翁德沃彭：
- 介绍
- 充电插头和连接
- 电动汽车供电设备 (EVSE)
- 充电选项
- 加载时间
- 加载价格
- 充电站与车辆之间的通信
- 近距离飞行员
- 控制飞行员
- 电力网络
内嵌：
电动汽车或插电式混合动力汽车的电池可以通过外部充电设施进行充电。 您可以用充电电缆将汽车连接到公共充电站、公共充电站或您自己的壁箱（位于外立面或车库内），通过电网为电池充电。 通常还提供移动充电器，可让您通过墙壁插座充电，但建议仅在紧急情况下使用此充电器。
下图是电动汽车的充电情况。 车辆侧面有一个翻盖，看起来与内燃机汽车上的燃油翻盖非常相似。 在翻盖后面，我们找到了可以插入充电插头的插头连接。
翻盖上的贴纸指示插头旁边的 LED 在特定状态下将亮起哪种颜色。
充电插头和连接：
充电插头和连接在欧洲已标准化。 我们使用 Mennekes（类型 2）进行交流充电（交流电），使用 CCS2 插头进行直流充电（直流电）。
下图显示了 Mennekes Type 2 与 CSS2 充电插头的组合。 该插头可以使用直流电（快速）充电。
下图显示了世界其他地区使用的插头。 交流和直流之间有区别，直流变体通常是交流连接器的延伸。
电子车辆供电设备 (EVSE)：
公共充电设施始终配备与 EVSE（电子车辆供电设备）的接口。 这确保了安全和通信。 EVSE的功能包括：
- 检查连接：确认所有插头均已连接并锁定后，开始充电模式；
- 自诊断：当检测到错误时，市电供电中断；
- 漏电流检测：任何形式的漏电流都会中断市电供电；
- 电流控制：通过PWM信号与车内车载充电器通信，限制电流。
加载选项：
当使用交流电（AC）充电时，车内电网的电力被转换为直流电（DC）。 交流充电的缺点是存在较高的感应现象风险以及由于导体电阻造成的损失。 在能量到达电池之前，汽车中也会发生从交流电到直流电的转换，这限制了充电电流。
直流 (DC) 充电可实现“超级”快速充电。 AC/DC 转换不再在车载充电器中进行，而是在车辆外部进行。 因此，电池可以以更大的充电容量进行充电，从而更快充满。 这是在高速公路上喝咖啡休息期间充电以完成剩余旅程的理想选择。
车辆装载的方式和速度可分为四种不同的模式。 模式 1、2、3 和 4 指示车辆如何连接到电源点。
- 模式1：直接通过家庭连接的电网进行充电。 在车辆中，电压从 AC（交流电）转换为 DC（直流电）。 该充电设备提供了安全性，因为车辆到插座没有电流限制或反馈。 这种装载方法很少使用，因为存在危险和缺陷的风险，因此在许多国家被禁止。
- 模式2：与模式1一样，使用家庭连接的墙壁插座，充电电流限制为16A，并带有 动力 3,68千瓦。 然而，为了防止过载，充电电缆的功率通常限制在 2,3 kW（约 10 A）。 充电模式2，充电站设计为移动充电器，可以随身携带。 在车辆中，车载充电器将交流电转换为直流电。
- 模式3：使用固定充电站或壁箱充电，与模式2一样，连接到建筑物的电网。 模式 3 充电器适用于交流充电，功率为 3,68 至 22 kW。 交流电再次在车辆的电力电子设备中转换为直流电。
- 模式 4：充电模式 1 至 3 使用交流电，并且必须在车辆中将其转换为直流电，而模式 4 充电则在充电站本身进行从交流电到直流电的转换。 直流电直接供给电池组。 这称为直流充电或快速充电。 用于模式 4 充电的直流充电站需要至少 480 伏的输入电压并提供 43 kW 的功率。
大众电动高尔夫（32 kWh）
交流充电：
使用 2 型充电插头，电池组可以通过交流电充电。 车载充电器最大充电功率为3,7kW。 当通过充电站（模式 20）将电池组从 3% 充电时，大约需要 7 小时。 解释：80 kWh 的 32%（充电）= 25,6 kWh。 我们通过将所需电量除以输出电量来计算充电时间：(25,6 / 3,68) = 6,96 小时（6 小时 58 分钟）。
通过插座充电（模式2）时，功率限制为2,3kW，充电时间为11,13小时（11小时8分钟）。
直流充电：
采用44kW功率的直流快充时，0,58小时（35分钟）即可充满。
梅赛德斯 EQS SUV 500 4MATIC（108,4 千瓦时）
交流充电：
使用 2 型充电插头，电池组可以通过交流电充电。 车载充电器最大充电功率为11kW。 我们再次假设我们将收取 20% 的费用。 充电装置提供的功率为86,72kW。 通过充电站充电时，充电时间为7,88小时（7小时53分钟）。
直流充电：
