新能源汽車充電技術(shù)

1.新能源汽車充電技術(shù)的概況

新能源汽車，特別是純電動汽車的充電技術(shù)，最關鍵的問題是如何能實現(xiàn)高

效率的快速充電。這關系到充電器的容量和性能、電網(wǎng)的承載能力和動力電池的承

受能力等。隨著動力電池本身充放電速度的不斷提高，充電系統(tǒng)的性能也在不斷地

改進，以滿足在多種不同應用情況下的快速充電需求。由于電力的儲運和使用比汽

油方便得多，充電設備的建造也呈現(xiàn)出多樣性和靈活性，既可以為集中式的充電站，

也可以設置在道路邊、停車場、購物中心等任何方便停車的地方。除了固定充電裝

置以外，電動汽車還帶有車載充電器，可以在夜間利用家里的市電插座進行充電，

甚至還可以在用電高峰期把電力逆變后返送回電網(wǎng)。目前，根據(jù)不同的汽車動力電

池電壓和容量、充電速度要求，以及電網(wǎng)供電容量等因素的考量，固定充電器的容

量一般在15—

lOOkW,輸出電壓一般為50?500V。車載充電器容量則在3kW左右。

目前，世界各國都在研究電動汽車的快速充電技術(shù)。歐洲已研發(fā)出充電lOmin可

行駛100km的快速充電系統(tǒng)。美國也已經(jīng)研發(fā)出充電6min可以行駛100km的

超快速充電系統(tǒng)。這些系統(tǒng)都采用國際通用的快速充電標準接口，輸入電源可以用

交流電，也可以用直流電。

由于快速充電系統(tǒng)需要強大的瞬時功率，所以在快速充電設施中電網(wǎng)的承載

能力是一個關鍵的制約因素。如果想要把充電速度進一步提高，從普通電網(wǎng)直接供

電基本上不可能。為了解決這個矛盾，技術(shù)人員正著手研發(fā)新一代帶有儲能緩沖環(huán)

節(jié)的超快速充電系統(tǒng)。這項技

術(shù)目前還處于早期發(fā)展階段，但已經(jīng)有示范系統(tǒng)展示。汽車在行駛中充電叫作在線

充電。這也是技術(shù)人員將要研究和開發(fā)的技術(shù)之一。這種技術(shù)一旦實施，車載的電

池容量將可以降低。隨著電動汽車市場的迅速發(fā)展，這些技術(shù)一定會得到廣泛的應

用并產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。

充電系統(tǒng)是新能源汽車主要的能源補給系統(tǒng)。下圖是新能源汽車充電系統(tǒng)示意圖。

新能源汽車充電系統(tǒng)主要由充電樁、充電線束、車載充電器、高壓控制盒、動力

電池、DC/DC轉(zhuǎn)換器、低壓蓄電池以及各種高壓線束和低壓控制線束等組成。以

下簡單介紹新能源汽車充電系統(tǒng)主要組成部分：充電樁和車載充電器。

1）充電樁

充電樁作為新能源汽車充電系統(tǒng)的配套設施，有交流充電樁和直流充電樁。

（1）交流充電樁

如圖所示為交流電動汽車充電樁，俗稱“慢充”，固定安裝在電動汽車外，

與交流電網(wǎng)連接，為電動汽車車載充電器（即固定安裝在電動汽車上的充電器）提

供交流電源的供電裝置。交流充電樁只提供電力輸出，沒有充電功能，需連接車載

充電器為電動汽車充電，相當于只是起了一個控制電源的作用。

（2）直流充電樁

如圖所示為直流電動汽車充電樁，俗稱“快充”，固定安裝在電動汽車外，

與交流電網(wǎng)連接，可以為非車載電動汽車動力電池提供直流電源的供電裝置。直流

充電樁的輸入電壓采用三相四線AC380V

土

15%,頻率50Hz,輸出為可調(diào)直流電，直接為電動汽車的動力電池充電。

2）車載充電器

車載充電器（On-boardCharger,也稱車載充電機），如圖2-

1-4所示。車載充電器是充電系統(tǒng)的重要組成部件，將220V交流電

轉(zhuǎn)化為動力電池的直流電，實現(xiàn)電池電量的補給。車載充電器內(nèi)部結(jié)

