最大功率直流充电桩的快充方式是什么？

最近，我和老化车轮的朋友开着我的新车进行了一次公路旅行。今年 2 月，我收到了一辆现代 Ioniq 5，我想看看我的充电速度非常快但不是特斯拉电动汽车的公路旅行会如何。

他也是，所以我就带他一起去。这太完美了，因为我们都一直想去鳄鱼乐园！不管怎样，他写了一篇关于公路旅行如何进行的博客，我强烈建议您查看一下，我来这里是为了写一篇关于如何实现这一点的博客。等等我已经做到了。就是这个。本博客将介绍为长途电动驾驶提供动力的充电技术。我将讨论充电器、它们如何向汽车提供能量，以及它们的理论速度。在后面的博客中，我将讨论 2024 年电动汽车充电的现实情况。

最大功率直流充电桩的快充方式是什么？

我们可以看到标准化的充电连接器及其最大功率输出实际上已经得到解决并且非常面向未来。我们需要比现在更多的充电器，但凭借当今地面上的充电技术，我们刚刚完成的 1,185 英里（或 1,907 公里）行程 – 大约需要 18 小时的驾驶时间！– 理论上只需一小时的总充电时间即可完成。使用更高效的车辆可能会更少。就当今的电池技术而言，我们还没有完全达到这一目标，但我们已经非常接近了。在继续之前，我想强调非常重要的一点。

电动汽车提供了一种全新的加油模式，我发现这种模式确实很难沟通。在理想的情况下，我们在本博客中看到的快速充电器很少被使用。是的，我们将需要它们——以及更多的它们——来实现电动汽车的长途旅行，但管理私家车充电的一种更简单、更好的方法是在家里慢慢充电。事实上，在家充电意味着这次公路旅行是我第一次考虑如何为我的汽车充电，而且自 2017 年底以来我一直在驾驶全电动汽车。

只需在家中插入电源并在睡觉时充电，就意味着新的一天从充满电的汽车开始，而在这次旅行之前，我等待汽车充电的时间为零。因此，是的，虽然我们在公路旅行上花费的时间比我旧的 Volt 燃烧汽油的时间要多，但我也从不花时间在加油站满足日常驾驶需求。这非常好。我认为我们应该首先关注解决目前困难地区的家庭充电接入问题，例如公寓大楼或只有路边停车位的社区。

我们或许还应该努力减少对汽车出行的依赖，但这不在本博客的讨论范围之内。是的，理论上快速充电可以满足那些无法在家充电和依赖汽车的人的需求。但快速充电器的安装要复杂和昂贵几个数量级，而基本的 2 级交流充电器只需几百美元，并且可能只需要安装烘干机出口之类的东西。

还有电池磨损的问题——快速充电对电池组的压力更大，因此完全依赖它可能会缩短电池组的使用寿命。而且，抛开所有这些，在家充电要方便得多。一旦你尝到了它的滋味，去一个地方买燃料就会开始觉得有点傻。

这些快速充电器与其他快速充电器有何不同？

考虑到所有这些，首先让我们谈谈这些快速充电器与其他快速充电器的区别。不久前，我写了一篇关于电动汽车供电设备（EVSE）的博客。事实上，这是这个东西的正确术语，因为它的主要工作是向汽车提供交流线路电压。它确实有一个非常重要的任务，那就是告诉汽车其电源的容量，并且它还执行一些其他与安全相关的操作，但其中的充电电路实际上是一种接受交流电并将其转换为直流电的电路。给电池充电——是汽车上的一个模块。

不同的汽车有不同的电池组电压、化学成分和尺寸，因此让汽车手柄自行充电通常更容易。而且还使基础设施的建设成本大大降低，因为这实际上只是一根坚固的延长线，里面有一些智能功能。这就是为什么这个东西从技术上来说并不是一个充电器。然而，称其为“设备”是相当笨拙的，所以我们大多数人仍然称其为充电器。

在北美，*标准*交流充电连接器通常以非常容易记住的 SAE J1772 1 型连接器而闻名。稍后我将讨论特斯拉这个房间里的大象，但除了他们的汽车之外，自 2010 年以来在北美销售的每一种（我无法强调这一点都不为过）插电式汽车，无论是谁制造的，有这个确切的插头。

