世界主要電動汽車充電連接器標準詳解

    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)榇蠹沂崂硪幌赂黝愲妱悠嚦潆娺B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(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修訂草案成為一個正式的直流充電標準。基于J1772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(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、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(chǎn)的舊款電動車兼容。

優(yōu)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(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：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準，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(qū)，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(zhí)行。

優(yōu)點：技術(shù)先進，充電效率高。

缺點：與各國國標相悖，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準現(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”標準。

“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)作為其標準，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)一了電動車充電標準后，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(yōu)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(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(chǎn)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(chǎn)eEV200等。這里需要注意的是，日產(chǎn)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(chǔ)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(jiān)視電池狀態(tài)的同時，實時計算充電所需電流值，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，一邊實時控制電流，*實現(xiàn)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)”，來自美國能源部的最新數(shù)據(jù)顯示，美國現(xiàn)有1344個CHAdeMO交流快速充電站。

優(yōu)點：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：CHAdeMO最初設(shè)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(fā)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(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年提出的標準，但是這個標準并未規(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推薦性標準，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：相比2006版的國標對更多充電接口參數(shù)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(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傳導充電技術(shù)》和CHAdeMO3.0標準。

ChaoJi充電系統(tǒng)可實現(xiàn)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(jié)點信號設(shè)計，當故障發(fā)生時，利用信號量快速通知對端及時做出快速反應(yīng)保證充電安全。建立整個系統(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(tǒng)上進行了重新的評估和設(shè)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(shè)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(shè)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，滿足IPXXB安全要求。同時設(shè)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(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，包括控制導引電路、通信協(xié)議、連接裝置的設(shè)計和兼容性，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為品牌的差異，適用的充電設(shè)備標準并不相同，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)在實際應(yīng)用、環(huán)境老化等方面仍面臨著產(chǎn)品設(shè)計不穩(wěn)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(fā)展前景的關(guān)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(xiàn)充電標準統(tǒng)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能否通電。電動車充電標準統(tǒng)統(tǒng)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(tài)”，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(shù)標準能在將來發(fā)揮更大的作用。