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全球電動(dòng)汽車(chē)充電標(biāo)準(zhǔn)最詳解析最新出爐!

 HPIli 2016-04-05

全球電動(dòng)汽車(chē)充電標(biāo)準(zhǔn)最詳解析

本文對(duì)全球的電動(dòng)汽車(chē)充電標(biāo)準(zhǔn),特別是中國(guó)的充電標(biāo)準(zhǔn)做一些梳理,以方便大家了解當(dāng)前存在的一些問(wèn)題 。

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全球電力低壓配電系統(tǒng)概覽

充電產(chǎn)業(yè),在媒體上號(hào)稱(chēng)有1000億,不過(guò)現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題是中國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)目前都在修訂中。談充電網(wǎng)絡(luò)這個(gè)概念,是需要從ISO和IEC的標(biāo)準(zhǔn)體系談起的。電動(dòng)汽車(chē)充電系統(tǒng),首先是建立在全球的低壓配電電網(wǎng)存在較大差異的條件下進(jìn)行的。如圖1所示,從電網(wǎng)的基礎(chǔ)來(lái)看,電壓和頻率存在較大的差異,而更大的差異來(lái)自家庭的三相到戶(hù)的情況、家庭總的功率容量和電能質(zhì)量這些較為細(xì)節(jié)的點(diǎn)。

其實(shí)正是有著這個(gè)大背景,既造成了后續(xù)的充電標(biāo)準(zhǔn)的差異,也造成了迫切融合的需求發(fā)生。


2
電動(dòng)汽車(chē)充電標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)

在全球范圍內(nèi),電動(dòng)汽車(chē)汽車(chē)充電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)有以下幾個(gè)標(biāo)委會(huì)牽頭:

A)IEC TC 23 國(guó)際電動(dòng)委員會(huì)

電氣附件 Electrical accessories SC 23H 工業(yè)插頭插座Industrial plugs and socket-outlets

B)IEC TC69國(guó)際電動(dòng)委員會(huì)

 電動(dòng)道路車(chē)輛及電動(dòng)工業(yè)貨車(chē)技術(shù)委員會(huì) Electric road vehicles and electric industrialtrucks

C)ISO的TC22 電氣電子設(shè)備 Electrical and electronic equipment

產(chǎn)業(yè)在電氣化的過(guò)程中,畢竟由歐洲(德國(guó)為主)、美國(guó)、日本和中國(guó)這幾個(gè)國(guó)家的汽車(chē)公司所主導(dǎo),所以目前電動(dòng)汽車(chē)供電設(shè)備(EVSE)與電動(dòng)汽車(chē)之間的互聯(lián),主要由這幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)界定。在這些關(guān)鍵的標(biāo)準(zhǔn)里面,基本上中國(guó)都派出了人員參與,擔(dān)任一定的職責(zé)。


2.1 IEC TC69 分標(biāo)委

該標(biāo)委會(huì)主要是協(xié)調(diào)車(chē)輛和電氣之間的內(nèi)容,偏向于系統(tǒng)層面的內(nèi)容。下面的標(biāo)準(zhǔn),又可以細(xì)分成三個(gè)部分

2.1.1 常規(guī)充電要求

主要用來(lái)界定一些基本要求:

IEC61851‐1: 充電系統(tǒng)總體要求

IEC61851‐21‐1: 充電系統(tǒng) 車(chē)載充電機(jī)EMC要求

IEC61851‐21‐2: 充電系統(tǒng) 非車(chē)載充電系統(tǒng)EMC要求

IEC61851‐23: 直流充電樁

IEC61851:24:直流充電通信要求

2.1.2 無(wú)線(xiàn)充電標(biāo)準(zhǔn)

無(wú)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn),這將是下一波充電和交互的主要形態(tài),這個(gè)工作主要由TC69分標(biāo)委負(fù)責(zé)。

IEC61980‐1: 無(wú)線(xiàn)充電基本要求

IEC61980‐2: 無(wú)線(xiàn)充電通信

IEC61980‐3: 特殊要求

2.1.3 V2G標(biāo)準(zhǔn)

這個(gè)部分是涉及到我們要講的電網(wǎng)與電動(dòng)汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)通信的要求,由于車(chē)輛的電池的壽命實(shí)際情況,還遠(yuǎn)一些。

