漫谈市面上主要存在的几种充电标准
2015年底,我国发布新修订的电动汽车充电接口及通信协议5项国家标准,这意味着我国充电接口标准修订工作取得了重大进展。那么是不是所有的新能源汽车都采用相同的充电标准,特斯拉汽车能否采用国标充电器,快充和慢充到底有什么区别,带着这些问题,我想通过图解的方式带着大家了解一下目前国际上一些主要的电动汽车充电接口规格和特点。
那么到底是什么人制定的标准?
电动汽车汽车充电系统标准有以下几个标委会牵头:
A)IEC TC 23 国际电动委员会
电气附件 Electrical accessories SC 23H 工业插头插座Industrial plugs and socket-outlets
B)IEC TC69国际电动委员会
电动道路车辆及电动工业货车技术委员会 Electric road vehicles and electric industrialtrucks
C)ISO的TC22 电气电子设备 Electrical and electronic equipment
产业在电气化的过程中,毕竟由欧洲(德国为主)、美国、日本和中国这几个国家的汽车公司所主导,所以目前电动汽车供电设备(EVSE)与电动汽车之间的互联,主要由这几个标准来界定。在这些关键的标准里面,基本上中国都派出了人员参与,担任一定的职责。
安全标准
最为核心的安全标准是TC22分标委下面的ISO/IEC 17409安全要求。
那么到底是什么人制定的标准?
电动汽车汽车充电系统标准有以下几个标委会牵头:
A)IEC TC 23 国际电动委员会
电气附件 Electrical accessories SC 23H 工业插头插座Industrial plugs and socket-outlets
B)IEC TC69国际电动委员会
电动道路车辆及电动工业货车技术委员会 Electric road vehicles and electric industrialtrucks
C)ISO的TC22 电气电子设备 Electrical and electronic equipment
产业在电气化的过程中,毕竟由欧洲(德国为主)、美国、日本和中国这几个国家的汽车公司所主导,所以目前电动汽车供电设备(EVSE)与电动汽车之间的互联,主要由这几个标准来界定。在这些关键的标准里面,基本上中国都派出了人员参与,担任一定的职责。
安全标准
最为核心的安全标准是TC22分标委下面的ISO/IEC 17409安全要求。

电动乘用车相关充电标准
IEC SC23H 分标委
该分标委主要是处理接头的,下面界定充电接口的物理性状的要求,如表1所示,这是导致全球不同充电接口不一样的那部分。不过也是由于本身的局部电网的差异造成了一定差异性。
IEC62196‐1: 插头插座基本要求
IEC62196‐2: 交流尺寸和互换性要求,主要包含Type1(美国、加拿大、韩国、日本、澳大利亚等地)、Type2(欧盟)和中国标准三种。
IEC62196‐3+62196‐3‐1: 直流尺寸和互换性要求,包含在Type1
和Type2上演进的Combo12系统和中国直流充电接口和CHAdeMO四种类型,其中前两者使用的控制逻辑都是一样的基于PLC的,而后两个都是基于CAN协议的。
该分标委主要是处理接头的,下面界定充电接口的物理性状的要求,如表1所示,这是导致全球不同充电接口不一样的那部分。不过也是由于本身的局部电网的差异造成了一定差异性。
IEC62196‐1: 插头插座基本要求
IEC62196‐2: 交流尺寸和互换性要求,主要包含Type1(美国、加拿大、韩国、日本、澳大利亚等地)、Type2(欧盟)和中国标准三种。
IEC62196‐3+62196‐3‐1: 直流尺寸和互换性要求,包含在Type1
和Type2上演进的Combo12系统和中国直流充电接口和CHAdeMO四种类型,其中前两者使用的控制逻辑都是一样的基于PLC的,而后两个都是基于CAN协议的。

电动汽车车端充电插座概览

这里需要说明的是,如前所述,欧洲特别是德国有三相电的充电诉求,使得该接口很复杂,有好几种配置,单相交流、三相交流、低功率直流和中等功率直流,特斯拉在欧洲和现在中国使用的直流充电配置,就是如图的最右边的连接方式。

这次修订的20234.1.2.3,主要是接口方面,主要是对电子锁位置、引脚尺寸、干涉情况做个系统性的修正,如图所示。
如前文所述,目前国际上主要的电动汽车充电接口规格主要有以下几种:
一、CHAdeMO 快速充电接口
一、CHAdeMO 快速充电接口

CHAdeMO是日本日产及三菱汽车等支持的CHAdeMO插座,Chademo从日语翻译过来意思为“充电时间短如茶歇”。这种直流快充插座可以提供最大50kw的充电容量。兼容这套标准的车型包括日产Leaf、三菱i-MiEV等。

