新能源蓄电池及动力电池充电方式及注意事项

一、蓄电池的充电方法

对蓄电池的充电除了需考虑提高充电效率、缩短充电时间，还需从维护电池、延长其寿命等方面进行综合考虑。合理的充电方法不应单方面为缩短充电时间而不顾维持电池性能及其效率。

蓄电池的充电通常可分为恒流充电、恒压充电和脉冲充电三种方法。可根据具体情况选择其中一种或几种组合的方法来进行充电，现代智能型充电器应可设置多种不同的充电方法。

（一）恒流充电方法

定义

恒流充电是指充电过程中使充电电流保持不变的方法，要求采用小电流、长时间的充电模式。

优缺点

恒压充电的优点是充电时间短,充电过程无需调整电压,较适合于补充充电。

缺点是不容易将动力电池完全充足,充电初期大电流对极板会有不利影响。

1、涓流充电

涓流充电是用来弥补电池在充满电后由于自放电而造成的容量损失。一般采用脉冲电流充电来实现上述目的。为补偿动力电池包自放电，使动力电池保持在近似完全充电状态的连续小电流充电。

2、最小电流充电

最小电流充电是指在能使深度放电的电池有效恢复电池容量的前提下，把充电电流尽可能地调整到最小的方法，一般为0.2倍电池容量。

3、标准充电

标准充电指的是给蓄电池等设备补充电量的过程。即采用标准速率充电,充电时间为14h。

4、高速率充电

高速率充电指的是在3h内就给蓄电池充满电的方法,这种充电方法需要自动控制电路保护动力电池不损坏。

（二）恒压充电方法

定义

恒压充电指在充电过程中使充电电压保持为恒定值的充电方法，这样在充电初期就能使充电电流增大，随着充电进程中蓄电池电动势的升高，充电电流也会逐渐减小。

优缺点

恒压充电的优点是充电时间较短，充电过程无需调节电压或电流，即控制较简单，较适合于补充充电。

恒压充电的缺点是不容易将蓄电池完全充满，充电最初期的大电流对极板会有不利影响，特别是当蓄电池放电深度过深时，初始的充电电流会很大，如此不仅会降低蓄电池寿命，还会损坏充电器。

（三）脉冲充电

定义

脉冲充电即采用脉冲电流来对电池充电，是一种快速充电法。其特点是先用脉冲电流对电池充电，然后让电池短时间大脉冲放电，在整个充电过程中是通过对电池的反复充、放电来完成。

优缺点

脉冲充电的优点是可极大地缩短充电时间，有利于消除电池的记忆效应和恢复极板原来的晶体结构。

脉冲充电的缺点是不能将电池完全充足，而且对完好电池的寿命会有不利的影响。

二、新能源汽车动力电池充电方式

目前，新能源汽车的充电模式可分为交流充电（交流慢充）、直流充电（直流快充）、电池更换、无线充电和移动式充电方式。

（一）交流充电方式

定义

交流充电，可称之为“慢充”。是交流电220V进入车载充电机，经其转换后输出直流电,对动力电池进行充电的方式。所以交流充电需要在电动汽车上装配车载充电机将地面交流电网能量转换为直流电对动力电池进行充电的装置。

1、交流充电常见形式

如下图所示，其常见的有两种形式:一种是家用便携式交流充电盒，采用三孔插座充电;另一种是交流充电桩充电。 家用三孔插座充电一般功率较小，电流控制在16A以下。

便携式交流充电盒

电动汽车使用单相220V电压进行充电时,交流充电桩输人电流一般最大为32A,只需将充电连接器的插头插到交流充电桩或家中的交流电源插座上，即可进行充电。例如比亚迪E5的使用交流充电桩充电时间约为6小时左右。