構(gòu)，如圖所示。

2.新能源汽車充電的方法及特點

新能源汽車動力電池充電的方法主要有快速充電（直流快充）和常規(guī)充電

（交流慢充）以及更換電池的方式等。

直流快充和交流慢充方式的區(qū)別是：

直流充電（快充）主要是通過充電站的充電樁將直流高壓電直接通過直流充

電口給動力電池充電。

交流充電（慢充）主要是通過家用電源插頭和交流充電樁接入交流充電口，通

過車載充電器將220V交流電轉(zhuǎn)為330V直流電（比亞迪E6為例）給動力電池進

行充電。

1）快速充電

常規(guī)蓄電池的充電方法一般時間較長，給實際使用帶來諸多不便?？焖俪潆婋?/p>

池的出現(xiàn)，為純電動汽車的商業(yè)化提供了技術(shù)支持。

快速充電又稱直流快充或應急充電，是以較大直流電流在電動汽車停車的

20min?2h的短時間內(nèi)，為其提供充電服務，一般充電電流為150?400A。

快速充電模式的優(yōu)點是充電時間短。但是，相對常規(guī)充電模式，快速充電也存

在一定的缺點：

（1）“快充”實際并不快，而且降低動力電池使用壽命。

由于受電池技術(shù)影響，目前電動汽車使用最多的就是鋰電池。鋰元素是比鈉還要

活躍的金屬元素之一，快充易使鋰元素太過活躍，從而使電池中的電解液發(fā)生沉

淀，產(chǎn)生氣泡現(xiàn)象，也就是平常人們所看到的電池身上易凸起“小包”，摸上去有

手感發(fā)熱等情況，嚴重的會導致電池爆炸等安全事故。因此，充電電流不宜過大。

目前，市面上各大廠商都在宣傳其電動汽車快速充電時間在lOmin左右，實際上

以目前技術(shù)來看都不現(xiàn)實。以比亞迪E6純電動汽車為例，這款電動汽車采用磷酸

鐵鋰電池，其快速安全充電模式的充電時間仍然需要2ho

電動汽車充電快慢與充電器功率、電池充電特性和溫度等緊密相關。當前電

池技術(shù)水平下，即使快充也需要30min才能充電到電池容量的80%,超過80%

后，為保護電池安全，充電電流必須變小，充到100%的時間將較長。止匕外，在冬

天氣溫較低時，電池要求充電電流變小，充電時間會變得更長些。

傳統(tǒng)加油站汽車加油整個流程為5?8min,充電站如果無法提供15min以內(nèi)