CHAdeMO充电方式由日本的汽车厂商所确立,采用直流充电方式,最高功率为62.5kW。其特点,是将充电器的插头分成普通充电插头和快速充电插头两种。这两种插头的外形、充电用电压和功能各不相同。因此,在日本国内生产的电动车上,分别设置了对应两种不同插头的插座。
CHAdeMO充电方式的特点之一,是尽量减少车载电池的负担。在充电过程中,充电器和充电车辆之间频繁地进行着数据通信。比如,在充电开始的阶段,充电器向车辆送出动作信息,然后车辆发出充电许可信息,并同时传送充电指令数值。经过这样的数据交换之后,从充电器输出直流充电电流。通过车载电池组监视MCU,随时交换电池状态信息,以保证根据点之状态提供最适充电电流。
2014年4月,在国际电工委员会(IEC,International Electrotechnical Commission)上,CHAdeMO被批准成为电动车用快速充电器的国际规格。
2014年4月,在国际电工委员会(IEC,International Electrotechnical Commission)上,CHAdeMO被批准成为电动车用快速充电器的国际规格。
二、Combo充电方式
2012年10月,美国汽车工程师协会(SAE)公布了其电动车充电规格“Combo Coupler”方式,简称为“Combo”方式。
Combo充电方式囊括了当时使用的交流普通/快速充电形式,并增加了直流快速充电形式(根据最高充电电流不同分为两种)。
2012年10月,美国汽车工程师协会(SAE)公布了其电动车充电规格“Combo Coupler”方式,简称为“Combo”方式。
Combo充电方式囊括了当时使用的交流普通/快速充电形式,并增加了直流快速充电形式(根据最高充电电流不同分为两种)。

Combo方式的特点,是将各种充电形式整合进一只充电插头/插座中,根据具体的充电形式选择不同的电路。这种做法可以降低充电器和车辆零部件的制造成本。 Combo方式最高可以使用500伏电压和200安电流进行充电。

Combo方式在推出之始,就联合了欧美多数的汽车厂商。由于可整合利用这些厂商在欧美当地的政治资源,所以尽管相对于CHAdeMO充电方式属于后发,仍然具备了天然的发展潜力。
三、CCS充电方式(联合充电方式,也表记成CEE)

随着美国发布Combo充电方式,日本和美国之间争夺充电器规格主导地位的竞争日趋激化。在这种状态下,2012年5月,美国与欧洲的奥迪、BMW、克莱斯勒、戴姆勒、福特、通用汽车、保时捷和大众等8家厂商联合推出了新的电动车充电器规格。这就是CCS充电方式。

CCS充电方式的最大特点,是将交流、直流电源的普通充电和快速充电形式整合到一只插头/插座上。这样,在使用方便的同时,配线也很简洁。该方式几乎可以对应所有形式的电源:单相交流电、三相交流电、直流电等等。因此,CCS方式的充电形式包括了单相交流充电、三相交流充电、住宅用直流充电和快速充电等各种方式。
实际上,CCS充电方式是各国所确立的多种充电方式的“大杂烩”。从下面的照片也可以看出:CCS充电方式的插座是各种充电插头的“最大公约数”,是将各国的充电插头整合到一起,设计出了一款“普适”的充电插座。
实际上,CCS充电方式是各国所确立的多种充电方式的“大杂烩”。从下面的照片也可以看出:CCS充电方式的插座是各种充电插头的“最大公约数”,是将各国的充电插头整合到一起,设计出了一款“普适”的充电插座。
四、特斯拉充电接口
特斯拉标准指的是SAE J1772交流充电标准。这一标准目适用于北美地区的特斯拉充电。
SAE J1772只是一个总称,它包括4个细分标准,有3种不同的充电接口造型。其中,交流充电标准与直流充电标准,均分别区分Level 1与Level 2两种规格,这两种规格主要是输出功率的不同。
特斯拉标准指的是SAE J1772交流充电标准。这一标准目适用于北美地区的特斯拉充电。
SAE J1772只是一个总称,它包括4个细分标准,有3种不同的充电接口造型。其中,交流充电标准与直流充电标准,均分别区分Level 1与Level 2两种规格,这两种规格主要是输出功率的不同。

顺便提一句,SAE是美国汽车工程协会的缩写,也是很多汽车工业标准的制定者。当然,如同中国的“国标”,SAE的标准只是推荐性的,而非强制标准。
另外一种“欧标”,被称作Type 2充电标准,与“美标”Type 1对应。这是特斯拉的欧规车采用的标准,也分为交流与直流两种。当然,特斯拉只能用交流充电。
另外一种“欧标”,被称作Type 2充电标准,与“美标”Type 1对应。这是特斯拉的欧规车采用的标准,也分为交流与直流两种。当然,特斯拉只能用交流充电。

