不看你一定后悔!全球电动汽车充电标准最详解析

朱玉龙

【第一电动网】(专栏作者 朱玉龙)本文对全球的电动汽车充电标准,特别是中国的充电标准做一些梳理,以方便大家了解当前存在的一些问题 。

1)全球电力低压配电系统概览

充电产业,在媒体上号称有1000亿,不过现实的问题是中国的标准目前都在修订中,这个有些搞笑了。谈充电网络这个概念,是需要从ISO和IEC的标准体系谈起的。电动汽车充电系统,首先是建立在全球的低压配电电网存在较大差异的条件下进行的。如图1所示,从电网的基础来看,电压和频率存在较大的差异,而更大的差异来自家庭的三相到户的情况、家庭总的功率容量和电能质量这些较为细节的点。

其实正是有着这个大背景,既造成了后续的充电标准的差异,也造成了迫切融合的需求发生,如果按照普通电气来开发车辆的交流充电/直流系统是完成不可接受的,如果造成过大的差异,就会造成车辆在全球不同地区不同版本,整个成本一下子就上去不少。

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图1 全球低压配电电压频率

2)电动汽车充电标准系统

电动汽车汽车充电系统标准有以下几个标委会牵头:

A)IEC TC 23 国际电动委员会

电气附件 Electrical accessories SC 23H 工业插头插座Industrial plugs and socket-outlets

B)IEC TC69国际电动委员会

电动道路车辆及电动工业货车技术委员会 Electric road vehicles and electric industrial trucks

C)ISO的TC22 电气电子设备 Electrical and electronic equipment

产业在电气化的过程中,毕竟由欧洲(德国为主)、美国、日本和中国这几个国家的汽车公司所主导,所以目前电动汽车供电设备(EVSE)与电动汽车之间的互联,主要由这几个标准来界定。在这些关键的标准里面,基本上中国都派出了人员参与,担任一定的职责。

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图2 电动乘用车相关充电标准

2.1 IEC TC69 分标委

该标委会主要是协调车辆和电气之间的内容,偏向于系统层面的内容。下面的标准,又可以细分成三个部分

2.1.1 常规充电要求

主要用来界定一些基本要求:

IEC61851‐1: 充电系统总体要求

IEC61851‐21‐1: 充电系统 车载充电机EMC要求

IEC61851‐21‐2: 充电系统 非车载充电系统EMC要求

IEC61851‐23: 直流充电桩

IEC61851:24:直流充电通信要求

2.1.2 无线充电标准

无线标准,这将是下一波充电和交互的主要形态,这个工作主要由TC69分标委负责。

IEC61980‐1: 无线充电基本要求

IEC61980‐2: 无线充电通信

IEC61980‐3: 特殊要求

2.1.3 V2G标准

这个部分是涉及到我们要讲的电网与电动汽车网络通信的要求,由于车辆的电池的寿命实际情况,还远一些。

ISO 15118‐1: V2G基本信息

ISO 15118‐2: V2G拓扑和OSI层

ISO 15118‐3: V2G物理&数据链路层

ISO 15118‐4 Ed.1: V2G网络和拓扑

ISO 15118‐5 Ed.1: V2G物理&数据链路层测试

ISO 15118‐6 Ed. 1.0: V2G 无线充电

2.1.4 安全标准

最后最为核心的安全标准是TC22分标委下面的ISO/IEC 17409安全要求。

2.2 IEC SC23H 分标委

该分标委主要是处理接头的,下面界定充电接口的物理性状的要求,如表1所示,这是导致全球不同充电接口不一样的那部分。不过也是由于本身的局部电网的差异造成了一定差异性。

IEC62196‐1: 插头插座基本要求

IEC62196‐2: 交流尺寸和互换性要求,主要包含Type1(美国、加拿大、韩国、日本、澳大利亚等地)、Type2(欧盟)和中国标准三种。

IEC62196‐3+62196‐3‐1: 直流尺寸和互换性要求,包含在Type1和Type2上演进的Combo1&2系统和中国直流充电接口和CHAdeMO四种类型,其中前两者使用的控制逻辑都是一样的基于PLC的,而后两个都是基于CAN协议的。

表1 电动汽车车端充电插座概览

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这里需要说明的是,如前所述,欧洲特别是德国有三相电的充电诉求,使得该接口很复杂,有好几种配置,单相交流、三相交流、低功率直流和中等功率直流,特斯拉在欧洲和现在中国使用的直流充电配置,就是如图3的最右边的连接方式。

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图3 Type2 的不同配置

在美国,SAE汽车工程协会制定了SAE的相关标准,大部分是与以上的IEC/ISO标准兼容的,不过具备更多的实践意味。

1.SAEJ1772 对应IEC61851,顺带定义了IEC62196的所有内容

2.SAEJ 2847 J2931 直流充电消息、通信和拓扑

3.SAE J2836 USER CASE

4.SAE J2953 电动汽车和充电设施互通性

5.SAE J2894/2 充电设备电能质量/测试办法

6.SAEJ2954 无线充电

3)中国充电标准

中国的充电标准体系如下:

3.1已有的充电标准

1.GB/T 18487.1-2001 电动车辆传导充电系统 一般要求

2.GB/T 18487.2-2001 电动车辆传导充电系统

电动车辆与交流/直流电源的连接要求:

3.GB/T 18487.3-2001 电动车辆传导充电系统 电动车辆交流/直流充电机(站)

4.GB/T 20234.1-2011 电动汽车传导充电用连接装置 第1部分:通用要求

5.GB/T 20234.2-2011 电动汽车传导充电用连接装置 第2部分:交流充电接口

6.GB/T 20234.3-2011 电动汽车传导充电用连接装置 第3部分:直流充电接口

7.GB/T 27930-2011 电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议

8.QCT 895-2011 电动汽车用传导式车载充电机

3.2电网对充电设施的要求

1.GB/T 29316-2012 电动汽车充换电设施电能质量技术要求

2.GB/T 29317-2012 电动汽车充换电设施术语

3.GB/T 28569-2012 电动汽车交流充电桩电能计量

4.GB/T 29318-2012 电动汽车非车载充电机电能计量

3.3在进行中的相关要求

1.电动汽车充电线缆盒通用要求

2.电动汽车无线充电系统通用要求

3.电动汽车充电连接装置检验试验规范车辆侧

4.电动汽车智能车载终端车与充换电设施互动控制技术条件

这里重点谈一谈,当前的一些问题。充电这个事情,其实是属于汽车标委会和电力标委会乃至电工标委会综合的那块,里面包含了低压配电、电能质量、车辆控制、电气连接等要求。这个事情和传统的车主导或者是电力企业主导都不一样,两边坐一块你觉得会怎么样?轻易是不会出结果的,两边都需要拿出证据、数据乃至测试结果,还有标委会下面的相关单位也得提意见,这活一点都不好干。

这次修订的20234.1.2.3,主要是接口方面,主要是对电子锁位置、引脚尺寸、干涉情况做个系统性的修正,如图4所示。

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图4 引脚和干涉问题

作者:朱玉龙

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