最大功率直流充電樁的快充方式是什麼？

最近，我和老化車輪的朋友開著我的新車進行了一次公路旅行。今年 2 月，我收到了一輛現代 Ioniq 5，我想看看我的充電速度非常快但不是特斯拉電動車的公路旅行會如何。

他也是，所以我就帶他一起去。這太完美了，因為我們都一直很想去鱷魚樂園！不管怎樣，他寫了一篇關於公路旅行如何進行的博客，我強烈建議您查看一下，我來這裡是為了寫一篇關於如何實現這一點的博客。等等我已經做到了。就是這個。本部落格將介紹為長途電動駕駛提供動力的充電技術。我將討論充電器、它們如何為汽車提供能量，以及它們的理論速度。在後面的部落格中，我將討論 2024 年電動車充電的現實情況。

最大功率直流充電樁的快充方式是什麼？

我們可以看到標準化的充電連接器及其最大功率輸出實際上已經解決並且非常面向未來。我們需要比現在更多的充電器，但憑藉當今地面上的充電技術，我們剛剛完成的 1,185 英里（或 1,907 公里）行程 – 大約需要 18 小時的駕駛時間！– 理論上只需一小時的總充電時間即可完成。使用更有效率的車輛可能會更少。就當今的電池技術而言，我們還沒有完全達到這一目標，但我們已經非常接近了。在繼續之前，我想強調非常重要的一點。

電動車提供了一種全新的加油模式，我發現這種模式確實很難溝通。在理想的情況下，我們在本部落格中看到的快速充電器很少被使用。是的，我們將需要它們——以及更多的它們——來實現電動車的長途旅行，但管理私家車充電的一種更簡單、更好的方法是在家中慢慢充電。事實上，在家充電意味著這次公路旅行是我第一次考慮如何為我的汽車充電，而且自 2017 年底以來我一直在駕駛全電動汽車。

只需在家中插入電源並在睡覺時充電，就意味著新的一天從充滿電的汽車開始，而在這次旅行之前，我等待汽車充電的時間為零。因此，是的，雖然我們在公路旅行上花費的時間比我舊的 Volt 燃燒汽油的時間要多，但我也從不花時間在加油站滿足日常駕駛需求。這非常好。我認為我們應該先專注於解決目前困難地區的家庭充電接入問題，例如公寓大樓或只有路邊停車位的社區。

我們或許也應該努力減少對汽車出行的依賴，但這不在本部落格的討論範圍之內。是的，理論上快速充電可以滿足那些無法在家充電和依賴汽車的人的需求。但快速充電器的安裝要複雜和昂貴幾個數量級，而基本的 2 級交流充電器只需幾百美元，並且可能只需要安裝烘乾機出口之類的東西。

還有電池磨損的問題——快速充電對電池組的壓力更大，因此完全依賴它可能會縮短電池組的使用壽命。而且，拋開所有這些，在家充電要方便得多。一旦你嚐到了它的滋味，去一個地方買燃料就會開始覺得有點傻。

這些快速充電器與其他快速充電器有何不同？

考慮到所有這些，首先讓我們談談這些快速充電器與其他快速充電器的差異。不久前，我寫了一篇關於電動車供電設備（EVSE）的部落格。事實上，這是這個東西的正確術語，因為它的主要工作是向汽車提供交流線路電壓。它確實有一個非常重要的任務，那就是告訴汽車其電源的容量，並且它還執行一些其他與安全相關的操作，但其中的充電電路實際上是一種接受交流電並將其轉換為直流電的電路。給電池充電－是汽車上的一個模組。

不同的汽車有不同的電池組電壓、化學成分和尺寸，因此讓汽車手把自行充電通常更容易。而且也使基礎設施的建設成本大大降低，因為這實際上只是一條堅固的延長線，裡面有一些智慧功能。這就是為什麼這個東西從技術上來說並不是一個充電器。然而，稱其為“設備”是相當笨拙的，所以我們大多數人仍然稱其為充電器。

在北美，*標準*交流充電連接器通常以非常容易記住的 SAE J1772 1 型連接器而聞名。稍後我將討論特斯拉這個房間裡的大象，但除了他們的汽車之外，自2010 年以來在北美銷售的每一種（我無法強調這一點都不為過）插電式汽車，無論是誰製造的，都有這個確切的插頭。

