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世界主要電動汽車充電連接器標(biāo)準(zhǔn)詳解
閱讀：1576 發(fā)布時(shí)間：2022-7-7顯而易見的,，以純電為主的新能源汽車已成為汽車行業(yè)的大勢所趨。但是電動汽車在電池技術(shù)難以在短時(shí)間取得突破的現(xiàn)狀下,，廣泛布局充電設(shè)施,，希望通過充足的充電設(shè)備為車主解決后顧之憂。而電動汽車充電連接器作為充電設(shè)備中至關(guān)重要的元件,，因?yàn)楦鲊鴺?biāo)準(zhǔn)不一，已經(jīng)面臨直接沖突的狀況,。在此我們?yōu)榇蠹沂崂硪幌赂黝愲妱悠嚦潆娺B接器標(biāo)準(zhǔn),。
一、Combo
Combo插座可以允許電動車慢充和快充,，是目前在歐洲應(yīng)用廣的插座類型,，包括奧迪、寶馬,、克萊斯勒,、戴姆勒、福特,、通用,、保時(shí)捷以及大眾都配置SAE(美國汽車工程師協(xié)會)所制定的充電界面。
2012年10月2日,，SAE相關(guān)委員會成員投票通過的SAE J1772修訂草案成為一個(gè)正式的直流充電標(biāo)準(zhǔn),。基于J1772修訂版制訂的關(guān)于直流快速充電的標(biāo)準(zhǔn)其核心為Combo Connector,。
該標(biāo)準(zhǔn)之前的版本(2010年制訂)明確了用于交流電充電的基礎(chǔ)J1772連接器的規(guī)格,，充電水平較低(交流Level1針對120V，Level2針對240V),。這種基礎(chǔ)連接器今天已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用,，與日產(chǎn)聆風(fēng)、雪佛蘭沃藍(lán)達(dá)以及三菱i-MiEV電動車兼容,。而2012年制定的新版J1772標(biāo)準(zhǔn)中的Combo Connector除了具備原來的所有功能外,，還多了兩個(gè)引腳，可用于直流快充,，但無法與當(dāng)前生產(chǎn)的舊款電動車兼容,。
優(yōu)點(diǎn)：Combo Connector的在于,，未來汽車制造商可以在他們新車型上采用一個(gè)插座，不僅適用于第一代尺寸較小的基礎(chǔ)交流連接器,，還適用于第二代尺寸較大的Combo Connector,，后者可以提供直流及交流兩種電流，分別以兩種不同的速度充電,。
缺點(diǎn)：快充模式下需要充電站提供最高500伏電壓和200安電流,。
二、特斯拉
特斯拉汽車有一套自己的充電標(biāo)準(zhǔn),，號稱能在30分鐘內(nèi)充滿可跑300公里以上的電量,。因此其充電插座最高容量可達(dá)120kw, 最高電流可達(dá)80A。
目前,，特斯拉在美國已擁有908座超級充電站,。而為了進(jìn)入中國，特斯拉也已在我國建立了7座超級充電站,，上海3座,、北京2座、杭州1座,、深圳1座,。此外，為了更好的融入各個(gè)地區(qū),，特斯拉計(jì)劃放棄對充電標(biāo)準(zhǔn)的控制,，采用各國的國標(biāo)，其在中國已經(jīng)如此執(zhí)行,。
優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)先進(jìn),，充電效率高。
缺點(diǎn)：與各國國標(biāo)相悖,，不妥協(xié)難以提升銷量,；妥協(xié)后充電效率將打折扣，處于兩難境地,。
三,、CCS
為了改變混亂的充電接口標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀，美系和德系的八大廠商福特,、通用,、克萊斯勒、奧迪,、寶馬,、奔馳、大眾和保時(shí)捷于2012年發(fā)布了“聯(lián)合充電系統(tǒng)”。“聯(lián)合充電系統(tǒng)”(Combined Charging System),，即“CCS”標(biāo)準(zhǔn),。
“聯(lián)合充電系統(tǒng)”可將現(xiàn)行所有充電接口統(tǒng)一起來，這樣,，用一種接口就能夠完成單相交流充電,、快速三相交流充電、家用直流充電和超速直流充電四種模式,。
