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厚勢(shì)按：本文為筆者對(duì) 9 月 17 日厚勢(shì)輕沙龍《充電樁發(fā)展現(xiàn)狀與未來發(fā)展趨勢(shì)》的干貨整理版，演講共分成三個(gè)部分，今天刊登出第二部分：

• 充電樁發(fā)展現(xiàn)狀；

• 充電樁介紹；

• 充電樁技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。
  

發(fā)展現(xiàn)狀

可參見昨天推送的文章：《充電樁發(fā)展現(xiàn)狀與未來發(fā)展趨勢(shì)（上）》

充電樁介紹

在演講的第一部分中，從宏觀層面對(duì)充電樁做了許多描述，但對(duì)于「什么是充電樁？」，還沒有給出一個(gè)明確的定義。江博士根據(jù)自己對(duì)充電樁的認(rèn)識(shí)，給出了一個(gè)定義：

充電樁是「功能類似于加油站里的加油機(jī)，安裝于公共建筑（公共樓宇、商場(chǎng)、公共停車場(chǎng)等）、居民小區(qū)停車場(chǎng)或充電站內(nèi)，為電動(dòng)汽車充電的設(shè)備。」

按照接口類型的不同，充電樁可分為以下兩類：

• 交流充電樁：功率較小，用于慢充，如特斯拉交流充電的功率為 7 kW；

• 直流充電樁：功率較大，用于快充，有 30  kW、60 kW 等多種規(guī)格；
  

圖 3  充電樁應(yīng)用示意圖

如圖 3 所示，電動(dòng)汽車的充電過程涉及到三個(gè)環(huán)節(jié)：電網(wǎng)—充電樁—汽車（電池）。事實(shí)上，這與手機(jī)的充電過程是一樣的：電網(wǎng)—充電器—手機(jī)（電池）。

就現(xiàn)有的兩種充電模式而言：

• 交流充電模式：充電樁為「交流電進(jìn)，交流電出」，只需一個(gè)開關(guān)即可，價(jià)格較便宜；

• 直流充電模式：充電樁為「交流電進(jìn)，直流電出」，需要對(duì)電流進(jìn)行整流，價(jià)格昂貴。
  

其中，高壓配電盒實(shí)際上是一個(gè)高壓繼電器，起到開關(guān)的功能。此外，在直流充電模式下，由于充電機(jī)比較大比較重，一般集成在直流充電樁內(nèi)，而不是像交流充電模式那樣直接配置在車上。

圖 4  充電樁構(gòu)成

圖 4 中展示了一個(gè)完整的充電樁所需具備的各種功能。除了充電功能外，還需要交互、驗(yàn)證、計(jì)量、聯(lián)網(wǎng)等功能：

• 觸摸屏：如果充電過程像一個(gè)黑箱，駕駛員不知道充電的狀態(tài)，用戶體驗(yàn)必然不好，而觸摸屏可以顯示充電完成的情況；

• 刷卡：主要是為了對(duì)充電過程進(jìn)行驗(yàn)證和計(jì)費(fèi)；
  

• 計(jì)量：為了保證用電量計(jì)算的可信度，一般安裝的是經(jīng)過 MC 認(rèn)證的電表，而不是個(gè)人設(shè)計(jì)的計(jì)量板；

• 聯(lián)網(wǎng)：為了方便手機(jī)遠(yuǎn)程預(yù)約、掃碼充電，和摩拜單車的使用方式類似。
  

圖 5  常見電動(dòng)汽車充電時(shí)長

圖 5 中統(tǒng)計(jì)了市面上常見電動(dòng)汽車的充電時(shí)長和續(xù)駛里程。雖然這些車型有點(diǎn)老，不過總體而言，電動(dòng)汽車慢充的時(shí)間都設(shè)計(jì)在 8 小時(shí)左右，即一晚上可以充 50 ~ 60 度電，快充的時(shí)間在 1~2 小時(shí)。