從原始的雪佛蘭 Volt 和 Nissan Leaf，到 Rivian R1T 和保時捷 Taycan，所有車型都配備了交流充電的連接器！如果我在這裡聽起來很奇怪，那是因為圍繞這件事一直存在混亂，可能是因為那家公司的做法不同，但我們稍後會討論這個問題。此連接器可提供高達 80 安培的單相電流，240 伏特電壓下的功率為 19.2 千瓦。不過，這是一個相當不常見的功率水平，6 至 10 kW 的範圍更為普遍。這款亞馬遜特價產品是一款便攜式 EVSE，另一端配有 NEMA 14-50 插頭，可提供高達 30 安培的電流，即 240 伏特時的功率為 7.2 千瓦。就其價值而言，我認為這是任何人可能需要的最大功率——只要他們在家中經常使用充電器。

其他一些市場使用這種連接器的更高級版本，它具有所有這些名稱並且具有更多引腳。這使得能夠使用在這些市場中相當常見的三相電源。但在北美，住宅空間中基本上不存在三相電源，因此 1 型連接器不支援它。這裡沒有在私人車輛中提供三相支援的實際用例。

什麼是快充網路？

無論如何，我們仍然在交流領域內討論。到目前為止，我們一直在使用它來將車輛連接到電網，並讓它處理將 Flippy floppy Zippy Zappy 轉變為正負類型。不過，您可能已經注意到，這輛車的充電埠正下方有一個小東西，上面寫著「拉」。我總是聽指示，所以我們把它拿出來吧。啊哈……我們這裡有什麼？突然，連接器下方又出現了兩個接腳。

我們的 J1772 連接器實際上是 CCS1 組合耦合器。CCS 代表組合充電系統，1 的意思是，這是 1 型連接器的組合充電系統。CCS2，在市場上使用 2 型交流插頭，也配備了這些新的堅固插腳。這些引腳只是原始交流連接器的增強，它保持了與現有交流設備的兼容性。它們的目的是提供與車輛電池組的直接連接。如果您想知道為什麼我們想要這樣，請記住汽車的車載充電器必須安裝在汽車的某個位置。尺寸和重量的限制意味著它的威力只能如此。但即使不是問題，典型的家庭電源也只能提供這麼多的電力。

北美交流電連接器的 80 安培限制幾乎是大型家庭電力供應的一半，因此很少有汽車支援這種速度充電還有另一個原因。但是假設您可以將電池組從汽車中取出，並將其帶到可以處理許多千瓦功率的專用機器上。如果你能做到這一點，那麼理論上的機器有多大和笨重都沒關係，因為它不需要裝進汽車。而且，您可以使用比家中的電源大得多的電源為該機器供電。現在，拆卸電池組是一件非常複雜的事情（這讓那些欣賞電池更換想法的人非常懊惱），因此我們沒有這樣做，而是將汽車帶到這些特殊機器中，並將其電池通過連接器連接到它。這裡。我們將這種想法稱為直流快速充電，該連接器可處理高達 350 kW 的功率。這太瘋狂了。實際上，它可以處理的速度遠不止於此，但 350 kW 是您今天在野外所能找到的最大速度。CCS 組合耦合器的直流接腳額定可連續承載高達 500 安培的電流。它們所連接的充電器可以提供 200 至 1000 伏特的直流電。如今標有「高達 350 kW」的電站通常能夠在 1000 伏特電壓下提供 350 安培的電流，不過它們也可能能夠在 700 伏特電壓下提供 500 安培的電流。

是的，當涉及擴大機限制以及它與汽車電池組電壓的關係時，存在一些細微差別，我們將在下一篇部落格中介紹這一點，但這裡的基本概念是可以透過此連接器輸送大量能量並非常快速地直接插入汽車的電池組。需要注意的是，在大多數車站，與您互動並固定插入汽車的電纜的東西實際上並沒有進行任何電力轉換。

這些東西被稱為分配器，它們實際上只是放置電纜的地方，也許是螢幕和讀卡器，當然還有一些圖形。隱藏的電纜在地下從這些分配器延伸到實際的充電設備。一般來說，該設備由一個接入電網的大型落地式變壓器和一系列機櫃組成。這些櫃子裡的東西其實是將電網的交流電轉換成直流電，為汽車充電。這些是實際的充電器，由於我們沒有車載充電器的空間或冷卻限制，並且由於它們連接到兆瓦以上的電源，因此這些東西可以處理大量的功率。這是直流快速充電的關鍵。使用交流充電時，它非常不干涉並且相當有限。

基本上，EVSE 告訴汽車“嘿，您最多可以使用 30 安培”，汽車會說“太棒了，我現在想要電源”，EVSE 會發出*咔噠聲*，現在汽車的交流線路電壓將達到充電端口，剩下的就由汽車來處理。但直流快速充電幾乎在各方面都更加實用。對於 CCS 連接器，控制導銷用於進階通訊。當您將汽車插入其中一個充電器時，會發生握手，並且許多事情開始在兩個方向上進行通訊。看，現在我們正在卸載汽車自身電子設備的充電任務，汽車必須能夠控制電纜另一端的充電器。

