干货 | 电动汽车常见车型的充电系统结构原理

1. 吉利新能源

吉利帝豪EV300/EV350/EV450 充电系统从功能上分为快充、慢充、低压充电和制动能量回收四项。快充系统由直流充电接口（带高压线束）、动力电池等组成；慢充系统由交流充电接口（带高压线束）、车载充电器、动力电池等组成。车载充电器、交流充电接口、直流充电接口及高压线束参见图3-5-9。充电系统组成原理框图如图3-5-10 所示，车载充电器低压线束插接器端子及定义见表3-5-5。

吉利帝豪GSe 电动汽车充电系统从类型上可分为外接充电系统和内部充电系统。外接充电系统包括直流快充充电系统和交流慢充充电系统。内部充电系统包括低压电源充电、智能充电及制动能量回收。

吉利帝豪GSe 外部充电系统由车载充电器、交流充电接口、直流充电接口、高压导线等组成，如图3-5-11 所示，充电系统组成原理框图如图3-5-12 所示。交流充电接口安装在车身右前侧；直流充电接口安装在车身左后侧。充电时，根据选择的充电类型，连接交流充电插头或直流充电插头到相应的充电插座，连接正确后开始充电。充电接口连接后形成回路，当出现连接故障时，系统可以检测该故障。车载充电器低压线束插接器端子及定义见表3-5-6。

2. 北汽新能源

北汽EV200 车系充电系统包括交流慢充充电系统和直流快充充电系统。慢充系统由交流充电接口、车载充电器、高压配电盒、动力电池、整车控制器、慢充线束等组成，如图3-5-13 所示。快充系统由直流充电接口、高压配电盒、动力电池以及快充线束等组成，如图3-5-14 所示。

直流充电接口与高压配电盒之间的线束及插接器如图3-5-15 所示。

交流充电接口与车载充电器之间的线束及插接器如图3-5-16 所示。

3. 江淮新能源

江淮iEV6 电动汽车充电系统由直流快充接口、车载充电器、交流慢充接口、充电指示灯等组成，如图3-5-17 所示。

交流慢充接口安装在车辆LOGO 处，直流快充接口安装在车身左后侧。充电时，根据选择的充电类型，连接交流充电枪或者直流充电枪到相应的充电接口，连接正确后开始充电。充电接口连接后形成检测回路，当出现连接故障时，整车控制单元（VCU） 可以检测该故障。

车载充电器将外部交流电转换成直流电给动力电池充电。充电时，车载充电器根据VCU 的指令确定充电模式。车载充电器内部有滤波装置，可以抑制交流电网波动对车载充电器的干扰。

车载充电器应用Inrush 电流限制电路以及EMI 滤波电路，防止交流电网波动对设备的冲击以及抑制交流电网中的高频干扰对设备的影响；整流电路将交流电转化为直流电；PFC（功率因数校正电路） 是一个功率因数提高电路，提高交流电转换为直流电的效率；直流电通过全桥转换隔离电路转换后输出给动力电池。车载充电器工作原理如图3-5-18所示。

江淮iEV6 充电系统原理如图3-5-19 所示。充电时动力电池唤醒整车控制单元（VCU）控制充电器进行交流高压充电。高压直流充电时车载充电器不工作，VCU 与安装于动力电池内部的电池管理器配合，直流高压电直接通过高压配电盒为动力电池充电。电池管理器检测到动力电池已充满，通过CAN 总线与VCU 通信，VCU 控制车载充电器关闭，停止充电。

车载充电器低压线束插接器端子及定义见表3-5-7。

4. 广汽新能源

GA3S PHEV/GS4 PHEV 配备最大输出功率3.3kW 的车载充电器，使用标准充电桩或者家庭220V 电源进行充电，备用充电线束会自动根据允许电流值选择充电功率曲线进行充电，5 ～ 6h 可充满电量。车载充电器安装在车辆左前部，采用水冷方式。车载充电器安装位置如图3-5-20 所示。因GA3S PHEV/GS4 PHEV 车型无需担心续驶里程，所以两款车型仅配备交流慢充系统。

