1.前言

在一个我经常听的汽车类播客连听两集关于充电技术的专题，所请的嘉宾无疑是主机厂或充电行业工作很多年的专家，对充电技术了解很深。但是这两期节目听起来逻辑比较混乱，想到哪说到哪，对于一些关键问题并没有聊得太深入，听起来很不爽。回想我刚接手充电业务的时候，无数的专业名词和电气原理，搞得自己晕头转向，索性自己整理一下。这篇文章主要针对新能源行业负责充电模块的产品、运营，同时也适合新能源车主涉猎阅读，文中会分析一些常见的“充电玄学”。

2.从电池谈起

2.1 电是什么

电池是电的容器。所以讲电池之前，先了解一下电相关的基本概念。这里我只整理跟工作相关的基础概念，同时也不追求准确讲解，一些概念会给出比喻。作为产品经理在接触电子电气知识的时候，我认为理解原理比准确掌握原理的性价比更高。

电 ：一种能量形式，电荷在移动时带有能量

电子 ：我们主要接触的带电荷的粒子，带负电荷。可以理解为水滴。

电路 ：电子运动的水管。

电流 ：电荷移动产生电流，单位是A（安培）。可以理解为水管中水流的流速。

电压 ：单位是V（伏特），可以理解为水流在水管中流动是需要倾斜的，电压相当于水管倾斜的幅度。

电功率 ：单位时间内做功的效率，单位是W（瓦特）。1W = 1A * 1V。功率越大，充/放电速度越快。

度数 ：单位是kWh,1kW功率的电流持续充电1h，消耗的是1度电。

直流电 ：电子永远从一个方向向另外一个方向移动。相当于一个很长的倾斜水管。

交流电 ：电子以一个固定频率来回移动，相当于一个U型管道，水滴反复运动。交流电的频率指的就是1s内来回运动了多少次。

以上都是义务教育阶段初中物理知识，下面进入跟电车充电相关的知识点。

充电可以理解为一股电流带着能量持续进入电池的过程，到了这里就会发现电流跟电流是很不一样的，交流还是直流，交流频率是多少，电流、电压多大，充电的时候得保证充电桩提供的电和电池需要的电是匹配的。

为了解决这个问题，不同地区都有自己的充放电标准，我国是国标GB/T 20234.3规定了交流充电和直流充电的一系列标准。

对于交流而言，由于我国电网里的电就是交流电，所以一般是以电网的电进行简单的处理进行充电，所以会收到电网里面参数的限制。电压方面，我们不需要了解双相电、三相电更细节的原理，只需要知道一般民用电220V，工业用电（俗称的车库用电）是380V。电流大小会受到电线的限制，电流越大，电线越粗，所以国标中对电流限定了几个数值13A，20A，32A，63A和70A，但是电线太粗了显然成本太高，普通用户也用不少，所以一般常见的还是下面几档。我们用电压乘以电流，就会知道为什么常见的交流充电功率是这几个固定数字。

对于直流而言，充电桩需要把电网中的交流电转化成直流电在进行充电，在整流中电流和电压的大小都有可能变化。GB/T 20234-3 中规定的直流充电充电口的额定电压为750/1000V，额定电流为80A/125A/200A/250A。

相互一乘就会发现，国标中直流的功率很容易就比交流功率大得多，实际应用中也是如此。所以一般我们习惯性的称呼交流充电桩为慢充桩，直流充电桩为快充桩。理论上讲一定存在比交流慢的直流充电，但是在实际落地中，绝大多数民用的直流充电就是比交流要快得多。

2.2 电池是什么

专业一点说，电池把电能转化为化学能存储起来，然后又把化学能转化为电能放出来。

提到电和化学，接受过高中教育的人应该回想起上面这种图，无非是一个正极棒一个负极棒插到电解液中进行反应，其它细节不需要回忆，我们只要记得，带电粒子在电解液中从一个棒移动到另外一个棒就可以了。

电池的原理跟这张图也类似，所以，常规意义上的电池内部一定有正极、负极和电解液，电子能够在电池内部移动。（当然更高科技的是固态电池，就是电极和电解液都是固体，由于没有在电动车市场中量产，我们不做讨论）所以，充放电过程中的很多特性，都跟正负极材料以及本身是液体的电解液有关。

