不論是將220V民用交流電，轉換為5V左右的直流電給手機電池充電，還是轉換成370V左右的直流電給新能源車的電池充電。它們的原理都是一樣的。

從字面意義上來理解。充電應該只要經過“整流”和“變壓”兩個環節。

我們今天特意準備了兩個充電器，一個是來自華強北的山寨5V1A手機充電頭（主要是小編預算有限，不捨得拆手裡18W的充電頭），一個是純電動車上典型的6.6kW車載充電器。

我們一起來看一下，充電具體是怎樣實現的。

1、充電器結構

先看手機充電器，有一塊迷你的PCB板、電感、電容和芯片等等。

手機充電器，電感和電容佔據了最大的體積

再看一個車載充電器，電子元器件更加密密麻麻。但基本還是些類似的的元器件——電容、電感、變壓器、功率半導體開關等。

車載充電器，密密麻麻的電路看起來很複雜，其實關鍵元器件和手機充電器一樣

2、工作原理

這個典型的車載充電器電路，分為PFC功率因數調整和LLC諧振電路兩部分。

PFC電路功能：

好比大廚在做菜前的切配，是將食材切成合適的大小和形狀，為後續的蒸、煮、煎、炸做準備。

PFC電路的任務，是將220V民用電的功率因數進行調節，並將交流電轉換成直流電。但切完的菜還只是半成品，不能直接上桌。

LLC電路功能：

後續LLC諧振電路，則開始對電進行真正的加工。四個功率半導體開關通過高頻而有規律的開和關，用PWM脈寬調製的方法，將直流電精確地調整為目標波形。

四個功率半導體開關，通過合理的開關時序控制，精確地調整輸出電壓的波形，隨後這個電壓進入變壓器進行變壓。

變壓器將電壓從220V提高到目標電壓後，再整流為直流電，即可輸出給電池充電了。

經過變壓後，再經過整流，基本就可以認為是直流電，給新能源車電池充電了。

3、手機充電器與車載充電器區別

這兩者因為需求不同，而存在很多區別。首先是對效率的追求不一樣。

相信你一定遇到過“手機充電器發燙”的情況，你可能不會為了發熱浪費的電費心疼，但在新能源車上，就完全不同了。

一個很普通，用於慢充的車載充電器，功率都有6.6kW，是iPhone現階段支持最快充電功率——18瓦 PD協議的整整360倍。

所以無論從節能環保，還是你的錢包，或者是散熱的角度來考慮，車載充電器的效率，都需要錙銖必較。

就像應對食客對於口味的不同要求，大廚要調整火候、調味。車載充電器中的LLC電路也必須配合電池電量與電壓間的關係曲線，實時調整輸出電壓。控制越精確，電能轉換效率就越高。

我們說鋰電池電壓為3.7V，只是一個標稱電壓。在不同電量下電壓都是不同的，而且變化幅度很大。圖為簡化的SOC-OCV關係曲線。

變壓器只能按照固定比例調整調節電壓。而LLC電路能通過PWM脈寬調製，對電壓進行精確的實時調節。

這些功率半導體開關，每秒鐘打開和關閉成千上萬次。精確調整他們打開和關閉時長的佔比，就能對輸出電壓進行非常精確的控制。整體電能的轉換效率，也會因此提高。最終實現整個充電器 95%以上的轉換效率。

通過佔空比調節和頻率調節，四個半導體開關元器件，實現了輸出電壓的精確控制。

可以通過PWM或PFM的控制方法，精確調整輸出到變壓器的電壓波形。

另一方面，消費電子領域則非常重視通用性和便攜性。

這樣你隨便找一個充電口，或一根充電線，都可以充上電。也就是存在一個USB標準。它將充電分成了兩步，在源頭和目標之間增加了一個5V的中間標準。

外置的手機充電器，完成第一步“降壓”與“整流”的加工任務，統一輸出5V直流電。

後續通過手機內部的電路，完成最終將5V降低到3.7V左右的任務，為鋰電池充電。

而新能源汽車上是沒有了中間標準的。

將220V民用交流電，轉換為350V左右的直流電的工作，全部由車載充電器完成的。牆上的慢充樁，只是一個識別插槍並負責連接的開關。

5g時代即將到來，消費電子領域與新能源汽車行業都在經歷著快速發展，都在逐步走向標準化的進程中。在電動車快充領域，已經基本實現了對外接口統一。也就是任何一個快充樁，輸出的都是350V左右的直流電，可以直接為電池供電。但慢充領域只是將交流端的“插口”標準化了，充電槍形狀一致。實際各家的車載充電器並沒有統一，A品牌的車載充電器沒變法直接用到B品牌車上。

這樣無法將車載充電器的功能集成在充電樁上。結果就是新能源車需要每天拖著充電器到處跑，還佔用車內的空間。這也是慢充速度難以提高的原因。如果充電功率需要從6.6kW進一步提升，車載充電器會變得更加笨重。

那能不能複製USB充電口的成功，集成一個統一的充電器，讓不同品牌不同車型的充電器可以外置呢？

USB-TypeC接口

規模化應用後，成本一定會很更低，普及也會更方便。很遺憾，目前看來還實現不了。因為現在各大廠商的電池，電芯選型不一，容量電壓不一，BMS通訊協議也各不相同。行業還在快速發展，短期來看要統一比較困難。

但是說要在車上省下一套充電器的元器件，也並非沒有可能。還有另一個辦法，將充電器與DCDC等用電器進行深度的整合。具體內容，我們今後會進一步介紹。

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