新能源汽车充电桩原理图解_新能源汽车充电桩原理

1.新能源汽车充电桩用什么电压

2.新能源电动汽车无线充电技术有哪些类型？

3.新能源汽车为什么要充电桩

4.什么是新能源汽车充电桩

5.纯电动汽车充电系统

6.新能源知多少？充电桩的制造

7.新能源汽车充电原理

目前，大部分纯电动汽车的电池容量都在50-80kWh，按照这个功率计算，理论上30分钟即可充满80kWh的电池。即使是目前电池容量最大的特斯拉P100D车型，也仅仅需要37分钟左右即可充满。

?当然，实际充电式不可能全程最大电流/电压，实际所需时间要略长一些，但仍是巨大的提升。

据了解，北汽新能源这套车载快充技术由北汽新能源工程院自主研发，可在700V的高压下实现最大400A的直流快充，即最大充电功率可达到280kW。

很明显，这种超级快充技术较目前1小时+的快充技术有了质的提升，将大幅提升用户体验，消除里程焦虑，同时也将成为车企之间的一个热点竞争方向。

豪华品牌激战大功率快充

正如上文所言，目前一般电动汽车支持的直流快充技术充电功率多在60kW左右。而对于售价更高的豪华品牌来说，搭载更大功率的快充技术，则是提升产品竞争力的一个关键动作。

在这方面，特斯拉可谓是量产电动车中的急先锋。

这家致力于研发制造豪华电动汽车的公司自诞生之日起就盯上了超级快充技术，其Model S(参数|)和X车型使用自家的SuperCharger超级装电站的最大充电功率为145kW（此前为120kW），属于量产电动汽车中的充电速度最快的选手，也是充电标杆。

按照保时捷官方的说法，Taycan在15分钟内即可充电80%，或者充电4分钟即可行驶100公里。据外媒报道，Taycan的超级快充系统最大功率或可达到350kW。

马斯克在2016年就在Twitter上透露了特斯拉正在研发第三代充电技术——SuperCharger V3。而当有网友询问其输出功率是否为350kW时，马斯克竟然回复称“只有350kW？你以为这是儿童玩具？”

新能源汽车充电桩用什么电压

交流充电桩是固定在电动汽车外，连接着交流电网，为新能源汽车车载充电机提供交流电源的供电设备，本身交流充电桩是没有充电功能的，只有控制电源的作用。由于车载充电机的功率不是很大，多是3.5kw和7kw，交流桩充电速度相对较慢。

实际电网输送的电压是高压直流电，通过整流器的作用转变成了可以使用的家用直流电，也就是我们常说的220V电压，而车载充电机的作用就类似电动汽车内部的整流器，可以将交流电转换成直流电为汽车充电。

交流充电桩机型小巧，可壁挂或落地安装，接单相220V专线电源安装使用。支持扫码和刷卡两种付款方式，输入端连接交流电网，输出端装有充电插头为电动汽车充电。输出电流恒定，充电效率高，且操作流程简单，适合各年龄段人群。具有时间模式、金额模式、定电量模式、充满自停等多种充电方式。

交流充电桩

通常交流充电桩是由人机交互、控制模块、计量模块和安全防护模块组成，将安全防护、开关电源、继电器、漏电检测、蓝牙、4G模块、电能计量模块等集成在一块板子上，外接灯带和显示屏，实现充电枪引导信号控制、交流电压检测、充电电流检测、电能计量、漏电检测、紧急停保护、温度保护、欠压保护、输出短路保护、刷卡、过流检测、LED控制、4G联网、蓝牙通讯等功能。

为什么交流充电桩这么受欢迎？首先是因为交流桩的成本相对偏低，结构简单，只需要单相220V电压即可，安装快，投建限制小，不需要协调电网和土地使用权限，是家用和单位建桩的首选；其次交流桩的功率偏小，对电网的冲击力也小；最后是因为慢充对蓄电池友好，有利于延长电池使用寿命。