使用模式 4，可充电至 207 kW。 充电时间为：(86,72 / 207) = 0,42 小时（25 分钟）。
加载价格：
有许多收费卡提供商。 各种网站提供费率概览。 在本节中，我们假设 2023 年 XNUMX 月适用的能源费率，不考虑订阅费或每个充电会话的起始费率，而仅考虑能源价格。
- 荷兰交流电 €0,60/kWh
- 荷兰直流电 €0,85/kWh
- 比利时和卢森堡 €0,65/kWh
- 欧洲：交流电 €0,51/kWh
- 欧洲：直流电 €0,87/kWh
在大众 e-Golf 和梅赛德斯 EQS 的示例中，我们根据充电容量以及从 20% 范围开始充电的事实来计算充电价格。
- 大众e-Golf：以25,6kW的充电功率计算，在荷兰交流充电费用为15,36欧元，直流充电费用为21,76欧元。 总航程：190公里。
- 梅赛德斯EQS：充电容量为86,72千瓦，在荷兰交流充电费用为52欧元，直流充电费用为73,70欧元。 射程约为485公里。
充电站与车辆通讯：
充电接口模块提供充电站与车辆之间的通信。 所谓的“Proximity Pilot”和“Control Pilot”，缩写为“PP”和“CP”，表示充电插头已连接并确定允许多少充电电流。 接下来的两段解释了 PP 和 CP 的操作。
在图中，我们看到美国 1 型（左）和欧洲 2 型 Mennekes 插头（右）中的 CP 和 PP，均与直流充电插头结合在一起。 我们专注于带有 CP、PP、带中性线 (N) 的三相（L1 至 L3）以及所谓的保护接地 (PE) 的正确插头。
本节使用下图，该图基于欧洲标准 (IEC 62196-2)。 这涉及 2 型连接器，也称为 Mennekes。 在图中，我们看到（从左到右）以下组件：
- EVSE 控制器：这是内置于充电站或墙盒中的模块；
- 充电插头：除了充电电流外，EVSE控制器和整车控制器之间还通过PP和CP进行通信；
- 车辆控制器：一旦满足几个条件，车辆中的电子设备就会启动充电过程。
近距离飞行员：
接近导频有两个功能：注册是否连接充电线以及注册连接哪种类型的充电线，从而可以确定最大充电电流。
在下图中，PP 电路被涂成红色。 这里我们看到 R1 和 R2 之间有一个分压器，由 5 伏供电。 控制单元测量 R1 和 R2 之间的电压（为了清楚起见，用电压表指示）。 电阻R1作为上拉电阻。
- 如果没有连接充电插头，则没有分压器。 电阻R1不吸收任何电压，因此测得电压为5伏；
- 连接充电插头时，会形成串联连接。 使用给定的电阻值，控制单元将测量 3,1 伏的电压。
充电插头中的电阻值表示通过充电电缆的最大电流。 这些电阻值如下：
- 100欧姆：最大63A；
- 220欧姆：最大32A；
- 680欧姆：最大20A；
- 1500 欧姆：最大 13A。
示例中的电阻值为220欧姆，这意味着通过该充电线的电流最大可能为32A。 较高或较低的电阻可确保不同的分压，从而确保控制器的不同输入电压。
北美连接器符合标准：SAE J1772。 此 Type 1 充电插头与欧洲版本不同：
- 欧洲2型插头采用单相交流电压代替三相交流电压；
- 手动锁钩。 额外的分压器可以增强安全性。 一旦识别出按钮被按下，充电系统就会立即关闭。
下图为美国版本。
锁钩特别延伸了接近先导电路。
- 连接器内有分压器；
- 开关S3与电阻R7并联。 静止时，开关闭合，电阻R7桥接；
- 拔掉插头时，驾驶员必须操作锁钩将插头从车上拔出。 按下此钩子时，S3 将打开。 电阻器 R7 是分压器的一部分。
控制飞行员：
CP 监控从请求开始充电到电池充满电时充电结束的充电过程。 CP 可实现充电设施中的 EVSE 控制器与车辆之间的通信。
- 将充电电缆连接到充电站后，EVSE 控制器向充电插头的 Control Pilot 连接施加 12 伏电压。
- 一旦充电插头连接到车辆，由于 R9 和 R3 之间的分压器，电压就会下降到大约 4 伏；
- 控制器通过 ST2（施密特触发器）测量输入电压。
连接充电线时的电流标记为红色。
- 记录到 9 伏电压后，EVSE 控制器为继电器 K2 通电。 电路中包含振荡器，而不是12伏电源；
- 振荡器产生-12至+12伏的方波电压；
- 二极管确保 CP 连接上的电压在 +9 和 -12 伏之间变化；
- 通过 PWM 信号中的占空比，EVSE 控制器指示车辆可能消耗的最大充电电流。
建立 PWM 信号后，当车辆准备开始充电时，车辆控制器打开继电器 K1。
- 继电器K1将电阻R5接地；
