很多新能源汽车车主都有过这样的经历:明明刚刚还显示一百多千瓦,过了一会儿功率突然掉下来;同一个充电站,旁边的车充得飞快,自己的车却慢得像是在给电池泡温泉;甚至同一辆车、同一个充电桩,今天充电很快,换一天却明显变慢。
这时候很多人第一反应是“充电桩坏了”。
实际上,充电速度是一个由车辆、电池、充电设备、配电系统和环境温度共同决定的结果。充电桩上写着多少千瓦,只能说明设备具备多大的输出能力,并不意味着汽车在整个充电过程中都能得到这个功率。
理解这一点,基本就理解了公共充电为什么会忽快忽慢。
首先要区分一个经常被混淆的概念:kW和kWh不是一回事。kW是功率,代表充电有多快;kWh是电量,通常用于描述电池容量。例如一辆车搭载70 kWh电池,并不意味着它能够接受70 kW充电功率。一个120 kW的直流充电桩,理论上可以提供最高120 kW的功率,但车辆最终能拿到多少,还要看车辆自身的充电系统。
公共充电设备大体可以分为交流充电和直流充电。交流充电时,电网提供的交流电进入车辆,再由车上的车载充电机转换成电池能够接受的直流电。因此,交流充电速度不仅受到充电桩限制,还受到车辆车载充电机额定功率限制。很多家用和公共交流充电设备的功率处于几千瓦到二十多千瓦的范围。
直流快充则不同。直流电经过充电设备的功率转换模块后,可以直接送入车辆高压电池系统,车辆不再依靠普通交流充电所使用的车载充电机完成主要的AC-DC转换。因此,直流快充能够达到几十千瓦、上百千瓦甚至更高的功率。
但充电桩标注的功率并不是汽车整个充电过程中的固定速度。
假设一辆车的电池容量为70 kWh,充电桩能够提供120 kW。从数学上说,如果始终保持120 kW,从0%充到80%需要输入大约56 kWh,理论时间约为28分钟。但现实中的电池几乎不会从0%一直以120 kW充到80%。
原因就在于电池的充电功率并不是一个固定数字。
新能源汽车的电池管理系统,也就是BMS,会持续监测电池包中的电压、电流、温度以及单体电芯状态,并根据车辆当前的SOC,也就是荷电状态,动态调整允许的充电电流。
电池电量较低的时候,车辆通常更容易接受较高功率。随着SOC不断升高,尤其接近高电量区间以后,充电功率通常会逐渐下降。这就是为什么很多快充站会宣传“几十分钟充到80%”,而不是承诺几十分钟把电池从0%直接充到100%。
最后20%的充电时间,有时候甚至会让车主觉得汽车突然“老年机附体”。
这其实是电池保护策略的一部分。持续以非常高的电流给接近满电的锂离子电池充电,会增加电芯的热负荷和副反应风险,因此BMS通常会逐步降低充电功率。对于赶路的车主来说,把电量从10%充到70%或者80%,往往比执着于充到100%更加节省时间。
车辆的电池温度同样重要。
锂离子电池对温度非常敏感。天气寒冷时,电池内部的电化学反应速度下降,如果电芯温度过低,车辆通常不会立即允许大电流快速充电。很多现代新能源汽车因此配备电池预热功能,在导航前往快充站的过程中提前调整电池温度。
如果车辆在严寒环境下直接开到充电站,刚插上枪时可能只有很低的充电功率。等电池温度逐渐升高以后,功率才开始上升。
这也是为什么冬天同一辆车的快充表现,可能明显不如夏天。
不过,高温同样会成为限制因素。电池温度过高时,BMS会主动限制充电功率,车辆的热管理系统则可能启动冷却泵、风扇或者制冷系统,把电池温度拉回安全范围。因此,夏季长途驾驶之后马上进行高功率快充,车辆也未必能够一直维持宣传页面上的峰值功率。
除了电池,充电站自身也可能成为瓶颈。
一个大型充电站通常并不是每个充电枪都背后连接一套完全独立、无限容量的电力系统。站点往往受到上级配电容量、变压器容量、充电柜总功率以及站内电力管理系统的限制。
例如,一个充电站安装了多个高功率充电枪,但整个站点能够从配电系统获得的总功率是有限的。当只有一辆车充电时,它可能获得较高功率;当多个车辆同时进行大功率充电时,站内能源管理系统就可能重新分配功率。
于是你会看到一种非常典型的现象:旁边那辆车刚刚开始充电时功率很高,几分钟以后你的充电功率却下降了。