當然，充電器還需要告訴汽車它的能力，並且在最初的握手期間同意了某種遊戲計劃。一旦汽車和充電器同意充電可以繼續進行，連接器就會鎖定到汽車（順便說一句，這發生在汽車一側，所以如果充電器因任何原因死機，你不會被困在那裡），然後汽車關閉電池組中的接觸器，將組合連接器的直流引腳直接連接到電池組。此時，汽車和充電器處於持續通訊狀態，汽車根據電池組的功能、特性、條件和充電狀態告訴充電器所需的電壓和電流。如果任何一方出現問題，充電將立即停止。

之前我說過這些充電器可以輸出 200 至 1000 伏特直流電壓。為什麼範圍這麼大？好吧，我們來談談電池組電壓。每輛電動車的電池組都以某種方式配置。實際的電池單元以串並聯組的方式接線，以獲得特定的標稱電池組電壓。許多汽車，包括特斯拉，都採用我們所謂的 400V 架構，但這實際上更像是一個類別，而不是一個精確的電池組電壓規格。

由於實際電池組電壓因汽車而異，充電器所需提供的電壓也會有所不同。當電池充電時，保持充電所需的電壓逐漸升高。因此，即使是為單車充電，充電器也需要有一定的電壓輸出範圍。現在，400V 汽車將不再需要 1000V 電壓。但許多製造商正在轉向更高的電池組電壓。我的現代汽車以及 E-GMP 平台上的起亞和 Genesis 兄弟車型都採用 800V 架構。較高電池組電壓的優點是，參與汽車行駛的每個導體（因此電池組中電池之間的母線、從電池組到馬達逆變器的電纜，以及對於本次討論最重要的是來自充電連接器的電纜） ）可以在相同的電流下承載更多的功率。當您進入更高的電壓時，需要考慮一些額外的考慮因素，特別是電力處理組件的絕緣和認證。

但更高電池組電壓的好處是，整個系統所需的導體材料更少，並且在遇到導體加熱和需要冷卻的問題之前也會給您帶來更多的開銷。說到冷卻，熟悉電力的人可能會對這些充電器上的電纜相對較細感到驚訝。能夠承載 500 安培電流的導體通常相當厚，而這看起來還不夠厚。事實上並非如此——但這是故意的。這些電纜實際上是液體冷卻的，泵沿著電纜的長度並通過分配器內的散熱器循環冷卻劑。這使得它可以使用更小的導體來承載電流，從而使電纜更易於處理。

我想說這比操作氣泵噴嘴及其軟管困難一點，但這主要來自於電纜的剛度。實際重量相當，我可以輕鬆地用一隻手插入。不過，液體冷卻確實會犧牲一點充電效率，因為一些能量會以電纜中的熱量的形式流失。但同樣的沒有主動冷卻的電纜只能處理 200 安培的電流，所以我認為這絕對是一個值得的權衡。哦，這也是未來可能出現更高電池組電壓的另一個原因。750 伏特電壓下的 200 安培電流為 150 千瓦，這仍然是一個相當快的充電速度。

但 400V 電池組在電流限制為 200 安培時最多只能輸出 80 千瓦。較低的電池組電壓總是需要更多的電流來提供相同的功率，雖然這不一定有什麼問題，但它是一個限制，也是許多製造商關注 800V 甚至 900V 電池的主要原因之一。現在我認為現在是解決房間裡的大象問題的好時機。到目前為止，我一直在專門討論 CCS 充電器。我是故意這樣做的，因為，你看，CCS 是既定的標準直流快速充電連接器，每個向美國市場銷售汽車的汽車製造商要么已經在使用它，要么（以日產為例）已承諾在使用它。向前。

直流快速充電站液冷 HPC CCS 2 型插頭而Cable支援600A電流，10分鐘即可充滿電動車！

什麼是特斯拉超級充電網路？

您可能熟悉特斯拉的超級充電站。特斯拉將其直流快速充電網絡稱為 Supercharger 網絡，該技術與 CCS 基本相同。事實上，在許多市場中，它就是 CCS——只是憑藉他們光鮮亮麗的品牌。然而，在北美市場，特斯拉決定為其汽車製造自己的連接器，並沿用至今。現在，我必須告訴你（因為如果我不告訴你，我永遠不會聽到它的結局）他們最初這樣做是有充分理由的。

