新能源车慢充详解:从便携到固定,功率差异大揭秘
快充与慢充的核心差异
新能源车,无论是PHEV(插电混动车)还是BEV(纯电动车),都支持慢充功能。而快充与慢充之间的主要区别则体现在电源类型和充电功率上。具体来说,快充通常采用直流电源或三相交流电源,其充电功率超过20kW;而慢充则主要使用单相交流电源,充电功率控制在7kW以内。此外,三相交流电源的充电功率可以通过特定公式进行计算。
三相交流电源的线电压为380V,若按国标最大32A工作电流计算,其充电功率可高达21kW。有人或许会将其归类为慢充,但笔者更倾向于将其视为快充,毕竟这样的功率已经相当可观。举例来说,比亚迪新推出的DM-i系列车型的直流快充功率仅为18kW。
再来看慢充,它主要依赖于单相交流电源,其标准电压为220V。尽管慢充的充电过程相对简单,但若不正确使用充电器,仍可能存在安全隐患。目前,市面上常见的交流慢速充电器可分为两大类:一类是便携式充电器,采用B模式和连接方式2,即通过墙插进行连接;另一类则是固定式充电器,采用C模式和连接方式3,也就是使用充电桩进行连接。
这两种充电方式的核心差异在于电源连接方式。便携式充电器通过普通插头从电源获取电力,其充电电缆可以随车携带,方便在不同地点充电;而固定式充电器则已预先连接至充电桩,通常安装在车位上。大多数新能源车,包括插电混动车,都会随车配备一个带插头的便携式充电器,以应对各种充电需求。若车主选择在车位上安装交流慢充桩,那便属于固定式充电器的范畴。使用便携式充电器,车辆可以灵活地在任何有电源的地方充电;而固定式充电器则要求车辆必须返回车位才能进行充电。
便携式充电器的使用场景
便携式充电器,作为新能源汽车的标配,其使用场景广泛且灵活。这类充电器通过普通插头与电源相连,充电电缆可随车携带,使得车主能在任何有电源的地方为车辆充电。无论是家庭、办公室还是公共场所,只要有合适的电源,便携式充电器都能满足车辆的充电需求。这种便捷性,使得新能源汽车的充电变得更加简单和自由。
10A规格的便携式充电器,其功率约为1.5kW,配备标准的10A三脚插头,其中一脚为地线,确保使用安全。而16A规格的充电器,功率则约为2.5kW,采用16A标准三脚插头。这两种规格的充电器在物理尺寸上有所不同,16A插头较10A插头更为粗大,因此无法插入10A插座,反之亦然。这种设计旨在确保使用者在不同场合下都能选择到合适的充电器,以满足新能源汽车的充电需求。
那么,1.5kW及2.5kW这两个功率是如何确定的呢?或许有人会疑惑,若仅依据10A插头来计算,充电功率的实际值是否会有所不同?
2.5kW与2.2kW之间的差距,源于多个因素的综合影响。首先,国标中明确规定了10A插头的最大工作电流为8A,这意味着在实际应用中,我们需留有一定的安全裕量。基于这一规定,220V电压下,8A电流所能产生的最大功率为1.76kW。
其次,交流电源(如220V单相)在充电过程中,需要经过整流、升压及滤波等多个环节,才能转换为适合电池充入的直流电源,例如400V。这些转换环节不可避免地会产生能量损耗。若按15%的损耗率计算,那么实际的有效充电功率将降至1.76kW的85%,即1.5kW。当然,如果充电器的效率得到提升,那么实际充电功率也会相应增加,例如可能达到1.6kW。
国标对模式2工作电流的限制规定
同样地,使用16A插头的便携式充电器,其最大工作电流被限定为13A。考虑到能量损耗,实际为电池充电的功率约为2.5kW,而非220V*16A=3.5kW。(请注意,若充电器损耗较小,则实际功率可能略高,但不会超过2.7kW。)
国标对便携式充电器工作电流的限制,主要出于安全考虑。这种插头连插座的方式并不总是可靠的,因为人们可能不当地插拔插头,或者电缆被绊倒时也可能导致插头松动。此外,这种连接方式通常还会经过插线板等延长线,这些都增加了安全隐患。如果不留出足够的安全裕量,长时间通电可能导致不可靠的插头接触点发热过多,甚至引发火灾。事实上,许多新能源车主采用的高楼“飞线”充电方式,就存在这样的风险。一旦风吹动悬垂的电缆使插头松动,插头接触点的电阻就会增加,长时间下来可能引发火灾。
我个人倾向于不建议长期使用便携式充电器。通常,便携式充电器的充电时间较长,可能达到8小时甚至更久。在这种长时间通大电流的情况下,即便有安全裕量,插头和插座的老化也几乎无法避免。若将便携式充电作为主要充电方式,建议定期对插头和插座进行检查。
此外,我们还有固定式充电桩可供选择,其规格通常也分为两种。
3.6kW规格的固定式充电桩,其工作电流为32A,有时也被称作7kW规格。而3.3kW规格的充电桩,其工作电流则为16A。这类固定式充电桩的电缆连接相当稳固,因此能够达到标称的线路最大电流值。例如,一个32A的充电桩,其交流端功率为220V*32A=7.04kW。在扣除转换损耗后(在此工作电流下,效率可高达95%),直流电池的充电功率大约为6.6kW。
然而,在某些特定情境下,例如小区地下车库中配电变压器与车位之间的距离较远,假设达到150米,那么充电桩上的交流电压可能无法达到220V,仅为208V左右,这会导致充电功率进一步降低,可能只有6kW。为了减少长距离电缆上的压降,我们可以选择更粗的电缆,对于32A的电流,通常应使用6平方的线,而在距离较远的情况下,10平方的电缆会是更合适的选择。
此外,新能源车的慢充充电功率不仅受到充电桩的影响,车载充电机(OBC)的功率也是一个关键因素。车载充电机负责将交流220V电源转换为直流电源,从而为电池包充电。
车载充电机(OBC)的功率限制
若车载充电机的功率仅为3.3kW,即便连接至6.6kW的充电桩,电池的实际充电功率亦只能达到3.3kW。此情形可参见下图中铭牌所示,车载充电机堪称整个充电线路中的瓶颈。
比亚迪秦PLUS DM-i的OBC铭牌显示,其车载充电机具备双向功能,不仅能将交流电转换为直流电,还能实现直流电转交流电,从而赋予了车辆对外放电的能力,即移动电站功能。这一技术并非比亚迪独有,吉利、北汽乃至丰田的新能源车型也已具备类似功能。需注意的是,外放电源的电流通常不超过16A(即空调插座的最大承载能力),因此其输出功率亦不会超过3.3kW。此外,比亚迪车主们还热衷于探讨一个话题:即利用比亚迪车型为其他车辆补电,进行道路救援。
例如,在上述情境中,唐DM提供220V电源外放,而远端的特斯拉则通过便携式充电器从外放电源插座中取电。这种方式的充电功率大约为1.5kW,这是因为外放插排通常限制在10A以内。然而,可以看出这种补电方式的效率相对较低,因为其功率水平不高。
更为高效的方式是采用车对车补电(VTOV,即Vehicle to Vehicle),通过可靠的充电枪连接两端车辆,实现交流VTOV,其电流可达到32A,功率为6.6kW,效率相较于上述方式提高了四倍。若采用直流VTOV,功率还可进一步增大,但需注意,这种VTOV方式需要特殊的电缆且车辆必须具备相应支持。
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