不论是将220V民用交流电，转换为5V左右的直流电给手机电池充电，还是转换成370V左右的直流电给新能源车的电池充电。它们的原理都是一样的。

从字面意义上来理解。充电应该只要经过“整流”和“变压”两个环节。

我们今天特意准备了两个充电器，一个是来自华强北的山寨5V1A手机充电头（主要是小编预算有限，不舍得拆手里18W的充电头），一个是纯电动车上典型的6.6kW车载充电器。

 

我们一起来看一下，充电具体是怎样实现的。

1、充电器结构

先看手机充电器，有一块迷你的PCB板、电感、电容和芯片等等。

 

手机充电器，电感和电容占据了最大的体积

再看一个车载充电器，电子元器件更加密密麻麻。但基本还是些类似的的元器件——电容、电感、变压器、功率半导体开关等。

 

车载充电器，密密麻麻的电路看起来很复杂，其实关键元器件和手机充电器一样

2、工作原理

这个典型的车载充电器电路，分为PFC功率因数调整和LLC谐振电路两部分。

 

PFC电路功能：

好比大厨在做菜前的切配，是将食材切成合适的大小和形状，为后续的蒸、煮、煎、炸做准备。

PFC电路的任务，是将220V民用电的功率因数进行调节，并将交流电转换成直流电。但切完的菜还只是半成品，不能直接上桌。

 

LLC电路功能：

后续LLC谐振电路，则开始对电进行真正的加工。四个功率半导体开关通过高频而有规律的开和关，用PWM脉宽调制的方法，将直流电精确地调整为目标波形。

 

四个功率半导体开关，通过合理的开关时序控制，精确地调整输出电压的波形，随后这个电压进入变压器进行变压。

变压器将电压从220V提高到目标电压后，再整流为直流电，即可输出给电池充电了。

 

经过变压后，再经过整流，基本就可以认为是直流电，给新能源车电池充电了。

3、手机充电器与车载充电器区别

这两者因为需求不同，而存在很多区别。首先是对效率的追求不一样。

相信你一定遇到过“手机充电器发烫”的情况，你可能不会为了发热浪费的电费心疼，但在新能源车上，就完全不同了。

一个很普通，用于慢充的车载充电器，功率都有6.6kW，是iphone现阶段支持最快充电功率——18瓦 PD协议的整整360倍。

所以无论从节能环保，还是你的钱包，或者是散热的角度来考虑，车载充电器的效率，都需要锱铢必较。

就像应对食客对于口味的不同要求，大厨要调整火候、调味。车载充电器中的LLC电路也必须配合电池电量与电压间的关系曲线，实时调整输出电压。控制越精确，电能转换效率就越高。

 

我们说锂电池电压为3.7V，只是一个标称电压。在不同电量下电压都是不同的，而且变化幅度很大。图为简化的SOC-OCV关系曲线。

变压器只能按照固定比例调整调节电压。而LLC电路能通过PWM脉宽调制，对电压进行精确的实时调节。

这些功率半导体开关，每秒钟打开和关闭成千上万次。精确调整他们打开和关闭时长的占比，就能对输出电压进行非常精确的控制。整体电能的转换效率，也会因此提高。最终实现整个充电器 95%以上的转换效率。

 

通过占空比调节和频率调节，四个半导体开关元器件，实现了输出电压的精确控制。

 

可以通过PWM或PFM的控制方法，精确调整输出到变压器的电压波形。

另一方面，消费电子领域则非常重视通用性和便携性。

这样你随便找一个充电口，或一根充电线，都可以充上电。也就是存在一个USB标准。它将充电分成了两步，在源头和目标之间增加了一个5V的中间标准。

外置的手机充电器，完成第一步“降压”与“整流”的加工任务，统一输出5V直流电。

 

后续通过手机内部的电路，完成最终将5V降低到3.7V左右的任务，为锂电池充电。

而新能源汽车上是没有了中间标准的。

将220V民用交流电，转换为350V左右的直流电的工作，全部由车载充电器完成的。墙上的慢充桩，只是一个识别插枪并负责连接的开关。

5G时代即将到来，消费电子领域与新能源汽车行业都在经历着快速发展，都在逐步走向标准化的进程中。在电动车快充领域，已经基本实现了对外接口统一。也就是任何一个快充桩，输出的都是350V左右的直流电，可以直接为电池供电。但慢充领域只是将交流端的“插口”标准化了，充电枪形状一致。实际各家的车载充电器并没有统一，A品牌的车载充电器没变法直接用到B品牌车上。

 

这样无法将车载充电器的功能集成在充电桩上。结果就是新能源车需要每天拖着充电器到处跑，还占用车内的空间。这也是慢充速度难以提高的原因。如果充电功率需要从6.6kW进一步提升，车载充电器会变得更加笨重。

 

那能不能复制USB充电口的成功，集成一个统一的充电器，让不同品牌不同车型的充电器可以外置呢？

USB-TypeC接口

规模化应用后，成本一定会很更低，普及也会更方便。很遗憾，目前看来还实现不了。因为现在各大厂商的电池，电芯选型不一，容量电压不一，BMS通讯协议也各不相同。行业还在快速发展，短期来看要统一比较困难。

但是说要在车上省下一套充电器的元器件，也并非没有可能。还有另一个办法，将充电器与DCDC等用电器进行深度的整合。具体内容，我们今后会进一步介绍。

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