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论充电桩中的“快”与“慢”

发表时间：2020/11/19 来源：《基层建设》2020年第22期作者：浦国通1 王硕2 尚佳庆3

[导读] 摘要：在“低碳出行，绿色生活”的倡导下，越来越多的纯电动汽车进入了人们的生活，类似于汽油车加油，电动车需要的是充电，这样可以大量减少碳污染，维持绿色健康的环境，这将是今后汽车发展的主要方向。

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        摘要：在“低碳出行，绿色生活”的倡导下，越来越多的纯电动汽车进入了人们的生活，类似于汽油车加油，电动车需要的是充电，这样可以大量减少碳污染，维持绿色健康的环境，这将是今后汽车发展的主要方向。而作为电动汽车供给的必备配套设施——充电桩，其充电问题是阻碍人们购买新能源汽车的关键问题之一。下面本文主要对充电桩中的“快充”与“慢充”展开详细分析，希望能给大家带来帮助。
        关键词：新能源汽车；充电桩；慢充；快充
        近几年，新能源汽车发展迅速，尤其是政策的推动，要求出租车、网约车也要使用新能源汽车，这直接促进了充电桩行业的发展。对于电动车的充电，很多车主都比较关注，大家也都听说过慢充和快充，但是对于二者的差别和电压、电流情况并不了解。本文要说的“快”与“慢”，就是指的充电桩的两种充电方式——快充和慢充。下面文章就是针对充电桩的慢充和快充的原理和区别进行了阐释。
        一、什么是充电桩
        充电桩是新能源汽车的能量供给装置，类似于加油站里的加油机给燃油车加油，其可以安装在地面或者墙面，比如商场停车场、公交车场站、社区停车场或者个人家中等，根据不同的电压等级可以给各种型号的电动汽车充电。充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电。从充电形式来分，可以分为交流充电桩（慢充）和直流充电桩（快充），直流充电桩输出直流电，交流充电桩输出交流电。
        （1）交流充电桩
        我们平时说的“慢充”就是指的交流充电桩，固定安装在电动汽车外、与交流电网连接，为电动汽车车载充电机提供交流电源的供电装置（见图1）。这种桩只是输出单相/三相交流电，并不充电，需要连接上车载充电机才能给汽车电池充电，可以理解为在控制电源，这种功率比较小，常见的有3.5kw、7kw，所以充电速度就会比较慢，一般需要7-8个小时，这种桩在社区停车场或者个人家中用的比较多，价格便宜，适合个人用。

        图1 交流充电桩连接图
        （2）直流充电桩
        我们平时说的“快充”就是指的直流充电桩，也是固定在车外，与交流电网连接，输出直流电直接给汽车电池充电（见图2）。这种桩输入电压是三相四线AC 380 V±15%，频率50Hz，输出为可调节的直流电，然后给汽车电池直接充电，这种方式可以提供足够大的功率，一般为60kw、120kw、200kw或者更高，充电速度很快，一般1到2个小时即可充满，这种桩在公交场站或者高速路旁或者充电站内安装的较多。

        图2 直流充电桩连接图
        二、充电桩充电原理及方式
        （1）充电桩充电原理
        充电桩一般是放在地面或者挂在墙壁进行固定，有专用的充电接口，通过传导，给有车载充电机的电动汽车提供电流，具有相应的通讯、计费和安全防护功能。顾客下载相应的APP进行充值，然后使用充电桩充电。
        当电动车的蓄电池放完电后，用直流电（与放电电流方向相反）连接蓄电池，让其回复工作能力，这就是蓄电池充电的原理。此时的连接方式应该是电池正极接电源正极，电池负极与电源负极相联，要求电源电源要大于电池的总电动势。
        （2）充电桩充电方式
        1.恒流充电法
        恒流充电法是通过调节充电装置的输出电压或者改变与蓄电池串联电阻的办法，保证充电电流强度一定的一种充电方法，这种方法比较简单，但是电池的可接受能力是根据充电过程的长短不断降低的，到最后，充电电流多用于电解水，产生气体，使出气过甚，因此，常选用阶段充电法。
        2.恒压充电法
        恒压充电法是保证充电装置的电压在充电时一直恒定不变，在蓄电池电压升高的同时，电流会慢慢变小。与恒流充电法比较来看，恒压法更接近于完美充电曲线。用恒压法快速充电，因为初期蓄电池电动势低，充电电流大，随着充电的进行，电流逐渐减少，所以，只需简易控制系统。
        就是根据这两种充电方式的不同，将充电桩分为了交流充电桩和直流充电桩。
        三、充电桩的充电线路
        （1）交流充电桩的充电线路
        交流充电桩输出由7根线组成（见图3），分别是：交流电源线路：L1、L2、L3；设备地线：PE；中线：N；连接确认线路：CC；控制引导线路：CP。交流充电桩就是通过这7根线给电动汽车进行充电。

        图3 交流充电桩充电线路图
        （2）直流充电桩的充电线路
        直流充电桩输出由9根线组成（见图4），分别是：直流电源线路：DC+、DC-；设备地线：PE；充电通信线路：S+、S-；充电连接确认线路：CC1、CC2；低压辅助电源线路：A+、A-。直流充电桩就是通过这9根线给电动汽车进行充电。

        图4 直流充电桩充电线路图
        四、交流慢充桩和直流快充桩的区别
        （1）充电枪作为桩的重要组成部分，以此来看，交流桩的充电线更细，充电枪有7个孔，充电较慢；直流线的充电桩相对较粗，充电枪上有9个孔，充电较快。
        （2）从充电桩充电功率和方式来看，直流快充桩的特点是充电功率大，速度快，给电动车使用者带来更多的方便。当前，常见的新能源汽车通过直流桩充电，两个小时基本可以充满，相反，如果用交流慢充桩则需要七八个小时才能充满。比如比亚迪唐EV600新能源车电量剩余20%时，电池容量在84kWh左右，如果使用直流快充桩充到80%，半小时基本可以完成，充电量基本在50多度。相对的，交流慢充桩对电流要求相对较低，功率也相对较小，所以充电时间也长，如果还是比亚迪唐EV600这辆车，基本需要6到7小时才能冲到80%。
        （2）从成本来分析，直流快充桩充电快，建站复杂、造价成本更高，对电动汽车电池性能要求也高，销售给用户价格也比较高，比较适于用户中途补充电量。而且直流桩由于电流和电压都较高，对电池的瞬间冲击较大，容易使电池在短时间内温度剧增，并使电池内部的锂离子脱落，比较容易影响电池的使用寿命。而交流桩的优势在于车辆自带得充电系统进行慢速充电，建站简单、造价低，因为是恒流充电，对电池的使用寿命影响也不大，而且是利用夜间峰谷充电，对用户来说成本更低，只要有220V电源的地方都能充电，更适合个人家用。
        五、结论
        在绿色出行的理念下，新能源汽车一直受到高度关注，而今年充电桩又在“新基建”中被重点提出，其未来发展不可小觑。在科技迅速发展的今天，我们相信在不远的未来，充电桩的研发工程师可以改善快慢充的劣势、扩大其优势，尽早实现“充电5分钟，续航500公里”。