根据正负极材料来分，消费级电动车常见的电池有三元锂电池和磷酸铁锂电池。根据电池结构分类，什么4680电池、刀片电池都是经常听到的名词。根据电池与车身的布局关系来看，还有CTP、CTC、CTB等技术。

这里产品经理需要了解的重点，其实是电池在车身中的存在形态。如下图所示，可能有人以为电池就是一个完整的部件，实际上是一枚一枚小电池组合到一起拼出来的，每一枚小电池就是电芯。至于CTP、CTC什么的，无非是先把电芯捆到一起，再塞到车身里面的大方格子里，还是车身预留出来空间，每个电芯直接塞到合适的位置。刀片电池、4680电池，则是每个电芯形态的区别。由此可见，不同电池技术的电芯性能肯定是有很大差异的，并非所有的三元锂电池性能都一样，所有的磷酸铁锂电池性能都一样，如果我们想知道某一款车的电池详细性能参数，一般是要在很严格的环境下模拟不同条件进行测试得到，测试的过程叫做标定。

但是，对于产品经理和一般用户而言，有些具体数值不太需要了解的这么精确，因为：

（1）根据正负极区分，同一类型的电池的特性还是有很大共性的。例如三元锂电池A和三元锂电池B可能性能参数不尽相同，但是在不同温度、不同电量等工况下，A和B的共性仍然多于磷酸铁锂电池。所以根据正负极材料进行区分，基本能涵盖用户需要了解的电池信息。

（2）随着电池工业、BMS（Battery management system）技术的发展，主流市场上的电池一般是过了及格线的，不太容易出现离谱的情况。早期十来万新能源车电量衰减极快，几年后沦为开不出市区的买菜车，现在主流市场的车不太容易出现这种情况。正常生活场景下，不同电池带来的差体验差别不太大，也不容易太离谱。

（3）除了电池特性的理解以外，了解电池结构，也便于产品经理了解一些电池相关数据的产生原理，核心就是BMS做了些什么。比较复杂的例如能量均衡，怎么控制这么多电芯达到均衡一致的状态，其实技术相对复杂，但是产品经理不太需要知道，我们实际上面对的是BMS均衡后的结果，而不是单个电芯。但需要知道，单个电芯的稳定性会影响整个电池的可用性，类比木桶原理。再例如，电池SOC（State of Charge，剩余电量）的计算可能会比较复杂，因为需要估算整个电池组的剩余电量。产品经理主要是了解到一些技术是复杂的即可，便于我们对一些功能的可实现性进行评估，不一定需要了解技术细节。

2.3 三元锂电池和磷酸铁锂电池的对比

前面提到了，不同电池差异最大的特性往往是在正负极这个维度上进行区分的，很多用户可感知的能力也是由于正负极材料不同导致的，所以我们重点聊聊三元锂电池和磷酸铁锂电池的特点。

好了，我们简单对比了磷酸铁锂和三元锂电池的特性。我们大体了解：

（1）磷酸铁锂物美价廉，三元锂贵有贵的道理

（2）二者正常工况差异不大，极端工况三元锂一般比磷酸铁锂性能要好

（3）磷酸铁锂电池相对更安全

同时，我们也引出二者“电量衰减”的概念，下文针对于电量衰减息息相关的各种充电玄学进行详细说明。

3.充电玄学

3.1 要充多少电？

一种说法是，三元锂不能充满，磷酸铁锂需要充满。

这是充电玄学吗？不是。

三元锂电池尽量不要充满，会导致电池容量衰减。在充电过程中，锂离子从正极跑向负极，正常情况下正极原来属于锂离子的位置会空出来。但三元锂的正极材料不稳定，并且其中的镍离子和锂离子直径接近，充满的时候电池内的电压很高，会加剧正极材料变化，镍离子占据了锂离子的位置，锂离子可用的位置越少，电池衰减的越多。

下图展示了电池电压、循环次数和电池容量的关系，可见充满的时候（Available stored energy = 100%）电池电压相对高(charge level = 4.20 V)，循环次数较少。如果每次都冲到85%-90%，循环次数几乎翻倍了。