充电桩充电功率可以通过提升充电电流和充电电压来实现，在电压一定的情况下，电流的提升将增加充电中的热量释放，对充电桩的散热性能要求更高；在电流一定的情况下，提升电压能够提高充电功率，且不会明显增加充电中的热量释放，因此很多新能源汽车厂商选择提升充电电压的手段。

充电桩在使用过程中不但受到极端自然天气的影响，也要具备抗电磁干扰能力，所以在进行设计时，要注重外部结构的封闭性和稳定性，以防雨雪等进入内部导致短路和故障；外界的电磁感应信号会对充电桩的信号接收和输出造成干扰，在设计时要考虑电气线路的布局，将电磁信号的影响降至最低。

新能源电动汽车无线充电技术有哪些类型？

新能源汽车，特别是纯电动新能源汽车，必须使用充电设备来为车辆充电。

为新能源车辆充电的设备可以是随车充电工具套装，也可以是专用新能源汽车充电桩。

随车充电工具套装往往是为了与家用电源匹配而存在的，它默认的供电制式是交流220V-50Hz。

而专用新能源汽车充电桩则有各种电压规格。目前比较常规的有交流220V-50Hz，与直流380V规格。而大型新能源充电桩也常常会见到直流750V规格。

新能源汽车为什么要充电桩

新能源电动汽车无线充电从基本原理上区分，主要有电磁感应式和磁场共振式。

电磁感应的研究聚焦在感应充电、无线充电、电磁感应和充电站领域；磁场共振的研究聚焦在无线电源、共振频率、感应系数、天线和发射器领域。

中兴、宝马、奔驰等用电磁感应式技术原理，高通Halo、Witricity 用磁场共振式技术原理。

电动汽车电磁感应式无线充电系统通常分为供电和受电两部分。通常将一个受电线圈装置安装在汽车的底盘上，将另一个供电线圈装置安装在地面，当电动汽车驶到供电线圈装置上，受电线圈即可接收到供电线圈的电流，从而对电池进行充电。

电动汽车磁场共振式无线充电系统主要由电源、发射面板、车载接收面板以及控制器组成，如图所示。当电源发送端电能感应到共振频率相同的汽车接收端时，由共振效应对电池进行充电。

从电动汽车的无线充电方式来看，又分为静态无线充电和动态无线充电。

静态无线充电是在电动汽车停驶过程中对其充电，而动态是在电动汽车行驶过程中对其进行充电。

电动汽车动态无线充电技术主要是通过埋于地面下的供电导轨以高频交变磁场的形式将电能传输给运行在地面上一定范围内的车辆接收端电能拾取机构，进而给车载储能设备供电，可使电动汽车搭载少量电池组，延长其续航里程，同时电能补给变得更加安全、便捷。

动态无线供电技术的主要参数指标有电能传输距离、功率、效率、耦合机构侧移适应能力、电磁兼容性等。

一种方案是在行车过程中进行充电，需要将无线充电发送装置铺设在固定的路段上，电动汽车在此路段行驶的过程中，可以通过充电系统的发送装置进行电力的输送，在短时间内快速的进行充电活动，使汽车在行驶的过程中也可以补充电能，体现出随时进行充电的动态系统功能。

还有一种方案是利用智能电网进行无线充电控制，将电动汽车的无线充电管理权限上交，由智能电网对无线充电装置进行控制。此种方法可以协调区域内的用电情况，在智能电网管控中通过对电动汽车行驶区域的电力使用情况及电力负荷情况来进行智能的充电及电力的控制，从而保证电网运行效果良好，电力使用情况在电网负荷的范围内。

什么是新能源汽车充电桩

太平洋汽车网大多数新能源汽车都装有车载充电器。然而，由于车辆的体积限制，车载充电器不能做得太大，这导致车载充电器的正常充电功率只能为3~4千瓦的数量级。此外，家庭用电的一般最大充电功率为220伏*16A，所以汽车要充电15-30小时左右。简而言之，这是一个“慢”字。