2、交流充电系统组成与工作原理

交流充电系统主要包括交流充电口、车载充电器、充电桩等部件组成。

交流充电过程如下图所示

3、慢充充电的特点

（1）慢充充电的方式适用情况主要有：用户对电动汽车的行驶里程要求相对较低，车辆行驶里程能满足用户1天使用需要，利用晚间停运时间可以完成充电。

（2）慢充充电模式的优点有：尽管充电时间较长，但因为所用功率和电流的额定值并不关键，因此充电器和安装成本比较低，可安装在车库内使用；可充分利用电力低谷时段进行充电，降低充电成本；可提高充电效率和延长电池的使用寿命。

（二）快速充电方式

快速充电又称直流快充或应急充电，是以较大电流为电动汽车提供短时充电服务，一般充电电流为150?400A。快速充电不同于常规充电所采用的恒流、恒压充电方式。该充电方式是以大电流对蓄电池进行恒流充电，力求在短时间内充入较大的电量，因此快速充电主要应用于大型充电站。

1、直流充电的应用

直流充电方式是以直流电作为电能通过专用直流充电口直接储存到动力电池内，因此不经过车载充电机。充电速度自然就快了不少。直流充电适用于在短时间内给电动汽车充入大量电能，主要针对长距离旅行或需要进行快速补充电能的情况进行充电。

2、直流充电系统的组成和功能

直流充电系统由整流装置、直流输入控制装置、直流输出控制装置和直流充电管理装置组成。

3、工作过程

电网中380V交流电通过PWM整流装置对输入的三相交流电进行整流，经滤波后，形成稳定的直流母线电压650V提供给后级输出控制装置，为输出控制装置提供动力电源。

用户则通过直流充电管理装置进行人机交互，实现身份识别、费用收取、票据打印、数据管理、控制充电电量等。用户一般有多种充电模式可供选择：包括按BMS充电，按时间充电，按金额充电，按电量充电等。

（三）更换电池充电方式

定义

更换动力电池充电方式指的是通过直接更换电动汽车的电池组来达到充电的目的。由于电池组重量较大，更换电池的专业化要求较高，须配备专业人员并借助专业机械来快速完成电池的更换、充电和维护。

特点

电池组快速更换的优点：解决了充电时间长、续航里程短的难题；提高了车辆的使用效率，方便用户的使用；更换下来的蓄电池可以在低谷时段进行充电，降低了充电成本，提高了车辆运行的经济性；便于电池的维护、管理，提高了电池的使用寿命；有利于废旧电池的集中回收和再利用。

电池组快速更换的缺点：建设换电站和购买备用电池组成本较高，对于电池与电动汽车的标准化、电动汽车的设计改进、充电站的建设和管理以及电池的流通管理等有严格的要求。

（四）无线充电方式

无线充电方式共有三种：电磁感应式充电、磁场共振充电和无线电波式充电。

1、电磁感应式

（1）电磁感应式定义

电磁感应是初级线圈一定频率的交流电，通过电磁感应在次级线圈中产生一定的电流，从而将能量从传输端转移到接收端，完成无线充电。

2、无线电波式

（1）无线电波式定义

无线电能传输就是借助于电磁场或电磁波进行能量传递的一种技术。最常用的载体就是耦合的电磁场。主要是将变压器原、副边绕组分置于车外和车内，通过高频磁场的耦合传输电能。

3、磁场共振式

（1）磁场共振式定义

电磁共振式电能传输技术(ERPT)主要是接收天线固有频率和发射场电磁频率相一致时引起电磁共振，发生强电磁耦合的工作原理来实现电能的高效传输。

（2）磁场共振式的原理

（五）移动充电方式

移动式充电（MAC）是汽车在路上行驶时的充电，这样，电动汽车用户就不必再去寻找充电站、花费时间停车充电了。MAC系统埋设在指定路面之下，做成专用的电动车充电区域（专用充电车道），不需要额外的空间。

移动充电可分为接触式和非接触式，非接触充电技术使电动汽车可以在行驶过程中通过道路或护栏进行充电。

三、新能源汽车充电时的注意事项

1、当组合仪表中的电量表指针指向表盘中的红色区域时，表示动力电池电量低，请尽快充电。建议客户在电量降至红色区域时及时充电。不建议在电量完全耗尽后在进行充电，否则会影响动力电池的使用寿命。