的快充服務，基本就失去了社會基礎建設的功能性。

（2）充電站成本較高，盈利模式值得商榷。

目前，直流充電方式的充電價格在2元/W左右。以一個充電站lOOOkW的容

量計算，加上送變電設施、鋪設專用電纜以及新建監(jiān)控系統(tǒng)等（不包括建設用地成本），

一個充電站的成本在300萬?500

萬元。這樣的高成本，在電動汽車還沒完全普及的情況下，是難以維持充電站的運

營的。

直流充電關鍵技術(shù)如下：

①高性能直流充電器技術(shù)：效率、諧波、使用壽命。

②直流充電環(huán)境適應性技術(shù)：寬的溫度范圍、戶外使用時凝露、風沙防護等。

③安全防護技術(shù)：漏電、短路防護、誤插拔防護、斷線防護、傾倒防護、防誤

操作、防止帶電插拔等。

④充電器的高互換性技術(shù)：物理接口、電氣接口、通信協(xié)議的高度兼容互換。

⑤直流充電與電網(wǎng)的接口、有序充電以及與電網(wǎng)的互動技術(shù)。

2）常規(guī)充電

蓄電池在放電終止后，應立即充電（在特殊情況下也不應超過

24h）。常規(guī)充電電流相當?shù)?，約為15A,這種充電叫作常規(guī)充電（交流慢充或慢速

充電）。常規(guī)蓄電池的充電方法都采用小電流的恒壓或恒流充電，一般充電時間為5

?8卜，甚至長達10?20h。這種充電方式是利用車載充電器，接220V交流電即

可。

常規(guī)慢充方式的適用情況主要有：

（1）用戶對電動汽車的行駛里程要求相對較低，車輛行駛里程能滿足用戶1

天的使用需要，利用晚間停運時間可以完成充電。

(2)由于常規(guī)慢充充電電流和充電功率比較小，因此在居民區(qū)、停車場和公

共充電站都可以進行充電。

(3)規(guī)模較大的集中充電站，能夠同時為多輛電動汽車提供停車場地并進行充

電。

常規(guī)充電模式的優(yōu)點如下：

(1)盡管充電時間較長，但因為所用功率和電流的額定值并不是關鍵問題，

因此，充電器價格和安裝成本比較低。

目前，國內(nèi)廠商提供的交流充電樁價格在每個2.5萬元左右，一旦市場形成

規(guī)模化，成本可以控制在每個5000元以內(nèi)。如圖2-1-7所示為壁掛式交流充電

樁，可安裝在車庫內(nèi)使用。

(2)可充分利用電力低谷時段進行充電，降低充電成本。

目前，我國發(fā)電量和裝機容量均已居世界第二位，電力裝機容量

達到8億kW以上，電網(wǎng)的高峰負荷增長很快，峰谷差逐年拉大，造成發(fā)電資源的

很大閑置。電動汽車依靠充電樁在夜間低谷充電(北京電網(wǎng)峰谷差達40%),有利

于改善電網(wǎng)運行質(zhì)量，減少電網(wǎng)為平衡峰谷差投入的費用，可以說基本上不增加電

網(wǎng)的負荷。

(3)可提高充電效率和延長電池的使用壽命。

與快速充電相反，常規(guī)充電的充電電流小，有利于提高充電效率和延長電池的

使用壽命。

常規(guī)充電模式的主要缺點為充電時間過長，難以滿足車輛緊急運行的需求。此

外，我國城市的建筑密度也無法滿足電動汽車對充電樁的需求，我國城市的建筑結(jié)構(gòu)

以高樓為主，地面停車場數(shù)量有限，這樣會造成有的車充不上電。這種充電模式通常

適用于續(xù)駛里程大的電動汽車且利用晚間停運時間進行充電即可，可滿足車輛第二天

運營需要的情況。

交流充電關鍵技術(shù)如下：

(1)各種惡劣環(huán)境的適應性技術(shù)：高低溫、高熱、高濕、風沙、凝露、雨水，

露天/市內(nèi)使用等。

(2)充電安全防護技術(shù)：漏電、短路、誤插拔防護、斷線防護、傾倒防護、

防誤操作等。

(3)充電樁高互換性技術(shù)：物理接口、電氣接口、通信協(xié)議等，實現(xiàn)充電樁

和電動汽車充電的兼容互換。

(4)靈活的計量計費技術(shù)：與各種不同運營模式的結(jié)合。

(5)友好方便的人機交互技術(shù)：適應不同層次、不同水平的操作者。

(6)充電樁的運行管理與綜合監(jiān)控。

(7)有序充電及與電網(wǎng)的互動技術(shù)。

3)更換電池方式

充電難、充電時間長、續(xù)航里程短的問題，一直困擾著新能源汽車用戶。北汽

新能源提出“嫌充電慢不如去換電”的想法，與中國石油化工股份有限公司北京分公

司簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方合作開展新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)在企業(yè)生產(chǎn)和管理中的應用。第

一步就是利用加油站場地資源建設換電站，最先受益的是北京電動出租車。

現(xiàn)在國內(nèi)運營的電動出租車續(xù)航里程在150?250km,但充滿一次電需要lh

以上，部分車輛甚至需要2h,嚴重影響了出租車的運營效率。北汽新能源開發(fā)的

C50EB換電出租車換一塊充滿電的電池僅需要3min,比普通燃油車加油還快，而

且換一次電池可以行駛200km,不僅可以提高運營效率，還可以實現(xiàn)出租車的雙班

運營，提高出租車公司的效益。此次大力推廣換電模式出租車運營是解決出租車電動

化的最佳途徑，駕駛員收入增加、出租車公司實現(xiàn)雙班運營、換電服務公司發(fā)展了

新的業(yè)務、新能源汽車得到了發(fā)展并帶動了下游產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展、電網(wǎng)實現(xiàn)了低谷電的

有效利用、燃油補貼減少實現(xiàn)綠色財政，真正實現(xiàn)了全產(chǎn)業(yè)鏈的共贏。

直接更換電動汽車的電池組時需要考慮的是：由于電池組質(zhì)量較大，更換時的專業(yè)化要求較高，故需

配備專業(yè)人員借助專業(yè)機械來快速完成電池的更換、充電和維護。

采用這種模式，具有如下優(yōu)點：

(1)電動汽車用戶可租用充滿電的蓄電池，更換需要充電的蓄電池,有利于提高車輛使用效率，

也提高了用戶使用的方便性和快捷性。

(2)對更換下來的蓄電池，可以利用低谷時段進行充電，降低了充電成本，提高了車輛運行經(jīng)

