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一文读懂!国内外电动汽车充电系统标准!!

时间:2024-01-03
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    电动汽车是节能环保型车辆, 由于对环境影响相对较小,国内国外各个层面都在极力推广。 伴随着电动汽车行业的野蛮生长, 各国对未来市场的发展没有统一的认识, 并且不同国家的配电网络在电压、频率等电气特性存在较大差异, 故在制定标准上有所区别。 各国的标准不同就造成了充电物理接口不统一、通信协议不兼容等问题,厂商迫切有融合兼容的需求。

    这里主要介绍国内外电动汽车充电系统标准化的现状,主要给大家介绍一下各种充电接口、充电系统的一般要求、直流充电通信协议等方面国内外的差异。








✦IEC(Intermnational Electro technical Commission)国际电工委员会标准

    IEC 61851系列标准是由IEC组织制定的国际上最早的充电系统标准,对其他国家充电系统标准的制定具有重要的参考意义。

    IEC 61851-1规定了充电系统的通用要求,是IEC 61851系列标准的纲领性文件,在 2017年2月发布的第三版文件中,整合了对交流充电设施的要求。取代了IEC61851-22;2001交流充电设施标准。IEC 61851-1适用于交流标称最大值为1000V,直流标称最大值为1500V的电动车辆车载和非车载充电设备,标准规定了电动汽车4种充电模式、3种充电连接方式和充电接口及其相关要求等。

    IEC 61851-21-1规定了对充电系统车载充电机的EMC要求,IEC 61851-21-2规定了对充电系统非车载充电机的EMC要求,但要求对象不涵盖无线充电系统。

    IEC 61851-23规定了对充电系统直流充电设施的要求,包括直流充电桩的连接线缆和插头装置。

    IEC 61851-24规定了对充电系统电动车辆和直流充电桩通信协议的要求。

    IEC 62196系列标准规定了对充电系统连接装置的要求,包括插头、插座、车辆耦合器和车辆插孔的一般要求、尺寸兼容性与互换性要求。

✦EN(European Norm)欧洲电工标准化委员会标准

    欧盟电动汽车充电系统标准体系包括 EN 61851系列标准、EN 62196系列标准以及CLC/TS 50457系列标准,主要涉及充电设备、充电站、插头插座及通信协议标准,从表可看出,其中EN 61851系列标准、EN 62196系列标准采标相应的IEC国际标准,本文后面不再赘述。

✦SAE(Society of AutomotiveEngineers,SAE)美国汽车工程师协会标准

    SAE充电系统标准,大部分与相应IEC标准兼容。SAEJ1772对应IEC 61851相关要求,并定义了IEC 62196关于充电接口的相关要求。

    SAE J2847-1规定了电动汽车与公共电网间能量传输的通讯要求,SAE J2847-2规定了与非车载充电机之间通信要求和规格,SAE J2847-3规定了V2G反向送电通信架构和要求。

    SAE J2953规定了电动汽车和插电式混合动力汽车和充电设施( EVSE)间互操作性要求和测试规范。







✦我国关于传导式充电系统的主要标准 

    我国充电系统标准,如上表,包括充电系统的通用要求、交直流接口规范、充电设施与电池管理系统间的通信协议要求及一致性测试要求、传导充电互操作性测试规范等。







✦我国NB/T主要传导式充电系统标准

    我国第二大类充电标准是国家能源局制定的标准,主要对充电设施的技术要求、试验规范做出了要求,主要标准见上表。







✦IEC标准

    充电接口国际标准主要由IEC 62196-1、IEC 62196-2和IEC 62196-3三部分组成。

    IEC 62196-2《 电动汽车传导充电用插头、插座、车辆耦合器和车辆插孔—第2部分∶交流插针、导电铜管附件的尺寸互换性要求》规定了交流充电接口的结构和物理尺寸,第2版于2016年2月份发布。该标准包括了3种交流充电接口方案,分别定义为Typel、Type2、Type3,其中Typel主要支持国家为美国和日本,Type2的主要支持国家为德国,Type3的主要支持国家为意大利和法国。

    IEC 62196-3《电动汽车传导充电用插头、插座、车辆耦合器和车辆插孔—第3部分∶ 直流插针、导电铜管附件的尺寸互换性要求》,标准规定了传导式充电接口的直流接口尺寸互换性要求,采纳了日本、中国、美国和德国等四国的提案,包含在Typel和Type2上演进的Combol&2系统。该标准第1版于2014年6月发布。

✦SAE标准

    SAE J1772《电动汽车和插电式混合动力汽车传导式充电接口》规定了电动汽车充电接口的通用要求、物理结构和尺寸、控制导引电路,2017年10月修订最新版。标准中所规定的交流充电接口的结构尺寸和IEC 62196-2 中的Typel一致。







从上表看出,各国直流充电接口型式区别较大,主要特点概述如下∶

✦IEC/SAE标准规定小功率直流充电时,可以使用交流接口标准中定义的Typel/Type2交流口,但当直流充电时其充电线缆必须满足标称充电电流。另外为弥补大功率充电的缺憾,在Typel/Type2的基础上衍生出了Combol&2组合式充电接口,其将直流和交流车辆插座合二为一,具有以下特点∶

    →充电功率更高,最高可达200kW以上。

    →交直流车辆插座合二为一,减小车辆插座占用的空间,降低成本,可兼容现有的交流充电设施。

    →采用电力载波通信方式( Power Line Communication PLC),可扩展性强,便于今后有序充电技术的发展。

    →充电线缆采用5芯连接,降低成本。

✦CHAdeMO和GB/T标准充电接口针脚定义相近,采用机械锁和电子锁相结合的锁止方式,且适用CAN通信协议,其抗噪性能优越且检错能力、通信安定性和可靠性较高。

✦接口针脚布置方面,与交流接口类似,国标标准插座使用母针,车辆插头使用公针,而其他标准恰恰相反。

✦结构方面,CHAdeMO 结构复杂,成本较高,且PE线规格小,信号传输易受干扰。国标接口结构的公差配合尚存在问题,大电流充电时接口部位过热严重,导致连接器寿命短。







    直流充电通信的国际标准主要由IEC 61851-24和ISO 15118系列标准组成。

    IEC 61851-24规定了电动汽车与直流充电站之间的充电控制数字通信格式规范与时序要求。

    ISO15118系列标准主要涉及电动汽车与电力电网网络通信的基本要求、接口网络与应用协议要求及一致性测试、无线通信的通用信息和用例定义等。

    我国直流充电通信协议标准GB/T 27930—2015,规定了电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间基于控制器局域网( CAN)的通信物理层、数据链路层及应用层的定义。

    欧美CCS系统是基于交流控制导引电路,采用 PLC 技术通信。CHAdeMO和GB/T的直流导引电路由于和交流分开,采用CAN通信完成,在通信的安全稳定性方面优势明显。但着眼未来 V2G 的发展趋势,未来基于以太网的直流通信或许是各国标准融合的方向。



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