2、请在驱动电池的合理工作范围内对车辆进行充电，交流充电时：当电池温度高于50℃或低于-20℃时，或直流充电时：当电池温度高于55℃或低于-10℃时，车辆将不能正常充电，需做电池降温或保温处理。

3、为了避免对充电设备造成破坏：不要在充电插座塑料口盖打开的状态下关闭充电口盖板；不要用力拉或者扭转充电电缆；不要使充电设备承受撞击；不要把充电设备放在靠近加热器或其他热源的地方。

4、当采用家用充电设备时,如遇到外部电网断电情况,充电会自动重新启动充电，无须重新连接充电连接装置。

5、充电时，不建议人员停留在车辆内。

6、充电时，建议将车辆停放在通风处。

7、当动力电池电量充满后，系统会自动停止充电。

8、停止充电时应先断开交流充电连接装置的车辆插头，再断开电源端供电插头。

9、当环境温度低于0℃时，充电时间要比正常时间要长，充电能力较低。

四、新能源汽车充电安全警告

1、请选择在相对较安全的环境下充电（ 如避免有液体、火源等环境）。

2、不要修改或者拆卸充电设备及相关端口，这样可能导致充电故障，引起火灾。

3、充电前请确保车辆、供电设备和充电连接装置的充电端口内没有水或外来物，及金属端子没有生锈或者腐蚀造成的破坏或者影响，这些情况下不允许充电。因为不正常的端子连接可能导致短路或电击，威胁生命安全。

4、如果在充电时发现车里散发出一种不同寻常的气味或者烟，请立即停止充电。

5、为了避免造成严重的人身伤害，车辆正在充电时，要有以下预防意识：不要接触充电端口；当有闪电时，不要给车辆充电或触摸车辆，闪电击中可能导致充电设备损坏，引起人身伤害。

6、车辆行驶前请确保充电连接装置从车辆充电口断开，如果连接充电装置，整车不能正常行驶。

7、雨天情况下，如果有遮雨棚不建议进行充电动作，如果没有遮雨棚为防止线路短路不允许进行充电工作。

比亚迪E平台3.0深度解读（1）：什么是驱动复用升压充电？

E平台3.0发布会后，相关文章和报道已有很多，但内容重复也很多，翻来覆去，拷贝粘贴。笔者看了很久，所有提到驱动复用升压充电技术点的都是一笔带过，不求甚解，所以本文就先挑这块硬骨头啃一啃。

比亚迪的独家秘技

如果拿ocean-X与Model 3对比，无论是前异步后永磁的四驱架构，还是碳化硅器件、宽域热泵温控系统，特斯拉都有，甚至在量产车中的应用还早于比亚迪。智能化这方面就更不用说了，大家心里都有数。至于刀片电池，如果只看材料属性，那么这两家如今都在应用磷酸铁锂，不好分出高下。

暂不论价格，技术层面的差异化竞争，目前肉眼可见只有“驱动复用，升压充电”是比亚迪的独门秘技，特斯拉的超级充电（Super Charge）笔者认为有很大局限。

升压充电的价值和深远意义

想要认识升压充电的价值，就必须先解释一下为何要升压充电？简单概括两点：

现有快充网络的充电桩最高输出电压多数为500V。如果电池包电压高于500V，例如额定600V，想要给电池包充进电能，则需要将充电桩的500V电压在车内升高至600V之上。（人往高处走，电往低处流）

一定会有人抬杠，既然充电桩多数是500V规格，为何要用大于500V的电池包？这是关于电动车是否有必要上800V平台的一个典型悖论：是应该先有800V级别的充电桩后再开发800V平台的电动车，还是先开发800V平台的电动车再等待800V级别充电网络逐步完善？

毋庸置疑，800V平台是电动车发展的方向，除特斯拉外，几乎所有其他新旧造车势力都在各自的新车PPT上描绘了800V平台的蓝图。然而，迄今，国内品牌除比亚迪外，还未见哪家有量产的高压平台产品上市。

