1.前言

之前说听到一期讲即插即充的播客，深刻感觉到懂技术的人不一定能把原理讲清楚。那期播客在讨论“为什么即插即充这么难”的时候，给我的感觉是缺乏系统、易懂的讲述结构，既没有把技术原理讲清楚，也没有涵盖同样重要的商业模式和业务模式领域的问题。对于懂的人来说，会感觉听着很不过瘾，很多话题并没有深入展开讲清楚，也没有揭示一些相关话题的关联关系；对于不懂的人来说，一个名词的来龙去脉听不明白，在解释复杂过程的时候很容易被一些一知半解的名词卡住，听不明白。

要讲清楚即插即充，要从充电过程的上下游开始讲起。

前文讲过电池充放电的基本原理，本文希望讲清楚：

（1）需要了解哪些参与者，才设计好充电功能

（2）充电过程有哪些产品经理需要关注的特点

（3）即插即充难吗，为什么？

2.充电的上下游有哪些

如果想当然地理解，给电车充电不就是把插头插到车上吗，还能有多复杂？实际上，从实现的视角来说，充电过程是涉及到很多模块/角色的、有一定复杂度的过程。上图简单展示了公共充电一些核心参与模块/角色的关系，实际上参与者会更多，例如服务充电站的金融服务、保险服务等，但是跟用户充电这件事的直接影响不大，所以不展开了。

上图中，深蓝色的模块都是可能与用户有直接软件交互的模块，产品经理是需要深入理解的。浅蓝色的模块是虽然与用户直接关系不大，但是会影响功能逻辑，产品经理按需了解相关模块的知识点即可。

（名词扫盲：公共充电指的是用户在公共的充电站进行充电的过程，相对应的是家充/私充，用户在个人充电桩进行充电。私充过程要比公共充电稍微简单一点，所以优先讨论公共充电）

2.1 智能座舱：用户直接与车交互的触点

第一，充电状态展示、充电设置等功能都需要在智能座舱呈现，首先需要了解智舱的系统规范，进而合理设计功能样式。

第二，充电状态是一个持续很长时间的状态，用户查看充电信息、调整充电设置的需求一般和大屏的其他娱乐、功能性需求在同一个场景下，也需要横向了解其他模块的并发关系，统一用户体验。

第三，智舱一般会有不同的域控制器，一般来说，负责底层信号的域控制器会处理功能核心逻辑，负责娱乐、大屏展示的域控制器负责交互呈现，所以也需要简单了解智舱相关的电子电气架构，了解功能实现的组织分工、不同专业的项目节奏。

2.2 手机车控：更常用的用户触点

虽然一般来说，充电的核心逻辑在车端，但是根据调研，绝大部分用户还是以手机车控操作相关功能。

手机车控除了需要兼顾到智舱一样的应用设计规范、功能并发情况，还需要考虑数据通信原理。车端负责充电逻辑的模块是休眠还是唤醒状态，车与云端通信是否正常，手机与云端通信是否正常，在这些耦合场景下，都需要考虑到合理的展示、提示方式。

2.3 电池/BMS：让车能够充电的基础模块

不展开聊了，详细可见 《智舱产品经理补课笔记3：电池和充电玄学》

2.4 热管理等模块

充电过程不是只有电池一个硬件在工作，其中最容易让用户感知到的就是热管理模块。

由于温度过低时电池的充电性能会受到影响，所以在低温场景下，充电前、充电中、充电后都有可能需要热管理模块发挥作用。

2.5 充电桩

细分来说还要区分充电枪和充电桩。真正与车进行连接的是充电枪，一座充电桩可能有多个充电枪。充电桩从电网取电，转换成车匹配的电，电网与充电桩之间会有变压器，一座变压器可能对应多个充电桩。

变压器有功率上限，充电桩也有功率上限。变压器的功率上限一般不等于它下游所有充电桩功率上限之和。

对于一个充电站而言，不可能24h满负荷工作，所以按照最高功率进行配电，对电网来说是一种浪费。当变压器的功率上限小于（正在工作的充电桩数量 * 每个充电桩功率上限）时，单个充电桩肯定不会以最高功率充电。这里有负载均衡的专业话题，我们不深入展开，为了便于理解，可以简单认为这种情况下单个充电桩的实际功率 = 变压器功率上限 / 正在工作的充电桩数量。