车载充电器包括主功率和弱电控制两部分。主功率部分包括EMI 滤波、软启动、功率因数校正变换器、DC/DC 转换器及负载；弱电控制部分包括弱电辅助电源、功率因数控制电路、DC/DC 转换器控制电路及通信模块。功率因数控制电路由电压电流检测电路、驱动保护电路和控制器组成，DC/DC 转换器控制电路由电流电压检测电路和驱动保护电路组成。

车载充电器通过DC/DC 转换器将电网的交流电转换为满足动力电池充电要求的直流电。

GA3S PHEV/GS4 PHEV 充电系统电路如图3-5-21 所示。

广汽传祺GE3 充电系统由车载充电器、直流快充接口、直流快充线束、交流慢充接口、交流慢充线束等组成，如图3-5-22 所示。

车载充电器的主要功能是通过普通家庭单相交流电（220V） 或者交流充电桩取电，将交流电转化为高压直流电给动力电池充电；支持高功率等级，最大6.5kW 输出能力。慢速充电充满仅需8h；快速充电30min 即可充至80%，60min 即可充满。充电器散热系统与电机控制器、驱动电机、DC/DC 转换器共用一个散热系统。散热系统采用水冷方式：利用冷却液吸热、散热原理将充电器散发的热量传递给冷却液，再通过电动冷却液泵的反复循环将冷却液的热量传递到散热器内，当系统检测到温度较低时电子风扇不启动，利用散热器大面积的散热片进行自然散热，当系统检测到温度过高时，启动电子风扇加速散热器周围的空气循环，将其快速冷却。

【MFC推荐】科普|保时捷出新型电池，新能源汽车电池还有哪些？

据相关媒体报道，保时捷正准备着手研发新型固态电池，可使电车续航达1300公里以上，这一信息让我们注意到新能源汽车电池市场。新能源汽车千差万别，但新能源汽车的核心零件动力电池，就要简单的多，今天就让我们一起来get动力电池的那些知识点。

首先是保时捷正在研发的新型固态电池，其研究人员认为此类电池的能量密度将提升50% ，有望让电动汽车的续航里程超过807英里（约1300公里）。并且正尝试用硅来代替石墨，预计能够将电池储能密度提高10倍，同时具备快速充电的能力，可以在15分钟的时间内将电量从5%充到80%。

这种硅阳极材料存在使用寿命的问题，吸收锂时会膨胀300%，从而影响到电池的使用寿命，保时捷目前正在研究减少硅含量，同时在电池阴极中增加镍含量，以实现更高的充电容量。保时捷表示有信心在未来几年内将新电池应用于电动汽车上，让续航里程增加到1300公里，后续通过固态电池的优化，可以让续航里程再增加30%-50%，充电功率增加到500kW，彻底消除续航焦虑。

我们来盘点一下市场上常见的电池类型：

01

磷酸铁锂电池

磷酸铁锂电池是用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池，特点是不合结等贵重元素，原料价格低，而且磷、铁在地球上的含量丰富，不会有供料问题。它的理论工作电压适中(3.2V)、单位重量下电容量达到((170MAH/G)、高放电功率、可快速充电且循环寿命长，在高温与高环境下的稳定性高。

优点：具有更高的安全性、更长的使用寿命、不含任何重金属和稀有金属(原材料成本低)、支持快速充电、工作温度范围广。

缺点：存在一些性能上的缺陷，比如振实密度与压实密度很低导致电池的能量密度较低，材料的制备成本与电池的制造成本较高，电池成品率低，一致性差，知识产权等问题。

代表车型：长安欧尚X7EV、荣威E15、奇瑞EQ、比亚迪唐、腾势电动车、东风风神E30、江淮和悦IEV4、北汽新能源EC220、江淮IEV7L、通用赛欧SPRINGQ、安逸动纯电动、菜威550PLUG-IN等。

