在電動(dòng)汽車日益普及的當(dāng)下，構(gòu)建高效充電網(wǎng)絡(luò)的重要性不言而喻。充電堆與充電樁作為電動(dòng)汽車充電設(shè)施的兩種不同形式，常常被人們誤解為同一概念，然而實(shí)際上，它們在設(shè)計(jì)、功能以及應(yīng)用前景等方面均存在著顯著差異，各自承載著不同的技術(shù)使命與特定的應(yīng)用場景。
充電樁是一種帶有充電槍以及人機(jī)交互界面的充電設(shè)備，通俗來講，就是能夠?yàn)殡妱?dòng)汽車進(jìn)行充電的電氣設(shè)備。它是較小的充電單元，通常安裝在公共場所，如加油站、商場或者居民小區(qū)等地。充電樁直接與交流電網(wǎng)相連接，能夠提供固定功率的充電服務(wù)。充電樁主要分為直流充電樁（又稱快充充電樁）和交流充電樁（又稱慢充充電樁）。直流充電樁采用三相四線制供電方式，能夠直接為動(dòng)力電池充電；而交流充電樁僅提供電力輸出，需要連接車載充電機(jī)（OBC）才可以實(shí)現(xiàn)充電功能。一般來說，充電樁配備了智能識別、計(jì)費(fèi)管理、遠(yuǎn)程監(jiān)控以及安全保護(hù)等多種功能。
充電堆是一種大型的電源集群，其專門針對滿足大規(guī)模充電需求而設(shè)計(jì)，常見于大型停車場或者企業(yè)等場所。充電堆能夠?qū)⒔涣麟娹D(zhuǎn)換為直流電，并且配置有多個(gè)充電模塊，可同時(shí)為多輛電動(dòng)車提供充電服務(wù)。它的設(shè)計(jì)目標(biāo)在于高效利用電源模塊，合理分配充電功率，從而能夠滿足不同車型的充電需求，極大地提高了充電轉(zhuǎn)換效率以及設(shè)備的利用率充電樁的主體結(jié)構(gòu)由樁體、充電模塊、顯示屏、連接線纜、賬務(wù)管理模塊以及安全保護(hù)裝置等多個(gè)部分構(gòu)成。這些部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平以及質(zhì)量狀況，直接關(guān)乎充電樁的使用壽命長短與安全性高低。充電堆主要由能量單元、充電控制器、監(jiān)控系統(tǒng)、能量調(diào)度系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及散熱系統(tǒng)等部分組成。純電動(dòng)汽車充電的一般結(jié)構(gòu)框圖如下所示。其工作原理為：三相電網(wǎng)輸入交流電，通過橋式不可控整流電路將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，再經(jīng) LCR 電路進(jìn)行濾波處理后，傳輸至高頻 DC-DC 功率變換器。功率變換器經(jīng)過直直變換，輸出符合需求的直流電壓，經(jīng)輸出濾波后，為電動(dòng)汽車蓄電池進(jìn)行充電。在充電過程中，可選擇定電量、定時(shí)間、定金額、自動(dòng)（充滿為止）這四種模式綜上，充電樁的工作原理可以總結(jié)為利用電源、轉(zhuǎn)化器和輸出裝置結(jié)合在一起，從而將電壓由低變高，將高壓轉(zhuǎn)換成能提供電力供應(yīng)的狀態(tài)，最后實(shí)現(xiàn)給電動(dòng)汽車充電。
充電堆主要由充電模塊、監(jiān)控模塊、能量調(diào)度模塊以及通信模塊組成。各個(gè)模塊之間緊密配合，共同完成智能充電任務(wù)。監(jiān)控模塊能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測電池模塊的電壓、電流以及溫度等參數(shù)，并根據(jù)這些參數(shù)對充電模塊的輸出進(jìn)行調(diào)整，以確保按照車端電池模塊的需求進(jìn)行安全充電。通信模塊與云端服務(wù)器相連接，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，極大地提高了充電堆的智能化與數(shù)字化水平。
▲充電堆結(jié)構(gòu)圖
充電模塊乃是新能源汽車直流充電設(shè)備的核心組成部分，其主要作用在于將電網(wǎng)中的交流電轉(zhuǎn)化為可供電池充電的直流電。在充電樁產(chǎn)業(yè)中，充電模塊是最具價(jià)值量的環(huán)節(jié)，其成本占比約達(dá)整個(gè)充電樁成本的 50%。關(guān)于充電模塊，曾有人提及 “功率池化” 這一概念，亦稱為智能柔性充電堆。具體而言，就是將充電站的全部充電模塊集中在一起，從而形成功率池。借助功率切換單元，能夠依據(jù)不同電動(dòng)車對于電流、電壓的需求進(jìn)行按需分配，以此提高充電效率，不再出現(xiàn)功率 “浪費(fèi)” 的情況。充電樁通常安裝在公共場所，比如加油站、商場或者居民小區(qū)等區(qū)域。（1）高速路、港口、機(jī)場等重要且人群密集、流動(dòng)速度快的區(qū)域。在這些區(qū)域，充電堆能夠?yàn)殡妱?dòng)汽車提供快速充電服務(wù)，有效解決電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程焦慮問題。例如，僅需充電 5 分鐘，車輛便能行駛 200 公里。在網(wǎng)約車運(yùn)營區(qū)域以及城市周邊公共充電場所，充電堆能夠充分發(fā)揮智能充電的作用。充電速度可快可慢，能夠根據(jù)實(shí)際需求自行選擇。充電堆還可以應(yīng)用于商業(yè)地帶、居住小區(qū)等場所。可以利用小功率堆實(shí)現(xiàn)輪充、有序充電等功能，還可以結(jié)合儲能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)光儲充一體化。充電樁與充電堆兩者都是電動(dòng)汽車的充電設(shè)施，應(yīng)用場景不可避免的會出現(xiàn)重復(fù)部分，但總的方向是充電樁適合個(gè)人用戶或小規(guī)模場所，充電堆適合大型停車場、高速公路服務(wù)區(qū)等大規(guī)模充電需求的區(qū)域。
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