充电枪和充电桩同样存在负载均衡的问题。以公充站非常常见的120kw双枪为例，一根充电桩的额定功率上限是120kW，这个时候有两辆支持120kW充电功率的车用同一根桩同时充电，我们可以简单理解为两边都只能以60kW进行充电。

（实际上充电过程并非恒定功率，可能会一边大一边小，这又进入负载均衡的话题了。负载均衡对一般用户来说并没有直观体验，我们不做讨论，只需要简单理解为均分功率）

现在，对于充电过程的讨论终于从桥的一端（车）走到了另外一端（桩），并不是说你的车支持多少功率就能以多少功率充电，实际的充电功率会小于等于min{车功率，桩功率}。

2.6 充电协议

为什么说是小于等于呢？

功率可以用来表示充放电速度，功率P = 电压U * 电流I。所以我们要看充电桩和电池的电流、电压具体的值是多少，才能知道具体的功率大小。

引入第一个变量，一般来说，锂电池充电过程会经过涓流、恒流、恒压这几个阶段，所以在完整的充电过程中，哪怕真的能达到额定功率，也只是一段时间。

第二个变量是桩的输出功率。再回到功率P = 电压U * 电流I这个公式，桩输出的电流和电压都是各自有上限的。桩的电流电压上限和车的电流电压上限取最小值，可以理解为当前的实际电流电压情况。

我国的充电站一般是小电流、大电压的模式，这样充电设备的发热少一点。特斯拉是大电流、小电压的模式，车的最大电压有上限。所以特斯拉的车在很多国内三方快充站里面实际充电速度是没那么快的，这就是因为取了车和桩电压、电流最小值的原因。

你看，充电过程中车和桩的电流电压有这么多变化和限制，怎么保证不出问题呢？这就需要充电协议。协议是对数据格式和计算机之间交换数据时必须遵守的规则的正式描述。简单的说了，网络中的计算机要能够互相顺利的通信，就必须讲同样的语言，语言就相当于协议。充电协议就是车和桩之间约定好的一套对话格式。

我认为充电协议已经比较深入技术领域了，产品经理没必要了解的很清楚，这里只是引出这个名词，以及一个问题：如果我们把充电协议当做一种语言的话，怎么确保这么多种车、这么多种充电桩，大家说的都是同一套语言呢？

所以有了充电国标，从国家角度发布一套标准，你的车和桩如果要在这个地方运行，最好大家都遵守这个标准，能省去很多沟通成本。国标一般不是强制性的，但实际上大家基本都遵守国标，确保自己的产品有足够的兼容性。

2.7 充电国标和充电流程

充电国标有非常多的文件，有的约定了硬件连接的规格，有的约定了信息通信的格式，我把需要了解的简单讲讲。

另外多说一点，新能源行业的国标文件特别特别多，拿着国标号去道客巴巴搜索特别方便。

（1）对硬件的国标：GB/T 20234.3

这份国标中最重要的信息是限定了直流充电桩的接头样式（同理还有一份材料约定了交流充电桩的硬件规格)，就是下图一这种好多接口的大插头。在不同的国家，接头样式差异是非常大的，图二就列出了一部分地区主流的充电插头样式。

对于我们的充电插头，要注意一点，就是我们有几根线（上图标着充电通信can的），是可以进行数据传输的。由于can线的存在，让我们在充电过程中车辆和桩可以互相发送一些信息。

多说一下，有些地区的插头是没有can线的，他们用电力线载波的形式传输信息。

另外有个八卦，之前我们发现一段时间特斯拉的车在国内的公共快充站里经常出现充电枪被锁住拔不出来的情况，除了特斯拉那个时候跟直流充电协议国标不太匹配以外，在硬件结构上，国产新能源车一般车上只有慢充口有主动锁止结构，快充口只有一个卡扣，锁止结构在充电枪上。但是特斯拉在车上的直流充电口也有个主动锁止结构，导致枪的锁止结构跟充电口互相卡住。这我也是道听途说，并没有亲自验证。

