与传统燃油汽车相比，电动汽车的续航里程和充电设施建设一直是消费者关注的焦点。其中，电动汽车的充电系统作为维持其正常运行的重要能源补给设施，更是备受关注。
那么，什么是充电系统？对此，充换电头条（微信公众号：chd2005s）对充电系统的作用、组成、工作原理及相关企业等进行了梳理和总结。
充电系统的定义
充电系统是指为电动汽车提供电力供应的系统，主要包括充电桩、充电站等设施，用于为电动汽车提供电能补充。充电系统的发展和应用对于推动电动汽车的普及和推广具有重要意义。
纯电动新能源汽车充电系统方式主要有两种，一种是交流充电方式，即为慢充，另外一种是直流充电方式，即为快充。两种充电方式的组成、电气原理和控制方式各不相同。
快速充电系统
快速充电系统如下图所示，这种充电方式通常采用直流供电，具备高功率和高电压的工作条件，主要分布在大型充电站、公路旁、高速公路服务区等地，用于紧急充电需求。
动力电池SOC降到20％需要充电，充电倍率约1.2C，30～45min可充至容量的80%。属于低中倍率充电，不建议长期采用快充电。
BMS通过快充CAN将动力电池充电接受能力的数据发送直流充电桩，充电桩对充电电流进行控制。
1、快充系统的作用
直流充电桩（充电站）接入电网中的工业380V三相交流电，整流器采用高频开关电路转换成直流电，通过快充线给动力电池充电。通常，直流充电系统允许接入电流的充电功率一般在30KW--100KW之间，通过直流充电系统，普通新能源汽车仅需2h左右就可以充满。
2、快充系统的组成
车外部设备：直流充电桩、快充线、充电枪。
车内部设备：快充口、快充高压线束、高压盒、动力电池高压线束、动力电池、BMS、分控盒、电压采样线、电流传感器、温度传感器等。
充电桩分为一体式、分体式和便携式。充电桩与充电设备集成称为一体式，充电桩与充电设备分开称为分体式，安装轮子能够移动的称为便携式。它的基本构成包括功率单元，充电控制器，计量表计，充电接口等，液晶屏和读卡器为可选。
3、快充CAN总线系统
快充CAN总线系统如下图所示，连接的模块有BMS、快充口（通往直流充电桩控制单元）、数据采集终端模块、故障诊断接口（可连接故障诊断仪）。终端电阻安装在BMS和数据采集终端内部，CAN-h和CAN-I之间，作用是吸收CAN信号反射回波。每个终端电阻为120Ω，测量CAN-h和CAN-I之间是两个电阻的并联值，为60Ω。
4、快充系统电路图
5、快充接口针脚定义
6、快充系统各部件的作用
(1)充电桩主电源开关：接通或断开充电机供电。
(2)充电机：将380V三相交流电变成高压直流电。
(3)电流传感器：监测充电电流。
(4)高压继电器：接通或断开充电主回路。
(5)电压传感器：监测充电电压。
(6)高压绝缘监测：监测充电线与PE之间的绝缘电阻。
(7)辅助电源开关：接通或断开辅助电源供电。
(8)辅助电源：将交流380V变成12V直流，送到唤醒信号继电器。
(9)充电桩控制单元：控制充电机工作，与BMS之间通过快充CAN交换信息。
(10)唤醒信号继电器：闭合后发出唤醒信号，唤醒VCU、数据采集终端、仪表ECU、VCU再发出唤醒信号用来唤醒BMS。
K1、K2：高压正继电器触点、高压负继电器触点。
K3、K4：唤醒信号正极继电器触点、唤醒信号负极继电器触点。
检测U1：12V。
检测R1：1000Ω。
快充口S：常闭开关，按下充电枪按钮S断开，松开充电枪按钮S闭合。
S+. S-：CAN-h线、CAN-l线。
检测R2、R3、R4：均为1000Ω。
(11)车辆快充高压继电器：接通或断开充电桩直流高压与电池包连接。
K5、K6：快充高压正继电器触点、快充高压负继电器触点。
(12)电池包：包含动力电池、单体电池电压监测、模块温度监测、湿度监测。
(13)BMS：电池管理控制单元，与充电桩、数据采集终端之间通过快充CAN交换信息。
检测U2：12V.