补充一点，就算同样是三元锂电池，根据电芯工艺、生产厂家的不同，具体数值也会有很大变化。我倾向于产品经理不去关注具体的数值，而是去理解数据变化的趋势和不同因素之间的关系。我们不用苛求是否每个三元锂电池的循环次数都是300-500，而主要关注充到不同电量时，循环次数的变化程度即可。

那么磷酸铁锂电池也有这个特性吗？理论上是有的，但是我并没有找到很直观的数据图。不过磷酸铁锂电池本身循环次数远大于三元锂电池，正极材料相对稳定，工作电压更低，所以磷酸铁锂每次充满导致的电池衰减的影响没那么大。

同时，磷酸铁锂电池有另外一个特性，导致了我们需要忽略磷酸铁锂电池充满带来的电量衰减，而不得不每次都尽量都充满，那么就是磷酸铁锂电池由于放电特性，需要尽可能频繁地充满，帮助电量进行标定。

上图是不同的电池在不同电量下的电压情况，LFP是磷酸铁锂电池，NMC是三元锂电池。这两条线对比，就可以看出来三元锂电池在不同电量时，电压变化相对倾斜。而磷酸铁锂在很大一个区间内，电压变化非常微弱。而计算soc（计算这块电池还有多少电）时，电压是一个重要的值。如果磷酸铁锂电池一直不充满，BMS实际上不知道你0%和100%时的电压有没有变化（环境因素例如温度，电池的老化程度都会导致这个数值变化），一直处于中间几乎横线的区间进行工作，如果本身0%和100%的值已经变化了，BMS再拿原来的对应关系计算soc就会出现问题，最显著的问题是剩余电量比较低、环境温度比较冷的时候，BMS认为你还有电，但电池实际上没太多电，soc的显示值会发生跳变，突然变没了，进而带来用车安全问题。

理论上讲，磷酸铁锂电池每次放电到0%，也能帮助标定，只要让电压进入到非横线的区间就行。但是放电到0%的条件太苛刻了，正常人很少会出现这种情况。所以，磷酸铁锂电池最推荐的充电方式就是每次充电都充到100%。

3.2什么时候才充电？

一种说法是，不要等电池快没电了才充电。另一种说法是，不要充电太频繁，会损害电池。还有一种说法是，充好了电要赶紧拔掉充电枪，防止电池受损。

这些是充电玄学吗？几乎都是。

DoD（Depth of discharge）表示单次放电深度，充电是放电的逆过程。从100%用到80%，或者从50%用到30%，DoD都是20%。从上表可见，DoD越少，无论磷酸铁锂还是三元锂电池，循环次数就越多。

所以，理论上最健康的充电时机就是有机会就充电，俗称浅充浅放，不存在损伤电池的说法。

另外，电池充满了要拔掉充电枪嘛？如果是公共充电桩，一般用于临时充电，或者会有占位费，也不太会出现充满了插很久枪的情况。如果是家充桩，一般是交流充电，充满了要马上拔枪吗？

这个问题没有统一的答案，视不同的车型而定。

如果你搜索到针对电瓶车，或者是2020年以前针对国产廉价电车的答案，建议是充满之后尽快拔枪，防止电池过充产生危险。

但是如果你搜索特斯拉的相关资料，就会发现特斯拉建议车主在长期不用的时候尽可能保持插枪充电状态，这是为什么呢？

因为过去的廉价车型BMS功能差，过充保护应该是BMS的基础能力之一，电瓶车就更别提BMS了，针对他们而言，确实可能有过充风险。但是，像特斯拉，或者是新势力比较头部的一批企业，BMS技术已经相对成熟了，一般不需要考虑过充风险。

车辆静置不用的话，电池一般会以每天1%的速度掉电，如果电量耗尽，可能会面临车辆无法启动的风险。这里有个车辆结构的知识点，一般纯电车都有两块电池，一块负责提供动力能源的高压动力电池，这是我们一般会提到的电池。但还有一块容量更小的低压电池，俗称小电瓶，为车辆的启动、中控屏、娱乐系统进行供电，小电瓶没电了会从大电瓶里取电。