濟性。

(3)從另一個側(cè)面來看，也解決了充電時間乃至蓄存電荷量、電池質(zhì)量、續(xù)駛里程不足及價格

高等難題。

(4)可以及時發(fā)現(xiàn)電池組中單元電池的故障，對于電池的維護工作將具有積極意義。電池組放

電深度的降低也將有利于提高電池的壽命。

應用這種模式面臨的幾個主要問題是：電池與電動汽車的標準化，電動汽車的設計改進、充電

站的建設和管理，以及電池的流通管理等。

3.新能源汽車充電系統(tǒng)組成與工作原理

以北汽新能源EV系列電動汽車為例，介紹充電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

與工作原理。

1）充電系統(tǒng)低壓設計的功能

純電動汽車充電系統(tǒng)低壓部分主要是用于低壓供電及控制信號。

（1）車載充電器相關低壓部分

12V電源（低壓蓄電池）供電：供充電過程中BMS、VCU、儀

表等用電。

CAN通信：BMS通過CAN通信控制車載充電器工作狀態(tài)。

FCBUS

CAN網(wǎng)絡：

250kl典

電機

控制制

MCU

（紅新能源汽車維修技或

蓄電池

2)慢充和快充控制策略

(1)充電系統(tǒng)控制過程

作為純電動汽車的核心，動力電池的充電過程由BMS進行控制及保護。

車載充電器工作狀態(tài)及指令均由BMS發(fā)出的指令進行控制，包括工作模式指

令、動力電池允許最大電壓、充電允許最大電流、加熱狀態(tài)電流值。

快充和慢充的流程均為：采用恒流一恒壓充電方法，在不同溫度范圍內(nèi)以恒

定電流充電至動力電池組總電壓達到或最高單體電壓達到此溫度條件下的規(guī)定電壓

值，以恒定電壓充電至電流小于0.8A后停

止充電。

(2)充電溫度與充電電流的要求

快充采用地面充電樁充電，快充充電溫度與充電電流要求(非車載充電器模

式下充電要求)，見表

慢充充電溫度與充電電流要求(車載充電器模式下充電要求)

3)快充模式充電系統(tǒng)組成和原理

(1)組成

在快充模式下，充電系統(tǒng)主要由充電樁(直流快充樁)、快充接

口、高壓控制盒、動力電池、整車控制器、高壓線束和低壓控制線束等組成。

(2)快充模式充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖

快充模式充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖，如圖2-1-11所示。

整車控制器是快速充電功能的主控模塊。將快速充電接口由充電樁連接至車

輛快充接口以后，整車控制器通過CC線判斷充電接口已

經(jīng)正確連接，并啟用喚醒線路喚醒車輛內(nèi)部充電系統(tǒng)電路及部件。整車控制器通過

輸出高壓接觸器接通指令至高壓控制盒，實現(xiàn)快速充電樁與動力電池之間高壓電路

的接通。接通并實現(xiàn)充電時，整車控制器向儀表輸出正在充電的顯示信息。

（3）充電條件要求

①充電線連接確認信號正常。

②BMS供電電源正常（12V）。

③充電喚醒信號輸出正常（12V）。

④充電樁、VCU、BMS之間通信正常（主繼電器閉合、發(fā)送電流強度需求）。

⑤動力電池電芯溫度＞5℃/V45℃。

⑥單體電池最高電壓與最低電壓差＜0.3V（300mV）o

⑦單體電池最高溫度與最低溫度差（15℃。

⑧絕緣性能＞20M。。

⑨實際單體最高電壓不大于額定單體電壓0.4Vo

⑩高、低壓電路連接正常（遠程開關關閉狀態(tài)）。

4）慢充模式充電系統(tǒng)組成和原理

（1）組成

在慢充模式下，充電系統(tǒng)主要由供電設備（充電樁）、慢充接口、

車載充電器、高壓控制盒、動力電池、整車控制器（VCU）'高壓線束

和低壓控制線束等組成。

（2）慢充模式充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖

慢充模式充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖，如圖所示。

充電槍連接通過車載充電機（充電器）反饋到整車控制器，再喚

醒儀表顯示連接狀態(tài)（負觸發(fā)）；充電機同時喚醒整車控制器和動力電

池管理模塊（正觸發(fā)），整車控制器喚醒儀表起動顯示充電狀態(tài)（負觸

發(fā)）；正、負主繼電器由整車控制器發(fā)出指令，并由動力電池管理模塊

控制閉合。

CC

號7/

確認信

A連接

車整

載車

7

信號1

電喚解

充D充控

電制

機CANH揩

CANL

數(shù)據(jù)