充电速度这么慢，相信很少有车主有这样的耐心。随着时间的推移，人们将不再使用家用电源充电，除非是在非常紧急的情况下。

如果使用充电桩，它将具有更大的充电功率，充电时间将大大缩短。

私人用户安装收费设施需要两个条件：——固定停车位和物业审批。满足上述条件后，车主仍需与电力、消防、建筑技术等相关部门协调。申请被批准后，专业安装公司可以负责安装。安装后，供电企业也应接受安装，业主也应到供电企业单独设置一张电源卡。充电桩只有在供电企业验收合格后才能使用。

充电开始后，应该等一会儿。充电开始后，许多车主离开了。建议充电桩启动后，应等待一段时间检查充电状态，确认充电电压和电流稳定后再离开（由于有些充电桩与车辆不匹配，启动后可能会停止供电）。在等待过程中，可以检查车辆的外观和内部装饰，以确保车辆的灯和电源被关闭，以避免电池的电力损失（电力电池被充电，并且车辆中的电器通常由电池供电，并且如果电池断电，车辆可能不会启动）。

当电表指示灯的红灯和黄灯亮起时，充电时间到了。只有当红灯亮时，才应立即停止操作，并尽快给电池充电，否则，电池会过度放电，使用寿命会严重缩短。充满电后，电池将在短时间内充电，充电时间不应太长。否则，过度充电、电池发热和电池寿命将会缩短。通常，蓄电池的平均充电时间约为8-10小时。如果蓄电池温度超过65°C，充电将立即停止。

（图/文/摄：太平洋汽车网问答叫兽）

纯电动汽车充电系统

充电桩就是给汽车和电瓶车充电的，类似于加油站是给车加油的。

按车型分

充电桩按照汽车车型分类，有电瓶车充电桩和汽车充电桩两种，常规来讲我们普遍说的充电桩是汽车充电桩，以下将对汽车充电桩做个说明。

按安装类型分

分为壁挂和立柱，以及随车充，壁挂和立柱的多安装在一些公共建筑，比如商场，停车场，小区，写字楼等等（私人充电桩也可以选择壁挂或者立柱式安装）；随车充一般是私人使用，多放在车里，出门旅行或者找不到充电桩充电时使用，比较方便。

按照电流类型

按照电流类型可以分为交流和直流充电桩，交流充电桩一般为功率较小的充电桩，直流充电桩一般为功率较大的充电桩，一般来讲直流充电桩的充电速度相对较快，大多数充电站均安装的直流充电桩，个人家用建议可选择交流充电桩。

部分公司还可以根据用户需求做一些定制服务。

按照功率分

平·创的桩包含7kW交流充电桩、20kW、30kW、40kW、60kW、80kW、90kW、120kW、160kW各个功率的直流充电桩。

新能源知多少？充电桩的制造

自19世纪第1辆电动汽车面世至今，均用可充蓄电池作为其动力源。对于一辆电动汽车来讲，蓄电池充电设备是不可缺少的子系统之一。

1.充电系统功能

充电系统是新能源汽车（包含纯电动汽车和插电式混合动力汽车）的能源补给系统，为保障车辆持续行驶提供动力能源。

对新能源汽车充电的设备应具有下列功能：

(1)将市电进行电力变换为电动汽车充电，供给与动力电池额定条件相对应的电力。

(2)根据动力电池的实时状态控制充电的启动和停止，当动力电池充满后自动应停止充电。

(3)根据动力电池的电量、温度，控制充电电流的调节和电池的加热。

(4)可根据充电时长的需求来选择充电模式，即快充或慢充模式。

2.充电系统类型

按充电设备位置分，纯电动汽车的充电系统类型有车载和非车载两种。

(1)车载充电。车载充电指用地面交流电网和车载充电器（也称车载充电机）对动力电池组进行充电。车载充电器一般设计为小充电率，充电时间长（5～8h）。充电器和电池管理系统（负责监控动力电池的电压、温度和荷电状态）都安装在车上，所以它们相互之间容易利用电动汽车的内部线路网络进行通信。