如果小电瓶和大电瓶都没电了呢？大电瓶要充电的话，需要小电瓶的电来启动车辆；但小电瓶又需要从大电瓶取电，才能有电源支持。最后就卡死了，车辆趴窝。

那么，一直插着枪会消耗电池的循环次数吗？且不说一般家用车的循环次数足够大家在车辆报废年限前折腾，如果你真心疼这一次两次的，那么电池是掉了1%的电马上充1%，重复100天，还是100%的电都掉光一次充满，对应的都是循环次数=1，本质上没有区别。

所以，如果是相对正规的企业交付的产品，一般来说长期不用时，是可以插着枪维持充电状态的。

3.3充电速度对电池有影响吗？

一种说法是，超充、快充更伤电池。

这是充电玄学吗？是。

充电速度会影响电池寿命吗？会。下图是我在一篇论文中摘出来的实验数据，可见充放电速率越快，电池衰减的速度越快。红色这条线是以3C倍率充放电的曲线，只有300来此循环，电容量就掉到没法看了。

但是，理论和实践是有很大距离的。

第一点，上文提到，不同的电池差异是很大的。另外在新能源车领域，除了电池本身的参数，BMS的能力也是影响电池寿命的重要因素。论文中给出的数据并不是你要开的那辆车的电池数据。因为电池出厂前都会经过各种验证，其中还有不少国标、行业标准。快充、超充技术既然是开放出来的，那么整套充放电系统就是适配这个技术的，一般都能确保你怎么使用，在报废周期内，是不会影响正常用车的。

第二点，本身电池充电过程也不是恒压、恒流，稳定维持在2C的过程。下图展示了一种锂电池充电过程中的功率曲线，一般来说锂电池是分阶段变化功率的。不同的车型、BMS、充电方式，曲线的样式会有较大变化，但一般都是先高、再平、再低的过程。所以真正以最高速度充电的时间也没那么长。

第三点，实际的充电环境中，也并非每次充电都要去顶满的超充站去充电。以物美价廉的普通三方公充站为例，一般一个充电桩有两根充电枪，平分120kW的功率。如果你一辆车去充电，功率相对高一点，这个时候再来一辆车用另外一根枪，你的充电功率就掉下来了。

第四点，我认为便利角度的影响会远大于电池寿命的影响。如上所述，就算你可劲造，在报废周期前，电量缩减一般不会太离谱。但是，如果你有家充，一般来说就是最方便、最便宜的充电方式了，用公共快充的机会会比较少，超充的价格更是家充的四倍以上，平时补电更不会用超充了；如果非要用超充、赶时间的话，估计也不需要在乎那每次小数点后好几位的电量缩减了。

综上，超充、快充还是慢充，其实我们不太需要考虑跟电池衰减的关系，更多从便利性和经济性进行考虑就行了。

3.4充电温度对电池有影响吗？

一种说法是，别在太冷的时候充电，会把电池冻坏。

这是充电玄学吗？不是。

下图是某电池在不同温度下充电功率变化曲线，可见温度越低，充电速度越慢。

另外，由于电池里面的电解液是液体，太冷了确实会冻伤。某款电池在-20℃到-30℃之间只能放电，不能充电，在-30℃以下，充放电均不能进行。并且，充电桩也有运行的温度区间，国标对直流充电桩的要求是-20℃~50℃之间能够正常使用。

所以，在太冷的天气让车辆别冻透了，确实是有一定道理的。

另外一个方面，这里的温度是指电芯温度。电芯包裹在车体里面，车辆为了确保电芯正常工作，也有热管理系统。在电芯过热或者过冷的时候，会帮助电芯调节温度。所以环境温度到了-20℃，只要别露天防止太久，电芯温度一般不会那么低的。从经验来说，环境温度-30℃，电芯也要7-8个小时才会降到-20℃。

从车主的角度，如果你本身在东北极寒之地，本身充电站数量就会很少，估计一般人也不会买纯电车。如果遇到极寒情况，尽量做好保温措施，别让车在露天静置太久。从设计者的角度，则要考虑各种低温预警、加热的方案。