检测R5：1000Ω。
7、快充系统工作原理
(1)检测快充线与充电桩连接。充电桩控制单元读取检测点1电压，快充线未连接充电桩时为U1（悬空电压12V），连接后是R1与R2的分压，由于R1、R2均为1000Ω，检测点1是6V，说明充电枪内的CC1与PE构成回路。只有更换快充线时才断开快充线与充电桩连接，此时充电机不会启动。
(2)检测充电枪与快充口连接。按下充电枪按钮S断开，插入充电枪，检测点1是R1和R4的分压，仍然是6V；松开充电枪按钮S闭合，此时R2与R4并联，由于R2与R4均为1000Ω，并联等效电阻是500Ω，检测点1是4V（1000Ω与500Ω的分压），充电桩控制单元确认充电枪与快充口已连接，并且充电枪的机械锁已经锁止。
(3)唤醒整车控制器VCU。充电桩控制单元指令唤醒信号继电器的K3、K4闭合，输出12V唤醒VCU、数据采集终端、仪表ECU、VCU再发出唤醒信号用来唤醒电池管理系统BMS。
(4)BMS检测充电枪连接。BMS开始工作后，读取检测点2电压，快充枪如果未插入为U2（悬空电压12V）；插入后是R5与R3的分压，由于R5、R3均为1000Ω，检测点1是6V、BMS确认充电枪与快充口已经连接。
(5)“握手”阶段。充电桩控制单元向BMS发出“充电机通讯协议版本号”，BMS与充电桩两者互相身份辨认，称作“握手”。
(6)参数配置。“握手”成功后，BMS报送动力电池充电需求的报文，充电桩控制单元报送供电能力的报文，二者达成参数配置共识。
(7)快速充电。充电桩控制单元指令K1、K2闭合，BMS指令K5、K6闭合，进行快速充电。
(8)结束充电。当BMS及充电桩控制单元判定充电结束，充电桩断开K1、K2，车辆断开K5、K6，充电终止；充电桩断开K3、K4，取消唤醒信号。⑨强制停止。充电过程中如果出现充电机故障，充电机在100ms内断开K1-K4。如果出现动力电池故障，车辆在300ms内断开K5、K6。如果出现CAN通讯超时，充电桩与车辆在10s内断开K1-K6。如果在充电中按动充电枪按钮，S断开，充电机在50ms内将充电电流降至5A或以下。如果强行拔开充电枪，此时S断开，检测点1变为12V，充电机在1s内断开K1-K4。若充电电压大于动力电池最高允许电压，充电机在1s内断开K1-K4。以上这些措施都是保证快速充电期间的用电安全，防止火灾。
8、快速充电应具备的条件
(1)充电连接确认信号CC1、充电连接确认信号CC2正常
(2)快充唤醒信号A＋与A-之间12V输出电压正常
(3)BMS低压供电及工作正常
(4)充电桩、VCU、BMS之间快充CAN线通信正常
(5)动力电池的电芯温度为5-45℃
(6)单体电池最高温度与最低温度差＜15℃
(7)单体电池最高电压不大于额定电压0.4V
(8)单体电池最高电压与最低电压差＜300mV
(9)高压正线、高压负线的绝缘性能＞5000mV
慢充系统
1、慢充充电系统的组成
主要由充电桩、充电线束、车载充电机、高压控制盒，DC/DC转换器、动力电池、整车控制器，低压蓄电池以及各种高压线束和低压控制线束等组成。【3.3KW功率以内的单相交流充电均是通过OBC进行的，而功率大于3.3KW的交流充电(含单相和三相交流)是通过双向逆变充放电式电机控制器(VTOG)进行的。小功率充电时，OBC的效率要高于VTOG.】
2、慢充接口针脚定义
3、交流充电桩的定义