(2)非车载充电。非车载充电，即地面充电，指利用专用或通用充电器、专用或公共场所用充电站等对动力电池组进行充电。通常非车载充电器的功率、体积和质量均比较大，以便能够适应各种充电方式。非车载充电器与动力电池管理系统在物理位置上是分开的。按充电的时间分，纯电动汽车的充电类型有快充和慢充两种。快充适合在充电站充电，电流很大，慢充的适合220V的家庭充电。虽然各厂家的技术参数不一样，但一般充电电流在10～15A之间。

3.充电方式

纯电动汽车的充电方式有接触式和感应式两种。

(1)接触式。接触式也称耦合或传导式。接触式充电方式将一根带插头的交流动力电缆线直接插到电动汽车的插座中给电池充电。其优点是简单、效率高；不足主要是充电电流小，充电时间长。

(2)感应式。随着电力电子技术和变流控制技术的飞速发展，高精度可控变流技术的成熟和普及，电动汽车接触式充电技术用充电电流和充电电压连续变化的恒压限流充电模式。接触式充电的最大问题在于它的安全性和通用性。为了使它满足严格的安全充电标准，必须在电路上用许多措施使充电设备能够在各种环境下安全充电。新型的电动汽车感应充电技术发展很快，感应充电器是利用高频交流磁场的变压器原理，将电能从离车的原方感应到车载的副方，以达到给蓄电池充电的目的。感应充电的最大优点是安全，这是因为充电器与车辆之间并无直接接触，即使车辆在恶劣的气候下，如雨雪天，进行充电也无触电的危险。

感应式充电方式如下图所示，通过电磁感应耦合的方式进行能量转换从而给电池充电。其特点是：使用方便，在恶劣的气候环境下进行充电也无触电的危险。充电器将50～60Hz的普通电转换成80～300Hz的高频电，然后将高频交流电感应到电动汽车上，使充电时间大大缩短。

4.充电桩

(1)充电桩的作用

电动汽车充电电流比较大（即功率很大），如果用民用220V插头的话，充电导线和插头承受不了那么大的电流，会把插头和导线烧坏，所以它需要专门的充电桩，充电桩所能承受的电流很大。

充电桩是电动汽车的充电站，外形犹如停车计时秒表一般。一个充电桩可以同时为两辆或更多辆汽车充电，从电池没电到充满电的时间为6～8h。充电桩能实现计时间、计电度数或计金额充电3种方式。也可以用作市民购电终端。为提高公共充电桩的效率和实用性，今后会增加一桩多充和为电动自行车充电的功能。

(2)充电桩的发展

受新能源汽车的快速发展的影响，充电桩和充电站等配套设施，也迎来了快速发展。2010—2013年，中国充电站保有量从76座快速增长至518座，年复合增长率达89.6%，充电桩数量也从1122个增长至22528个，年复合增长率高达171.8%。充电设施建设是新能源汽车示范推广的关键环节之一，受益于新能源汽车应用的快速增长，我国新能源汽车充电设施行业将面临巨大的发展空间。此前由于电动汽车规模较小，充电设施建设投资巨大，投资短期效益不明显，因此充电设施建设速度较慢。

随着国家对新能源汽车支持的力度越来越大，全国掀起了一轮充电桩基础设施建设的热潮。截至目前，北京、上海、深圳、天津、重庆、杭州、合肥、武汉多地都已提出了充电桩建设规划。

(3)充电桩的充电技术要求和安全要求

充电桩是电动汽车充电站。充电桩一般固定在路边或停车场内，利用专用充电接口，用传导方式，为具有车载充电机的电动汽车提供交流电能，并具有相应的通信、计费和安全防护功能。通过投币或购买专用的IC卡，为电动汽车充电。