采集

終端

把

后，

信號

確認

連接

過CC

樁通

充電

示，

圖所

，如

電路

工作

系統(tǒng)

充電

模式

慢充

降到

電壓

點1

檢測

；當

WM端

換到P

V端切

從12

S1開關

流。

出電

合輸

關閉

/K2開

樁K1

充電

6V時，

程

制流

電控

(3)充

如下

過程

控制

充電

電。

流供

①交

醒。

電喚

②充

。

需求

充電

S檢測

③BM

@BMS給車載充電機發(fā)送工作指令并閉合繼電器。

⑤車載充電機開始工作，進行充電。

⑥電池檢測充電完成后，給車載充電機發(fā)送停止指令。

⑦車載充電機停止工作。

⑧電池斷開繼電器。

（4）充電條件要求

①充電線連接確認信號正常。

②充電機供電電源正常（含220V和12V）及充電機工作正常。

③充電喚醒信號輸出正常（12V）o

④充電機、VCU、BMS之間通信正常（主繼電器閉合、發(fā)送電流強度需

求）。

⑤動力電池電芯溫度＞0℃/V45℃。

⑥單體電池最高電壓與最低電壓差VO.3V（300mV）o

⑦單體電池最高溫度與最低溫度差V15℃。

⑧絕緣性能＞20M。。

⑨實際單體最高電壓不大于額定單體電壓0.4VO

⑩高、低壓電路連接正常（遠程控制開關關閉狀態(tài)）。

4.充電操作及注意事項

1）充電電源選擇

電動汽車的逐步普及已是不爭的事實，然而目前充電和行程問

題成為普及推廣的主要瓶頸。新能源汽車車主在給電動汽車選擇充電電源時需要注

意以下事項。

目前，國家電網(wǎng)正在初步規(guī)劃充電站，由于工程量大、投入成本高周期長，

加上充電時間長、車位少、充電站覆蓋點少等缺陷，導致電動汽車車主苦于無法方

便地對自己的愛車進行充電。因此，有的車主就會在家里拉出線纜，私自改造充電

接口，對電動汽車進行充電，這種充電方式存在安全隱患

由于技術(shù)和工藝的限制，目前電動汽車車載充電器功率都比較小，一般在

3kW左右，采用220V家用電的電流大概在16A左右，而一般情況下入戶電流容

量最大不超過16A,因此，家用電纜會因過載工作而有可能引起火災。

國家在電動汽車充電方面有標準，建議車主使用充電樁進行充電，因為充電

樁能根據(jù)供電電源的容量自動限制車載充電器的充電功率，并能在出現(xiàn)故障后安

全、可靠地切斷電源，避免火災等事故發(fā)