02

三元锂电池

三元锂电池用镍钴锰酸锂做为正极材料，石墨作为负极材料的锂电池。能量密度在所有锂电池技术中排名第一，达到250KWH/M3。三元锂电池对温度的敏感度较高，在200度左右就会发生分解。

优点：能量密度高，循环性能好，目前，电池的标称电压已达到3.7V，在容量上已经达到或超过钻酸锂电池水平。

缺点：高温结构不稳定，导致高温安全性差，且PH值过高易使单单体胩气，进而引发危险，目前造价较高。

代表车型：比亚迪宋EV40Q、理想ONE、吉利帝豪GSE、特斯拉MODELS、北汽绅宝EV等。

03

氢燃料电池

氢燃料电池正极是空气和氧气，负极是氢气，中间是隔膜和电解液。从原理上来讲，它和锂离子电池是不一样，无法充电。

氢燃料电池正极是空气和氧气，负极是氢气，中间是隔膜和电解液。从原理上来讲，它和锂离子电池是不一样，无法充电。

优点：能量密度非常高;充氢时间短，现在高压充气日本的氢燃料电池只需5分钟，充气可以跑500公里。

缺点：氢气的安全使用;储存运输费用高;技术未产业化，未被市场验证;不能并网充电。

代表车型：现代Nexo和丰田第二代Mirai。

04

锂硫电池

锂硫电池是以硫元素作为电池正极，金属锂作为负极的一种锂电池。

优点：重量能量密度比较高，达到300-350WH/KG;成本很低。

缺点：体积能量密度非常低，电池星然轻，但个子比较大;而且有一个致命的缺点，多硫这个正极在电解液里会白己溶解，导致寿命降低。

05

镍氢电池

镍氢电池是正极活性物质主要由镍制成，负极活性物质主要由贮氢合金制成的一种碱性蓄电池。镍氢电池是在1960年发展起来的新型绿色电池，它的创始人是自学成才的斯坦福。

优点：放电电流大、能量密度高(续航能力强)、发热量小。

缺点：具有记忆效应，在充放电过程中容易衰减。

目前市面上主流的动力电池主要是三元锂电池和磷酸铁锂电池。但绝大多数新上市的电动汽车基本都采用三元锂电池，主要原因是三元锂电池的电池能量密度要远高于磷酸铁锂，低温更稳定。但从安全性和重复使用寿命两个角度而言，磷酸铁锂电池的性能都是要优于三元锂电池的。

另外固态电池一直被认为是下一代电动车重点的发展方向之一，可以有效解决安全、快充等多种现存的问题，除了保时捷，世界多家企业都对固态电池有研究。今年早些时候，日产表示将在2025年制造第一批无液体、成本较低的固态电池，并计划于2028年生产一款由固态电池驱动的全新电动汽车。此外，丰田也计划2025年前实现全固态电池小规模量产，2030年前全固态电池要实现稳定量产。在国内，宁德时代、比亚迪等世界领先的电池制造商同样也有布局固态电池，宁德时代更是在今年发布了单体能量密度高达500Wh/kg的凝聚态电池，值得期待。

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独家研判吉利“几何 A”电驱动系统及车型平台轻量化（2）

“号称东半球最号的电动汽车”的吉利“几何 A”于2019年4月上市。此前，新能源情报分析网对吉利“几何 A”的外观、内饰和配置做了详细报道。吉利“几何 A”电动汽车拥有两个车型版本，NEDC工况综合续航里程410公里车型；NEDC工况综合续航里程500公里车型。这两个不同续航里程车型，搭载相同的电驱动系统和车型平台。

本文为新能源情报分析网独家发布的研判吉利“几何 A”电动汽车系列组稿之二篇。

1、吉利“几何 A”的电驱动系统：

上图为吉利“几何 A”动力舱（拆除防尘罩）技术状态特写。

蓝色箭头：“2合1”高压配电总成（PDU和OBC）

绿色剪头：驱动电机控制系统

蓝色箭头：伺服电驱动系统散热循环管路补液壶

红色箭头：液态高温散热低温预热循环系统补液壶

白色箭头：空调电动压缩机水冷板（散热）和PTC（加热）模块

笔者目测，吉利“几何 A”适配的“2合1”高压配电系统，以几乎相同的技术状态也被用在帝豪GSe上。反而是驱动电机控制系统和DCDC，在硬件层面进行了小型化和轻量化。