AE已選定聯(lián)合充電系統(tǒng)作為其標(biāo)準(zhǔn),，除SAE外，歐洲汽車制造商協(xié)會(ACEA)也已宣布選擇了聯(lián)合充電系統(tǒng)作為直流/交流充電界面,，從2017年開始用于所有在歐洲銷售的插電式電動車,。自去年德國與中國統(tǒng)一了電動車充電標(biāo)準(zhǔn)后，中國也加入了歐美系這一陣營,，為中國的電動車發(fā)展帶來的機(jī)遇,。之諾1E、奧迪A3e-tron,、北汽E150EV,、寶馬i3、騰勢,、大眾e-up、長安逸動EV和SmartEV均屬于“CCS”標(biāo)準(zhǔn)陣營,。
優(yōu)點(diǎn)：寶馬,、戴姆勒以及大眾這三家德國汽車制造商將加大對中國的電動車投入，CCS標(biāo)準(zhǔn)或更有利于中國,。
缺點(diǎn)：支持“CCS”標(biāo)準(zhǔn)的電動汽車,，或者銷量較小，或者剛剛開始發(fā)售,。
四,、CHAdeMO
CHAdeMO是CHArge de Move的縮寫，是日本日產(chǎn)及三菱汽車等支持的CHAdeMO插座,，CHAdeMO從日語翻譯過來意思為“充電時(shí)間短如茶歇”,。這種直流快充插座可以提供最大50kw的充電容量。
支持該充電標(biāo)準(zhǔn)的電動汽車車型包括：日產(chǎn)聆風(fēng),、三菱Outlander插電混動車,、雪鐵龍C-ZERO、標(biāo)致iON,、雪鐵龍Berlingo,、標(biāo)致Partner、三菱i-MiEV、三菱MINICAB-MiEV,、三菱MINICAB-MiEV卡車,、本田飛度電動版、馬自達(dá)DEMIOEV,、斯巴魯Stella插電混動車,、日產(chǎn)eEV200等。這里需要注意的是,，日產(chǎn)聆風(fēng)和三菱i-MiEV電動車都有兩個(gè)不同的充電用插座,，其中一個(gè)適用于基礎(chǔ)J1772連接器，就是第一部分中介紹的Combo連接器,；另外一個(gè)是適用于日本本土的CHAdeMO標(biāo)準(zhǔn)的連接器,。
CHAdeMO采用的快速充電方式如圖所示，電流受控于汽車的CAN總線信號,。即在監(jiān)視電池狀態(tài)的同時(shí),，實(shí)時(shí)計(jì)算充電所需電流值，通過通訊線向充電器發(fā)送通知;快速充電器及時(shí)接收來自汽車的電流命令,，并按規(guī)定值提供電流,。
通過電池管理系統(tǒng)一邊監(jiān)視電池狀況，一邊實(shí)時(shí)控制電流,，*實(shí)現(xiàn)了快速,、安全充電所需各項(xiàng)功能，確保充電不受電池通用性限制,。在日本,，按照CHAdeMO標(biāo)準(zhǔn)安裝的快速充電器有1154座投入使用。在美國,，CHAdeMO的充電站也已廣泛“撒網(wǎng)”,，來自美國能源部的最新數(shù)據(jù)顯示，美國現(xiàn)有1344個(gè)CHAdeMO交流快速充電站,。
優(yōu)點(diǎn)：CHAdeMO了數(shù)據(jù)控制線外,，還采用CAN 總線作為通信接口，由于其抗噪性*且檢錯(cuò)能力高,，通信穩(wěn)定性,、可靠性高。其良好的充電安全記錄受到了業(yè)內(nèi)的肯定,。
缺點(diǎn)：CHAdeMO最初設(shè)計(jì)的充電輸出功率為100千瓦,，連接器十分笨重，但在充電車的輸出功率僅為50千瓦,。
五,、GB/T20234
中國在2006年就發(fā)布了《電動汽車傳導(dǎo)充電用插頭,、插座、車輛耦合器和車輛插孔通用要求》(GB/T20234-2006),，這個(gè)國家標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)規(guī)定了充電電流為16A,、32A、250A交流和400A直流的連接分類方式,，主要借鑒了國際電工委員會(IEC)2003年提出的標(biāo)準(zhǔn),，但是這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)并未規(guī)定充電接口的連接針數(shù)、物理尺寸和接口定義,。
2011年,，中國又推出了GB/T20234-2011推薦性標(biāo)準(zhǔn)，替換了部分GB/T20234-2006中的內(nèi)容,，其中規(guī)定：交流額定電壓不超過690V,，頻率50Hz，額定電流不超過250A,；直流額定電壓不超過1000V,，額定電流不超過400A。