从最初的雪佛兰 Volt 和 Nissan Leaf，到 Rivian R1T 和保时捷 Taycan，所有车型都配备了用于交流充电的连接器！如果我在这里听起来很奇怪，那是因为围绕这件事一直存在混乱，可能是因为那家公司的做法不同，但我们稍后会讨论这个问题。该连接器可提供高达 80 安培的单相电流，240 伏电压下的功率为 19.2 千瓦。不过，这是一个相当不常见的功率水平，6 至 10 kW 的范围更为普遍。这款亚马逊特价产品是一款便携式 EVSE，另一端配有 NEMA 14-50 插头，可提供高达 30 安培的电流，即 240 伏特时的功率为 7.2 千瓦。就其价值而言，我认为这是任何人可能需要的最大功率——只要他们在家中经常使用充电器即可。

其他一些市场使用这种连接器的更高级版本，它具有所有这些名称并且具有更多引脚。这使得能够使用在这些市场中相当常见的三相电源。但在北美，住宅空间中基本上不存在三相电源，因此 1 型连接器不支持它。这里没有在私人车辆中提供三相支持的实际用例。

什么是快充网络？

无论如何，我们仍然在交流领域内讨论。到目前为止，我们一直在使用它来将车辆连接到电网，并让它处理将 Flippy floppy Zippy Zappy 转变为正负类型。不过，您可能已经注意到，这辆车的充电端口正下方有一个小东西，上面写着“拉”。我总是听指示，所以我们把它拿出来吧。啊哈……我们这里有什么？突然，连接器下方又出现了两个引脚。

我们的 J1772 连接器实际上是 CCS1 组合耦合器。CCS 代表组合充电系统，1 的意思是，这是 1 型连接器的组合充电系统。CCS2，在市场上使用 2 型交流插头，也配备了这些新的坚固插脚。这些引脚只是原始交流连接器的增强，它保持了与现有交流设备的兼容性。它们的目的是提供与车辆电池组的直接连接。如果您想知道为什么我们想要这样，请记住汽车的车载充电器必须安装在汽车的某个位置。尺寸和重量的限制意味着它的威力只能如此。但即使这不是问题，典型的家庭电源也只能提供这么多的电力。

北美交流连接器的 80 安培限制几乎是大型家庭电力供应的一半，因此很少有汽车支持这种速度充电还有另一个原因。但是假设您可以将电池组从汽车中取出，并将其带到可以处理许多千瓦功率的专用机器上。如果你能做到这一点，那么理论上的机器有多大和笨重都没关系，因为它不需要装进汽车。而且，您可以使用比家里的电源大得多的电源为该机器供电。现在，拆卸电池组是一件非常复杂的事情（这让那些欣赏电池更换想法的人们非常懊恼），因此我们没有这样做，而是将汽车带到这些特殊机器中，并将其电池通过连接器连接到它。这里。我们将这种想法称为直流快速充电，该连接器可处理高达 350 kW 的功率。这太疯狂了。实际上，它可以处理的速度远不止于此，但 350 kW 是您今天在野外所能找到的最大速度。CCS 组合耦合器的直流引脚额定可连续承载高达 500 安培的电流。它们所连接的充电器可以提供 200 至 1000 伏的直流电。如今标有“高达 350 kW”的电站通常能够在 1000 伏电压下提供 350 安培的电流，不过它们也可能能够在 700 伏电压下提供 500 安培的电流。

是的，当谈到放大器限制以及它与汽车电池组电压的关系时，存在一些细微差别，我们将在下一篇博客中介绍这一点，但这里的基本概念是可以通过此连接器输送大量能量并非常快速地直接插入汽车的电池组。需要注意的是，在大多数车站，与您互动并固定插入汽车的电缆的东西实际上并没有进行任何电力转换。

这些东西被称为分配器，它们实际上只是放置电缆的地方，也许是屏幕和读卡器，当然还有一些图形。隐藏的电缆在地下从这些分配器延伸到实际的充电设备。一般来说，该设备由一个接入电网的大型落地式变压器和一系列机柜组成。这些柜子里的东西实际上是将电网的交流电转换成直流电，为汽车充电。这些是实际的充电器，由于我们没有车载充电器的空间或冷却限制，并且由于它们连接到兆瓦以上的电源，因此这些东西可以处理大量的功率。这是直流快速充电的关键。使用交流充电时，它非常不干涉并且相当有限。

基本上，EVSE 告诉汽车“嘿，您最多可以使用 30 安培”，汽车会说“太棒了，我现在想要电源”，EVSE 会发出*咔哒声*，现在汽车的交流线路电压将达到充电端口，剩下的就由汽车来处理。但直流快速充电几乎在各个方面都更加实用。对于 CCS 连接器，控制导销用于高级通信。当您将汽车插入其中一个充电器时，会发生握手，并且许多事情开始在两个方向上进行通信。看，现在我们正在卸载汽车自身电子设备的充电任务，汽车必须能够控制电缆另一端的充电器。