启动用蓄电池托盘也进化成全铝合金材质（黄色框架）。

吉利“几何 A”匹配的电驱动系统和动力电池热管理系统循环管路补液壶，与吉利GSe适配的型号完全相同。并且，电驱动系统循环管路内部施加相同的120KPa压力。

红色箭头：与空调电压缩机关联的水冷板（模块）

黄色箭头：PTC模块

通过笔者目测，吉利“几何 A”适配的新状态的水冷板和PTC模块。较上一代车型GSe，吉利GE11的热转换（水冷板和PTC）模块设定的位置更靠近防火墙及动力电池组件前端位置。在物理上缩短了传递热量的管路长度，减少了热消耗，有利于降低空调制冷和PTC预热模式综合电耗。

2、吉利“几何 A”的主动可闭进气格栅技术：

在吉利“几何 A”上首次搭载主动可闭进气格栅技术。在车速低于80公里/小时，隐藏在前保险杠内，散热器前端的格栅开启；行车速度超过80公里/小时，格栅则关闭。

当然，主动开闭进气格栅的条件，将不会仅限于80公里/小时车速。也会将用车环境温度、空调制冷、低温预热甚至充电模式，都可以作为激活进气格栅锁闭/开启的触发因素。

上图为吉利“几何 A”前保险杠细节特写。

白色箭头：ACC激光雷达模块

红色箭头：前保险杠固定格栅

黄色箭头：呈关闭状态的主动格栅

黄色箭头：关闭状态的主动格栅细节特写

黄色箭头：开启状态的主动格栅细节特写（可以很清楚的看到裸露状态的散热器铝片）

吉利“几何 A”以“怠速”状态并开启驾驶舱空调制热模式，经过XX分钟原本关闭的主动格栅自行开启。这说明，吉利“几何 A”的主动可闭进气格栅触发条件呈多样化，但都与温度有关联。

3、吉利“几何 A”的车型平台及轻量化：

2016年上市的帝豪EV、2017年量产的帝豪EV300和2018年推出的帝豪EV450轴距都是2650mm，采用的也是相同车型平台。目前可以确定的是吉利“几何 A”整车长宽高为4736x1804x1503mm、轴距2700mm。单从轴距数据看，吉利“几何 A”与吉利GSe完全相同。无论吉利“几何 A”是否继续采用GSe的车型平台，在保证整车结构安全性和动力电池组件被动安全性前提下，进行了更彻底的轻量化。

举升吉利“几何 A”后，目测前悬架被隔音降噪为主的一体化护板包裹（红色区域）。车身焊接之下的动力电池组件（黄色区域）与前悬架处于同一水平面。

由于护板后端位于动力电池保护横梁之下，因此没有完全剥离前副车架。

黄色区域：钢制H型副车架

红色箭头：铝合金材质H型副车架加强梁（左右各1组）

蓝色箭头；铝合金材质下A型摆臂

白色箭头：塑料材质散热器和冷凝器框架

上图为吉利“几何 A”副驾驶员一侧副车架和悬架技术状态特写。

黄色箭头：车身焊接前纵梁

红色箭头：钢制H型副车架的铝合金材质加强梁

蓝色箭头：铝合金材质转向节

吉利“几何 A”电动汽车的前副车架采用钢铝混合结构。钢材质H型副车架承载电驱动总成和相关控制总成模块。铝合金材质加强梁连接H型副车架和车身焊接（前纵梁）提升纵向与横向强度。这种钢铝结构件搭配使用，较钢制框型副车架更轻量化、较单纯使用钢制H型副车架具备更好的抗扭曲性和复杂工况平顺性。

