1、電動(dòng)汽車(chē)傳導(dǎo)式充電接口全球標(biāo)準(zhǔn)介紹電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展正在推動(dòng)汽車(chē)，電力及能源產(chǎn)業(yè)的變革。在這一新興產(chǎn)業(yè)中，標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程至關(guān)重要，比如關(guān)于電動(dòng)汽車(chē)和充電基礎(chǔ)設(shè)施之間的充電接口標(biāo)準(zhǔn)，就影響了不同車(chē)型在不同國(guó)家和地區(qū)的電網(wǎng)之間如何快速，簡(jiǎn)便的進(jìn)行電能的補(bǔ)充。目前全球主要采用的傳導(dǎo)式充電接口系統(tǒng)有：iec 62196-1,2 ：2012 年 1 月發(fā)布，主要被歐洲國(guó)家所采用的交流充電標(biāo)準(zhǔn)。iec 62196-3 ：目前還在制定過(guò)程中，預(yù)計(jì)2014 年制定完成。主要內(nèi)容是對(duì)直流充電接口的定義。sae j1772 ：2010 年 1 月發(fā)布，是最早實(shí)施的充電接口標(biāo)準(zhǔn)，被美國(guó)及日本廣泛使用。其5 芯的交流充電接

2、口，在iec 62196-2中被定義為type 1 接口。chademo ：該協(xié)會(huì)于2010 年 3 月 15 日成立，成員單位大多數(shù)來(lái)自日本，主旨為推進(jìn)快速充電規(guī)格在日本的統(tǒng)一，因此主要被日本車(chē)廠(chǎng)所采用。gb/t 20234.1,2,3-2011：2011 年 12 月頒布， 2012 年 3 月實(shí)施，共三部分組成，形式接近于iec 62196-1,2,3。雖然目前是國(guó)標(biāo)推薦標(biāo)準(zhǔn)，但解決了中國(guó)國(guó)內(nèi)不同地區(qū)，不同電網(wǎng)公司，充電接口不統(tǒng)一的問(wèn)題。為了更好的對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行介紹，下面先列舉標(biāo)準(zhǔn)中常用的充電接口術(shù)語(yǔ)定義（圖1）。圖 1 標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)充電接口各部分的術(shù)語(yǔ)定義供電插座 socket-outlet

3、：供電接口中和電源供電線(xiàn)纜或供電設(shè)備連接在一起且固定安裝的部分。供電插頭 plug ：供電接口中和充電線(xiàn)纜連接且可以移動(dòng)的部分。車(chē)輛插座 vehicle inlet ：車(chē)輛接口中固定安裝在電動(dòng)汽車(chē)上，并通過(guò)電纜和車(chē)載充電機(jī)或車(chē)載動(dòng)力蓄電池相互連接的部分。車(chē)輛插頭 vehicle connector：車(chē)輛接口中和充電線(xiàn)纜連接且可以移動(dòng)的部分。不同標(biāo)準(zhǔn)的車(chē)輛插座界面比較（圖2）圖 2 各國(guó)主要充電接口標(biāo)準(zhǔn)的比較傳導(dǎo)式充電采用的方式在目前的電動(dòng)汽車(chē)傳導(dǎo)式電能補(bǔ)給過(guò)程中主要采用兩種方式：直流充電（dc ）和交流充電（ ac ）。一般來(lái)說(shuō)由于直流非車(chē)載充電機(jī)可以產(chǎn)生較高的功率（100kw 以上），所以充

4、電時(shí)間較短，多用于需要快速充電的場(chǎng)合。 而交流充電一般直接采用民用的220v 或 110v 電壓通過(guò)車(chē)載充電機(jī)對(duì)電池進(jìn)行電能補(bǔ)充，由于受到車(chē)載充電機(jī)體積和散熱條件的限制，其功率通常在7kw 以下，所以充電時(shí)間較長(zhǎng)，因此常利用夜間峰谷電對(duì)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行交流慢速充電。交流充電交流充電由于受不同國(guó)家和地區(qū)電網(wǎng)系統(tǒng)的影響，在充電標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)充電連接器電壓和電流的要求也不盡相同。 比如在德國(guó)三相電的使用比較普遍，即使個(gè)人用戶(hù)在民宅中也可以使用，因此在 iec 62196-2標(biāo)準(zhǔn)中，定義了480v 交流充電電壓和63a 充電電流，實(shí)際充電功率可以達(dá)到40kw 以上。相比在國(guó)標(biāo)gb/t 20234.2中雖然也定義

