新能源汽车的快充与慢充接口原理图分析

对于以电池作为动力的新能源汽车来说，充电是必不可少的环节，即使以后可能存在和加油一样的换电服务，但保守估计10年内还得依靠各种快充、慢充进行动力电池的补充。这次就简单为大家介绍一下新能源汽车的充电系统。

充电系统可分为常规充电和快速充电两种方式，从外观大小来看，其实充电口的分别非常简单，快充口大且为9孔，慢充口小且为7孔，这样就算是小白用户也不会插错。一般两个充电口会分别设计在车头和车尾，而部分车型也会将两个充电口设计在一起，例如车头或车尾。车主可根据充电时长需求来选择充电方式。

快速充电(快充)

快速充电为直流充电方式。充电电流要大一些，这就需要建设快速充电站，它并不要求把动力电池完全充满，只满足继续行驶的需要就可以了。这种充电模式下，在20~30min的时间里，只为动力电池充电50%~80%即可。地面充电桩(设备)直接输出直流电能给车载动力电池充电，电动汽车只需提供充电及相关通信接口。

快速充电的优点：充电时间短，充电车辆流动快，节省加电站停车场面积。

快速充电的缺点：充电效率较低，充电机制造、安装和工作成本较高;充电电流大，对充电的技术和方法要求高，对动力电池的寿命有负面影响;易造成动力电池异常，存在安全隐患，且大电流充电会对公用电网产生冲击，会影响电网的供电质量和安全。

常规充电(慢速)

这种充电模式为交流充电方式，由外部电网提供220V民用单相交流电源给电动汽车车载充电机，由车载充电机给动力电池充电，充满电一般需要5~8小时。

普通充电的优点：充电桩(充电盒)成本低、安装方便;可利用电网晚间的低谷电进行充电，降低充电成本;充电时段充电电流较小、电压相对稳定，能保证动力电池组安全并能延长动力电池的使用寿命。

普通充电的缺点：充电时间过长，难以满足车辆紧急运行的需求。

快充接口

DC+：直流电源正

DC -：直流电源负

PE：接地（搭铁）

S+：通讯CAN-H

S-：通讯CAN-L

CC1：充电连接确认

CC2：充电连接确认

A+：12V+

A-：12V-

其中CC1、CC2是如何确认是否连接正常呢？

下面是CC1充电桩连接检测原理图。

通过下面的图表可以知道，要判断连接是否正常，可以通过检测点的电压来确认，不同电压通过不同电阻分压获得。

检测点1S开关
电压	枪头状态	枪头与座状态
12V	断开	断开
6V	闭合	断开
6V	断开	结合
4V	闭合	结合

然后是CC2车辆控制装置连接确认原理图。

接通后，两电阻分压获得6V电压，否则获得12V电压。

以比亚迪e6举例，车辆充电时车身连接装置用，将外界电能传导、输入到动力电池。充电口盖有阻尼特性，即检测充电口上“CC1”对“PE”的阻值是否为1KΩ；同时，需要检测充电口到电源管理器的连接是否正常。

慢充接口

CC：车辆控制装置连接确认

CP：充电桩连接确认

PE：接地（搭铁）

L：三相交流电“U”

N：三相交流电“中性”

NC1：三相交流电“V”

NC2：三相交流电“W”

通常NC1与NC2是空的。

L、N就是接的我们家用220V的两根线。

其中CC、CP是如何确认是否连接正常呢？

“缆上控制盒”与“车辆控制装置”相互确认连接是否正确。

首先“缆上控制盒”会通过CP检测点1与检测点4，检测电压是否为12V。如果没有连接好，检测点4就没有搭铁，就检测不出电压，如果连接好了，检测点4通过PE就与车辆搭铁相通了，这时电压就是12V，有12V电后“缆上控制盒”就会让S1与PWM接通，否则S1是与+12接通。

接着，车辆控制装置会通过CC检测R3电阻来确认充电枪与车辆插座是否连接，如果未连接好，电阻为无穷大，否则有相应电阻值。

在这里，车辆控制装置会设定车载充电机功率（一般都是厂家出厂默认设定好的）：

车载充电装置，通过CP的占空比信号，判断缆上控制盒的最大充电电流，一般设定比例如下表。

PWM 占空比 D	最大充电电流 Imax(A)
D= 0% 连续-12V	充电桩不可用
D=5%	5%的占空比表示需要数字
	通信，且需要在电能供应之前在充电桩与电动汽车之前建议通信
10% ≤ D ≤ 85%	Imax=D*100*0.6
85% < D ≤ 89%	Imax=(D*100-64)*2.5，且 Imax≤ 63A
90% < D ≤ 97%	预留
D=100%,连续正电压	不允许