生。標準中不建議在沒有充電樁的情況下進行充電，更是禁止在沒有充電樁的情況下采用三相工業(yè)用

電進行充電。目前，電動汽車充電市場并未完善，充電手段參差不齊，直接將充電槍插到家用電上充

電的現(xiàn)象也并不少見。

電動汽車車主需要注意的是，如不按照國家標準或不按照規(guī)定的方式進行充電，那么出事故后

車主是不能得到國家的相關標準保護的。針對這種情況，北京市出臺了相關政策，以后購買電動汽車

可標配充電樁，車主以后就可以在物業(yè)小區(qū)里申請安裝充電樁對汽車進行充電。

2)交流充電(慢充)充電樁和充電口選擇

(1)慢充充電樁

慢充充電的充電樁和主要技術(shù)參數(shù)，如圖2-1-16所示。它可以

采用停車位樁體式(落地安裝)(250V/AC32A/16A)和家用車庫掛

壁式(250V/AC16A)充電樁，也可以采用家用插座交流充電器

(240V/AC8A),如圖

(2)慢充充電口

慢充充電口在實車上的位置

3)直流充電(快充)充電樁和充電口選擇

(1)快充充電樁

直流充電的充電樁和主要技術(shù)參數(shù)，如圖所示。

(2)快充充電口

快充充電口在實車上的位置

4)充電時的注意事項

(1)混合動力車輛插有充電電纜時不要加油，與易燃物品保持充足安全距離。

否則，未按規(guī)定插入或拔出充電電纜時，存在因燃油燃燒等導致人員受傷或物品損壞

的危險。

(2)通過家用插座為高電壓動力電池充電，會導致插座上出現(xiàn)較高持續(xù)負荷。

因此必須遵守以下說明：

①不要使用適配器或延長電纜。

②充電結(jié)束后首先拔出車上的充電插頭，然后再拔出墻上的充電插頭。

③避免絆倒危險以及充電電纜和插座機械負荷。

④不要將充電插頭插在損壞的插座上。

⑤不要使用損壞的充電電纜。

⑥為高電壓動力電池充電時，充電插頭和充電電纜可能會變熱。如果變得過熱，

則此充電插座不適于進行充電或充電電纜已損壞。應立即中止充電并讓電氣專業(yè)人

員進行檢查。

⑦反復出現(xiàn)充電故障或中斷情況時，聯(lián)系具有專業(yè)資質(zhì)的維修人員。

⑧僅使用防潮和防侵蝕的插座。

⑨不要用手指或物體接觸插頭觸點區(qū)域。

⑩切勿自行維修或改進充電電纜。

進行清潔前將電纜兩側(cè)拔出，注意不要將電纜浸入液體

內(nèi)。

充電期間不允許進行自動洗車。

僅在經(jīng)過電氣專業(yè)人員檢查的插座上進行充電。

在不了解的基礎設施/插座上充電時，遵守用戶手冊內(nèi)的特在車上將充

殊說明。電電流設置為“較低”。

注意：

(1)動力電池充電過程中，電池管理系統(tǒng)會自動控制充電電流的大小，當動

力電池充至滿電狀態(tài)時，電池管理系統(tǒng)會自動終止對動力電池包的充電。

(2)當環(huán)境溫度太低時，插上充電接頭以后，電池管理系統(tǒng)會自動先對電池

進行加熱，當溫度合適以后才對動力電池進行充電。

1.車載充電器的功能、位置和電路

1)車載充電器的功能

車載充電器具備如下的功能：

(1)車載充電器將輸入的交流電轉(zhuǎn)換成直流電輸出，為動力電

池充電。

(2)車載充電器工作過程需要與充電樁、BMS、VCU等部件進行通信。

(3)車載充電器根據(jù)動力電池需求可調(diào)節(jié)輸出功率。

有些廠家如北汽新能源生產(chǎn)的EV160,將車載充電器、DC/DC轉(zhuǎn)換器、高壓控

制盒集成為一體(稱PDU)o

常電

儀表車載充電器

[]

2充電允許

(CAN)

ON丹

交流允電

繼電器

低電耶

電池管理罌接觸器

為了保證電源切斷時，避免立即斷電對電器模塊造成大電壓的沖擊,

增加了軟關斷控制器。給高壓負載一個卸載時間。當鑰匙從ON擋轉(zhuǎn)