5、了三相充電電壓為440v ，但因?yàn)橹袊?guó)私人住宅及小區(qū)進(jìn)戶(hù)直接能使用三相電的情況很少，所以目前交流充電電流最大只有32a，而實(shí)際多采用220v ，16a 進(jìn)行充電。至于美標(biāo)的sae j1772因?yàn)橹欢x了5 芯的充電接口，因此采用此標(biāo)準(zhǔn)的電動(dòng)汽車(chē)只能使用單相交流充電，比如通用的沃藍(lán)達(dá)（ volt ）及日產(chǎn)的聆風(fēng)（ leaf ）。下表為不同標(biāo)準(zhǔn)定義的交流充電連接器最大電流及電壓的對(duì)照表（表 1）：標(biāo)準(zhǔn)最高交流電壓最大電流iec 62196-2 type2480v （三相）63a （三相）70a （單相）sae j1772(iec 62196-2 type 1) 250v （單相）80a （單相）g

6、b/t 20234.2-2011440v （三相）32a表 1 各標(biāo)準(zhǔn)交流充電電壓及電流的比較從交流接口的外形來(lái)看，三種標(biāo)準(zhǔn)也有區(qū)別，其中iec 的 type2 和 gb 標(biāo)準(zhǔn)最為接近，均采用7 芯的布局，看似可以互相通用，但實(shí)際在車(chē)輛插頭端由于分別采用了母頭和公頭插芯的設(shè)計(jì)，所以?xún)烧邿o(wú)法互換使用（圖3）。 sae 標(biāo)準(zhǔn)由于只使用5 芯接口，因此它的充電連接界面和iec type2 和 gb 完全不兼容（圖3）。但 sae 和 gb 均采用了機(jī)械鎖的結(jié)構(gòu)，而iec 只采用內(nèi)部電子鎖機(jī)構(gòu)對(duì)車(chē)輛插頭和插座進(jìn)行鎖定。iec 62196-2 type 2gb/t 20234.2-2011sae j17

7、72 圖 3 三種交流充電標(biāo)準(zhǔn)車(chē)輛插頭接口界面比較不同標(biāo)準(zhǔn)的交流充電接口造成了在電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展初期全球充電難的問(wèn)題。比如一輛通用的沃藍(lán)達(dá)（volt）采用的是sae標(biāo)準(zhǔn)的 5 芯車(chē)輛插座，如果在德國(guó)行駛的話(huà)，就無(wú)法使用iec type 2的 7 芯連接系統(tǒng)進(jìn)行充電。當(dāng)然解決方法也是有的，可以采用轉(zhuǎn)接適配器或混合標(biāo)準(zhǔn)充電線(xiàn)纜的方式。如圖4：供電插頭使用的是iec type 2的接口，而在車(chē)輛插頭端使用的則是sae標(biāo)準(zhǔn)接口。sae j1772iec 62196-2 type 2 圖 4 適合歐標(biāo)充電設(shè)備與美標(biāo)車(chē)輛連接的充電線(xiàn)纜直流充電由于 iec 62196-3直流充電標(biāo)準(zhǔn)還在制定當(dāng)中，因此在各個(gè)國(guó)家

8、和地區(qū)使用的直流充電接口方式也是五花八門(mén)。作為最早實(shí)施的日本chademo形式的直流充電標(biāo)準(zhǔn)，由于受日系車(chē)廠(chǎng)電動(dòng)汽車(chē)推廣較早的影響，目前在市場(chǎng)中應(yīng)用最廣，在日本，歐洲及北美市場(chǎng)均可以找到采用此接口的直流充電設(shè)施服務(wù)于日產(chǎn)，三菱等電動(dòng)車(chē)型的使用。由于采用can 的通訊協(xié)議，因此除了常用的連接確認(rèn)，充電導(dǎo)引及直流針腳之外還有額外的兩根can 通訊用針腳， 所以整個(gè) chademo接口有多達(dá)10 芯的連接針腳。在中國(guó)市場(chǎng)由于目前直流充電采用的也是can 的通訊方式，所以充電接口定義和chademo非常接近， 但外觀卻有著天壤之別（圖 5）。在國(guó)標(biāo) gb/t 20234.3中定義的充電電壓和電流分別是