这里只列举了直流充电的国标，同理也有交流充电设备的国标，不再单独说明了。

（2）对通信协议的国标：GB/T 27930

这份非常长的文件限定了充电通信协议的标准。作为产品经理，我们不太需要关注每一帧报文的具体内容，先了解充电通信的主要环节即可。

上图是充电国标中对充电过程的定义，这张图有三个需要关注的点：

1.任何充电过程，都是以物理连接为起始的，只有先插上枪，才可以建立通信通道，进而执行后续的环节。

2.在充电进行之前，会进行握手、参数配置等阶段，这些阶段没有大电流传输，主要用于BMS和充电桩互相确认。这里面最重要的信息是车辆的vin码，它相当于车的身份证，对于公共充电运营商而言，一般需要用户提前在平台上录入vin码，这样充电桩获取vin码后才能知道是哪个用户在充电。

3.任何一个环节都有超时的情况，停留在一个环节时间过长，会导致超时错误，结束充电，然后又得从物理连接重新开始，即重新插拔枪。不同运营商的超时时间不一样，一般也就是1-2分钟。

为什么要了解这三个信息，因为这对于我们后面了解即插即充的原理和可能存在的问题至关重要。

另外，这张图其实并没有完全表示出公共充电的流程。公共充电由于是一个商业行为，所以充电桩必须确认车辆有资格进行充电，才会进行充电，所以在真正充电之前会有一个“鉴权”环节。我们把上图换成更业务视角的流程图如下：

另外，鉴权一般还跟支付相关。鉴权除了确认车辆和充电桩规格匹配以外，最重要的环节就是确认这个用户身份，并且确认用户有能力支持本次充电的费用。

确认用户身份的动作比较简单，绝大部分是通过用户扫充电桩上的二维码进行的，也有小部分运营商（例如国网）要求用户输入账号密码登录。（实在太难用了）

确认用户有能力支付费用的方式差异比较多，大体分为以下几种：

1.预付费： 用户需要提前向自己账户中充值一定金额，才能开充电。大部分运营商在充电结束后都会把剩余金额原路退回，也有一些小运营商的退费渠道设计的很晦涩难用，导致用户投诉。

2.先充后付 ：充电运营商一般都和一些信用服务合作，例如微信支付分。

这样，我们再迭代一下上面的充电流程图，并且忽略异常链路，只看主链路，就有以下变种：

很显然，第二条链路比第一条链路短很多，用户需要执行的操作只有插枪+扫码登录即可。那么这个流程可以更简短吗？插枪属于必然需要执行的操作（除非以后有机器臂代替人工操作），我们能不能去掉扫码登录这一步呢？这就有了即插即充。

2.8 公充即插即充

即插即充，顾名思义，就是插上枪就能充电。根据上文的梳理，我们只要能去掉扫码登录的环节就能实现即插即充了。

让我们回顾2.7-（2）里面对充电协议国标的解读，在充电前的通信过程，车和桩会进行通信，其中vin码是重要的信息，是每辆车唯一不重复的编码。如果在一个充电平台上，一辆车只能被一个账号绑定，那么我们知道了这辆车的vin码，就能知道这是哪个用户账号，进而对这个账号进行扣费。

另外，虽然字面意思上，即插即充只是去掉了扫码环节，但一般实现上即插即充也会伴随先充后付，这样不仅充电前是插枪即充，充电后也是拔枪即走，不需要再掏出手机付费，这个流程是理论最优的用户体验，这样，我们的用户流程就变成了：

这样看起来，即插即充好像很简单、很好实现，真的是这样吗？

非也。

第一，我们注意到无论是即插即充还是先充后付都需要提前开通。先充后付依赖信用平台，必然由用户不愿意或者不能够开启。即插即充需要用户提前注册对应充电运营商的账号并且录入vin码，总有用户不会执行这个操作。