ISO 15118‐1: V2G基本信息

ISO 15118‐2: V2G拓?fù)浜蚈SI層

ISO 15118‐3: V2G物理&數(shù)據(jù)鏈路層

ISO 15118‐4 Ed.1: V2G網(wǎng)絡(luò)和拓?fù)?/p>

ISO 15118‐5 Ed.1: V2G物理&數(shù)據(jù)鏈路層測(cè)試

ISO 15118‐6 Ed. 1.0: V2G 無(wú)線(xiàn)充電

2.1.4 安全標(biāo)準(zhǔn)

最后最為核心的安全標(biāo)準(zhǔn)是TC22分標(biāo)委下面的ISO/IEC 17409安全要求。

2.2 IEC SC23H 分標(biāo)委

該分標(biāo)委主要是處理接頭的,下面界定充電接口的物理性狀的要求,如表1所示,這是導(dǎo)致全球不同充電接口不一樣的那部分。不過(guò)也是由于本身的局部電網(wǎng)的差異造成了一定差異性。

IEC62196‐1: 插頭插座基本要求

IEC62196‐2: 交流尺寸和互換性要求,主要包含Type1(美國(guó)、加拿大、韓國(guó)、日本、澳大利亞等地)、Type2(歐盟)和中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)三種。

IEC62196‐3 62196‐3‐1: 直流尺寸和互換性要求,包含在Type1和Type2上演進(jìn)的Combo1&2系統(tǒng)和中國(guó)直流充電接口和CHAdeMO四種類(lèi)型,其中前兩者使用的控制邏輯都是一樣的基于PLC的,而后兩個(gè)都是基于CAN協(xié)議的。

表1 電動(dòng)汽車(chē)車(chē)端充電插座概覽

      這里需要說(shuō)明的是,如前所述,歐洲特別是德國(guó)有三相電的充電訴求,使得該接口很復(fù)雜,有好幾種配置,單相交流、三相交流、低功率直流和中等功率直流,特斯拉在歐洲和現(xiàn)在中國(guó)使用的直流充電配置,就是如圖3的最右邊的連接方式。

圖3 Type2 的不同配置

在美國(guó),SAE汽車(chē)工程協(xié)會(huì)制定了SAE的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),大部分是與以上的IEC/ISO標(biāo)準(zhǔn)兼容的,不過(guò)具備更多的實(shí)踐意味。

1.SAEJ1772 對(duì)應(yīng)IEC61851,順帶定義了IEC62196的所有內(nèi)容

2.SAEJ 2847 J2931 直流充電消息、通信和拓?fù)?/p>

3.SAE J2836 USER CASE

4.SAE J2953 電動(dòng)汽車(chē)和充電設(shè)施互通性

5.SAE J2894/2 充電設(shè)備電能質(zhì)量/測(cè)試辦法

6.SAEJ2954 無(wú)線(xiàn)充電

3
中國(guó)充電標(biāo)準(zhǔn)

3.1已有的充電標(biāo)準(zhǔn)

1.GB/T 18487.1-2001 電動(dòng)車(chē)輛傳導(dǎo)充電系統(tǒng) 一般要求

2.GB/T 18487.2-2001 電動(dòng)車(chē)輛傳導(dǎo)充電系統(tǒng)

電動(dòng)車(chē)輛與交流/直流電源的連接要求:

3.GB/T 18487.3-2001 電動(dòng)車(chē)輛傳導(dǎo)充電系統(tǒng) 電動(dòng)車(chē)輛交流/直流充電機(jī)(站)

4.GB/T 20234.1-2011 電動(dòng)汽車(chē)傳導(dǎo)充電用連接裝置 第1部分:通用要求

5.GB/T 20234.2-2011 電動(dòng)汽車(chē)傳導(dǎo)充電用連接裝置 第2部分:交流充電接口

6.GB/T 20234.3-2011 電動(dòng)汽車(chē)傳導(dǎo)充電用連接裝置 第3部分:直流充電接口

7.GB/T 27930-2011 電動(dòng)汽車(chē)非車(chē)載傳導(dǎo)式充電機(jī)與電池管理系統(tǒng)之間的通信協(xié)議

8.QCT 895-2011 電動(dòng)汽車(chē)用傳導(dǎo)式車(chē)載充電機(jī)

