世界主要電動(dòng)汽車(chē)充電連接器標準詳解

    顯而易見(jiàn)的，以純電為主的新能源汽車(chē)已成為汽車(chē)行業(yè)的大勢所趨。但是電動(dòng)汽車(chē)在電池技術(shù)難以在短時(shí)間取得突破的現狀下，廣泛布局充電設施，希望通過(guò)充足的充電設備為車(chē)主解決后顧之憂(yōu)。而電動(dòng)汽車(chē)充電連接器作為充電設備中至關(guān)重要的元件，因為各國標準不一，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?lèi)電動(dòng)汽車(chē)充電連接器標準。

一、Combo

Combo插座可以允許電動(dòng)車(chē)慢充和快充，是目前在歐洲應用廣的插座類(lèi)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(chē)工程師協(xié)會(huì ))所制定的充電界面。

2012年10月2日，SAE相關(guān)委員會(huì )成員投票通過(guò)的SAE J1772修訂草案成為一個(gè)正式的直流充電標準?；贘1772修訂版制訂的關(guān)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(jīng)得到廣泛的應用，與日產(chǎn)聆風(fēng)、雪佛蘭沃藍達以及三菱i-MiEV電動(dòng)車(chē)兼容。而2012年制定的新版J1772標準中的Combo Connector除了具備原來(lái)的所有功能外，還多了兩個(gè)引腳，可用于直流快充，但無(wú)法與當前生產(chǎn)的舊款電動(dòng)車(chē)兼容。

優(yōu)點(diǎn)：Combo Connector的在于，未來(lái)汽車(chē)制造商可以在他們新車(chē)型上采用一個(gè)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?xún)煞N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(chē)有一套自己的充電標準，號稱(chēng)能在30分鐘內充滿(mǎn)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(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，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(jīng)如此執行。

優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)先進(jìn)，充電效率高。

缺點(diǎn)：與各國國標相悖，不妥協(xié)難以提升銷(xiāo)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準現狀，美系和德系的八大廠(chǎng)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”。“聯(lián)合充電系統”(Combined Charging System)，即“CCS”標準。

“聯(lián)合充電系統”可將現行所有充電接口統一起來(lái)，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)合充電系統作為其標準，除SAE外，歐洲汽車(chē)制造商協(xié)會(huì )(ACEA)也已宣布選擇了聯(lián)合充電系統作為直流/交流充電界面，從2017年開(kāi)始用于所有在歐洲銷(xiāo)售的插電式電動(dòng)車(chē)。自去年德國與中國統一了電動(dòng)車(chē)充電標準后，中國也加入了歐美系這一陣營(yíng)，為中國的電動(dòng)車(chē)發(fā)展帶來(lái)的機遇。之諾1E、奧迪A3e-tron、北汽E150EV、寶馬i3、騰勢、大眾e-up、長(cháng)安逸動(dòng)EV和SmartEV均屬于“CCS”標準陣營(yíng)。

優(yōu)點(diǎn)：寶馬、戴姆勒以及大眾這三家德國汽車(chē)制造商將加大對中國的電動(dòng)車(chē)投入，CCS標準或更有利于中國。

缺點(diǎn)：支持“CCS”標準的電動(dòng)汽車(chē)，或者銷(xiāo)量較小，或者剛剛開(kāi)始發(fā)售。

四、CHAdeMO

CHAdeMO是CHArge de Move的縮寫(xiě)，是日本日產(chǎn)及三菱汽車(chē)等支持的CHAdeMO插座，CHAdeMO從日語(yǔ)翻譯過(guò)來(lái)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。

