Level 1、Level 2 与 Level 3 电动汽车充电桩:哪种配置才真正适合你?

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Level 1、Level 2 与 Level 3 电动汽车充电桩:哪种配置才真正适合你?

Key takeaways

  • Level 1 充电桩连接标准 120V 家用插座,提供 1.4 kW 功率,每小时可增加 3 to 5 miles 续航里程。
  • Level 2 充电桩在 240V 电路上运行,输出功率介于 3.3 kW and 19.2 kW 之间,可在 4 to 10 hours 内为电动车充满电。
  • Level 3 直流快充绕过车载充电机,输出 50 kW to 350+ kW 功率,仅需 20 to 40 minutes 即可充至 80 percent 电量。
  • 多数人日常驾驶里程不足 40 miles,基础的 Level 1 通宵充电完全够用,无需昂贵的配电箱升级。
  • 频繁使用 Level 3 直流快充会产生更高热量并加速电池损耗,且每千瓦时电费显著高于家用充电。
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改开电动汽车会让车主接触到一系列关于电压、千瓦和充电级别的全新专业词汇。虽然电动汽车行业已将充电设备标准化为 Level 1、Level 2 和 Level 3 三大类别,但要确定哪种级别最适合你的日常生活,很大程度上取决于你的通勤距离、家庭电力基础设施以及预算,而绝非单纯追求最高充电速度。

许多潜在买家以为,拥有一辆电动汽车意味着必须花费数千美元升级高压家用电路,或者依赖公共快速充电桩。事实上,由于电池特性、车载充电机以及基本日常驾驶习惯,最慢、最便宜的选项可能恰恰就是你所需要的全部。

解读三种电动汽车充电级别

电动汽车充电桩按输入电压、输出功率以及电流转换的位置进行划分:

  • Level 1 充电: 在北美采用标准的 120-volt 交流(AC)家用插座运行。在专用的 15-amp 电路上,其电流通常为 12 amps,可提供约 1.4 kW 的持续功率。每辆售出的电动汽车都会随车附带一根便携式 Level 1 充电线。
  • Level 2 充电: 采用 240-volt 交流电路——这与家用烘干机、热水器和电炉所使用的高压连接相同。这类设备的输出功率通常在 3.3 kW and 19.2 kW 之间,电流从 16 amps to 80 amps 不等,具体取决于断路器规格和车载充电机限制。
  • Level 3 充电(直流快充): 在商业级的 400-volt to 800-plus-volt 直流(DC)系统上运行。这类工业机柜无需向车辆输送交流电,而是以 50 kW and 350+ kW 的功率直接向电池组输送直流电。

观看:电动汽车充电级别 | Level 1, Level 2, Level 3

视频:YouTube 上的 Owl WiS

充电级别对比:规格、速度与硬件

Level 1, 2, and 3 EV Chargers: Which Setup Is Actually Best for You? 照片:Engadget - Technology News & Expert Reviews (来源)

规格参数Level 1(家用交流)Level 2(大功率交流)Level 3(直流快充)
供电电压120V AC240V AC400V – 800V+ DC
电流强度(安培)12A – 16A16A – 80A最高 500A+
输出功率~1.4 kW – 1.9 kW3.3 kW – 19.2 kW50 kW – 350+ kW
每小时补充续航3 – 5 miles12 – 40+ miles150 – 200+ miles(30 min 内)
充满电所需时间24 – 40+ hours4 – 10 hours20 – 40 minutes(充至 80%)
硬件 / 安装成本$0(随车赠送)安装费用 $500 – $2,500$50,000+(仅限商业)
主要安装地点家庭车库、出租屋家庭、工作场所、零售场所高速公路沿线、休息区
接头类型J1772, NACS (Tesla)J1772, NACS (Tesla)CCS, NACS, CHAdeMO

技术差异:交流电与直流电转换

要理解为什么 Level 2 和 Level 3 之间的充电速度跨度如此巨大,必须了解车辆内部的构造。市政电网输送的是交流电(AC),但锂离子电池组只能吸收直流电(DC)。

接入 Level 1 或 Level 2 电源时,车辆内部的车载充电机负责将交流电转换为直流电。由于该车载设备必须安装在底盘内部并处理散热问题,其容量受到严格限制——在现代乘用车上通常介于 7.4 kW and 11.5 kW 之间。即使插上支持 19.2 kW 的 80-amp 商业 Level 2 充电桩,配有 7.7 kW 车载逆变器的车辆也无法以更高功率充电。

Level 3 充电桩则完全绕过了车辆内部的这一硬件。庞大的外部变流机柜将电网交流电转换为高压直流电,然后通过粗壮的液冷充电电缆直接输送至电池组。这消除了车载转换器的瓶颈,使数百千瓦的电能得以瞬间注入。

选择 Level 1 的理由:慢充何时完全够用

Level 1, 2, and 3 EV Chargers: Which Setup Is Actually Best for You? 照片:Engadget - Technology News & Expert Reviews (来源)

汽车营销往往侧重于峰值补能速度,导致车主误以为 Level 1 插座长达 40-hour 的充电时间意味着普通墙壁插座毫无用处。然而,电动汽车并不像空油箱那样必须一口气从 0 充到 100 percent。

