁（AC）； 7/11kW壁掛式Wallbox（AC）、22/43kW運行交流電桿樁、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。各國的家用電壓標準，電流一般是現有電氣基礎設施（插座、電纜、保險、配電設備等）的標準。北美市場，尤其是美國市場比較特殊。美國家庭的插座種類繁多（NEMA插座的形狀、電壓、電流）。因此，美國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內部功率模塊（內部并聯）。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。不過也考慮到匹配電動車電池的充電功率，所以50/100/120kW的直流充電樁在市面上很常見。

1.1.4.電壓/模式分類電動汽車充電設備在美國/歐洲有不同的分類。美國一般采用Level 1/2/3進行分級；而美國以外（歐洲）一般采用Mode 1/2/3/4區分。

Level 1/2/3主要是區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。汽車和充電設備之間沒有通信（實際上沒有設備，只有充電線和插頭）。現在很多國家禁止以Mode 1模式給電動汽車充電。

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/兩/三相輸入供電區分，對應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營樁的區別，前者不需要收費計費，而后者是需要收費計費，所以需要有人機交互界面、付款手段、需要跟運營/收費系統對接。2. 電動車充電的特性

電動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。

因此電動車充滿電的過程比簡單除法計算（電池容量kWh/充電樁功率kW）得到的充電時間長。

圖5是一個標準電動汽車電池充電的曲線。

圖5：標準電動車電池充電曲線3. 電動車充電的常見誤區3.1. 想要縮短充電時間，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樁只是供電設備，真正的充電功率是由車載充電機決定的（當然充電樁功率低于車載充電機，則瓶頸在充電樁）。目前主流的車載充電機有3/7/11/22kW，那么用22kW的交流樁給一臺只配3kW功率OBC的電動車充電，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OBC的限制，直流樁直接對電池充電，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，大部分非高端電動車，電池支持的最高充電功率不超過150kW。即便在350kW的超級快充樁上充電，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。

目前只有少數高端車型的電動汽車才支持比較大的充電功率，比如保時捷的（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

大家更關心自己買電動車之后，有條件安裝家用充電樁時應該如何選購。

目前家用樁以AC樁為主（DC樁的價格和功率限制了其在普通家庭的安裝），先確認家里允許安裝充電樁的功率上限（要跟供電公司/物業/電工確認家庭/小區配電容量），另外確認家庭是單相入戶（國內）還是三相入戶（歐洲），然后確認買的電動車車載充電機（OBC）是單相（國內電動車OBC大多單相）還是三相，最后買對應的單相/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App控制/身份授權/充電管理的充電樁，而傻瓜樁就是沒有人機交互，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（比如定時充電，遠程充電等），充電記錄管理等會提供諸多便利，也有城市電網（德國漢堡）規定新裝的家庭充電樁必須是智能樁。

總結下來，國內和單相電入戶的國家，家用樁單相7kW基本上是主流；歐洲三相電入戶的國家/地區，三相11kW是最優選擇。優選帶手機App控制的智能充電樁。結語

本來想把這篇文章做成問答形式，但可能會更散亂而且不全面。所以還是按照現有結構寫出來，肯定無法顧及所有人的關注點和需求。

希望有相關問題的朋友給我留言，如果還有比較普遍的更多問題，我可以再單獨寫一篇充電知識問答。