支持該充電標準的電動(dòng)汽車(chē)車(chē)型包括：日產(chǎn)聆風(fēng)、三菱Outlander插電混動(dòng)車(chē)、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(chē)、本田飛度電動(dòng)版、馬自達DEMIOEV、斯巴魯Stella插電混動(dòng)車(chē)、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(dòng)車(chē)都有兩個(gè)不同的充電用插座，其中一個(gè)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(gè)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(chē)的CAN總線(xiàn)信號。即在監視電池狀態(tài)的同時(shí)，實(shí)時(shí)計算充電所需電流值，通過(guò)通訊線(xiàn)向充電器發(fā)送通知;快速充電器及時(shí)接收來(lái)自汽車(chē)的電流命令，并按規定值提供電流。

通過(guò)電池管理系統一邊監視電池狀況，一邊實(shí)時(shí)控制電流，*實(shí)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(wǎng)”，來(lái)自美國能源部的最新數據顯示，美國現有1344個(gè)CHAdeMO交流快速充電站。

優(yōu)點(diǎn)：CHAdeMO了數據控制線(xiàn)外，還采用CAN 總線(xiàn)作為通信接口，由于其抗噪性*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(yè)內的肯定。

缺點(diǎn)：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(chē)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(dòng)汽車(chē)傳導充電用插頭、插座、車(chē)輛耦合器和車(chē)輛插孔通用要求》(GB/T20234-2006)，這個(gè)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(lèi)方式，主要借鑒了國際電工委員會(huì )(IEC)2003年提出的標準，但是這個(gè)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(guò)690V，頻率50Hz，額定電流不超過(guò)250A；直流額定電壓不超過(guò)1000V，額定電流不超過(guò)400A。

優(yōu)點(diǎn)：相比2006版的國標對更多充電接口參數進(jìn)行了詳細標定。

缺點(diǎn)：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(yè)聯(lián)合會(huì )與CHAdeMO協(xié)議會(huì )共同啟動(dòng)ChaoJi產(chǎn)業(yè)化發(fā)展路線(xiàn)研究工作，分別發(fā)布《電動(dòng)汽車(chē)ChaoJi傳導充電技術(shù)》和CHAdeMO3.0標準。

ChaoJi充電系統可實(shí)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(diǎn)信號設計，當故障發(fā)生時(shí)，利用信號量快速通知對端及時(shí)做出快速反應保證充電安全。建立整個(gè)系統的安全模型，優(yōu)化絕緣監測性能，明確I2t、y電容、PE導線(xiàn)選擇、最大短路容量、PE斷線(xiàn)等一系列安全問(wèn)題。同時(shí)，在熱管理系統上進(jìn)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(yōu)化了配合公差，降低了功率端子尺寸，滿(mǎn)足IPXXB安全要求。同時(shí)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(jiǎn)單指大功率充電接口，它是一套系統的電動(dòng)汽車(chē)直流充電解決方案，包括控制導引電路、通信協(xié)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(dòng)汽車(chē)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(chē)因為品牌的差異，適用的充電設備標準并不相同，單一的類(lèi)型的充電連接器結構不能滿(mǎn)足所有的車(chē)型。并且新能源汽車(chē)領(lǐng)域的技術(shù)還在趨向成熟的過(guò)程中，眾多汽車(chē)制造企業(yè)的充電樁和充電連接系統在實(shí)際應用、環(huán)境老化等方面仍面臨著(zhù)產(chǎn)品設計不穩定、安全隱患、充電異常、車(chē)樁不兼容、測試標準缺失等問(wèn)題。

如今各國車(chē)企都已逐漸意識到，“標準”才是左右電動(dòng)車(chē)發(fā)展前景的關(guān)鍵因素。近年來(lái)充電標準逐漸從“多樣化”走向了“集中化”。但要真正實(shí)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(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(dòng)車(chē)充電標準統統一化仍然任重而道遠，車(chē)企和各國政府都需要進(jìn)一步“放開(kāi)姿態(tài)”，電動(dòng)汽車(chē)才可能有未來(lái)。期待我國主導力推電動(dòng)汽車(chē)ChaoJi傳導充電技術(shù)標準能在將來(lái)發(fā)揮更大的作用。