向關閉后，高壓電源會延遲3s斷電。

2.充電接口和通信協(xié)議

除了電動汽車故障原因外，電動汽車無法充電的原因可以從充電接口和通信

協(xié)議兩個方面來解釋。

1)充電接口

充電接口上，由于全球存在美、歐、中三大充電接口標準，因此，各車企對

充電接口進行了區(qū)別設計，比如歐洲Combo接口、日本

CHAdeMO接口、特斯拉的充電接口、部分美系和德系采用的CCS接口、中國的

GB/T20234—2015接口。這就意味著目前國外的車從硬件接口上無法與國內(nèi)充

電樁進行連接，比如特斯拉就只能通過自己建充電站來保證其在中國的市場推廣。

目前，國際上4種充電接口標準如圖所示：

《國家標準電動汽車傳導充電用連接裝置》(GB/T20234一2015)規(guī)定了交流

與直流接口的標準，交流接口采用的是七針設計，直流接口采用的是九針設計，國

內(nèi)車企都是遵循這個標準進行設計，但是早期一些車企考慮到電池壽命延長，某些

車型沒有設計直流充電接口，因此一些車主在公共充電樁遇到無法用直流樁充電的

情況。需要說明的是，并非所有新能源車型都同時采用直流和交流兩種接口，有些

車型如比亞迪E6等，只提供交流慢充接口。

2)通信協(xié)議

通信協(xié)議上，充電協(xié)議的差異是導致無法充電的最主要原因，解釋這個問題

需要對交流充電與直流充電的基本原理及過程有所了解。

交流充電的過程是交流電通過充電樁一車載充電器一動力電池進行傳輸，從

國標設計上，不存在充電樁與整車之間的通信關系。通俗來講，交流充電樁就是一

個功率稍大的插座，不存在充電樁與整車通信協(xié)議的對接，因此如果是交流充電，

理論上所有車型都是可以充電的。

3.充電樁

充電樁（ChargingPile）又叫充電栓、充電柜等，其功能類似于加油

站里面的加油機，可以固定在地面或墻壁，安裝于公共建筑（公共樓宇、商場、公共

停車場等）和居民小區(qū)停車場或充電站內(nèi)，可以根據(jù)不同的電壓等級為各種型號的電

動汽車充電。充電樁的輸入端與交流電網(wǎng)直接連接，輸出端都裝有充電插頭為電動汽

車充電。汽車充電樁一般提供常規(guī)充電（交流慢充）和快速充電（直流快充）兩種充

電方式，人們可以使用特定的充電卡在充電樁提供的人機交互操作界面上刷卡使用，

進行充電方式、充電時間、費用數(shù)據(jù)打印等操作，充

電樁顯示屏能顯示充電量、費用、充電時間等數(shù)據(jù)。

1）充電樁的功用

充電樁是能實現(xiàn)計時、計電量、計金額充電的裝置，可以作為市民購電終

端。同時，為提高公共充電樁的效率和實用性，今后將陸續(xù)增加一樁多充和為電動

自行車充電的功能。

接充電方式，可分為直流充電樁、交流充電樁和交直流一體充電樁。

①直流充電樁特點

直流充電樁又稱為直流供電裝置，即日常所說的快充。直流充電樁是固定安

裝在電動汽車外，與交流電網(wǎng)連接，可以為非車載電動汽車動力電池提供直流電源

的供電裝置。直流充電樁的輸入電壓采用三相四線AC380V±15%,頻率

50Hz,輸出為可調(diào)直流電，直接為電動汽車的動力電池充電。由于直流充電樁采

用三相四線制供電，可以提供足夠的功率，輸出的電壓和電流調(diào)整范圍大，可以實

現(xiàn)快充的要求。

直流充電樁的工作原理就是通過整流將交流變直流再通過DC/DC轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)

