充电系统作为新能源汽车的核心能源供给系统，其作用至关重要，为车辆持续行驶提供必需的动力。电动汽车的充电模式，根据其动力蓄电池的技术特性和使用需求，主要可分为常规充电、快速充电以及快速换电三类。

常规充电，也被称为慢充，采用交流电进行充电。它通过外部电网提供的220V民用单相交流电，经车载充电机转换为直流电后，为动力电池充电。这种模式通常需要5至8小时才能充满电。

快速充电则利用直流电进行快速充电。地面充电桩直接输出直流电给车载动力电池，大大缩短了充电时间。通常，在20至30分钟内，就能为动力电池充电50%至80%。

另外，还有一种名为快速换电的充电方式。这种方式通过直接更换电动汽车的动力电池组，实现迅速充电的目的。

新能源汽车充电系统架构

新能源汽车的充电系统架构主要包含高压网络、低压网络以及通信网络。其中，快充高压网络通过动力电池、PDU和快充接口与外部直流充电桩相连；慢充高压网络则利用OBC将外部交流慢充桩的交流电转换为动力电池所需的直流电，实现对动力电池的充电。此外，低压充电网络通过DC/DC将动力电池的高压电转换为12V/24V，为蓄电池充电。

低压蓄电池的存在为BMS、VCU、仪表等用电器提供了电源。这些控制节点在系统工作时，通过硬线信号或报文指令信号对OBC及DC/DC进行控制，并通过CAN信号实现信息交互，监控充放电过程，动态调整充放电参数，确保过程的安全稳定。

慢速充电系统原理

电动汽车慢速充电系统由供电设备（如交流充电桩或家用交流电源）、充电枪、慢充充电接口、车载充电机、高压线束、高压控制盒、动力电池和整车控制器等部件组成。交流充电系统的特点是充电功率较小、充电时间较长，但设备成本较低。

大多数纯电动汽车的交流充电口都采用国标统一标准，其结构和定义如下：
交流充电接口的定义：

序号 符号 定义
1 LLL3 交流电源相线，负责传输电能
2 N 中线，用于电流的回流
3 PE 保护接地，确保充电过程的安全
4 CP 控制引导端子，实现电动汽车与供电设备间的信息交互
5 CC 充电连接确认，通过电子或机械方式检测插头连接状态

这些定义确保了交流充电接口在新能源汽车慢速充电系统中的稳定性和安全性。

慢充工作原理示意图

当充电枪与汽车连接后，车载充电器（OBC）会通过检测点对电压及PWM信号进行监测，从而判断充电枪是否已完全连接。一旦OBC确认连接无误，它便会向电池管理系统（BMS）发送充电请求。BMS在检测到动力电池的状态后，会向OBC反馈信息并启动系统的高压上下电流程。随后，OBC会检测其输出端的电压值，当满足充电条件时，便会开始正式的充电工作。

车端各节点的交互流程如下：

交流供电：充电枪与交流充电桩或家用16A供电插座相连，充电桩通过充电枪向电动汽车提供交流电。
充电唤醒：一旦CC充电连接得到确认，车载充电机会向整车控制器（VCU）和电池管理系统（BMS）发出信号，通知它们充电已开始，并唤醒仪表显示连接状态。
检测充电需求：电池管理系统（BMS）会检测动力电池的充电需求，并计算所需的充电电流。
发送充电指令：BMS向车载充电机发送充电指令，动力电池管理模块控制动力蓄电池的正负接触器闭合，从而开始充电。
充电过程：车载充电机将220V交流电整流为高压直流电，并储存到动力蓄电池中。
停止充电：当电池管理系统（BMS）检测到充电完成时，它会发送指令给车载充电机停止工作，同时断开电池的正负继电器，从而结束充电过程。

慢充与快充的充电原理对比

电动汽车的充电方式可分为慢充和快充。慢充系统主要由充电桩、车载充电器及电池管理系统等组成，其特点是充电时间较长，但设备成本相对较低。而快充系统则更为复杂，涵盖了直流充电桩、快充接口、高压控制盒等多重组件，其优势在于充电功率大、充电时间短，能迅速为电动汽车补充电能。然而，快充设备的成本相对较高，且对电池的耐久性有一定影响。

快充系统详解

纯电动汽车的直流充电口通常采用国标统一的九星孔设计，其结构与功能如下表所示：

直流充电过程中，充电站的充电柜将380V直流高压电通过直流充电口直接输入动力电池。快充系统则包含快充桩、电缆组件、快充充电接口以及电动汽车本身。电网提供的380V工业用电经过快充桩的转换装置，被转换为高压直流电。这一过程通过车辆的快充口直接进入电池包，同时，快充桩的ECU单元与车辆的BMS进行通讯，确保充电过程的安全与可靠。其典型接口设计如下：
在电动汽车整车电源处于ON档且高压电开启的状态下，进行充电前需先进行高压断电操作。一旦快充设备与整车快充充电口连接，快充系统即会发送充电唤醒信号至BMS。BMS根据动力电池的可充电功率，向快充系统发出充电电流指令。同时，BMS会吸合系统高压正极继电器和高压负极继电器，从而启动动力电池的充电过程。

接下来，我们将详细了解直流快充的工作过程：

准备阶段：
当直流充电接头与直流充电口连接后，直流充电桩内的检测点U1通过其自身电阻、CC1以及车身接地形成回路。同时，车身内的检测点U2通过电阻、端子CC2与充电桩设备接地相连，以此完成工作电路的连接。一旦非车载充电机控制装置监测到检测点的电压值达到4V，即确认充电线路已完全连接。

自检阶段：
在充电系统完成连接后，充电桩会闭合对应的继电器KK2，从而导通低压辅助供电回路。此时，12V低压电通过辅助电源内端子与车辆形成通路。车辆控制装置通过监测检测点2的电压值，当其达到6V时，即确认充电准备就绪。随后，车辆控制装置与充电桩通过S+、S-通讯连接线建立通信信号，确认充电准备完成。同时，控制开关KK2进行绝缘测试，确保充电过程的安全。绝缘测试完成后，开关KK2断开，自检阶段结束。

充电阶段：
车辆控制装置此时会闭合控制器KK6。充电桩会验证充电条件是否满足，包括与原数据通讯时的电压差小于5%且车辆电池电压处于充电机的输出电压范围内。一旦条件满足，充电桩将控制开关KK2闭合，从而形成直流充电回路。在充电过程中，车辆与充电桩会持续通过S+、S-一端子进行数据通讯，并根据动力电池的充电状态实时调整充电电压和电流。

充电完成：
当充电完成后，相关系统将进行一系列的操作以确保充电过程的顺利结束。
车辆控制装置会实时监测动力电池的充电状态，同时留意是否收到“充电机中止充电报文”的指令，以判断充电是否完成。一旦满足充电完成的条件，或者接收到驾驶员的停止充电指令，系统会在确认充电电流小于5A后，指令车辆控制装置断开开关KK6，同时充电机控制装置也会断开KK2。最后，系统会断开KK4，从而完成整个充电过程。
此外，快充系统还有一系列的充电条件需要满足，包括充电连接确认信号CCCC2的正常，BMS供电电源12V的稳定，充电唤醒信号l2V的输出正常，以及充电桩、整车控制器、BMS之间通信的畅通。同时，还需要确保动力电池电芯的温度在合适范围内，单体电池的最高与最低电压压差、最高与最低温度差以及绝缘性能都在安全阈值内。最后，还要检查高、低压电路的连接是否正常。