详解电动汽车充电接口及通信协议5项国家标准

中国于2011年12月22日颁布了自己的电动汽车充电接口和通信协议4项国家标准。但是,对充电时的电流、电压、功率等细节并未进一步地做出详尽要求。此次5项标准修订电动车充电接口在硬件和软件层面最终实现了统一,全面提升了充电的安全性和兼容性。本文将对新国标做详细解读。

充电接口标准几经修订

中国在2006年就发布了《电动汽车传导充电用插头、插座、车辆耦合器和车辆插孔通用要求》(GB/T20234-2006),这个国家标准详细规定了充电电流为16A、32A、250A交流和400A直流的连接分类方式,主要借鉴了国际电工委员会(IEC)2003年提出的标准,但是这个标准并未规定充电接口的连接针数、物理尺寸和接口定义。2011年,中国又推出了GB/T20234-2011推荐性标准,替换了部分GB/T20234-2006中的内容,其中规定:交流额定电压不超过690V,频率50Hz,额定电流不超过250A;直流额定电压不超过1000V,额定电流不超过400A。

此次新国标的充电接口标准提高了电压和电流等级,并且调整了信号针和机械锁的部分尺寸,明确了电子锁的有关要求等。

另一方面,新标准对充电设备是有很大好处的,对充电设备的推广应用有很大帮助。在此前充电设备面临“谁建谁用”的问题,国标重点统一了充电桩通信协议,这意味着电动车充电接口在硬件和软件的标准层面最终实现了统一,这将提高充电设备的利用率。

新国标都有哪些改变

相对于旧标准,新标准改动很多,有一些是细节上优化,譬如充电接口标准本次修订提高了电压和电流等级,从而提高了充电功率,缩短了充电的时间,并且调整了信号针和机械锁的部分尺寸,优化了连接时序等。

1.通用要求

此次新国标要求在直流充电枪内安装电子锁,同时预留车辆插座加装电子锁的机械结构。而实施方案将由充电桩企业来完成,车企可能将会增加控制导引电路。

新国标规定,在交流充电电流大于16A时,供电揭开和车辆接口应具有锁止功能,该锁止地功能应符合GB/T20234.1-2015的相关要求。供电插座和车辆插座应安装电子锁止装置,防止充电过程中的意外断开。当电子锁未可靠锁止时,供电设备或电动汽车应停止充电或不启动充电。

直流充电时,车辆接口应具备锁止功能,该锁止应符合GB/T20234.1-2015的相关要求。车辆插头应安装机械锁止装置,供电设备应能判断机械锁是否可靠锁止。车辆插头应安装电子锁止装置,电子锁处于锁止位置时,机械锁应无法操作,供电系统应能判断电子锁是否可靠锁止。当电子锁未可靠锁止是,供电设备或电动汽车应停止充电或不启动充电。

同时,电子锁止装置应具备应急解锁功能,不应带电锁且不应人手直接操作解锁。

此外,通用要求还规定了,供电接口和车辆接口的功能性说明、接口温度监控、神域电流保护器、供电设备过载和短路保护、充电的急停、供电设备的维修等要求。

2.通信协议的细化

过去的标准详细地规定了不同信号的定义,而新标准不仅规定了定义,还规定了各种状态下的传输速率、报文超时的判定、最大电流输出的判定,对故障和报文发送终止也做了规定。

在新标准中,明确规定电机与BMS之间的通信速率,而在旧标准中,并没有进行限制,只是提到了推荐值。据标准,在通信环境恶劣的专用场合(如通信距离较长的商用车充电战),经供电设备制造商和电动汽车制造商协商一致,可采用50kbit/s的通信速率。

报文选项分为必须项和可选项,对于同一帧报文中全部内容为可选项,该报文可选择不发送,对于同一帧报文中部分内容为可选项,可选项所有按照标准规定格式发送或填充1,标准未规定的无效位或字段填充1。标准未规定的位或预留位填充1。

BRM增加了8个字节用于预留,CML增加最小充电电流字段,CCS增加充电暂停字段,增加BMS中止充电故障原因等。此外还增加了充电时序流程图、充电过程故障处理方式、报文开始发送和中止条件等。

3.充电接口的修改

据介绍,本次修订重点考虑充电的安全性和兼容性,增加了充电温度监控、机械锁与电子锁联动、过载和短路保护等安全措施,完善了充电控制导引和时序、故障分类信息、冗余保护等内容,提高了标准的适应性和可操作性。

3.1 交流充电接口部分

电动汽车传导充电用的交流接电口,其额定电流从不超过32A修改为不超过63A。如果供电接口使用了符合GB2099.1和GB 1002的标准化插头插座,则不适用于这些插头插座。

充电接口的额定电流值增加10A和63A。如图所示:

备用触头扩展为三相充电功能。如图所示:

在充电连接界面中增加了R4电阻,如图所示:

此外,本次标准修订删除了控制导引电路与