根据联邦通勤数据,美国人平均每天驾驶里程约为 30 to 40 miles。插在普通插座上的标准 Level 1 充电器每小时可增加 3 to 5 miles of range。如果车辆从下午 6:00 到次日早上 7:00 停在车库内——即 13-hour 的整夜停泊窗口——Level 1 充电能稳定恢复 40 to 65 miles of range,在清晨前完全补充一整天的平均驾驶消耗。

Level 1 充电无需前期安装费用,也避免了对老旧住宅配电盘进行负荷计算。对于插电式混合动力汽车(PHEV)——例如电池容量仅为 14 kWh to 18 kWh 的 Toyota Prius Prime 或 RAV4 Prime——普通 120V 插座可以在夜间 8 to 12 hours 内将空电池完全充满,根本不需要专用充电桩。

为何以及何时需要升级至 Level 2

尽管 Level 1 足以应对日常轻度出行,但 Level 2 仍然是纯电动汽车(BEV)的最佳平衡点。升级到 240V, 32-amp or 48-amp 电路可带来多项切实优势:

  • 快速周转: 如果下班回家时电量已耗尽,晚上又有临时差事或短途出行,Level 1 在两小时内无法补充足够续航。而 Level 2 每小时可增加 25 to 35 miles of range,在傍晚短暂驻留期间即可补充 60 to 70 miles。
  • 利用谷电电价: 分时电价(TOU)通常在狭窄的深夜时段(例如午夜至凌晨 6:00)提供折扣电费。Level 1 充电功率过低,无法在该时间段内完成补能;而 Level 2 充电设备则可以在谷电时段内补充 150 to 200 miles。
  • 寒冷天气电池预热与座舱预调: 在零下严寒天气中,加热电动汽车座舱和电池组需要消耗大量能量。Level 1 插座仅能提供 1.4 kW 功率——低于防寒加热器的耗电功率——这意味着远程启动预热时车辆必须从自身电池中抽调电量。Level 2 则提供充足的功率,让车辆在拔掉插头前完全依靠电网电力进行预热。

Level 3 的现实情况:便利性与电池损耗

Level 1, 2, and 3 EV Chargers: Which Setup Is Actually Best for You? 照片:Engadget - Technology News & Expert Reviews (来源)

Level 3 直流快充对于跨州长途公路旅行至关重要,它能让司机停车 20 to 30 minutes 吃个便饭,便带着 80 percent 的电量重新出发。然而,将直流快充作为唯一的充电途径既不现实也不可取。

首先,Level 3 输送的大功率会产生大量内部热量。为了减少电池衰减,车辆电池管理系统会在电池电量达到 80 percent 以上时限制充电功率,从而形成陡峭的“充电曲线”减速。与温和的 Level 1 和 Level 2 交流补能相比,持续依赖直流快充会使电芯材料反复承受热应力。

其次,公共快充抹杀了驾驶电动汽车的核心经济优势。美国居民用电均价约为 16 cents per kilowatt-hour (kWh),而商业直流快充网络收费通常高达 40 to 60 cents per kWh。如果一年驾驶完全依赖商业直流快充站,给电动汽车补能的花费几乎与加汽油一样昂贵。

给车主的实用建议

在花钱改造电路之前,建议在刚购入电动汽车的前两周记录自己的实际驾驶习惯:

  1. 租房者与低里程通勤者: 首先使用随车附带的标准 Level 1 充电线,直接插在现有的接地墙壁插座上。如果每日出行里程低于 40 miles,且整周电池电量保持平稳,则无需安装任何额外设备。
  2. 多车家庭与长距离通勤者: 聘请持证电工安装一条专用的 240V, 50-amp circuit。一台硬线连接的 40-amp 或 48-amp Level 2 充电桩,无论电池容量多大或冬季气温多低,都能确保在一夜之间满血复活。
  3. 自驾出行者: 将 Level 3 直流快充桩留作长途高速路线行驶、正午紧急补能或在外租车出行时使用。

常见问题解答

可以将 Level 1 电动汽车充电器插在延长线上吗? 不行,各大汽车制造商和电气法规均强烈建议不要对 Level 1 充电器使用延长线。家用延长线可能会过热,造成严重的电压降,并且在数小时持续高负荷用电下存在长期的火灾隐患。

每天快充会损坏电动汽车电池吗? 频繁使用直流快充会使电池组承受较高温度和大电流,与 Level 1 和 Level 2 交流充电相比,随着车辆使用年限增加,可能会加速电池容量的长期衰减。大多数车企建议使用家用交流充电作为日常补能方式。

在家里安装 Level 2 充电桩需要多少钱? 硬件成本通常为 $400 to $700,而专业电工安装费用在 $500 to $1,800 之间,具体取决于距离配电盘的远近以及房屋是否需要升级配电箱。许多当地电力公司会提供补贴以覆盖部分费用。

所有电动汽车都能使用 Level 3 直流快充吗? 几乎所有现代纯电动汽车(BEV)均支持直流快充,使用 NACS(Tesla)、CCS 或 CHAdeMO 接头。然而,大多数插电式混合动力汽车(PHEV)不具备直流快充接口,只能通过 Level 1 或 Level 2 交流接口充电。

为什么直流快充在充到 80 percent 后速度会显著变慢? 随着锂离子电芯接近充满状态,内部电阻会急剧上升。充电桩会在电量达到 80 percent 后自动降低电流,以防止电池过热、析锂并避免对电芯造成永久性损伤。

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