当然，充电器还需要告诉汽车它的能力，并且在最初的握手期间就同意了某种游戏计划。一旦汽车和充电器同意充电可以继续进行，连接器就会锁定到汽车（顺便说一句，这发生在汽车一侧，所以如果充电器因任何原因死机，你不会被困在那里），然后汽车关闭电池组中的接触器，将组合连接器的直流引脚直接连接到电池组。此时，汽车和充电器处于持续通信状态，汽车根据电池组的功能、特性、条件和充电状态告诉充电器所需的电压和电流。如果任何一方出现问题，充电将立即停止。

之前我说过这些充电器可以输出 200 至 1000 伏直流电压。为什么范围这么大？好吧，我们来谈谈电池组电压。每辆电动汽车的电池组都以某种方式配置。实际的电池单元以串并联组的方式接线，以获得特定的标称电池组电压。许多汽车，包括特斯拉，都采用我们所说的 400V 架构，但这实际上更像是一个类别，而不是一个精确的电池组电压规格。

由于实际电池组电压因汽车而异，充电器需要提供的电压也会有所不同。当电池充电时，保持充电所需的电压逐渐升高。因此，即使是为单车充电，充电器也需要有一定的电压输出范围。现在，400V 汽车将不再需要 1000V 电压。但许多制造商正在转向更高的电池组电压。我的现代汽车以及 E-GMP 平台上的起亚和 Genesis 兄弟车型都采用 800V 架构。较高电池组电压的优点是，参与汽车行驶的每个导体（因此电池组中电池之间的母线、从电池组到电机逆变器的电缆，以及对于本次讨论最重要的是来自充电连接器的电缆） ）可以在相同的电流下承载更多的功率。当您进入更高的电压时，需要考虑一些额外的考虑因素，特别是电力处理组件的绝缘和认证。

但更高电池组电压的好处是，整个系统所需的导体材料更少，并且在遇到导体加热和需要冷却的问题之前也会给您带来更多的开销。说到冷却，熟悉电力的人可能会对这些充电器上的电缆相对较细感到惊讶。能够承载 500 安培电流的导体通常相当厚，而这看起来还不够厚。事实上并非如此——但这是故意的。这些电缆实际上是液体冷却的，泵沿着电缆的长度并通过分配器内的散热器循环冷却剂。这使得它可以使用更小的导体来承载电流，从而使电缆更易于处理。

我想说这比操作气泵喷嘴及其软管要困难一点，但这主要来自于电缆的刚度。实际重量相当，我可以轻松地用一只手插入。不过，液体冷却确实会牺牲一点充电效率，因为一些能量会以电缆中的热量的形式损失掉。但同样的没有主动冷却的电缆只能处理 200 安培的电流，所以我认为这绝对是一个值得的权衡。哦，这也是未来可能出现更高电池组电压的另一个原因。750 伏电压下的 200 安培电流为 150 千瓦，这仍然是一个相当快的充电速度。

但 400V 电池组在电流限制为 200 安培时最多只能输出 80 千瓦。较低的电池组电压总是需要更多的电流来提供相同的功率，虽然这不一定有什么问题，但它是一个限制，也是许多制造商关注 800V 甚至 900V 电池的主要原因之一架构。现在我认为现在是解决房间里的大象问题的好时机。到目前为止，我一直在专门讨论 CCS 充电器。我是故意这样做的，因为，你看，CCS 是既定的标准直流快速充电连接器，每个向美国市场销售汽车的汽车制造商要么已经在使用它，要么（以日产为例）已承诺在使用它。向前。

直流快速充电站液冷 HPC CCS 2 型插头并且Cable支持600A电流，10分钟即可充满电动汽车！

什么是特斯拉超级充电网络？

您可能熟悉特斯拉的超级充电站。特斯拉将其直流快速充电网络称为 Supercharger 网络，该技术与 CCS 基本相同。事实上，在许多市场中，它就是 CCS——只是凭借他们光鲜亮丽的品牌。然而，在北美市场，特斯拉决定为其汽车制造自己的连接器，并沿用至今。现在，我必须告诉你（因为如果我不告诉你，我永远不会听到它的结局）他们最初这样做是有充分理由的。