圖 6  交流充電樁內(nèi)部結(jié)構(gòu)

交流充電樁，顧名思義，是給電動(dòng)汽車提供交流電源的充電裝置。如圖 6 所示，交流充電樁主要由以下幾個(gè)部分組成：

• 繼電器（接觸器）：控制電路的通斷，即在充電時(shí)電路連通，不充電時(shí)電路斷開；

• 控制器引導(dǎo)電路：檢測(cè)充電槍是否與電動(dòng)汽車連接良好，若連接良好，則讓繼電器吸合，電動(dòng)汽車開始充電；

• 漏電保護(hù)電路：普通電器的標(biāo)配；

• 過流過壓保護(hù)電路：普通電器的標(biāo)配；

• 防雷模塊：普通電器的標(biāo)配。

圖 7  交流充電樁樣機(jī)

對(duì)于交流充電樁的分類，按照不同的標(biāo)準(zhǔn)有不同的分類方法：

按照「充電槍的數(shù)量」，即一根充電樁上有幾把充電槍：

• 單槍；

• 雙槍；

• 多槍
  

按照「安裝方式」：

• 便攜式：買電動(dòng)汽車時(shí)送的隨車充電配件，充電電流一般為 10 安培，可以直接用家用的普通插座來充電，但每小時(shí)只能充 2 度電左右，速度太慢，通常用于應(yīng)急；

• 壁掛式：充電樁安裝在墻上；

• 落地式：充電樁安裝在地上。
  

按照「容量」：

• 10 A  220 VAC：即上文提到的的「便攜式充電樁」的容量（「AC」為交流電「Alternating Current」的縮寫，下同）；

• 16 A  220 VAC；

• 32 A  220 VAC：目前市場(chǎng)的主流產(chǎn)品，7 kW 的功率容量；

• 63 A  380 VAC。

需要指出的是，充電槍的數(shù)量與技術(shù)含量無關(guān)，且一根雙槍的充電樁的價(jià)格和兩根單槍的充電樁的售價(jià)是差不多的。

按照前文中的模式，直流充電樁是「通過內(nèi)部 AC-DC 充電模塊，將交流電轉(zhuǎn)換成直流，給電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池進(jìn)行充電」的充電裝置。其中，「DC」為直流電「Direct Current」的縮寫，下同。

圖 8  直流充電樁樣機(jī)

對(duì)于直流充電樁的分類，按照不同的標(biāo)準(zhǔn)，也有不同的分類方法：

按照「槍的數(shù)量 / 功率」：

• 單槍：30 KW /  60 KW / 120 KW；

• 雙槍：120 KW （60 KW + 60 KW）；

• 一拖四（八）。

按照「輸出電壓等級(jí)」：

• 200 ~ 500 VDC：乘用車；

• 350 ~ 750 VDC：商用車；

• 200 ~ 750 VDC：通用型。

圖 9  直流充電樁內(nèi)部電氣結(jié)構(gòu)

直流充電樁的內(nèi)部電氣結(jié)構(gòu)如圖 9 所示，三大核心器件是充電模塊、主控制器和絕緣檢測(cè)模塊。其中，充電模塊占充電樁成本的一半以上。

圖 10  直流充電模塊內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)圖

充電模塊之所以這么貴，因?yàn)樗梢暈殡娫葱袠I(yè)，需要 PFC （Power Factor Corrector）功率因數(shù)模塊、DC-DC 變壓器等部件。

（未完待續(xù)）

主講人簡介

江磊，2015 年獲得上海交通大學(xué)車輛工程專業(yè)博士學(xué)位，現(xiàn)任上海工程技術(shù)大學(xué)電動(dòng)汽車充換電研究所副所長，主要從事電動(dòng)汽車智能充電樁、車載充電機(jī)、電池管理系統(tǒng)等方面的研究工作。

本文未經(jīng)江磊博士本人審閱，內(nèi)容僅供參考。