優(yōu)點(diǎn)：相比2006版的國標(biāo)對更多充電接口參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)標(biāo)定,。
缺點(diǎn)：標(biāo)準(zhǔn)仍不夠完善,。另外，其只是推薦性標(biāo)準(zhǔn),，也并未強(qiáng)制執(zhí)行,。
六、新一代ChaoJi充電系統(tǒng)
2020年中國電力企業(yè)聯(lián)合會與CHAdeMO協(xié)議會共同啟動ChaoJi產(chǎn)業(yè)化發(fā)展路線研究工作,，分別發(fā)布《電動汽車ChaoJi傳導(dǎo)充電技術(shù)》和CHAdeMO3.0標(biāo)準(zhǔn),。
ChaoJi充電系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)向前兼容與向后兼容。制定了新的控制導(dǎo)引電路方案,，增加了硬節(jié)點(diǎn)信號設(shè)計(jì)，當(dāng)故障發(fā)生時(shí),，利用信號量快速通知對端及時(shí)做出快速反應(yīng)保證充電安全,。建立整個(gè)系統(tǒng)的安全模型，優(yōu)化絕緣監(jiān)測性能,，明確I2t,、y電容、PE導(dǎo)線選擇,、最大短路容量,、PE斷線等一系列安全問題。同時(shí),，在熱管理系統(tǒng)上進(jìn)行了重新的評估和設(shè)計(jì),，提出了對充電連接裝置的測試方法,。
ChaoJi充電接口采用7針端面設(shè)計(jì)方案，電壓等級可達(dá)1000（1500）V,，最大電流可達(dá)600A,。ChaoJi充電接口在設(shè)計(jì)上減小了整體尺寸，優(yōu)化了配合公差,，降低了功率端子尺寸,，滿足IPXXB安全要求。同時(shí)設(shè)計(jì)插拔物理導(dǎo)向,，加深了插座前端導(dǎo)向插入深度,，符合人體工程要求。
ChaoJi充電系統(tǒng)并不簡單指大功率充電接口,，它是一套系統(tǒng)的電動汽車直流充電解決方案,，包括控制導(dǎo)引電路、通信協(xié)議,、連接裝置的設(shè)計(jì)和兼容性,，充電系統(tǒng)的安全性，大功率工況下的熱管理等,。ChaoJi充電系統(tǒng)是統(tǒng)一的方案,，使同樣一臺電動汽車在不同國家，均可適用相應(yīng)國家的充電系統(tǒng),。
總 結(jié)
如今市面上的新能源汽車因?yàn)槠放频牟町?，適用的充電設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)并不相同，單一的類型的充電連接器結(jié)構(gòu)不能滿足所有的車型,。并且新能源汽車領(lǐng)域的技術(shù)還在趨向成熟的過程中,，眾多汽車制造企業(yè)的充電樁和充電連接系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用、環(huán)境老化等方面仍面臨著產(chǎn)品設(shè)計(jì)不穩(wěn)定,、安全隱患,、充電異常、車樁不兼容,、測試標(biāo)準(zhǔn)缺失等問題,。
如今各國車企都已逐漸意識到，“標(biāo)準(zhǔn)”才是左右電動車發(fā)展前景的關(guān)鍵因素,。近年來充電標(biāo)準(zhǔn)逐漸從“多樣化”走向了“集中化”,。但要真正實(shí)現(xiàn)充電標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，除了接口標(biāo)準(zhǔn)之外,，還需要電流通信標(biāo)準(zhǔn),，前者關(guān)乎接頭是否吻合，后者則影響插頭插入時(shí)能否通電,。電動車充電標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)統(tǒng)一化仍然任重而道遠(yuǎn),，車企和各國政府都需要進(jìn)一步“放開姿態(tài)”,，電動汽車才可能有未來。期待我國主導(dǎo)力推電動汽車ChaoJi傳導(dǎo)充電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)能在將來發(fā)揮更大的作用,。