当他们在 2012 年发布 Model S 时，CCS 标准尚未最终确定。他们不想等待这一切发生，因此制定了自己的标准。值得称赞的是，他们的设计非常聪明。特斯拉的专有连接器不使用单独的引脚进行直流和交流充电。相反，它使用两个非常大的引脚来实现这两个目的。当交流充电时，这些是线路 1 和 2，并为汽车的车载充电器供电。但是，在超级充电时，它们直接连接到电池组，由非车载充电器负责处理。现在我可以坦率地承认特斯拉连接器比冲锋队的东西优雅得多。

然而，封闭的生态系统是有成本的。毫无疑问，它还有一些巨大的好处——这就是为什么它仍然如此。但我对特斯拉继续使用其专有连接器感到严重担忧。好吧，我必须插话一些新闻。就在我写这篇博客的第二天，埃隆·马斯克证实特斯拉计划开始在美国的超级充电站安装 CCS 电缆，并将开放他们的网络为其他车辆提供服务。听到这个消息真的很高兴，虽然我们还没有关于这将如何进行或何时发生的任何具体细节（考虑到特斯拉在承诺和时间表方面的记录，我现在肯定保留判断），但我很高兴看到特斯拉兑现了加速电气化的承诺，而不仅仅是销售自己的汽车。我决定离开你即将看到的相当焦虑的部分，因为虽然特斯拉正在采取行动帮助其他电动汽车，这很好（我的意思是坦率地说，他们为什么不这样做，他们的增压网络是一个收入中心）对于他们来说，尽管我对所设定的先例确实有一些严重的保留，但他们仍在使用自己专有的连接器制造自己的汽车。我非常有信心他们最终会放弃，但在他们放弃之前，他们会让自己和他们的司机陷入困境。

特斯拉不采用原生 CCS（五年前他们就可以这样做，但继续不这样做只会让这种转变变得更加困难），特斯拉正在将自己打造成客户的唯一（或至少主要）供应商美国长途旅行的燃料。这是一个糟糕的先例。而且对双方都不好！就特斯拉司机而言，当他们想要长途行驶（或者只是需要在城里快速充值）时，他们至少会部分依赖特斯拉。CCS 适配器即将推出，但并非所有特斯拉车辆都能在不升级硬件的情况下支持它。很多人都可以，但即使在这种情况下，每个人都知道加密狗的生活并不有趣。随着汽车销量的增加，特斯拉现在基本上被迫继续自行扩大超级充电站网络。他们有点陷入只为特斯拉服务的境地，除非他们开始将 CCS 连接器安装到他们的充电器上并开放他们的网络。公平地说，他们一直暗示他们会这么做。当然，特斯拉因快速转向电气化而值得称赞，我永远不会反对这一点。他们做了很多事情来证明电动汽车的优点，毫无疑问，如果没有他们，我们今天不会有这么多选择。看？我说他们的好话。但目前，除特斯拉之外的所有汽车制造商都已签署 CCS 标准。这对我来说是一个眼中钉，因为我在网上遇到了无数人，他们说“在他们选择一个该死的充电端口之前我不会考虑电动汽车”，这让我非常恼火，因为他们已经这么做了！但是，除了特斯拉。

事实上，超级充电站只适用于特斯拉，这一事实已经深入公众意识中，以至于许多人错误地认为该行业的其他公司一定在复制这种模式。他们不是，谢天谢地。尽管特斯拉处于领先地位，但他们现在是唯一一家在北美生产并使用非此连接器的汽车销售的公司。在我们的旅途中，我们看到了许多品牌的汽车；福特、雪佛兰、Polestar、现代、宝马、起亚、大众和保时捷都直接连接到我们使用的相同充电器，几乎就像是某种标准之类的！

Supercharger 网络非常出色，就可用性和可靠性而言，它目前是无可匹敌的。但坦白说，我真的不喜欢汽车制造商从事向客户销售燃料的业务，尤其是当他们销售专有燃料时。这就是为什么我真正代表特斯拉的司机感到担心。这不仅仅是我因为无法使用超级充电站而感到难过。很快，第三方充电网络中已经存在的竞争将急剧升温。目前，几乎所有汽车制造商都在销售真正引人注目的电动汽车，而且这一趋势正在迅速加速。

我个人很高兴拥有一辆电动汽车，虽然目前它比特斯拉更难公路旅行，但可以通过 ChargePoint、EVGo、Electrify America、Shell ReCharge 等服务，无需适配器（它还可以充电）比任何特斯拉都快，但我不会过多地讨论它）。对于所有认为汽车制造商应该效仿特斯拉并建立自己的充电网络的人，我想请您考虑一下，如果福特只允许向福特汽车销售福特品牌电子产品，未来会是什么样子。不幸的是，听起来 Rivian 可能会通过他们的 Adventure Network 走上这条路。