3.2電網(wǎng)對(duì)充電設(shè)施的要求

1.GB/T 29316-2012 電動(dòng)汽車(chē)充換電設(shè)施電能質(zhì)量技術(shù)要求

2.GB/T 29317-2012 電動(dòng)汽車(chē)充換電設(shè)施術(shù)語(yǔ)

3.GB/T 28569-2012 電動(dòng)汽車(chē)交流充電樁電能計(jì)量

4.GB/T 29318-2012 電動(dòng)汽車(chē)非車(chē)載充電機(jī)電能計(jì)量

3.3在進(jìn)行中的相關(guān)要求

1.電動(dòng)汽車(chē)充電線(xiàn)纜盒通用要求

2.電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線(xiàn)充電系統(tǒng)通用要求

3.電動(dòng)汽車(chē)充電連接裝置檢驗(yàn)試驗(yàn)規(guī)范車(chē)輛側(cè)

4.電動(dòng)汽車(chē)智能車(chē)載終端車(chē)與充換電設(shè)施互動(dòng)控制技術(shù)條件

這里重點(diǎn)談一談,當(dāng)前的一些問(wèn)題。充電這個(gè)事情,其實(shí)是屬于汽車(chē)標(biāo)委會(huì)和電力標(biāo)委會(huì)乃至電工標(biāo)委會(huì)綜合的那塊,里面包含了低壓配電、電能質(zhì)量、車(chē)輛控制、電氣連接等要求。這個(gè)事情和傳統(tǒng)的車(chē)主導(dǎo)或者是電力企業(yè)主導(dǎo)都不一樣,兩邊坐一塊你覺(jué)得會(huì)怎么樣?輕易是不會(huì)出結(jié)果的,兩邊都需要拿出證據(jù)、數(shù)據(jù)乃至測(cè)試結(jié)果,還有標(biāo)委會(huì)下面的相關(guān)單位也得提意見(jiàn),這活一點(diǎn)都不好干。

這次修訂的20234.1.2.3,主要是接口方面,主要是對(duì)電子鎖位置、引腳尺寸、干涉情況做個(gè)系統(tǒng)性的修正,如圖4所示。

圖4 引腳和干涉問(wèn)題

4
直流充電的安全性問(wèn)題

直流充電這個(gè)事情安全性很重要,要基本考慮以下的問(wèn)題:

1. 絕緣失效 水、塵、對(duì)地絕緣退化、機(jī)械損壞

2. 帶電部件直接接觸 基本保護(hù)失效(外殼、機(jī)械損壞、絕緣)

3. 過(guò)高電壓

4. 外部(電網(wǎng)) 閃變 和內(nèi)部開(kāi)關(guān)切換

5. 內(nèi)部(系統(tǒng)) 轉(zhuǎn)換器、控制失效和通信失效

6. 過(guò)流 轉(zhuǎn)換器|控制|通信失效

7. 短路 水、塵、 絕緣失效、電子失效、機(jī)械損壞

8. 意外反向能流 轉(zhuǎn)換器|控制|通信失效

9. 交流保護(hù)設(shè)備斷開(kāi) 交直流電路意外連接、控制通信失效

10. 插頭|插座上意外高電壓斷開(kāi)設(shè)備失效、電子失效和帶載斷開(kāi)

11. 過(guò)溫 塵土、連接性能衰退、未完成插合和過(guò)流

12. 熱斷開(kāi) 鎖止|控制|通信失效

13. PE失效 機(jī)械損壞

本文小結(jié)

1) 充電這個(gè)事情,無(wú)論車(chē)企和充電產(chǎn)業(yè)的,都逃不開(kāi),大家的利益其實(shí)比較一致,怎么掌握個(gè)洽談機(jī)制很重要。

2) 后續(xù)新能源汽車(chē)的發(fā)展,很大一部分和基礎(chǔ)設(shè)施有關(guān),這里不僅有這個(gè)充電的規(guī)范,還有充電怎么和停車(chē)位進(jìn)行耦合的事情,這個(gè)技術(shù)層面的不能讓事變好,但是做不好絕對(duì)讓人難受。

3) 按照現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)討論的模式,充電標(biāo)準(zhǔn)還需要一些改進(jìn)和優(yōu)化的過(guò)程。

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