电动汽车传导式充电接口全球标准介绍

　　电动汽车的发展正在推动汽车，电力及能源产业的变革。在这一新兴产业中，标准化的进程至关重要，比如关于电动汽车和充电基础设施之间的充电接口标准，就影响了不同车型在不同国家和地区的电网之间如何快速，简便的进行电能的补充。

目前全球主要采用的传导式充电接口系统有：
　　IEC 62196-1,2：2012年1月发布，主要被欧洲国家所采用的交流充电标准。
　　IEC 62196-3：目前还在制定过程中，预计2014年制定完成。主要内容是对直流充电接口的定义。
　　SAE J1772：2010年1月发布，是最早实施的充电接口标准，被美国及日本广泛使用。其5芯的交流充电接口，在IEC 62196-2中被定义为type 1接口。
　　CHAdeMO：该协会于2010年3月15日成立，成员单位大多数来自日本，主旨为推进快速充电规格在日本的统一，因此主要被日本车厂所采用。
　　GB/T 20234.1,2,3-2011：2011年12月颁布，2012年3月实施，共三部分组成，形式接近于IEC 62196-1,2,3。虽然目前是国标推荐标准，但解决了中国国内不同地区，不同电网公司，充电接口不统一的问题。
　　为了更好的对标准进行介绍，下面先列举标准中常用的充电接口术语定义（图1）。

图1 标准中对充电接口各部分的术语定义

供电插座 socket-outlet：供电接口中和电源供电线缆或供电设备连接在一起且固定安装的部分。
　　供电插头 plug：供电接口中和充电线缆连接且可以移动的部分。
　　车辆插座 vehicle inlet：车辆接口中固定安装在电动汽车上，并通过电缆和车载充电机或车载动力蓄电池相互连接的部分。
　　车辆插头 vehicle connector：车辆接口中和充电线缆连接且可以移动的部分。
　　不同标准的车辆插座界面比较（图2）

图2 各国主要充电接口标准的比较

传导式充电采用的方式
　　在目前的电动汽车传导式电能补给过程中主要采用两种方式：直流充电（DC）和交流充电（AC）。一般来说由于直流非车载充电机可以产生较高的功率（100kW以上），所以充电时间较短，多用于需要快速充电的场合。而交流充电一般直接采用民用的220V或110V电压通过车载充电机对电池进行电能补充，由于受到车载充电机体积和散热条件的限制，其功率通常在7kW以下，所以充电时间较长，因此常利用夜间峰谷电对电动汽车进行交流慢速充电。
　　交流充电
　　交流充电由于受不同国家和地区电网系统的影响，在充电标准中对充电连接器电压和电流的要求也不尽相同。比如在德国三相电的使用比较普遍，即使个人用户在民宅中也可以使用，因此在IEC 62196-2标准中，定义了480V交流充电电压和63A充电电流，实际充电功率可以达到40kW以上。相比在国标GB/T 20234.2中虽然也定义了三相充电电压为440V，但因为中国私人住宅及小区进户直接能使用三相电的情况很少，所以目前交流充电电流最大只有32A，而实际多采用220V，16A进行充电。至于美标的SAE J1772因为只定义了5芯的充电接口，因此采用此标准的电动汽车只能使用单相交流充电，比如通用的沃蓝达（Volt）及日产的聆风（Leaf）。下表为不同标准定义的交流充电连接器最大电流及电压的对照表（表1）：

　　表1 各标准交流充电电压及电流的比较

从交流接口的外形来看，三种标准也有区别，其中IEC的type2和GB标准最为接近，均采用7芯的布局，看似可以互相通用，但实际在车辆插头端由于分别采用了母头和公头插芯的设计，所以两者无法互换使用（图3）。SAE标准由于只使用5芯接口，因此它的充电连接界面和IEC type2和GB完全不兼容（图3）。但SAE和GB均采用了机械锁的结构，而IEC只采用内部电子锁机构对车辆插头和插座进行锁定。

　　IEC 62196-2 type 2 GB/T 20234.2-2011 SAE J1772
　　图3 三种交流充电标准车辆插头接口界面比较

不同标准的交流充电接口造成了在电动汽车发展初期全球充电难的问题。比如一辆通用的沃蓝达（Volt）采用的是SAE标准的5芯车辆插座，如果在德国行驶的话，就无法使用IEC type 2的7芯连接系统进行充电。当然解决方法也是有的，可以采用转接适配器或混合标准充电线缆的方式。如图4：供电插头使用的是IEC type 2的接口，而在车辆插头端使用的则是SAE标准接口。

　　SAE J1772 IEC 62196-2 type 2
　　图4 适合欧标充电设备与美标车辆连接的充电线缆

直流充电
　　由于IEC 62196-3直流充电标准还在制定当中，因此在各个国家和地区使用的直流充电接口方式也是五花八门。作为最早实施的日本CHAdeMO形式的直流充电标准，由于受日系车厂电动汽车推广较早的影响，目前在市场中应用最广，在日本，欧洲及北美市场均可以找到采用此接口的直流充电设施服务于日产，三菱等电动车型的使用。由于采用CAN的通讯协议，因此除了常用的连接确认，充电导引及直流针脚之外还有额外的两根CAN通讯用针脚，所以整个CHAdeMO接口有多达10芯的连接针脚。
　　在中国市场由于目前直流充电采用的也是CAN的通讯方式，所以充电接口定义和CHAdeMO非常接近，但外观却有着天壤之别（图5）。在国标GB/T 20234.3中定义的充电电压和电流分别是750V和250A，充电功率可以达到150kW以上，相比CHAdeMO目前60kW的功率要高出一倍，所以在连接器设计中考虑到电气间隙及爬电距离的影响，结构尺寸有很大的不同，目前主要用于城市纯电动公交大巴的电能补充。