由上图可见，铝合金材质加强梁与钢制H型副车架通过螺栓固定，与车身焊接前纵梁则通过一个较为复杂的模组连接（有些匪夷所思的是，吉利为什么用这么一个复杂结构，2种3组不同螺栓进行固定）。

如果吉利“几何 A”采用GSe的车型平台，那么搭载最大输出功率为120千瓦驱动电机（总成）的可能性较高，并且也都外覆降噪衬垫。同样采用铝合金材质的驱动电机后（下）牵引臂和空调电动压缩机支架的意图，就是降低钢制H型副车架承载重量（轻量化），并降低急加速或急减速（“怠速”状态收油）状态产生的冲击力。

黄色箭头：驱动电机覆盖的降噪衬垫

蓝色箭头：铝合金材质驱动电机总成后（下）支架

红色箭头：铝合金材质空调电动压缩机支架

在前文提到过，吉利“几何 A”动力舱内的启动蓄电池托架采用的是铝合金材质。从前副车架一侧再研读启动蓄电池托架后端，清晰可见加强结构细节状态。

上图为吉利GE11动力电池组件集成在车身（驾驶舱）焊接下的状态特写。

红色箭头：动力电池组件前端保护横梁

黄色箭头：动力电池组件

白色箭头：车身焊接底部塑料护板

让人激动的是，动力电池组件全部被全部“镶嵌”在吉利“几何 A”的车身（驾驶舱）焊接下端。电池组件最低端，与前副车架护板、左右两侧护板处于一个水平面。另外，前副车架和动力电池被完整的包裹，也有利于高速行车平顺气流，变相降低电耗。

掀起动力电池组件驾驶员一侧护板，可见铝合金材质动力电池下壳体以及悬置机构。

原本“镂空”的动力电池组件的悬置机构，填模了腻子进行封闭。如果动力电池组件不被塑料护板封闭，可以将低风阻，以求降低电耗。

上图为吉利“几何 A”动力电池组件铭牌特写。

的动力电池总成，由宁德时代提供，采用346伏电压，自重0.384吨。这一系列技术参数，表明吉利“几何 A”动力电汇总成使用当下与比亚迪和波尔舍有别的300-400伏级别电压，而非600-700伏级别电压。虽然较低的电压，不利于减少高压线缆直径和长度，但是对IGBT芯片的技术要求更低，有利于大规模量产后的低成本管控。

另一方面，吉利“几何 A”拥有装载51.9度电、NEDC续航里程410公里版本；装载61.9度电、NEDC续航里程500公里版本。如果吉利“几何 A”自重处于1.7吨（比对同级别尺寸的秦Pro EV500）,那么百公里综合电耗或维持在13-17度电，续航里程410公里-500公里数据显然更加真实。

当然，笔者更期待“几何 A”换装吉利集团下属的威睿电动汽车技术（苏州）有限公司，制造的能量密度超过180Wh/kg的动力电池总成。

笔者将会在随后推出吉利“几何 A”电动汽车的液态恒温动力电池热管理技术（策略）深度技术评测稿件。

笔者有话说：

基本上可以确定的是，吉利“几何 A”采用吉利帝豪GSe的车型平台（两箱拉伸成三厢），但是动力电池总成与车身焊接的“兼容性”，表现的十分完美。甚至超越了售价30万元区间的上汽荣威marvel-x。

基于车型平台的轻量化、分系统支撑件的轻量化程度较帝豪GSe明显提升。老状态的PDU和OBC“2合1”总成，与新状态的电驱动控制系统和DCDC模块的搭配，保证了整车最基本的可靠性同时，在轻量化和高效化持续增加。

那么问题来了，扣除补贴后售价或在18-22万元区间的吉利“几何 A”电动汽车，在北京区域范围全天候24小时（制冷空调或制热空调开启）使用的综合续航里程一旦超过400公，具备碾压特斯拉3的绝对硬实力。

文/新能源情报分析网宋楠