电动汽车交流充电桩，俗称“慢充”，安装在电动汽车外，与交流电网连接，为电动汽车OBC（即固定安装在电动汽车上的充电器）提供交流电源的供电装置。交流充电桩只提供电力输出，没有充电功能，需连接车载充电器为电动汽车充电，相当于只是起了一个控制电源的作用。
图片来源：特来电资讯
4、工作原理
交流充电桩（或家用供电插座）提供的220V 50HZ交流电经OBC整流、滤波、升压后转换为高压直流电，通过高压控制盒连接到动力电池。
充电枪连接通过OBC反馈到VCU，再唤醒仪表显示连接状态（负触发）;OBC同时唤醒VCU和BMS（正触发），VCU唤醒仪表，显示充电状态（负触发）正、负主继电器由VCU发出指令，并由BMS控制闭合。充电桩通过CC连接确认信号后，把S1开关从+12V端切换到PWM端;当检测点1电压降到6V时，充电桩K1/K2开关闭合输出电流。
5、充电控制过程
6、交流慢充系统充电条件
(1)CC、CP信号连接正常。
(2)车载充电器(OBC)220V AC供电电源正常，OBC常电源正常，OBC工作正常。
(3)OBC唤醒信号正常 。
(4)车辆端VCU、组合仪表、车载终端、BMS通讯正常，正负接触器正常。
(5)动力电池包温度大于0度，小于45度。
(6)动力电池包最高单体电池电压与最低电池电压压差小于300mv。
(7)动力电池包最高温度点与最低温度点温差小于15度 。
(8)车辆绝缘电阻阻值大于500Ω/v。
(9)实际最高单体电压不大于单体电池额定电压400mv。
(10)高低压线路连接正常、远程预约充电开关关闭。
应用场景
充电系统广泛应用于各种场景，包括公共停车场、住宅小区、商业区等。随着电动汽车的普及，充电系统的需求不断增加。未来，充电系统将向更高功率、更智能化的方向发展，例如移动共享分布式充电站系统，通过智能充电坞共享充电模块，提高充电服务的覆盖范围和便捷性。
相关企业
1、特来电
特来电是青岛特锐德电气股份有限公司的全资子公司，专注于新能源汽车充电网的建设、运营及互联网增值服务。特来电是充电网技术的开创者和标准制定者，拥有“基于新能源汽车安全的充电网两层防护技术”。
2、星星充电
星星充电是万帮星星充电科技有限公司的简称，专注于新能源汽车充电设备的研发制造。该公司在智能控制、物联网和大功率定制方面具有核心研发能力，是国内领先的民营电动汽车充电运营商。
3、云快充
云快充业务覆盖380余座城市，服务电桩运营商超10,000家，平台连接超过47万个充电终端。自2018年获得A轮融资后，截至2022年完成Pre-C 轮融资，众多行业巨头，如宁德时代、蔚来等公司参与融资，融资背景深厚，为未来各行业进行跨领域合作奠定基础。
4、蔚景云
蔚景云是国内领先的新能源汽车生态服务提供商，蔚景云现已累计对接近百家桩企和平台，服务于上百个大型充电站，管理运营30万+充电资源，月充电量均1亿+度，与阿里云、平安集团、东风电动、高德车机、曹操专车等战略方达成合作关系。
5、安悦充电
安悦充电是上汽集团旗下的新能源汽车配套充电设施一站式综合服务商，自2015年创立以来，专注于新能源汽车的充电系统解决方案。该公司不仅为新能源汽车制造商和车主提供服务，还为充电设施运营商提供完整的解决方案。凭借上汽集团的强大支持，安悦充电在全国范围内建立了66万根充电桩，为市民提供了极大的便利。此外，其背后的上汽集团和EVCard共享出行平台也为其创造了大量的充电需求。
6、国电南瑞