无论如何，随着我对特斯拉的焦虑消失，这就是我们剩下的：我们拥有直接向汽车电池组提供 350 kW 功率的技术。之前我说过，充电一小时即可行驶 18 小时。嗯，方法如下。我的 Ioniq 5 328 千瓦时的能量才完成这一旅程。而且……这个数字略低于 350，因此，如果它有一块可以承受所有电量的电池（事实上并非如此，但我们现在正在考虑理论而不是现实），那么就不需要一个小时的充电时间总共。在未来的汽车中，这可能会在 4 次 15 分钟的停车中发生，或者可能是 6 次 10 分钟的停车，如果你更愿意的话。此外，Ioniq 5 并不是最高效的公路巡洋舰，因此，一旦电池技术赶上来，像 Tesla Model 3 这样的车型可能能够将总充电时间降至仅 45 分钟。

现在，在真实世界的真实条件下，我的真实汽车的真实充电时间是多少？事实上，令人惊讶的是接近。如果我们坚持路线规划者的建议，即按照建议的百分比停止充电，以到达下一个充电器，并且剩余电量约为 10%，那么我们在六种不同的充电方式下充电只需花费 1 小时 52 分钟停止。加上理论上的最佳充电速度，只需 52 分钟就不错了。现在，我们在充电器上停留的时间确实比建议的要长一些，因为我们出发时面临着令人讨厌的逆风——我所说的“讨厌”是指持续时速 15 到 20 英里的逆风。所以实际上我们总共花了2小时20分钟充电。

这是我第一次长途驾驶汽车，我需要一些缓冲以防万一。但事实证明，路线规划者相当保守，因为即使在这种情况下，预测的停靠点之间的充电状态损失也是准确的。

所以，如果我们坚持它的计划，我们会没事的。当我们向南移动时，逆风开始减弱，因此我们开始到达下一站，在预计到达范围内有越来越多的缓冲。实际上，这会稍微缩短充电时间，因为后来的充电会话都是以高于预期的充电状态开始的，每次充电都会缩短几分钟。啊，最后一部分听起来确实像是尝试电动汽车公路旅行需要大量计划，不是吗？嗯，有点。但其实也不算太多。有一些非常棒的应用程序和网站可以帮助您管理这一点，例如更好的路线规划器，并且有几辆汽车正在模仿特斯拉的导航与充电站系统，但围绕可用的第三方网络。然而，随着时间的推移，更多的地方肯定会有更多的充电器，希望整个路线规划业务变得过时。

电动汽车还处于早期阶段，并不适合所有人，但我希望您能看到让它们发挥作用的技术就在这里，它很强大，而且速度很快。我想说的是，我之前已经做过几次同样的公路旅行，每两三个小时被迫休息 15 到 20 分钟真是太棒了，这真的感觉像是我去过的最快的佛罗里达之旅。在两个方向上。哦，这是下一篇博客的预览，如果您担心所有这些大型快速充电器会对电网造成什么影响 - 好吧，不用担心。是的，即使只有四辆汽车消耗 350 千瓦的功率，听起来也是一个巨大的壮举，但实际上只有 1.4 兆瓦。但在我所在的州已经有几千个这样的东西了，所以……他们可以同时为 10,000 辆汽车充电，全部使用这些超快充电器（至少在刮风时）。如果维基百科是最新的，实际上有 18,000 个。你难道不知道吗，在伊利诺伊州，我们拥有 11.8 吉瓦的核容量，用于进行裂变等活动。可以同时支持多少个充电器？33,831 个，在某些情况下，伊利诺伊州只有大约 4000 个加油站为整个州提供服务。

因此，现在每个加油站都可以拥有 8 个超快速充电器，仅使用我们六个核电站的容量 - 一旦我们解决了家庭充电问题，我们将不需要那么多快速充电器。是的，电网需要发展和改变才能支持大量电动汽车，但这并不像听起来那么可怕。比我聪明得多的人数学做得更好，而且他们并不那么担心。另外，我总是想指出，在短短几十年内，电网从没有空调到几乎每个人都有空调，但它做得很好。我们是人类。当我们希望事情发生时，我们总能找到办法。当然，我们面临着一些挑战，但我相信我们已经解决了。