換環(huán)節(jié)來調(diào)整電壓、電流輸出，實現(xiàn)對電動汽車電池的充電?？刂颇K實現(xiàn)其顯示

功能及保護電路的控制。

直流充電樁的特點如下：

A.采用分體式結(jié)構(gòu)，主要由整流柜、充電樁、整流柜和充電樁

之間的連接電纜、充電樁和電動汽車之間的連接電纜及充電連接器等部分組成。整流

柜由整流模塊和充電主控制系統(tǒng)組成，由充電樁完成與用戶之間的人機交互功能，并

實現(xiàn)對電動汽車充電的管理、計費和相應的電池狀態(tài)檢測等功能。

B.具備通過CAN網(wǎng)絡與BMS通信的功能，來判斷電池類型，獲得動力電池

系統(tǒng)參數(shù)、充電前和充電過程中動力電池的狀態(tài)參數(shù)。與充電站后臺監(jiān)控系統(tǒng)通信，

上傳充電器和動力電池的工作狀態(tài)'工作參數(shù)、故障報警等信息，并接受監(jiān)控系統(tǒng)的

控制命令，執(zhí)行遙控動作。

C.能夠判斷充電連接器、充電電纜是否正確連接。當充電連接器與電動汽

車蓄電池系統(tǒng)正確連接后，充電器才允許啟動充電過程；當充電器檢測到與電動汽

車蓄電池系統(tǒng)的連接不正常時，能立即停止充電，并發(fā)出報警信息。

D.能夠為電動汽車提供低壓輔助電源，用于在充電過程中為電動汽車BMS供

電。

E.具有高效、高可靠、便于維護、靈活擴容、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點。

F.采用數(shù)字化均流技術(shù)，均流性能穩(wěn)定，脫離管理模塊也能穩(wěn)定工作并自主

均流。

G.采用模塊化架構(gòu)，可適應10?200kW的不同功率需求。

H.動態(tài)優(yōu)化的功率模塊管理，適應在各種功率輸出狀態(tài)下的最大效率輸出。

I.具有輸出電壓、電流調(diào)節(jié)范圍寬的特點，能滿足不同類型蓄電

池組端電壓的充電要求。

J.具有電源過溫、輸入側(cè)過壓、欠壓、輸出側(cè)過流、過壓保護等安全防護功

能。

K.整流模塊采用ARM作為控制核心，具有很高的靈活性和一致性。

L.采用高頻變壓器，體積小、功率密度高。

M.采用IGBT配套最新的驅(qū)動技術(shù)，穩(wěn)定性高。

N.具備寬電壓輸入范圍，以及寬工作溫度范圍。

0.友好的人機界面，動態(tài)顯示電壓、電流以及故障信息。

P.具有輸入側(cè)過/欠壓保護、輸出側(cè)過壓保護、欠壓告警、過流及短路保護、

過溫保護等功能。

②交流充電樁特點

交流充電樁又稱為交流供電裝置，即日常所說的慢充。固定安裝在電動汽車

外，與交流電網(wǎng)連接，為電動汽車車載充電器（即固定安裝在電動汽車上的充電器）

提供交流電源的供電裝置。交流充電樁只提供電力輸出，沒有充電功能，需連接車載

充電器為電動汽車充電。

交流充電樁設計要求的特點如下：

A.可以提供AC220V/7kW供電能力。交流充電樁的電源要求為，輸入電

壓：單相AC220V±10%,輸出頻率50Hz±2%,輸出為AC220V/7kWo

B.具備漏電、短路、過壓、欠壓、過流等保護功能，確保充電樁安全可靠

運行。

C.具備顯示、操作等必需的人機接口。

I）.交流充電計量。

E.設置刷卡接口，支持RFID卡、IC卡等常見的刷卡方式，并可配置打印

機，提供票據(jù)打印功能。

F.具備充電接口的連接狀態(tài)判斷、控制導引等完善的安全保護控制邏輯。

交流充電樁給電動汽車的充電器提供電力輸入，由于一般的車載充電器的功

率不是很大，所以不能很好地實現(xiàn)快速充電，但可以采用直流充電樁來實現(xiàn)快充。

4.新能源汽車充電系統(tǒng)常見故障與檢修

1）儀表故障指示燈說明

以北汽新能源EV系列汽車為例，儀表充電系統(tǒng)相關的故障指示燈見

表

2)車載充電器常見的故障與檢修

車載充電器故障信息將通過CAN總線報至總線上，通過CAN總線可以找出

發(fā)生的故障信息。

車載充電器常見的故障如下：

(1)12V低壓供電異常

當充電器12V模塊異常時，BMS、儀表等由于沒有喚醒信號喚醒，無法與充

電器進行通信。

當12V未上電，最簡單的判斷方式就是交流上電的時候，電池沒有發(fā)出繼

電器閉合的聲音，一般都是12V異常。需要檢查低壓熔斷絲盒內(nèi)充電喚醒的熔斷

絲及繼電器，以及充電器端子是否出現(xiàn)退針的情況。

(2)充電器檢測的電池電壓不滿足要求

在充電過程中，BMS可以正常工作，但充電器工作開始前需要檢測動力電池

電壓，當動力電池電壓在工作范圍內(nèi)，車載充電器可以正常工作，否則充電器認為

電池不滿足充電的要求。此情況常見原因為，高壓插件端子退針或高壓熔斷絲熔

斷，或者電池電壓超過工作范圍。

(3)充電器檢測與充電樁握手不正常

充電器工作過程中會檢測與充電樁之間的握手信號，當判斷到CC的開關斷

開，充電器認為此時將要拔掉充電槍，此時會停止工作，防止帶電插拔，以提升充

電槍端子壽命。當充電槍未插到位，可能出現(xiàn)此情況。如圖所示是充電器顯示的狀

態(tài)。

CC開關斷開充電機顯示故障狀態(tài)

亮亮滅

交旅工作WT

cc”關閉合充電機顯示工作狀態(tài)

(4)充電樁輸入電壓正常，由于施工時電源線不符合標準所引起的無法充電故障

車輛在低溫環(huán)境下，充電樁與充電器連接正常，由于車輛動力電池低溫下需將

電芯加熱至。?5