第二，即插即充本质上是插枪后自动获取vin码，进行鉴权。让我们回顾2.7-（2）里面第三条解读，充电过程中任意一个环节都有可能超时，如果一个没有开启即插即充的用户，插枪后被自动执行了即插即充的鉴权流程，流程必然是走不通的，这个时候他磨磨蹭蹭掏出手机想要扫码，结果这个流程已经超时了（从插枪到掏出手机扫码超过1-2分钟是很常见的，特别是充电桩上贴了花花绿绿各种二维码，不知道要扫哪个的），他就不得不重新插拔枪，并且在超时时限之前抓紧时间操作。

对于绝大多数用户来说，他们真的能理解上面这些限制，并做出正确的反应吗？

所以，即插即充其实是有设计难度的，难度不在于开通了即插即充的用户怎么使用，而在于怎么避免影响没有开通即插即充的用户充电失败。

不同的充电运营商是有不同解决方案的，这里列举出一部分做法：

（1）点击启动。 例如国网，要使用即插即充的话，需要到屏幕上点击一下“即插即充”。这样做的目的是区分是否开启即插即充的用户，对于已经开启的用户，点击按钮后就走即插即充的鉴权流程，用户直接插枪就行；对于没有开启即插即充的用户，则按照国网正常流程插枪、扫码/登录鉴权，防止过早开始自动鉴权进而导致鉴权失败。这种做法的弊端是，并不是严格意义上的即插即充，是即插即点再充。好在只是点一下屏幕，且用户同一阶段本身还需要下车插枪，所以真正的体验并不繁琐。

（2）小电流供电。 这种做法是插枪后，先快速进入充电阶段，用一个很小的电流维持充电阶段不结束。同时进行云端匹配、鉴权，如果即插即充鉴权通过后，就改成大电流正常充电。如果即插即充鉴权不通过，则仍维持小电流等待用户用普通鉴权方法开启充电。这种做法的弊端是积少成多，小电流充电产生的电费就是纯成本了。

（3）魔改信号线。 需要把充电桩的接头魔改，让数据线能够模拟重新插拔枪的信号。如果用户即插即充失败且超时之后，他在进行普通扫码鉴权的时候，让魔改线欺骗车和桩，让他们以为已经重新插拔枪了。这种做法的弊端是有改造成本，且下面讲充电网络的时候会了解到充电运营商对充电站不一定有很强的掌控力，推进大量充电站布局这种魔改桩还是有挺大难度的。

（4）魔改车、桩。 这种是最离谱的方案，要求车的BMS在进行国标鉴权之前，提前发送vin码让桩检查它支不支持即插即充。由于同时涉及车和桩的改造，我们可以认为是最难落地的方法。

以上汇总成即插即充的 问题一： 即插即充的方案各有差异、各有弊端。

除此之外，还有这些问题——

问题二： 不同充电运营商的账号不互通，因此需要用户在各个平台分别开启即插即充，比较繁琐。

问题三： 即插即充涉及云端鉴权，对场地的信号强度有要求。

问题四： 涉及到桩站改造的即插即充方案，考验充电运营商对充电站的管控能力。

问题五： 即插即充需要用户提前在平台开通，对部分用户而言有操作门槛。

所以，使用公充的即插即充还真不是那么简单的事情。

2.9 私充即插即充

聊完公充的即插即充，家里的私充桩有即插即充吗？

必然是有的。

废话少说，我们直接看私充常见的充电流程：

其中，第一条是开放模式，即桩不再认证使用桩的人和车是谁，插枪后只匹配车桩的规格信息，确认车匹配之后直接进行充电，没有鉴权流程。虽然这条在体验上确实是即插即充，但是是对所有人的即插即充，存在安全问题。所以真实场景中，开放模式的桩一般会被桩主锁在箱子里。有一些品牌会把开放模式称作即插即充，但严格意义上我认为这种没有安全校验环节的方式不能称为即插即充。