4.懂了这些有什么用？

4.1 对于车主来说

除了磷酸铁锂尽量充满，三元锂电池尽量别充满以外，其他的充电小技巧我们大多可以归结为“充电玄学”。

在你便利的情况下，爱怎么充电怎么充电，爱去哪充电去哪充电。

买了车是让人开的，不是请了个带电的祖宗。（前提是你买的品牌值得信赖，一般来说主流品牌都不会差）

4.2 对于产品经理来说

作为产品经理，这个话题可太有意思了。我们上面聊了这么多，落到产品功能上会有哪些呢？

（1）充电状态：从插枪到拔枪，每个环节的状态机切换、数据展示、控制交互

（2）充电设置：调节充电上限、预约充电、交流充电电流

（3）充电热管理：低温提醒、电池预热等

其实，只落到了数量不多的零散功能上，并且里面几乎所有的功能都是低频功能，谁没事调着充电上限玩啊。

那学习充电底层原理，对产品经理来说价值高吗？我认为，是必须学习的。

第一个角度，底层原理是产品经理做出正确决策的必备信息。

一般车企的研发流程是V型模式，产品经理的上游一般是负责写硬件型号定义的工程师，他们先定义硬件及对应的底层信号有哪些能力，产品经理才在这基础上发挥、设计。如果产品经理不懂充电过程，全依靠上游输入，很容易跑偏的。

假如说，你的上游是对电子电气很专业的人，同时又了解用户场景，其实产品经理就写需求文档就完事了。但是实际上，大多数情况下产品经理应该是最了解用户场景的那个角色，同时如果你不懂底层原理的话，又怎么判断你的上游到底专业不专业呢？

举几个例子。

比如充电上限设置，你只有知道三元锂电池和磷酸铁锂电池对充满的区别，才能设计出合理的提示方式和提示文案，确保用户既不费心、又能按照相对健康的方式进行充电。

比如预约充电，一般设置充电起止时段，如果你选择10:00开始充电，那么用户10:01才插枪，是应该充电还是不充电？换句话说，是到时间点触发的逻辑，还是可用时段的逻辑，这些都跟信号定义有关，其实是你的上游需要考虑的。

比如交流电流设置，你能讲清楚什么时候需要调节充电电流吗？这个调节项会跟时间、地点有关系吗？

上面这些问题，既有用户场景的认知，又有充电底层原理知识。如果产品经理不懂充电原理，全靠上游输入，上游的设计不一定会跟用户场景匹配，到了下游在进行修改的沟通成本、改动成本可能就高了。

第二个角度，车企的产品经理应该追求“一次出手成功率”。

如果产品经理不懂，设计有瑕疵，像移动端产品一样上线之后再迭代可行吗？

理论可行，实际上不一定能落地。

首先，车企的用户量、数据量很局限。假如车辆保有量50w（已经很多了），每周充一次电，每次充电有10%的人调节充电设置，那么充电设置的dau也就7000+，堪堪够做分桶测试的用户量。

其次，以充电设置为例，这里面有些逻辑是车机的系统功能，需要ota，有些需要改底层信号，改动周期和成本就很高了。本身做ABtest以及迭代的性价比就很低。

再次，就算设计的有瑕疵，只要功能是可用的，绝大多数用户还是能用起来，顶多问下客服、发帖问车友，因为这一行设计不好的产品太多了，你去看传统品牌的设置功能，几乎都能找出很多体验问题。这些低频功能一般不会反映到销量数据上。说句暴论，这些低频功能只要别有bug，改起来甚至比不改的风险更高。

所以，对于车企的产品经理来说，就别寄希望于先把功能送上去后面再迭代了，能一次出手做出好的设计，得到用户的好评，是最理想的情况。正常情况下，你也不容易有资源去做这种功能的体验类改动。

所以，为了提高决策正确性，产品经理作为owner尽可能学习、搜集决策所需的信息量，我认为是必须的。

跟电池直接相关的基本就是这些，但充电远不止这些，还有另外一个重要的端——充电桩没有聊。下一篇文章会从充电桩和充电网络切入，聊聊车主更关注的充电确定性问题。