这里简单解释下,由于特斯拉的电机是交流感应电机,所以需要一个逆变器将电池组中直流电转换为交流电,这个零件必不可少。但在充电时,充电枪输入的交流电又要转化为直流电,这项任务就交给特斯拉的车载充电器解决。

特斯拉Model S默认配备一个10kW的车载充电器,也可以选装2个,总功率达21kW。不过,当使用超级充电桩时,并不需要车载充电器,这时依靠的是充电桩自身的120kW充电器来进行电流的逆变。所以,超充充进的电流,直接是直流电。
五、Mennekes 快充接口

这是一种交流快充标准,也是欧盟标准体系下最信赖的第二种充电类型插座,几乎可以在所有的欧洲国家找这种类型的充电站。这种三相交流电的充电方案最高可以支持44kw的容量,是由德国Mennekes公司推出并且命名的。
欧盟IEC 62196-2 type2标准支持最高交流电压480V,63A(三相)70A(单相)充电模式。
欧盟IEC 62196-2 type2标准支持最高交流电压480V,63A(三相)70A(单相)充电模式。
六、国标(GB/T)充电标准接口
“国标”(GB/T),仅限于中国使用,具有地域局限性。从技术层面讲,“国标”其实是基于“欧标”改进而来的一种协议。该协议由工信部颁发,属于“推荐”标准,并不具有行政强制力。这也是造成中国各地区充电标准无法统一的原因之一。当然,最新的国标统一了充电标准。
“国标”(GB/T),仅限于中国使用,具有地域局限性。从技术层面讲,“国标”其实是基于“欧标”改进而来的一种协议。该协议由工信部颁发,属于“推荐”标准,并不具有行政强制力。这也是造成中国各地区充电标准无法统一的原因之一。当然,最新的国标统一了充电标准。

2015年12月31日最新颁布的五项国标(GB/T 20234-2015)分别是:《电动汽车传导充电系统第1部分:一般要求》、《电动汽车传导充电用连接装置第1部分:通用要求》、《电动汽车传导充电用连接装置第2部分:交流充电接口》、《电动汽车传导充电用连接装置第3部分:直流充电接口》、《电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议》。

其中电动汽车交流充电接口要求电压不超过440V,频率50Hz,额定电流不超过63A。
额定电压 额定电流(A)
250V 10/16/32
440V 16/32/63
额定电压 额定电流(A)
250V 10/16/32
440V 16/32/63

其中电动汽车直流充电接口要求电压不超过1000V,额定电流不超过250A。
额定电压 额定电流(A)
750V/1000V 80/125/200/250
额定电压 额定电流(A)
750V/1000V 80/125/200/250
电车与桩之间的通讯
很关键的一点,就是电动车与充电桩之间的通讯。在充电接口的N个“极”中,有一部分是用来通讯的。通讯什么?比如充电枪插上后,充电线缆要与车载充电器有个交流,告知对方线缆已就位。这种通讯协议,目前分为CAN协议与PLC协议两种,后者是专门为充电线缆开发的通讯协议。 观察充电接口,会发现每个“极”或每个“芯”、“插孔”都有着一个代码:L1、L2、L3、N、PE、CP、PP等等。这些代码分别指出了每个“极”负担的职能,比如L代表交流电源线,N代表中线,PE代表地线,CC代表充电连接确认线。
很关键的一点,就是电动车与充电桩之间的通讯。在充电接口的N个“极”中,有一部分是用来通讯的。通讯什么?比如充电枪插上后,充电线缆要与车载充电器有个交流,告知对方线缆已就位。这种通讯协议,目前分为CAN协议与PLC协议两种,后者是专门为充电线缆开发的通讯协议。 观察充电接口,会发现每个“极”或每个“芯”、“插孔”都有着一个代码:L1、L2、L3、N、PE、CP、PP等等。这些代码分别指出了每个“极”负担的职能,比如L代表交流电源线,N代表中线,PE代表地线,CC代表充电连接确认线。
这么多纷繁复杂的标准想必大家看了也头疼, 不过“标准”才是左右电动车发展前景的关键因素。我们作为一般消费者,虽然不用了解的这么详细,但是如果遇到充电桩不兼容的情况则是非常苦恼的。电动车充电标准统统一化仍然任重而道远,车企和各国政府都需要进一步“放开姿态”,电动汽车才可能有未来。
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