- 由于R4和R5并联，PWM信号的正脉冲下降到6伏；
- 充电设备中的 EVSE 控制器测量到 6 伏电压，然后将电源连接到充电电缆，为电池充电。
下图显示了来自控制导频器的信号，显示了电压随时间变化的情况。 连接充电插头时，可以在充电插头的控制导频连接处测量该电压曲线。
- 状态A：没有与车辆连接。 只要不连接充电线，电压就保持12伏；
- 状态B：电动车已连接。 继电器 K2 得电。 由于电路中有二极管，电压降至9伏；
- 状态C：继电器K1得电。 这是充电装置开始充电过程的“信号”。
状态 D 和 E 表示何时需要采取措施进行通气，或因检测到错误而需要结束充电过程。
电力网络：
在“充电选项”部分，显示了模式1至4。 您可以选择通过家用充电器、壁箱、充电站或高速公路沿线的快速充电器在家中为车辆充电。 尤其是通过自己的充电设施在家充电变得越来越流行。 家用充电器可以简单地连接到插座上，但为了实现尽可能短的充电时间和更大的充电电流，您可以通过调整配电箱来连接自己的壁箱。 首先我们看一下概念：单相和三相交流电。
对于单相连接，我们看到的是具有三芯的“标准”电缆：
- 棕色：相线；
- 蓝色：中性线；
- 黄/绿：地线。
对于单相充电站或壁箱，电流流经两根电线（相线和中性线）。
1 相壁箱或充电站使用家用电子产品的标准 230 V 连接。 最大功率为16A，这使得1相充电器的最大充电功率达到3,7kW。 以这样的充电容量，60kW的电池组充满电大约需要16小时，时间相对较长。 大多数新型电动汽车都具有更高的容量。
可以增加家用电子产品配电箱中的最大电流，从而为 32 A 1 相充电器提供更多容量。 在这种情况下，最大可以使用 7,4 kW 的功率进行充电。 然而，使用单相充电器时，配电箱可能会过载，从而导致停电。 除了充电站外，还有更多使用电网的电器，包括洗衣机、洗碗机、炉灶和热泵。 借助负载平衡，可以利用最大容量：
- 白天很可能会使用多种电器。 车辆充电电流减小；
- 大多数设备在夜间关闭，以便车辆有更多的充电能力。
为了更快地充电，可以通过三相连接将充电站或壁箱连接到配电箱。 这不一定是功率流。 对于三相连接，我们看到两条额外的电线：
- 黑色：额外相线；
- 灰色：额外相线。
对于三相充电站，电流流经四根电线（三相线和中性线）。
三相连接的充电站或壁箱的充电容量高于单相连接，这意味着车辆充电速度更快。 永远不会超过车辆的最大充电电流。 有些车辆仅适合充电至 3 kW。 那么创建三相连接就没有意义了。 车辆还可以适用于 1 或 3,7 kW：值得增加配电箱的容量 (3 * 7,4 A)。
在较旧的房屋中，我们经常在配电箱中看到单相连接（高达 1 A）。 所有三相都存在，但只有一相连接。
配电箱可以进行转换，以便使用所有三相。 较新的房屋，配电箱是为更多的用电设备（例如太阳能电池板、电磁炉和热泵）准备的，在交付时就已经可以配备三相连接。 在这种情况下，电表显示“3×3/220V 或 230×3/380 伏”。 配电箱底部共有四根电线——三相线和中性线。 根据配电箱的不同，该组的保护电流高达 400x1A、25x1A 或 30A。 规定的安培数越大，同时可以使用的电流就越多。
下图显示了配电箱中从一相到三相连接以及使用一相或三相充电器的五种情况。
1阶段： 使用应急充电器，您可以通过插座为车辆充电。 使用壁箱，1 相组在没有负载平衡的情况下可充电高达 16A，在有负载平衡的情况下可充电 32A。 只有当房子里没有其他消费者活跃时才能实现 32A。
对于高达 7,4 kW 的功率，可以使用具有负载平衡的单相网络。 当家中使用多种高耗电电器时，包括洗衣机/烘干机、洗碗机和热泵，功率会降低以防止过载。 实际上，这意味着功率可降低多达 1%。 因此，从 50 相切换到 1 相是明智的。
3阶段： 如果同时请求的功率过多，可能会导致过载并触发保护，从而导致停电。 因此，网络能够提供足够的电力非常重要。 通过三相连接，可以同时提供更多电流。 标准三相组的保护电流高达 3A。
- 11kW：需要对电表柜进行加固。 从1相调整到3相就足够了；
- 22kW：除了从1相调整为3相外，还需要增加35A。
对于个人来说，调整至 22 kW 和 35A 几乎没有什么意义。 由于费用增加，必须额外支付 1000 欧元的年度常设费用。 对于每个较重的台阶（3x63A 或 3x80A），必须支付额外费用。 此外，许多电动汽车（尚）不适合使用如此高的交流电充电：
预计未来几年可充电 22 kW 的车辆数量将会增加。