这不一定是充电桩故障,很可能只是站点正在进行动态功率分配。
一些公共快充设备还存在两个充电枪共享功率模块的情况。设备外壳上可能写着很高的最大功率,但当两个车辆同时使用时,功率可能需要在两辆车之间进行分配。具体分配方式取决于充电设备的电力架构和控制策略。
所以,“350 kW充电桩”并不等于“每一辆车都能获得350 kW”。
车辆本身才是整个系统中的另一个重要瓶颈。
如果一辆新能源汽车最大直流充电功率只有100 kW,那么即使它插入350 kW的充电设备,也不会突然获得350 kW。充电设备再强,车辆自身的高压平台、BMS、电池包、功率电子系统和热管理能力如果只允许100 kW,最终充电功率仍然会被车辆限制。
这就像把一根能够输送大量水的管道接到一根很细的软管上。水厂再有能力,最后能够通过软管的流量仍然有限。
因此,选择充电站时,与其只盯着“350 kW”“400 kW”这样的数字,更应该看自己的车辆最大DC充电功率,以及车辆在不同SOC区间能够维持多长时间的高功率。
充电设备本身的状态也会产生影响。
公共充电桩长期处在室外环境中,需要面对高温、低温、灰尘、雨雪以及频繁插拔。功率模块工作时会产生大量热量,因此充电柜通常配备散热系统。如果设备温度过高,系统可能主动降额运行。
充电枪、电缆和连接器也有温度监测。高功率直流充电时,电流非常大,连接器接触电阻稍有增加,就可能产生更多热量。为了安全,设备和车辆都可以根据连接器、电缆和系统温度降低电流。
因此,如果某个充电枪长期出现功率明显偏低、频繁中断、连接器异常发热或者错误报警,确实应该考虑设备维护问题,而不是简单把所有现象都归咎于汽车。
还有一种情况特别容易被误解,就是所谓的“电网高峰导致充电一定变慢”。
公共充电站的确可能受到配电容量和能源管理策略影响,但不能简单理解为“晚上电网负荷低,所以所有充电桩都会自动变快”。不同充电站的设计、运营策略、电价机制和功率管理完全不同。有些站点会进行动态限功率,有些站点则在多数时间能够维持额定能力。
因此,判断一个充电站到底快不快,最有价值的不是只看宣传功率,而是看实际充电曲线。
如果车辆刚插枪时功率很高,随后随着SOC上升逐步下降,这通常属于正常的充电曲线。如果从一开始功率就远低于车辆和充电桩理论能力,而且换到另一台设备后明显恢复,那么充电设备、站点功率分配或者通信问题就值得怀疑。
如果不同充电站都出现类似情况,则应该首先检查车辆本身,包括电池温度、SOC、BMS策略以及车辆是否支持电池预热。
如果只有某一个充电站或者某一个充电枪长期异常,则设备因素的可能性更高。
对于车主来说,真正实用的充电策略并不是一味寻找“最大功率”的充电桩,而是让车辆处在更适合快充的状态。长途驾驶前,如果车辆支持电池预热,可以提前通过导航让车辆进行电池热管理;到达快充站后,不要在高SOC状态下期待一直保持峰值功率;如果只是继续赶路,充到一个合理的电量区间后继续上路,往往比原地等待最后一段慢充更有效率。
与此同时,也不要忽视异常信号。如果充电过程中频繁中断,充电枪或插头明显异常发热,车辆出现高温警告、绝缘故障提示、烧焦气味或者充电设备发出异常声音,就不应该继续强行充电。高压系统出现异常时,正确做法是停止使用并联系充电运营商或专业维修人员。
新能源汽车的公共充电,本质上是一条完整的高功率能源链路:从电网到变压器,从充电柜到充电枪,再从车辆高压系统进入电池,任何一个环节都有可能成为限制因素。
所以,当你看到充电功率从150 kW掉到90 kW时,不要马上认为充电桩坏了;当一辆车插在350 kW设备上却只有80 kW,也不能马上认为设备骗人。
真正决定充电速度的,从来不是充电桩外壳上那个最大的数字,而是车辆、电池、温度、SOC、充电设备以及站点配电能力在当下这一刻共同形成的“允许功率”。
理解这一点之后,公共快充那些看起来忽快忽慢的数字,其实就没有那么神秘了。
公共充电站为什么有时候充电很慢
图片说明:示意图 图片来源:Public Domain(公有领域)
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