国电南瑞是2001年成立并于2003年在上交所上市的国家电网旗下公司。该公司专注于电网自动化及工业控制、继电保护及柔性输电、电力自动化信息通信、发电及水利环保四大业务板块，致力于提供以能源电力智能化为核心的能源互联网整体解决方案。此外，国电南瑞还承担智能化电气设备的研发和工程服务承包，并作为高速公路建设充电桩的供应商，受益于国家电网的支持，其发展前景广阔。
7、万马爱充
万马爱充是上市公司万马股份旗下的品牌，专注于在全国范围内提供新能源充电站和桩的整体解决方案，主要服务于电动汽车的快速充电需求。该公司总部位于杭州，并在北京、上海、广州、深圳等20多个城市设立了分公司，业务遍布全国50多个城市。自2014年成立以来，万马爱充凭借其自主研发和生产能力，为不同型号的汽车提供适配的电流充电桩，因其高品质和标准化服务赢得了客户的广泛信任。
8、南网电动
南方电网是中国南方电网有限责任公司，是中央管理的重点企业，对国家安全和经济都有很大的作用。其旗下有南方电网电动汽车服务有限公司，简称南网电动，专业从事电动汽车产业服务，运营南方区域大规模的充换电设施网络。南网电动旗下的顺易充是南网统一的充电服务平台，覆盖广东、广西、云南、贵州、海南等省份，是南方区域具有影响力的充换电服务平台。
充电建议
无论是快充还是慢充，都是在外部电能的作用下，将电芯正极的锂离子迁移到电芯负极的过程，而快充和慢充的区别其实很简单，就在于充电过程中，电芯正极锂离子Li?迁移速度的快慢。
有人形象地将锂离子充电过程比喻成倒啤酒，倒啤酒的速度越快，啤酒杯装满的速度也越快，但是酒杯很容易就出现翻倒、溢出等问题;反之，倒的速度慢，装满的速度就慢，酒杯就越稳，而且不容易溢出。实际上，负极析锂、大倍率电流造成的高温等问题，都是大功率直流快充对电池包造成的负面影响。
据统计，经常用直流快充会让电池寿命比经常用慢充短一半甚至三分之二。另外，每次用到电量很低再充也同样更伤电池，建议充电区间在30%~80%，80以后涓流充电很慢。“浅充浅放”有助于减缓电池的衰减速度，即让“电池少食多餐”要比每次“ 用光电池再充电”更健康。
因此，条件允许的情况下，用交流慢充才是纯电动汽车充电的正确打开方式。用户应尽可能用慢充且做到“浅冲浅放”。这样不仅有利于提升电池包安全性、寿命、电芯一致性，还有利于稳定电池包的容量。
日常生活中难免会遇到不得已用直流快充的情况，尤其是以运营为主的运营类乘用车，快充基本是难免的，因为交流慢充的时间成本太过高昂。对于不得不经常采用直流快充的用户而言，我们建议增加检修的频率，并且及时到维修站点做一些电芯均衡和保养等工作，虽然这样做对寿命衰减起到的作用比较小，但起码能在一定程度上消除电池的安全隐患。
动力电池充电系统包括交流（慢充）充电系统和直流（快充）充电系统，慢速充电系统通过慢速充电线束（家用慢速充电线束、充电桩慢速充电线束）分别与家用排插或交流充电桩相连为动力电池进行220V交流（慢速）充电；快速充电系统通过直流充电桩（快速）为动力电池进行快速充电。
未来展望
在未来，随着技术的进步和标准的统一，我们期待看到更加便捷、高效且环保的电动汽车充电解决方案。例如，无线充电技术正在逐步发展成熟，它将摆脱传统的线缆束缚，通过无线电磁感应实现能量的传输与接收。同时，集中式能源管理系统的推广将使电网与电动车、电网与电动车间的能量互动更加高效与便捷。当然，随着电动车能源补给技术的不断进步与发展，与之相关的商业模式也将随之创新与拓展。
内容资料参考来源：即时谈、
AI新能源低碳出行、
能源数字等综合整理
