電車(chē)充電的原理

　　電車(chē)充電的本質(zhì)是將電能儲(chǔ)存到車(chē)輛的電池中。充電過(guò)程中，電能通過(guò)充電設(shè)備(如充電樁)轉(zhuǎn)換為電池可以儲(chǔ)存的化學(xué)能。電池的容量通常以“千瓦時(shí)(kWh)”為單位，表示電池可以儲(chǔ)存的電量。

　　目前，主流的電車(chē)充電接口分為兩種：

　　- 交流充電(AC)：通常用于家用充電樁或慢充樁，充電功率較低(3.7kW-22kW)，適合夜間充電或長(zhǎng)時(shí)間停放時(shí)使用。

　　- 直流充電(DC)：常見(jiàn)于公共快充樁，充電功率高(50kW-350kW)，可以在短時(shí)間內(nèi)為電池充入大量電量，適合長(zhǎng)途旅行或緊急補(bǔ)電。

　　充電速度不僅取決于充電樁的功率，還與電池的狀態(tài)、溫度以及車(chē)輛的充電管理系統(tǒng)有關(guān)。例如，低溫環(huán)境下電池的充電效率會(huì)降低，而快充時(shí)電池溫度過(guò)高也可能觸發(fā)保護(hù)機(jī)制，降低充電速度。

　　充電是一個(gè)漢語(yǔ)詞匯，指給蓄電池等設(shè)備補(bǔ)充電量的過(guò)程。其原理是讓直流電從放電相反的方向通過(guò)，以使蓄電池中活性物質(zhì)恢復(fù)作用。它有引申義比如學(xué)習(xí)，工作等。2022年9月，哈佛大學(xué)的科學(xué)家為電動(dòng)汽車(chē)(EV)開(kāi)發(fā)了一種新型固態(tài)鋰金屬電池，有望實(shí)現(xiàn)3分鐘內(nèi)完全充電 [7]。

　　電動(dòng)車(chē)的充電過(guò)程本質(zhì)上是將電能從電網(wǎng)傳輸?shù)杰?chē)輛的電池中。電池是電動(dòng)車(chē)的“心臟”，負(fù)責(zé)儲(chǔ)存電能并驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。充電時(shí)，電流通過(guò)充電設(shè)備進(jìn)入電池，電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)。放電時(shí)，化學(xué)能再轉(zhuǎn)化為電能，驅(qū)動(dòng)車(chē)輛行駛。

　　電動(dòng)車(chē)的電池通常采用鋰離子電池，因其能量密度高、壽命長(zhǎng)且充電效率高。充電過(guò)程中，電池管理系統(tǒng)(BMS)會(huì)監(jiān)控電池的狀態(tài)，確保充電過(guò)程安全高效。電動(dòng)車(chē)的充電方式主要分為三種：家用充電、公共充電和快速充電。每種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，適用于不同的場(chǎng)景。

　　家用充電是最常見(jiàn)的充電方式，適合夜間充電或長(zhǎng)時(shí)間停車(chē)時(shí)使用。家用充電通常使用交流電(AC)，充電功率較低，但充電時(shí)間較長(zhǎng)。

　　- 充電設(shè)備：家用充電樁(壁掛式或便攜式)或普通電源插座(需適配器)。

　　- 充電時(shí)間：通常需要8-12小時(shí)充滿，具體時(shí)間取決于電池容量和充電功率。

　　- 優(yōu)點(diǎn)：成本低、方便、對(duì)電池壽命影響小。

　　- 缺點(diǎn)：充電速度慢，不適合緊急補(bǔ)電。

　　公共充電樁通常安裝在商場(chǎng)、停車(chē)場(chǎng)、加油站等公共場(chǎng)所，適合臨時(shí)補(bǔ)電或長(zhǎng)途出行時(shí)使用。公共充電樁的功率較高，充電速度比家用充電快。

　　- 充電設(shè)備：公共交流充電樁或直流充電樁。

　　- 充電時(shí)間：交流充電需4-6小時(shí)，直流充電需30-60分鐘(充至80%)。

　　電動(dòng)車(chē)充滿電所需時(shí)間因電池容量、剩余電量和充電功率而異，但通常需要5小時(shí)以上，夏季約5至8小時(shí)，冬季則需8至10小時(shí)。值得注意的是，充電器在跳至綠燈后，還需進(jìn)行1至2小時(shí)的小功率浮充。

　　電動(dòng)自行車(chē)普遍采用三段式充電模式：首先是以固定電流進(jìn)行恒流限壓充電，隨后轉(zhuǎn)為恒壓限流，以固定電壓繼續(xù)充電。最后階段是涓流浮充，即以低功率進(jìn)行保養(yǎng)性充電，直至充電結(jié)束。

　　在充電初期，由于電壓未達(dá)到額定值，充電器指示燈呈紅燈狀態(tài);隨著充電的進(jìn)行，電壓逐漸上升并達(dá)到額定值，指示燈隨之變?yōu)榫G燈。充電過(guò)程中，功率會(huì)逐漸降低，最終以2至3小時(shí)的低功率完成浮充。

　　若持續(xù)采用恒流充電方式，為維持電流穩(wěn)定，充電機(jī)會(huì)提高電壓，這可能導(dǎo)致電池過(guò)充，從而造成損壞。而若長(zhǎng)期進(jìn)行恒壓充電，充電電流會(huì)過(guò)大，使蓄電池發(fā)熱、電液沸騰，內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)變得劇烈，存在爆炸風(fēng)險(xiǎn)。

　　此外，過(guò)度充電也是一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題。長(zhǎng)時(shí)間的充電會(huì)導(dǎo)致電池過(guò)熱、膨脹，甚至引發(fā)爆炸。因此，建議前往專門(mén)的充電車(chē)棚或戶外充電樁進(jìn)行充電，因?yàn)楝F(xiàn)代充電樁通常具備充滿自停的功能，能有效保護(hù)電池。

　　另一方面，過(guò)度放電同樣會(huì)對(duì)電池造成損害。當(dāng)電池電量耗盡后再充電，會(huì)對(duì)電池造成不可逆的損傷。因此，建議在電量降至約20%時(shí)開(kāi)始充電，以延長(zhǎng)電池壽命。