下面的三条均是通过不同的鉴权方式进行充电的流程，无论鉴权的方式是什么，本质都是用电人拿着代表身份的“钥匙”，允许桩开始供电。所以，私充的即插即充就是想办法把“插钥匙”的过程变成自动的。与公充相比，由于不涉及付费，所以私充的即插即充手段更广泛一点。

私充即插即充常见的方式有：

（1）车桩蓝牙匹配。 车主买了车和同一品牌的充电桩之后，云端向车和桩下发对应的蓝牙密钥。车停在桩附近的时候，自动连接蓝牙并校验密钥，校验通过后开启充电。这种模式主要应用在主机厂自己的品牌桩上，因为需要同时把密钥下发给桩和车。

（2）车桩wifi匹配。 流程跟蓝牙匹配相似，只是把蓝牙通信改成wifi通信，特斯拉是这样的。

（3）手机和桩蓝牙匹配。 车主买了充电桩之后，云端向车主的手机和桩下发密钥，手机在桩附近的时候，与桩进行蓝牙匹配并校验密钥。这种模式主要是第三方充电桩在用，例如特斯拉车主买了个星星充电的桩，星星充电肯定不可能向特斯拉的车里下发密钥，只能向车主手机上的星星充电app里面下发密钥。

整体来说，私充即插即充比公充要简单一点，产品设计的时候处理好用户与桩的匹配关系、密钥下发和保存的流程、蓝牙自动连接及轮询的能力即可。唯一比较麻烦的是某些充电桩如果安在完全没有信号的地下车库里面，云端就不能通过sim卡把密钥下发给桩了，可能需要考虑其他通信方式。（例如先在有网的环境下把密钥下载到手机上，手机再蓝牙连接发送密钥到桩上；或者通过U盘或其他专用调试设备对桩进行配置。）

2.10 充电网络

充电网络是最后一个要素，也是最复杂、最重要的一个要素。

充电网络是一个复杂、庞大的商业生态，从电网取电，转化成商品传输给电动车，有很多组成角色。

通俗来理解充电网络，我们用点、线、面简要说明。

（1）点：充电站

充电站是充电网络的基本组成单位。作为新能源车主，在外充电的时候下意识都是去找XXX充电站，例如星星充电、特来电等。但是充电站和充电站还不一样，星星充电、特来电都是充电运营商的名字，具体的单个充电站既有这些运营商自建的站，也有个人站长自己投资建的站，然后接入运营商平台的，还有主机厂自己投资建的站。

投资建站不是有钱就行，不同地区一般都有相对复杂的流程，例如各种备案、各种部门验收、用电报装、接入充电设置监控平台等等。

充电桩及相关的设备也有各种等级，对应不同的建站成本。不同位置、规格的场地，也是影响成本的重要因素。以10根120kw双枪充电站为例，估算下来一次性建站预算要过百万。建一座充电站的回本周期至少需要两三年。如果后面赶上设备更新换代，又是一笔大花销。

所以，同一个充电运营商下，必然会存在环境、服务质量参差不齐的站。同一个站也有可能接入多个运营商，在地图上一个点位会显示两个品牌的充电站。

还有特殊情况，例如商场的停车场，可能有多层，里面分布很多品牌充电站的情况。我就去过一个商场停车场分布着蔚来、特斯拉、极氪、小鹏的充电站，那在地图上展示真叫一个热闹。

（2）线：充电运营商

星星充电、特来电、小桔充电都是充电运营商的名字，充电站接入运营商之后，在对应的运营商平台可以搜到这个站，运营商也会给充电站很多运营支持，例如扫码支付、即插即充等能力。一般来说，运营商自己建的站被称作直营站或直连站，环境普遍好一些；接入的个人站被称作互联站，环境参差不齐。由于个人站长的配合程度不同，一般来说功能、设备也不容易及时更新。

充电运营商的头部效应还是很显著的，以充电桩数量为例，前五名占据了非常大的市场。当然评价维度是很多方面的，例如小桔充电虽然充电桩数量不多，得益于滴滴庞大的网约车主和小桔普遍比较便宜的充电价格，小桔充电的充电量应该是第一还是第二（懒得找数据了）。

