电动汽车充电时间模拟器

用于估算电动汽车充电所需时间的工具。调整电池容量、起始/目标SOC、充电器功率与充电效率，即可实时看到所需电量、从电网取用的电量、充电时间、增加的行驶里程与充电费用。模型已计入 80% 以后充电功率的衰减（taper）。

参数设置

电池总容量

kWh

电动汽车搭载电池组的额定容量

起始SOC

开始充电时的荷电状态（State of Charge）

目标SOC

希望充到的荷电状态。长途出行以 80% 为宜

充电器功率

交流充电为数 kW，直流快充为 50～350kW

充电效率

电网取用电量中实际进入电池的比例

计算结果

—

所需充电电量 (kWh)

—

从电网取用电量 (kWh)

—

充电时间

—

平均充电功率 (kW)

—

增加行驶里程 (km)

—

充电费用 (日元)

—

电动汽车充电过程 — 电池与充电功率曲线

电池电量表从起始SOC充至目标SOC。下方曲线为充电功率曲线 — 80% 之前为满功率，80% 以后逐渐衰减。

充电时间 vs 充电器功率

SOC vs 时间（充电过程中的变化）

理论与主要公式

$$t=\frac{E_{0\to80\%}}{P}+\frac{E_{80\to100\%}}{0.5\,P},\qquad E=C_{batt}\cdot\frac{\Delta\text{SOC}}{100}$$

充电时间 t。P：充电器功率 [kW]，C_batt：电池总容量 [kWh]，ΔSOC：充电的SOC区间 [%]。SOC 超过 80% 后充电速度大幅下降，为保护电池，该区间按功率的一半（0.5P）处理。

$$E_{grid}=\frac{E}{\eta},\qquad P_{avg}=\frac{E}{t}$$

从电网取用电量 E_grid（η：充电效率）与平均充电功率 P_avg。电费按 E_grid 计费。

什么是电动汽车充电时间模拟器

🙋

我原以为给电动汽车充电就像加油一样，时间就是"容量÷功率"。难道没有这么简单吗？

🎓

作为出发点这是对的。把想充入电池的电量除以充电器功率，就能得到大致时间。例如要充入 36kWh，用 50kW 的充电器，36÷50 约为 0.72 小时，大约 43 分钟。但在此之上还要叠加两个"现实因素"：充电损耗，以及充电速度的变化。

🙋

损耗是说，从插座取来的电并不会全部进入电池吗？

🎓

对。在充电器、线缆以及电池内阻里，取来的电大约有一成会变成热量散失。这就是充电效率，大致为 85～95%。所以"想往电池充入 36kWh"时，要从电网取用 36÷0.90＝40kWh，电费就按这 40kWh 来计。把左边的效率滑块调低，就能看到电网取电量和费用都在上升。

🙋

原来如此。那另一个"充电速度的变化"又是怎么回事呢？

🎓

这才是最关键的部分。电动汽车并非以恒定速度充电。SOC（荷电状态）在 80% 左右之前，电池会完全接受充电器的满功率。但超过 80% 后，为保护电池会有意减小充电电流，这就叫功率衰减（taper）。看下方画布上的曲线，80% 之前是平的，之后就急剧下降。

🙋

为什么超过 80% 后还要特意放慢呢？我明明想尽快充满。

🎓

越接近满充，电芯电压越高，此时持续通入大电流，锂就会以金属形式在负极析出。这会导致电池劣化、发热，最糟时甚至起火。所以 BMS（电池管理系统）会从 80% 附近起减小电流。结果，最后 20% 可能与前 80% 花费几乎一样的时间。因此高速公路快充的铁律是"充到 80% 就先走"。不妨把目标SOC设为 100%，看看时间会延长多少。

🙋

那么想充得快一些，选功率大的充电器就行了吧？

🎓

基本上是的。看"充电时间 vs 充电器功率"这张图，功率较小时，时间下降得很陡。但功率继续加大，效果会趋于平缓，因为车辆本身有接受功率的上限，再加上 80% 以后的功率衰减。现实的做法是：日常在家用交流充电（数 kW）夜间慢慢充，远行时才用快充（50～350kW）迅速补到 80%。

常见问题

最简单地说，就是"想充入电池的电量 ÷ 充电器功率"。所需电量为电池总容量 × (目标SOC − 起始SOC)/100。但真实的电动汽车并非以恒定速度充电：SOC 约 80% 之前以充电器的最大功率充电（恒流段），80% 以后为保护电池而减小电流（功率衰减）。本工具以 80% 为界分成两段，80% 以上区间按平均为充电器功率一半来计算时间。

