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世界主要電動汽車充電連接器標準詳解

發布時間:2022-07-07    點擊次數:185

    顯而易見的,以純電為主的新能源汽車已成為汽車行業的大勢所趨。但是電動汽車在電池技術難以在短時間取得突破的現狀下,廣泛布局充電設施,希望通過充足的充電設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備中至關重要的元件,因為各國標準不一,已經面臨直接沖突的狀況。在此我們為大家梳理一下各類電動汽車充電連接器標準。

一、Combo

Combo插座可以允許電動車慢充和快充,是目前在歐洲應用廣的插座類型,包括奧迪、寶馬、克萊斯勒、戴姆勒、福特、通用、保時捷以及大眾都配置SAE(美國汽車工程師協會)所制定的充電界面。

2012年10月2日,SAE相關委員會成員投票通過的SAE J1772修訂草案成為一個正式的直流充電標準?;贘1772修訂版制訂的關于直流快速充電的標準其核心為Combo Connector。

該標準之前的版本(2010年制訂)明確了用于交流電充電的基礎J1772連接器的規格,充電水平較低(交流Level1針對120V,Level2針對240V)。這種基礎連接器今天已經得到廣泛的應用,與日產聆風、雪佛蘭沃藍達以及三菱i-MiEV電動車兼容。而2012年制定的新版J1772標準中的Combo Connector除了具備原來的所有功能外,還多了兩個引腳,可用于直流快充,但無法與當前生產的舊款電動車兼容。

優點: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插座,不僅適用于第一代尺寸較小的基礎交流連接器,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:快充模式下需要充電站提供最高500伏電壓和200安電流。

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二、特斯拉

特斯拉汽車有一套自己的充電標準,號稱能在30分鐘內充滿可跑300公里以上的電量。因此其充電插座最高容量可達120kw, 最高電流可達80A。

目前,特斯拉在美國已擁有908座超級充電站。而為了進入中國,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地區,特斯拉計劃放棄對充電標準的控制,采用各國的國標,其在中國已經如此執行。

優點:技術先進,充電效率高。

缺點:與各國國標相悖,不妥協難以提升銷量;妥協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準現狀,美系和德系的八大廠商福特、通用、克萊斯勒、奧迪、寶馬、奔馳、大眾和保時捷于2012年發布了“聯合充電系統”。“聯合充電系統”(Combined Charging System),即“CCS”標準。

“聯合充電系統”可將現行所有充電接口統一起來,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已選定聯合充電系統作為其標準,除SAE外,歐洲汽車制造商協會(ACEA)也已宣布選擇了聯合充電系統作為直流/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一了電動車充電標準后,中國也加入了歐美系這一陣營,為中國的電動車發展帶來的機遇。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”標準陣營。

優點: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標準或更有利于中國。

缺點:支持“CCS”標準的電動汽車,或者銷量較小,或者剛剛開始發售。

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四、CHAdeMO

CHAdeMO是CHArge de Move的縮寫,是日本日產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。

支持該充電標準的電動汽車車型包括:日產聆風、三菱Outlander插電混動車、雪鐵龍C-ZERO、標致iON、雪鐵龍Berlingo、標致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DEMIOEV、斯巴魯Stella插電混動車、日產eEV200等。這里需要注意的是,日產聆風和三菱i-MiEV電動車都有兩個不同的充電用插座,其中一個適用于基礎J1772連接器,就是第一部分中介紹的Combo連接器;另外一個是適用于日本本土的CHAdeMO標準的連接器。

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。即在監視電池狀態的同時,實時計算充電所需電流值,通過通訊線向充電器發送通知;快速充電器及時接收來自汽車的電流命令,并按規定值提供電流。

通過電池管理系統一邊監視電池狀況,一邊實時控制電流,完全實現了快速、安全充電所需各項功能,確保充電不受電池通用性限制。在日本,按照CHAdeMO標準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”,來自美國能源部的最新數據顯示,美國現有1344個CHAdeMO交流快速充電站。

優點:CHAdeMO了數據控制線外,還采用CAN 總線作為通信接口,由于其抗噪性優越且檢錯能力高,通信穩定性、可靠性高。其良好的充電安全記錄受到了業內的肯定。

缺點:CHAdeMO最初設計的充電輸出功率為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年就發布了《電動汽車傳導充電用插頭、插座、車輛耦合器和車輛插孔通用要求》(GB/T20234-2006),這個國家標準詳細規定了充電電流為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年提出的標準,但是這個標準并未規定充電接口的連接針數、物理尺寸和接口定義。

2011年,中國又推出了GB/T20234-2011推薦性標準,替換了部分GB/T20234-2006中的內容,其中規定: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。

優點:相比2006版的國標對更多充電接口參數進行了詳細標定。

缺點:標準仍不夠完善。另外,其只是推薦性標準,也并未強制執行。

 

六、新一代ChaoJi充電系統

2020年中國電力企業聯合會與CHAdeMO協議會共同啟動ChaoJi產業化發展路線研究工作,分別發布《電動汽車ChaoJi傳導充電技術》和CHAdeMO3.0標準。

ChaoJi充電系統可實現向前兼容與向后兼容。制定了新的控制導引電路方案,增加了硬節點信號設計,當故障發生時,利用信號量快速通知對端及時做出快速反應保證充電安全。建立整個系統的安全模型,優化絕緣監測性能,明確I2t、y電容、PE導線選擇、最大短路容量、PE斷線等一系列安全問題。同時,在熱管理系統上進行了重新的評估和設計,提出了對充電連接裝置的測試方法。

ChaoJi充電接口采用7針端面設計方案,電壓等級可達1000(1500)V,最大電流可達600A。ChaoJi充電接口在設計上減小了整體尺寸,優化了配合公差,降低了功率端子尺寸,滿足IPXXB安全要求。同時設計插拔物理導向,加深了插座前端導向插入深度,符合人體工程要求。

ChaoJi充電系統并不簡單指大功率充電接口,它是一套系統的電動汽車直流充電解決方案,包括控制導引電路、通信協議、連接裝置的設計和兼容性,充電系統的安全性,大功率工況下的熱管理等。ChaoJi充電系統是統一的方案,使同樣一臺電動汽車在不同國家,均可適用相應國家的充電系統。

總 結

如今市面上的新能源汽車因為品牌的差異,適用的充電設備標準并不相同,單一的類型的充電連接器結構不能滿足所有的車型。并且新能源汽車領域的技術還在趨向成熟的過程中,眾多汽車制造企業的充電樁和充電連接系統在實際應用、環境老化等方面仍面臨著產品設計不穩定、安全隱患、充電異常、車樁不兼容、測試標準缺失等問題。

如今各國車企都已逐漸意識到,“標準”才是左右電動車發展前景的關鍵因素。近年來充電標準逐漸從“多樣化”走向了“集中化”。但要真正實現充電標準統一,除了接口標準之外,還需要電流通信標準,前者關乎接頭是否吻合,后者則影響插頭插入時能否通電。電動車充電標準統統一化仍然任重而道遠,車企和各國政府都需要進一步“放開姿態”,電動汽車才可能有未來。期待我國主導力推電動汽車ChaoJi傳導充電技術標準能在將來發揮更大的作用。

 

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