奥伟斯科技-充电桩概述系列

充电系统概述

给电动汽车充电，需要将来自电网的交流电转换为直流电，而且该直流电的电压范围应该和电池的电压范围一致，电流则可大可小，大电流就充得快，小电流就充得慢。将交流电转换为直流电就需要采用基于电力电子技术的开关电源。这种开关电源做成大功率的，充电电流大，安装在车辆外面，就是“直流充电桩”这种充电设备，该充电设备连接电动汽车上的“快充口”;  也可以做成小功率的车载充电机（OBC），布置在车辆里面，电网通过“交流充电桩”这种外置充电设备将电网的交流电送到车辆上的“慢充口”，车辆内部从“慢充口”将交流电送到 OBC的输入端。交流充电桩只是起到了监控和计费的作用，并没有进行电能转换。OBC的功率大小主要有四种：基于单相220V输入的3.3kW、6.6kW，基于三相380V输入的11kW和22kW，其中6.6kW最主流。

按上述思路构建了当前主流的电动汽车充电系统，如图1所示。

多数电动汽车有两个充电口：交流充电口，俗称慢充 ; 直流充电口，俗称快充。电池上只有一个总正接口和总负接口，快充口和慢充口都需要通过高压配电盒（PDU，Power Distribution Unit）转接到铜排（电池母线）上，再接到电池的总正和总负接插件。电池需要同时连接电控、DC/DC、OBC、快充、空调、暖风机等多种组件，PDU似乎必不可少。

图2是充电系统的另外一种呈现。交流电从配电房引出后，可通过交流充电桩或直流充电桩，分别通过七孔国标交流充电枪头或九孔国标直流充电枪头接到车辆的慢充口或快充口。交流充电桩并没有对电网的交流电进行电能转换，接到车辆内的还是交流电，车辆内部需要有车载充电机将交流桩转换为直流电，再接到动力电池的母线，给动力电池充电。因为OBC的功率比较小（国内最大也就11kW，主流是6.6kW），所以将这种功率小的充电称为"慢充”。 慢充不等于是交流充电，只是相对大功率直流充电来说，充电速度比较慢。直流充电桩也可以做成小功率的，也可以实现慢充，但直流充电桩在普通消费者的印象中就是充电场站里大体积的充电桩。这种大功率充电桩，我喜欢称为“拖拉机充电桩"，工作起来像拖拉机一样，噪声达到了扰民的程度。

为什么需要直流充电和交流充电这样两套系统？

为什么一定要在车辆里面增加一个“开关电源”呢？

为什么不能将这“开关电源”拿出来，做成外置的小功率直流充电设备？

对这些问题的深入思考和探索就产生了“慢充直流化”的概念和一种全新的充电系统。图3所示为两种充电系统的框图。随着电动汽车的普及，电动汽车的保有量越来越大，电动汽车电池的能量集合起来是非常惊人的能量储备。终极趋势必然是，这些电动汽车的电池能量将作为储能电池，参与电网的互动。交流充电桩因为不具备和电网及车辆的通信功能，无法实现这种互动。双向的直流充电桩将是分布式充电桩的主要形态和最终的唯一形态。因此，将来的车辆只会有一个充电口，慢充口将会消失。代替交流充电桩的小功率直流充电桩将如雨后春笋一般涌现，并将呈现出非常丰富的产品形态。这个趋势在逐渐演绎，要持续到2026年才能进入拐点。如图3所示代表了当前和将来充电桩及车辆接口的变化。交流充电桩和直流充电桩将继续共存达十年之久。