充电桩可分为交流充电桩和直流充电桩两种。交流充电桩是安装在电动汽车外、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，同时具备计量计费功能；直流充电桩是固定安装在电动汽车外、与交流电网连接，为电动汽车动力电池提供小功率直流电源的供电装置，直流充电桩具有充电机功能，可以实时监视并控制被充电电池状态，同时，直流充电桩可以对充电电量进行计量。

充电桩的安全要求：

①变电所应设置安全围栏、警示牌、安全信号灯及警铃。

②高压配电室和变压器室门外或变电所安全围栏上应悬挂“止步，高压危险”警示牌。警示牌的标示必须朝向围栏的外侧。

③高压配电装置上应有显著的操作指示说明。设备的搭铁点应有明显可见的标志。

④室内应有明显的“安全通道”或“安全出口”标示牌。

另外，变电所及配电设备的布置设计应便于安装、操作、搬运、检修、试验和监测。

新能源汽车充电原理

新能源知多少？新能源汽车知识科普：充电桩的制造

新能源汽车充电服务主要涵盖上游充电桩的制造和下游充电桩的运营，今天给大家介绍的是充电桩的制造。

新能源汽车充电桩指的是能够为新能源汽车提供充电服务的一种装置，一般安装在办公楼附近或是停车场，商场和运营车充电站等公共场所，还有居民小区等。充电桩的电力输入端和交流电网连接，带有充电插头的电力输出端和新能源汽车连接，从而实现新能源汽车充电。

充电桩涵盖硬件和软件，其中硬件由总控单元以及显示单元，还有监控单元构成。

总控单元是重要组成，和其他硬件单元单向或是双向交互，也是开启以及运行、监控以及关闭充电桩向汽车充电的关键，能够把汽车充电过程中集的数据传输到后台系统。显示单元涵盖LCD显示器以及触控屏，还有指示灯和按键，是汽车用户和充电桩的直接交互对象。

显示单元是为了向汽车用户提供充电费相关信息以及对用户的充电需求进行了解。监控单元涵盖模拟量以及开关量集，还有开出控制。模拟量集单元能够获得汽车用户和显示单元交互过程中收集到的数据。开关量集能够按照用户输入的数据，提供用户充电要求的充电电量。在汽车充电完成之后，开出控制指引汽车用户结束充电的操作。

监控单元是为了监测充电桩的输入以及输出电压电流，还有充电接口是否连接，车载电池的状况等，及时发现充电以及车载电池的异常，保证汽车以及充电桩的安全状况。

充电桩的硬件设施涵盖充电枪以及充电柜，还有配线柜等外部硬件，还有逆变器和变压器，整流器、滤波器、继电器等内部硬件。充电桩的硬件设施一般用耐温以及阻燃性能出色、绝缘性能出众、抗电痕指数较高的材料，例如ABS和PET，还有尼龙等塑料材质。

充电桩的软件系统涵盖多个模块，例如主控模块以及IC识别模块，还有人机交互模块和计费模块，充电模块。各个模块在单独运作时也进行信息交互，实现汽车充电以及用户计费等功能。

充电桩的互联互通包括三个方面，分别是充电接口的互联互通，也就是充电桩充电接口的匹配；还有充电交易结算的互联互通和充电服务信息的互联互通。

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1、整流电路

整流电路由交流整流滤波、直流(DC)一直流(DC)变换（高频变换）器等元器件组成，其作用是从单相或三相交流电网取得交流电，并将其转换为符合要求的直流电。

2、调整控制及保护电路

调整控制电路用PWM脉宽调制电路，包括输出样、信号放大、控制调节、基准比较等单元，其作用是对输出电压进行检测和取样，并与基准定值进行比较，从而控制高频开关功率管的开关时间比例，达到调节输出电压的目的。

3、功率因数校正网络

功率因数校正网络是充电机的重要组成部件，其功能是通过控制过程，使输入电流波形跟踪正弦基波电流，且相位与输入电压同相，以保持输出电压稳定和功率因数接近于1。0。

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