充电桩保姆级科普！

 作者    |  编辑部  

 来源    | 充换电研究院           

充电桩作为电动汽车的配套基础设施，为电动汽车提供充电服务，是必不可缺的部分。充换电研究院为大家梳理了 关于新能源充电桩的基本知识和工作原理，一起来了解下吧~

 充电桩的分类 

充电桩，是电动汽车的充电设施，其功能类似于加油站里的加油机。

（1）   根据供电方式不同，可以分为 交流充电桩和直流充电桩。

交流充电桩   一般是  小电流、桩体较小、安装灵活  ；

直流充电桩   一般是 大电流、短时间内充电量更大、桩体较大、占用面积大（散热） 。

（2） 根据安装方式不同，主要分为 立式充电桩和壁挂式充电桩。

立式充电桩 无需靠墙，适用于户外停车位和小区停车位；

壁挂式充电桩 必须依靠墙体固定，适用于室内和地下停车位。

（3） 根据安装场景不同，主要分为 公共充电桩、专用充电桩 和 自用充电桩。

公共充电桩 是建设在公共停车场 （库） 结合停车泊位，为社会车辆提供公共充电服务的充电桩。

专用充电桩  是建设单位 （企业） 自有停车场 （库） ，为单位 （企业） 内部人员使用的充电桩。

自用充电桩 是建设在个人自有车位 （库） ，为私人用户提供充电的充电桩。充电桩一般结合停车场 （库） 的停车位建设。安装在户外的充电桩防护等级不应低于IP54。安装在户内的充电桩防护等级不应低于IP32。

（4） 根据充电接口不同，主要分为 一桩一充和一桩多充。

一桩一充 ，指的是一台充电桩只有一个充电接口。目前市场上充电桩以一桩一充式为主。

一桩多充   ，即群充，指的是一台充电桩有多个充电接口 。在公交停车场这样大型停车场中，需要群充式充电桩，同步支持多台电动车充电，不但加快充电效率，也节省了人工成本。

 充电桩的工作原理 

纯电动汽车充电的一般结构框图如下图所示。

▲电动汽车充电结构图

工作原理是 ：由三相电网输入交流电，经桥式不可控整流电路变成直流电，经LCR电路滤波后送到高频DC-DC功率变换器，功率变换器经过直直变换输出需要的直流电压，经输出滤波后为电动汽车蓄电池充电。

充电可选择定电量、定时间、定金额、自动 （充满为止） 四种模式。

综上，充电桩的工作原理可以总结为利用电源、转化器和输出装置结合在一起，从而将电压从低变高，将高压转换成能提供电力供应的状态，最后实现给电动汽车充电。

 充电桩的组成结构 

充电桩的主体结构包括 桩体、充电模块、显示屏、连接线缆、账务管理模块、安全保护装置 等部分，这些部分的结构设计和质量直接影响充电桩的使用寿命和安全性。

（1）桩体 

充电桩的桩体结构通常由钢材、铝合金等材料制成，具有较强的耐用性和稳定性。

（2）充电模块 

充电模块是充电桩的核心部分，包括充电机、控制器、电源等组件。

充电机 是充电桩的主要部件，负责将电能转化为电动汽车所需的电能。

控制器 则负责控制充电机的工作状态和充电过程中的各种参数，确保充电过程的安全和稳定。

电源 则为充电模块提供电能。

（3）显示屏 

充电桩的显示屏通常用于显示充电桩的状态、充电进度、充电费用等信息。显示屏的种类和尺寸不同，有些充电桩还配备了触摸屏，方便用户使用，实现人机交互，满足不同类型用户个性化的需求。

（4）账务管理模块 

账务管理模块 根据当前实时电价和已消耗电量等数据计算本次消费金额并收取费用、打印账单 。完成账务管理任务需要控制器和嵌入式打印机共同配合。充电桩采取梯形电价政策，控制器计算本次的消费金额并完成收费，打印机与控制器进行通信，控制器将消费信息发送至打印机，打印本次充电的账单详情。

（5）连接线缆 

连接线缆是充电桩和电动汽车之间的桥梁，负责传输电能和数据。连接线缆的质量和长度直接影响充电效率和安全性。一些高端充电桩还配备了自动卷线器，方便用户使用。

（6）安全保护装置 

充电桩的安全保护装置包括漏电保护、过流保护、过压保护等，这些装置能够有效地保护充电桩和电动汽车的安全。

▲交流接触器电路原理图

以上六大部分的设计和制造质量直接影响了充电桩的使用寿命和安全性，因此在选购充电桩时，需要注意这些方面的问题。

 充电桩的充电方式 

充电桩的充电方式主要有三种，分别是 快速充电、慢速充电、无线充电 的充电方式。

（1）慢充 

慢充是比较普遍使用的充电方式，对于新能源电动汽车充电桩来说，它连接的是车载充电机，它主要是把低功率交流电转化成直流电，也就是常说的AC-DC转化，充电功率一般为3kw或7kw，究其原因，就是动力电池只能直流充电。另外，新能源电动汽车充电桩的慢充接口一般是5个孔。

（2）快充 

快充则是人们都喜欢的充电方式，毕竟节省时间。快充是将AC-DC转化器外接到新能源电动汽车充电桩上，充电枪输出的就成了高功率直流电。而且接口的充电电流一般都会很大，电芯相对于慢充而言粗了不少，电芯的孔数也要多很多。而新能源电动汽车充电桩的快充接口一般是7个孔。

（3）无线充电 

从官方定义上来说，新能源汽车的无线充电是指为高压动力电池进行补能的大功率充电方式。就跟智能手机的无线充电类似，将手机放在无线充电面板上，不用连接充电线，就可以完成手机电池充电。

目前，电动汽车无线充电的技术方式主要分为“电磁感应、磁场共振、电场耦合和无线电波”四种。同时，由于电场耦合和无线电波这两种方式的传输功率较小，目前主要采用电磁感应和磁场共振两种方式。

除了以上三种充电方式之外，电动汽车还可以通过换电实现补能。

▎参考资料：

[1] 段玺文 , 于士军 . 电动汽车固定式充电式充电桩研究 [J]. 河北农机 ,2020(7):42-43.

[2]赵丽丽. 电动汽车交流充电桩研究与设计[D].长安大学,2017.

[3]桑雷,杨玉军. 电动汽车充电桩工作原理及充电参数分析[C]//江苏省计量测试学会.江苏省计量测试学术论文集，2014.

▎封面来源：视觉中国

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