这其中一个重要原因恐怕就是除比亚迪外，其他厂家没有合适的升压充电技术。例如某某和某某，都重点宣传过高压快充的卖点，但又都说目前快充网络多是500V充电桩，基础设施不OK。

如此看来，比亚迪升压快充的意义就非常重大了，因为这项技术解决了800V电动车与800V充电网络“先有鸡还是先有蛋”的悖论。800V平台的电动车可以与800V充电网络同步开发建设。 当下，800V平台电动车可以用500V电桩充电；未来，800V平台可以用800V电桩充电。什么都不耽误。

升压充电的重要意义不仅仅在于可以推进向800V平台的过渡与迁移，还有一点恐怕连比亚迪自己都没有意识到。就是这项技术可以推动VTOV（Vehicle to Vehicle）车对车快充补电的普及，这将有效降低电动车出行的里程焦虑，本文将在最后一部分详细阐述。

预备知识：升压与降压电路

写这篇文章最难的就是本节，想读懂全文就必须了解什么是升压电路与降压电路。因为很多读者恐怕连交流和直流的区分都还没有概念，所以想用区区几百字解释清楚这个知识点是一个极大的挑战。

首先说明：下面介绍的是直流升压和降压电路，因为电池包的电压是直流电压，快充桩的电压也是直流电压，所以升压充电是指直流电压的变换。

为什么不用变压器？因为交流电才用变压器。

有两条基本的电学知识是最基础的出发点，相信各位在中学阶段都学过：

电感元件的电流不能突变；电容元件的电压不能突变。

简而言之，基于电感和电容的基本特性，用半导体开关及二极管就可以搭出升压或降压电路。这两种电路的组成元器件是一样的，只不过排列位置不同。下图是笔者亲手绘制，为便于手机阅读，特地变形为竖版。（希望各位转载搬运的朋友尊重版权，勿消水印。）

E平台2.0时代的升压充电

其实，比亚迪很早就开始了升压充电技术的应用，笔者掌握的资料不一定全面，仅就常见量产车型而言，至少可以追溯到五年前的e5。e5长续航版的电池包电压为633.6V，如果使用500V充电桩，则必须升压充电。

比亚迪e5铭牌

这次E平台3.0的发布会上，廉总的演讲中提到了之前的解决方案，是使用独立的升压电路。从下面这张PPT上可以看出，独立的升压电路包括两个IGBT半导体开关（含续流二极管）和一个电感及电容，这些器件独立于电驱（或电控）三合一，分开安装。

那么问题来了，假设充电倍率为1C，即充电功率40kW左右，若升压电路的损耗为2.5%，则损耗发热量约1kW，相当于一个小电暖气，散热如何处理？！除了散热，那个额定电流至少75A的电感体积必定也不小，所需安装空间也会非常棘手。总之，独立升压电路的技术方案在工程设计上是一个噩梦！不知道那些e5的车主还好吗？

E平台3.0的升压充电

虽然汉EV也是E平台2.0时代的产品，但作为集大成的旗舰车型，汉EV使用了不同的方案。各位应该还记得汉EV推出时一个主打卖点就是升压充电，为何e5时代不宣传升压充电，到汉EV才开始宣传？笔者认为，之前的独立升压方案实在拿不出手，不够成熟，汉EV使用了“驱动复用升压充电”方案后，比亚迪才觉得可以放心在市场上推广了。

经过近1年、超11万辆汉EV的市场实证，现在这种升压充电方案经受住了考验，可以在E平台3.0上大规模普及了。

驱动复用升压充电原理分析

笔者在4个月前写过一篇《比亚迪汉EV升压快充电路级原理分析。唐DM-i为何只能用700V快充？》，其中有几幅图，本文再复用一下。

先看一下汉EV的电机控制主回路，如下图。这里面有IGBT、二极管，有电感（电机定子绕组），有电容，独立升压电路也是这些元器件，为何不复用一下呢？反正充电时车是静止的，电驱系统又不工作。

