尽管近年来电动汽车（EV）的采用持续增长，但仍需要一些关键技术举措鼓励更大范围的终端用户广泛接受电动汽车。
建设随处可见的快速充电站的一个关键因素在于，快速充电站可以快速为电动汽车充电，从而为消费者提供快捷方便的体验——就像目前为传统汽车加油一样。
实现这一目标，需要将充电时间缩短至几分钟，而大多数电动汽车车主目前通常需要经历长达数小时的充电周期。
本文简要介绍了电动汽车的充电方法，并探讨了开发和部署全新直流快速充电基础设施所涉及的内容。
电动汽车充电方法的演变
早期的电动汽车设计大多基于交流充电方法而非直接直流充电。交流充电取决于两个关键因素：
- 交流充电利用了到处存在的既有交流电源插座
- 在电动汽车上安装交流转直流充电器，便可以使用标准交流电源插座
然而，车载交流转直流充电具有以下主要缺点：
- 车载充电系统大幅增加了车辆的成本、空间和重量
- 在车辆中使用交流—直流转换本质上是一个缓慢的过程
目前，充电方式主要有以下三种：
1级充电
只需将车辆插入标准交流电源插座即可，这为在家充电提供了最大的便利。然而，1级充电速度非常慢，充电速率大约为每小时5英里的续航里程（RPH）。也就是说，当车辆停放几个小时（例如充电一夜）时，1级充电最为有用。
2级充电
此类系统用于大多数公共充电站，充电速率可提高12—25 RPH，从而提供高达6倍的充电速率。2级充电系统可以满足住宅和商业充电要求，在想要为用户提供充电服务的企业中最为常见，例如餐馆、购物中心、体育场馆以及用户可能停车几个小时的其他场所。
直流快速充电
这类先进的充电系统可直接向车辆提供高速直流充电，无需使用车载交流—直流转换器。如今，许多直流快速充电系统可在短短15分钟内充满80%的电量。
电动汽车充电方法的演变
尽管一些行业专家认为1级和2级充电只不过是“美化的壁装插座”，但大多数人认为直流快速充电是一种真正能够“改变游戏规则”的技术。
直流快速充电的充电速度显著加快，实现了急需的技术飞跃，使电动汽车的长距离行驶与传统加油站的传统化石燃料加注不相上下。
消费者将不再需要等待数小时才能给电动汽车充满电。目标是使充电时间接近消费者目前加油的体验（约5分钟）。广泛部署直流快速充电站，不仅可为消费者延长电动汽车的有效续航里程创造条件，而且还将大幅提升电动商用车（例如长途货车）的可行性。
部署直流快速充电基础设施的关键
根据Data Bridge Market Research的预测，直流快速充电将在整个电动汽车充电市场上占据最大的增长份额，预计到2026年复合年增长率将达到 48%。
然而，无处不在的部署将取决于电动汽车设计和大批量、经济实惠的直流快速充电站生产的重大变化。
值得注意的是，目前道路上行驶的插电式汽车并非都有直流充电口，大多数混合动力汽车只能通过1级或2级交流充电系统充电。随着汽车制造商在推出新车型的过程中转而支持直流快速充电方法，这种情况正在发生变化。
一个相关问题是直流快速充电方法的标准化。近年来，两项标准已获得广泛认可。
联合充电系统（CCS）标准采用复合式接头，允许在同一充电站内提供交流充电和快速直流充电两种选项。CCS技术由欧盟于2014年首创，现已被SAE采用，并在美国获得广泛认可。CSS 得到许多汽车制造商的支持，包括宝马、戴姆勒、菲亚特克莱斯勒、福特、捷豹、通用汽车、标致集团、本田、现代、起亚、马自达、名爵、极星、雷诺、特斯拉和大众集团。
还有一种领先的方法，即CHAdeMO（CHArge de Move的缩写）。CHAdeMO是在2010年由五家日本主要车厂提出的一项全球性技术标准，并被纳入IEC61851-23充电系统和通信标准。截至2019年4月，全球约有25300个CHAdeMO充电站，其中欧洲所占数量最大，有9200个充电站，日本有7600个充电站，北美有3200个充电站，其他地区有 5300多个充电站。2020年4月，日本和中国联合开发的更新版本CHAdeMO 3.0发布，这可能会加速全球的进一步采用。
此外，一些电动汽车制造商已经部署了专有的高速快速直流充电系统。最值得注意的是，特斯拉超级充电站网络包括1800座以上充电站，配备1.6万多个超级充电桩。这些举措可以提高特斯拉等汽车产品线的价值，但缺乏支持其他电动汽车的互用性，这意味着这些网络对于推动电动汽车全面普及的影响力较小。
由于存在多种不同的充电标准，目前使用的各种插头配置也多种多样，具体如下图所示。
应该注意的是，大多数直流快速充电系统通常将电池充电至最大电量的80%后，充电速度逐渐变慢。事实证明，避免重复充电至100%是延长电池整体寿命的一个重要因素。
此外，在充电过程中，热管理对于连接器和电池都至关重要。充电速度越快，产生的发热问题就越多。一些直流快速充电系统可能会对连接器和电力传输电缆进行液冷。
生产和部署直流快速充电站的支持技术
不论支持何种标准或使用何种充电方法，成功地广泛部署直流快速充电站都需要联合使用多种支持技术，以确保性能、牢固性和比较低的成本点，以推动接受度。
下一代直流快速充电的关键支持技术包括：
- 电气连接和机械封装
- 动力模块（充电装置基本上是大型逆变器/转换器）
- 母线排
- 控制单元
- 电池互连系统
- 柜体，即机箱和外壳
- 连接器和电池的热管理解决方案
由于一些充电站制造商在尽力支持世界各地的多种标准，依赖能够提供多种配置选项和垂直集成能力的供应商，充分利用核心直流快速充电功能的不同变化的设计，对这些制造商而言也很重要。
小结
几乎所有行业参与者都同意，广泛部署直流快速充电将成为促进终端消费者和商业运输公司由化石燃料汽车向普遍采用电动汽车过渡的重要转折点。
正如我们现在所看到的，区域标准和全球标准的兴起将在这一转变中发挥关键作用，强大的基础技术供应链的可用性也将有助于实现部署的成本效益。