涉及到充电运营商有一个很坑的地方就是数据接入。如果你是一个地图应用，一般来说只会有充电站的基础数据（名称、位置等），想要查看实时的深度数据（电价、空闲桩数等），是需要花钱向充电运营商买数据的。这些数据一般以年计费，每年交一次钱，价格还不低。这是我刚开始接触这个业务的时候比较差异的，在我看来地图明明是给充电站导流了啊，竟然地图不收流量费用，还要反过来交钱。后来我想清楚了，之前充电中的核心矛盾在供给侧，所以掌握了供给资源的充电运营商就有议价权。如果以后充电站趋向饱和，核心矛盾转移到需求侧，估计就要运营商向地图买流量了。但是呢，考虑到建站的复杂流程、高额成本，供给侧虽然在持续提升，离饱和应该还挺远的。

所以，我们在一些地图产品里搜不到某个站，或者里面显示不出正确的数据，那就说明这个图商的钱没花到位。

（3）面：互联互通

如果地图想要有最全的充电站数据，需要每年为大量运营商交份子钱。另外几乎每家运营商都有自己的app，之前基本只能搜索自家的数据。这就苦了电车车主——对于地图产品来说，买下所有的数据显然roi不够高；而使用运营商app又得下载一堆，来回比价、查看空闲情况。所以自上而下在行业内倡导互联互通。

互联互通有三个方面：

一是充电物理接口及通信协议互联互通，这件事在商用领域基本已经普及了。

二是充电服务的信息互通，充电站的深度数据可以跨app互相查询。

三是充电服务的支付互联互通，实现跨交易平台、跨运营商的充电支付。

这里面第二点第三点就看出来麻烦了，一方面是数据互联后能够便利用户，促进供需共同发展，但是这里面涉及到充电运营商之前习惯的卖数据份子钱；二是如果支付都互通了，那核心矛盾就从数据资产转移到了C端获客，大家的数据和功能完全互通之后，就变成C端获客的内卷了。这方面我没有很深入的研究，但是就自己的体验来说，虽然几大头部运营商可以在自己的app里面查到某些竞品的数据，但是数据的实时性、准确性以及功能完整程度跟自营站相比还是有差距的。

3.充电痛点和解决方案

前面都在讲供给侧，那么需求侧的车主在充电方面会有哪些痛点呢？

我的第一个认知是，用户的需求痛点几乎都集中在“找站确定性”层面。

我摘选了一份公开报告里面一些相关的用研，这个结论跟我们内部用研也是高度匹配的。虽然在某个阶段，充电过程中可能也会有一些问题，例如枪坏了、充电跳枪、无法拔出等，但是主流的问题还是找站问题。如何更便捷、准确地帮助用户找到可用的站。

除了可用之外，还有一层是经济性的需求。由于不同运营商的经营策略，充电的费用是不同的，当然越便宜的充电站越拥挤。对于一个很繁忙的站，搜索的时候还有空枪，可能开过去之后又要排队了。如何权衡用户追求便宜的需求和追求确定性的需求，也是一类问题。

那么这一类问题怎么解呢？我自己当前的认知是，核心矛盾要看供给侧。

虽然上面所有的问题都是需求侧的问题，但是，用户想要充电的时间一般是固定的，特别是一些临时、偶发场景，在供给不足的前提下，不解决供给问题，很难从大盘上提供全局更优的方案。

另外，虽然新能源车发展比较迅速，这些年充电网络发展也同样迅速。参照下图，充电桩的增速是要超过新能源车增速的。除了数量增加以外，车和站的最大功率也不断提升，对于超充站而言，十几二十分钟基本就能充到足够使用的电量了。如果我们以年为单位调研电车车主的充电痛点，我认为大概率是逐年缓解的。

随着供给侧的优化，需求侧的需求也会逐渐变化，从普遍的确定性需求转移到节假日等特殊时段、特殊场景的确定性需求，以及普遍的舒适性、经济性需求。所以，相比在供给侧没稳定的情况下，花大力气解决需求侧问题，伴随供给侧共同成长应该是更长期视角的解决方案。