當他們在 2012 年發布 Model S 時，CCS 標準尚未最終確定。他們不想等待這一切發生，因此制定了自己的標準。值得稱讚的是，他們的設計非常聰明。特斯拉的專有連接器不使用單獨的引腳進行直流和交流充電。相反，它使用兩個非常大的引腳來實現這兩個目的。當交流充電時，這些是線路 1 和 2，並為汽車的車載充電器供電。但是，在超級充電時，它們直接連接到電池組，並由非車載充電器負責處理。現在我可以坦率地承認特斯拉連接器比衝鋒隊的東西優雅得多。

然而，封閉的生態系統是有成本的。毫無疑問，它還有一些巨大的好處——這就是為什麼它仍然如此。但我對特斯拉繼續使用其專有連接器感到嚴重擔憂。好吧，我必須插話一些新聞。就在我寫這篇部落格的第二天，馬斯克證實特斯拉計劃開始在美國的超級充電站安裝 CCS 電纜，並將開放他們的網路為其他車輛提供服務。聽到這個消息真的很高興，雖然我們還沒有關於這將如何進行或何時發生的任何具體細節（考慮到特斯拉在承諾和時間表方面的記錄，我現在肯定保留判斷），但我很高興看到特斯拉兌現了加速電氣化的承諾，而不僅僅是銷售自己的汽車。我決定離開你即將看到的相當焦慮的部分，因為雖然特斯拉正在採取行動幫助其他電動車，這很好（我的意思是坦率地說，他們為什麼不這樣做，他們的增壓網絡是一個收入中心）對他們來說，儘管我對所設定的先例確實有一些嚴重的保留，但他們仍在使用自己專有的連接器製造自己的汽車。我非常有信心他們最終會放棄，但在他們放棄之前，他們會讓自己和他們的司機陷入困境。

特斯拉不採用原生CCS（五年前他們就可以這樣做，但繼續不這樣做只會讓這種轉變變得更加困難），特斯拉正在將自己打造成客戶的唯一（或至少主要）供應商美國長途旅行的燃料。這是一個糟糕的先例。而且對雙方都不好！就特斯拉司機而言，當他們想要長途行駛（或只是需要在城裡快速充值）時，他們至少會部分依賴特斯拉。CCS 轉接器即將推出，但並非所有特斯拉車輛都能在不升級硬體的情況下支援它。很多人都可以，但即使在這種情況下，每個人都知道加密狗的生活並不有趣。隨著汽車銷量的增加，特斯拉現在基本上被迫繼續自行擴大超級充電站網路。他們有點陷入只為特斯拉服務的境地，除非他們開始將 CCS 連接器安裝到他們的充電器上並開放他們的網路。公平地說，他們一直暗示他們會這麼做。當然，特斯拉因快速轉向電氣化而值得稱讚，我永遠不會反對這一點。他們做了很多事情來證明電動車的優點，毫無疑問，如果沒有他們，我們今天不會有這麼多選擇。看？我說他們的好話。但目前，除特斯拉之外的所有汽車製造商都已簽署 CCS 標準。這對我來說是一個眼中釘，因為我在網上遇到了無數人，他們說“在他們選擇一個該死的充電端口之前我不會考慮電動汽車”，這讓我非常惱火，因為他們已經這麼做了！但是，除了特斯拉。

事實上，超級充電站只適用於特斯拉，這一事實已經深入到公眾意識中，以至於許多人錯誤地認為該行業的其他公司一定在複製這種模式。他們不是，謝天謝地。儘管特斯拉處於領先地位，但他們現在是唯一一家在北美生產並使用非此連接器的汽車銷售的公司。在我們的旅途中，我們看到了許多品牌的汽車；福特、雪佛蘭、Polestar、現代、寶馬、起亞、大眾和保時捷都直接連接到我們使用的相同充電器，幾乎就像是某種標準之類的！

Supercharger 網路非常出色，就可用性和可靠性而言，它目前是無可匹敵的。但坦白說，我真的不喜歡汽車製造商從事向客戶銷售燃料的業務，尤其是當他們銷售專有燃料時。這就是為什麼我真正代表特斯拉的駕駛感到擔心。這不僅僅是我因為無法使用超級充電站而感到難過。很快，第三方充電網路中已經存在的競爭將急劇升溫。目前，幾乎所有汽車製造商都在銷售真正引人注目的電動車，而且這一趨勢正在迅速加速。

我個人很高興擁有一輛電動車，雖然目前它比特斯拉更難公路旅行，但可以透過 ChargePoint、EVGo、Electrify America、Shell ReCharge 等服務，無需適配器（它還可以充電）比任何特斯拉都快，但我不會過多地討論它）。對於所有認為汽車製造商應該效仿特斯拉並建立自己的充電網路的人，我想請您考慮一下，如果福特只允許向福特汽車銷售福特品牌電子產品，未來會是什麼樣子。不幸的是，聽起來 Rivian 可能會透過他們的 Adventure Network 走上這條路。