9、750v和 250a ，充電功率可以達(dá)到150kw 以上，相比 chademo目前 60kw 的功率要高出一倍，所以在連接器設(shè)計(jì)中考慮到電氣間隙及爬電距離的影響，結(jié)構(gòu)尺寸有很大的不同，目前主要用于城市純電動(dòng)公交大巴的電能補(bǔ)充。圖 5 gb/t 20234.3-2011中的直流充電接口歐洲與北美的直流充電標(biāo)準(zhǔn)目前還在制定過(guò)程中，但在 iec 62196的定義中 type 1 及 type 2 的接口也是可以用來(lái)進(jìn)行直流充電的，即在小功率 （25kw 左右）直流充電的時(shí)候歐標(biāo)與美標(biāo)采用的接口形式同交流充電口 （圖 2），需要注意的是采用直流充電時(shí)充電線(xiàn)纜必須滿(mǎn)足標(biāo)稱(chēng)的額定充電電流。但由于受到本身結(jié)

10、構(gòu)設(shè)計(jì)的限制，type 1 及 type 2 接口無(wú)法用于大功率直流充電（100kw ）。為了解決未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)大功率充電問(wèn)題，德國(guó)汽車(chē)企業(yè)提出了組合式充電接口（combined charging）的概念，并得到了美國(guó)車(chē)企的響應(yīng)，因此新的直流充電方式應(yīng)運(yùn)而生，菲尼克斯電氣作為一家專(zhuān)業(yè)的電氣接口供應(yīng)商承擔(dān)了該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)制定工作（圖6 左圖）。相比較目前廣泛使用的chademo 充電方式，組合式充電接口具有以下的特點(diǎn)：1.充電功率更高（100kw 以上），可以大幅縮短停車(chē)等待時(shí)間。 2.直流和交流車(chē)輛插座（vehicle inlet ）合二為一（圖6 右圖），減小了車(chē)輛插座占用的空間，并降低了

11、成本。 3.兼容現(xiàn)有的交流充電設(shè)施。4.采用電力載波通訊方式（power line communication），可擴(kuò)展性強(qiáng)， 便于今后有序充電技術(shù)的發(fā)展。5.直流充電只采用5 芯連接，降低了充電線(xiàn)纜的成本。從 2012下半年開(kāi)始將會(huì)有一批采用plc 通訊及組合式充電接口的電動(dòng)汽車(chē)上路進(jìn)行測(cè)試，而與之相關(guān)的iso 15118及 iec 62196-3標(biāo)準(zhǔn)也在加緊制定中，預(yù)計(jì)在 2014 或 2015 年能夠頒布實(shí)施。 該標(biāo)準(zhǔn)是否會(huì)影響 chademo 及 gb 的直流充電標(biāo)準(zhǔn)，還需要經(jīng)過(guò)市場(chǎng)的檢驗(yàn)，不過(guò)從系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念來(lái)看組合式充電接口會(huì)具有更廣泛的應(yīng)用前景。圖 6標(biāo)準(zhǔn)正在制定中的交直流組合式充

12、電接口展望汽車(chē)電氣化是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，考慮到目前的電池技術(shù)還需要完善，因此傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)仍然會(huì)存在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間。所以采用內(nèi)燃機(jī)和電池的混合動(dòng)力技術(shù)將是近期發(fā)展的主要方向，而其中phev （插電式混合動(dòng)力技術(shù)）由于對(duì)充電基礎(chǔ)設(shè)施依賴(lài)較小，節(jié)能效果明顯，將會(huì)得到較快的發(fā)展。所以針對(duì)于phev 的車(chē)型主要采用的是交流慢充的方式，利用夜間的峰谷電進(jìn)行220v ，16a 的交流充電，讓電池在車(chē)輛起步及交通擁堵低速行駛的路況下發(fā)揮作用。大功率的直流充電技術(shù)適用于bev （純電動(dòng)）車(chē)型的電能快速應(yīng)急補(bǔ)充，在未來(lái)也會(huì)有很廣泛的應(yīng)用，由于其電流大電壓高，考慮到安全因素和對(duì)電網(wǎng)的影響，不會(huì)用于家庭私人充電場(chǎng)合，更多的會(huì)出現(xiàn)在有人值守的公共快速充電站中。新的產(chǎn)業(yè)在發(fā)展初期，基本都會(huì)遇到標(biāo)準(zhǔn)紛繁復(fù)雜且互不兼容的情況，電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)也不例外。因此全球不同的充電接口標(biāo)準(zhǔn)依然會(huì)