同时车载充电装置，也会通过CC上的RC判断电缆额定容量。

RC	充电电缆额定容量
1.5kΩ	0.5W  10A
680Ω	0.5W  16A
220Ω	0.5W  32A
100Ω	0.5W  63A

最后，车辆控制装置计算充电电缆额定容量与缆上控制盒的电流后，把车载充电机最大功率设为他们的最小值。

说了这么多，肯定有人要问：“为什么要配备两种充电接口？统一成一种不好吗？”这主要还是快充决定的。

要知道，车辆的充电过程并不仅仅是从电网到电池，中间需要经过充电桩，充电线缆、充电插头、车辆插座接口才能进入车辆。从前面的原理我们也了解到，对于交流充电，进到车辆之后，还并不是直接去往电池，中间还要经过车载充电机和BMS两道关卡。

对于快充而言，充电功率相比较交流充电，具体的充电电压和电流并没有限制，从20kW、40kW、60kW到200kW、250kW、350kW都有。只要输入（电网）和输出端（车辆）支持，可以做的很大。

电网的电能先进入充电桩，然后通过充电线缆来到车辆，大部分的充电线都固定在充电桩上，另一端是个枪状的插头连接车辆（标准中将这种连接方式称为连接方式C）。

也有少部分充电桩是孤零零的，需要一根独立的线缆，两端分别接充电桩和车辆的（连接方式B）；至于充电线缆固定在车辆上的方式（连接方式A）几乎没有应用。交流充电可以使用连接方式B和连接方式C，交流充电电流大于32A以及直流充电只能使用连接方式C。

由于车辆的电力系统是一个直流系统，所以交流充电时，交流电并不能够直接给电池充电，需要经过一个名叫车载充电机（OBC，On-board Charger）的部件，进行交直流转换并根据BMS的命令变压之后再提供给电池。

在这张车载充电机的构成图中，有两个核心部件——ACDC整流器和DCDC变压器（图中的功率单元）。前者用于将交流电转化为车辆电池可接受的直流电，后者的作用是调整直流电的电压。

根据BMS的命令，动态调整充电的电流电压，适配不同阶段电池的充电需求，比如恒流充电时，随着电池电量的提高，充电电压也需要随之提高。也负责转换低压，给12V的小电瓶充电。

而直流充电时，直流桩本身便是一个ACDC整流器加DCDC变压器，直接根据BMS的需求，在车辆外部转换交流电，替代了车载充电机的作用，因而直流充电桩也被称为非车载充电机。

大功率的交流桩

此外，我国国情也决定了大功率的交流桩很少。我国民用交流电网的电压为一个固定值，如果是单相便是220V，如果是三相就是380V（线电压）。交流充电电流国标有推荐值，10A/16A/32A/63A。同时标准规定单相充电电流不得超过32A，三相充电对电流大小没有具体规定，目前三相充电电流在16A到63A之间。

据此进行排列组合，我们可以算出2.2kW、3kW、7kW、11kW、21kW、41kW等充电功率。

220V单相充电最大功率是220V乘以32A约等于7kW。而三相充电最小也就是380乘以16乘以根号3约等于11kW。因为一般小区配电线路和容量支持到单相32A居多，因此，很多车型配套家充桩便是7kW。

大部分商用充电桩配电容量相对宽裕，为了更高的充电效率，流转率和经济效益，功率一般11kW起步，甚至还会更高一些。但380V 63A，功率达到41kW的交流桩却同样少见。

高规格的车载充电机

越大功率的交流充电桩，所需的车载充电机、车辆插座的规格也越高，重量，车内空间布置都会要求更高，车企的成本也会随之上升。车企很少会给车辆配备高规格的车载充电机。没有高规格的车载充电机，高功率的交流桩也就没有用武之地了。

随车充

这是万不得已的情况下，可以直接使用家用的普通三眼插座，有10A和16A两种规格。可以在不急用车时使用，优点是可充分利用电力低谷时段进行充电，降低充电成本；更为重要的优点是可对电池深度充电，提升电池充放电效率，延长电池寿命。

雨天充电

这个问题大可不必担心，在设计之初就已经考虑到雨天为车充电的情况了。无论是快充还是慢充，充电口都是凹进去的且采用向内倾斜的设计，同时四周还设计有绝缘密封圈。如果你担心会有少量雨水进入到充电口内，大可不必担心积水往上涌的问题，雨水会从下面的排水孔流出。

快/慢充充电口中的每个孔都有各自的作用。

以慢充为例，最上面的两个孔为监测孔（蓝框），这两个孔与充电枪完全接触后才会有电流通过，剩下的五个孔只负责充电。充电枪的各个孔之间都是彼此绝缘的，最上面的两个孔（①、②）中的连接部分，需要与车辆充电口上方的两个监测孔对接。而充电枪中的这个连接部分设计的非常短，只有充电枪与充电口完全接合，此时才会有电流通过，当刚要拔出充电枪，上方监测部分最先断开并限制电流继续流通。

不光充电口有各项预防措施，充电枪也是防水的，防尘放水级别为IP65级别。所以说一般的雨量甚至暴雨都不会对充电口造成危险的，除非车辆处于低洼地区，因积水没过充电口，才会发生短路的危险。

编辑：黄飞