驱动复用的含义正是如此。比亚迪的充电回路设计的很巧妙，没有将充电桩直流输入的电源DC+和DC-直接接到电池包两根直流母线上，而是利用了IGBT逆变桥及电机定子绕组，搭出了一个Boost升压电路（见下图蓝色线路部分）。图中接触器断开时，这就是一个普通的电机驱动回路；接触器闭合时，这就是一个充电回路。这种设计的好处是，三相IGBT、续流二极管和电机绕组都可以并联在一起使用，功率足够大（前电机163kW），并且不需要额外的散热回路和安装空间。

接500V充电桩时，左半桥IGBT断续开闭，右半桥IGBT封锁，升压充电；接750V充电桩时，左右半桥IGBT都封锁，充电电压由充电桩控制。

至于500V充电桩与750V充电桩的切换控制条件，可以通过快充接口的CAN总线在充电握手阶段判断。

从廉总的PPT可以看出，笔者之前绘制的这张电路图与官方的图思路一致，只是在桩侧的接触器和电容位置有些差异。图中绿线为电流走向，绿色虚线代表电流在此通路断续流过。

升压充电技术的难度

说实话，笔者最初想明白比亚迪这个设计方案时，曾拍过大腿，心中怒赞真TM的巧妙啊！

比亚迪花了5年多的时间，从独立升压方案进化到驱动复用升压方案。如果有人问什么是一个传统新能源厂商的技术积累？这～就是技术的积累！难不难都写在岁月里。

假定现在思路都有了，其他厂家也追随这种设计，它们要迈过三个门槛：

第一，要考虑专利保护；第二，思路变为产品的设计与测试要花时间，比亚迪用了5年多；第三，这是系统性设计，需要电池、电控、冷却等子系统全盘考虑，目前只有比亚迪这些系统部件都自己研发制造。

所以，其他厂家走这条路，难度很大！很多厂家800V平台的产品迟迟落不了地，笔者认为这是一个重要原因。扯成本、扯产业链来打掩护，都扯远了。

驱动复用与VTOV充电

驱动复用的意义还有一个点从未有人谈起，我在4个月前那篇文章中卖了个关子，没有挑明细说。今天作一个详细阐述。

复用同一个电驱系统，只要改变控制方法，就可以搭出一个Buck降压电路。如下图所示，绿线代表电流走向，绿色虚线代表断续导通。这个降压电路可以让输出端输出任意小于电池包570V的直流电压。

当一台电动车可以输出任意直流电压时，它就成为了一个移动充电桩。车辆对外放电有两种模式：

VTOL（Vehicle TO Load），这就是普通的外放电功能，可以输出220V交流电。VTOV（Vehicle TO Vehicle），这是车对车放电模式，可以输出受电车辆需要的直流电压。

汉EV的用户手册上对VTOV有如下描述：

很遗憾，目前比亚迪还未在汉EV上释放这个功能，并且使用这种功能需要特制的电缆。但是，笔者认为这个功能一旦释放，将会产生巨大的社会效益。因为VTOV不仅仅限于比亚迪车系间的互相充电，比亚迪如果按照充电国标设计这个功能，则几乎所有品牌的电动车都可以通过VTOV充电。

各位可以回想一下，燃油车时代，谁为12V蓄电池亏电特别焦虑过吗？估计很少有，因为周围所有的车都可以为你搭电救援。那么如果你周围的电动车，或者具体点说周围的汉EV都可以为你搭电救援，并且充电功率是慢充的10倍，你的里程焦虑会不会减轻一些？

古有滴滴打车，未来也许会有迪迪充电。如果将其视为共享经济的新形态，难道不是一个好商机吗？

蔚来投巨资打造的移动充电车队，会成为历史。

总结

E平台3.0的驱动复用升压充电技术有两个重要价值：

推进电动车向800V平台的过渡与迁移。让VTOV移动快充的普及成为可能，缓解里程焦虑，加快社会车辆电动化转型。

为比亚迪的工程师们鼓掌！