無論如何，隨著我對特斯拉的焦慮消失，這就是我們剩下的：我們擁有直接向汽車電池組提供 350 kW 功率的技術。之前我說過，充電一小時即可行駛 18 小時。嗯，方法如下。我的 Ioniq 5 328 千瓦時的能量才完成這趟旅程。而且……這個​​數字略低於 350，因此，如果它有一塊可以承受所有電量的電池（事實上並非如此，但我們現在正在考慮理論而不是現實），那麼就不需要一個小時的充電時間總共。在未來的汽車中，這可能會在 4 次 15 分鐘的停車中發生，或者可能是 6 次 10 分鐘的停車，如果你更願意的話。此外，Ioniq 5 並不是最高效的公路巡洋艦，因此，一旦電池技術趕上來，像 Tesla Model 3 這樣的車型可能能夠將總充電時間降至僅 45 分鐘。

現在，在真實世界的真實條件下，我的真實汽車的真實充電時間是多少？事實上，令人驚訝的是接近。如果我們堅持路線規劃者的建議，即按照建議的百分比停止充電，以到達下一個充電器，並且剩餘電量約為 10%，那麼我們在六種不同的充電方式下充電只需花費 1 小時 52 分鐘停止。加上理論上的最佳充電速度，只需 52 分鐘就不錯了。現在，我們在充電器上停留的時間確實比建議的要長一些，因為我們出發時面臨著令人討厭的逆風——我所說的「討厭」是指持續時速 15 到 20 英里的逆風。所以實際上我們總共花了2小時20分鐘充電。

這是我第一次長途駕駛汽車，我需要一些緩衝以防萬一。但事實證明，路線規劃者相當保守，因為即使在這種情況下，預測的停靠點之間的充電狀態損失也是準確的。

所以，如果我們堅持它的計劃，我們會沒事的。當我們向南移動時，逆風開始減弱，因此我們開始到達下一站，在預計到達範圍內有越來越多的緩衝。實際上，這會稍微縮短充電時間，因為後來的充電會話都是以高於預期的充電狀態開始的，每次充電都會縮短幾分鐘。啊，最後一部分聽起來確實像是嘗試電動車公路旅行需要大量計劃，不是嗎？嗯，有點。但其實也不算太多。有一些非常棒的應用程式和網站可以幫助您管理這一點，例如更好的路線規劃器，並且有幾輛汽車正在模仿特斯拉的導航與充電站系統，但圍繞著可用的第三方網路。然而，隨著時間的推移，更多的地方肯定會有更多的充電器，希望整個路線規劃業務變得過時。

電動車還處於早期階段，並不適合所有人，但我希望您能看到讓它們發揮作用的技術就在這裡，它很強大，而且速度很快。我想說的是，我之前已經做過幾次同樣的公路旅行，每兩三個小時被迫休息15 到20 分鐘真是太棒了，這真的感覺像是我去過的最快的佛羅裡達之旅。在兩個方向上。哦，這是下一篇部落格的預覽，如果您擔心所有這些大型快速充電器會對電網造成什麼影響 - 好吧，不用擔心。是的，即使只有四輛汽車消耗 350 千瓦的功率，聽起來也是一個巨大的壯舉，但實際上只有 1.4 兆瓦。但在我所在的州已經有幾千個這樣的東西了，所以……他們可以同時為 10,000 輛汽車充電，全部使用這些超快充電器（至少在刮風時）。如果維基百科是最新的，實際上有 18,000 個。你難道不知道嗎，在伊利諾州，我們擁有 11.8 吉瓦的核容量，用於進行裂變等活動。可以同時支援多少個充電器？33,831 個，在某些情況下，伊利諾伊州只有大約 4000 個加油站為整個州提供服務。

因此，現在每個加油站都可以擁有 8 個超快速充電器，僅使用我們六個核電站的容量 - 一旦我們解決了家庭充電問題，我們將不需要那麼多快速充電器。是的，電網需要發展和改變才能支持大量電動車，但這並不像聽起來那麼可怕。比我聰明得多的人數學做得更好，而且他們並不那麼擔心。另外，我總是想指出，在短短幾十年內，電網從沒有空調到幾乎每個人都有空調，但它做得很好。我們是人類。當我們希望事情發生時，我們總是能找到辦法。當然，我們面臨一些挑戰，但我相信我們已經解決了。