锂离子电池越接近满充，电芯电压越高，此时若继续以大电流充电，锂会在负极表面析出（析锂），导致电池劣化与发热。为避免这种情况，电池管理系统（BMS）会从 80% 左右起有意减小充电电流，这就是恒压（CV）段，也称功率衰减。结果是最后 20% 可能与前 80% 花费几乎相同的时间，因此长途出行时通常建议"充到 80% 即出发"。

充电效率是指从电网取用的电能中，实际存入电池的比例。其余部分以充电器、线缆和电池内阻的发热形式损失掉。效率一般为 85～95%，本工具默认 90%。也就是说，要往电池充入 36kWh，需从电网取用 36/0.90 = 40kWh。电费按实际从电网取用的电量计费，因此充电费用用电网取电量来计算。

家用交流充电功率较小（日本约 3kW，北美 240V 约 7～11kW），适合夜间慢慢充至满电。直流快充（DC，50～350kW）功率大，是为长途途中短时间补能至 80% 而设的设施。在本工具中把充电器功率从 1.4kW 调到 350kW，就能看到充电时间的巨大变化。日常在家用交流充电、只在远行时用快充，是基本的使用方式。

实际应用

家庭充电规划：若每天通勤都使用电动汽车，关键在于仅靠夜间交流充电是否足够。例如每天行驶 40km，电耗为 6km/kWh，则每晚约需补充 6.7kWh，3kW 的交流充电器 2～3 小时即可完成。在本工具中输入电池容量、起始/目标SOC与充电器功率，即可估算夜间充电时间与电费。配合谷电（低谷电价）方案，可使能源成本大幅低于燃油车。

长途出行的充电计划：在高速公路出行时，每个快充站充到多少会左右整个行程。把目标SOC定在 80%，即可避开衰减缓慢的区间，缩短停留时间。在本工具中改变起始SOC、目标SOC与充电器功率，估算各服务区的充电时间，再结合休息节奏，就能制定不紧张的计划。把目标设为 100%，便能一眼看出最后 20% 会占用多少时间。

充电基础设施与场站设计：在商业场所或住宅小区安装充电器的运营方，需根据预期车辆的电池容量与SOC区间，估算每车的占用时间与所需的供电容量。大功率快充虽然单车周转快，但峰值用电合约成本较高。本工具这样的充电时间估算，有助于充电桩数量、功率与计费单价的初步决策。

车队（公务车・物流）运营：对配送货车、出租车等运营率直接关系收益的车队，充电必须安插在作业间隙中。根据电池容量、每天的SOC区间与可用充电器功率，可验证夜间或装卸等待时间内能否完成充电。计入功率衰减后，甚至可能得出"不充到 100%、按 80～90% 运营反而总可用时间更多"的判断。

常见误解与注意事项

首先常见的误解是"把充电器的功率直接当作充电速度"。即便接入 50kW 的快充，车辆也并非时刻都在接受 50kW。当电池偏冷、SOC 较高、或温度上升过高时，车辆会减小接受功率。尤其超过 80% 后的功率衰减非常明显，标称的充电器最大功率与实际平均充电速度会有很大出入。本工具的"平均充电功率"应理解为已计入功率衰减的有效值。

其次，"把每次充到 100% 视作理所当然"的想法。日常每次都充到 100%，会增加满充状态下的存放时间，加速锂离子电池劣化。许多厂商建议日常以 80～90% 作为上限参考。在本工具中把目标SOC设为 100%，便能体会最后 20% 所花时间之长。从电池寿命与充电时间两方面看，除长途出行前外，充到 80% 已足够。把SOC用得过低（接近 0%）同样对电池有负担，因此大致在 20～80% 区间内使用较为稳妥。

最后，"电耗（km/kWh）始终恒定"的误解。本工具按 6km/kWh 的参考值计算增加里程，但实际电耗会因车型、车速、气温、空调使用、路面与坡度而大幅变化。尤其冬季，因取暖与电池低温特性，电耗恶化三到四成并不少见。所显示的增加里程仅为标准条件下的参考值，在寒冷地区或高速行驶较多时应保守估算。制定充电计划时应留有余量，确保即使在最差电耗下也能抵达目的地。