全球电动汽车充电接口五大标准及控制电路

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      随着各国对电动汽车的支持力度越来越大，充电桩的建设越来越多，充电标准也逐渐形成了欧洲、美国、中国、日本等四大区域和国家标准。而特斯拉由于电动车发展较早，保有量极大且自己设计了一套充电标准。因此我们说目前全球主要有五大充电标准。

      五大标准接口分别是基于GB/T  20234的中国标准、J1772的北美标准CCS1、IEC 62196的欧洲标准CCS2、CHAdeMO的日本标准和NACS的特斯拉标准。由于各地区的充电接口不一致，这也导致了在进行电动汽车充电接口的设计时需要满足不同地区或市场的充电标准的要求，否则就无法进行充电和不满足其标准法规的要求。

      下面我们将分别来说说不同地区的标准充电接口和接口电路（握手电路）的区别。

   

01

中国充电标准

      中国的电动汽车标准充电接口和握手电路的参考标准部分，分别是GB/T 20234和GB/T 18487.1。其中交流充电接口的最大电压为三相440V AC，电流最大63A AC；而直流充电的最大电压为1000V DC，电流在自然冷却下最大300A DC，主动冷却下最大电流为800A DC。（主动冷却是修订新增的，目前还未发布）。





表1、国标交直流充电接口的额定值





表2、国标交直流充电接口端子的电气参数及功能定义



图1、国标交直流充电口引脚定义（供电端视图）

      为适应目前国内超充大功率的要求，在新修订的标准中，增加了液冷的要求，以满足至少500A及以上的电流的要求，随着新标准的即将发布，国内将结束超充无标准可依的情况，彻底解决了充电接口认证只能按照250A电流标准进行认证的尴尬局面。

       车桩握手的参考接口电路如下：



       图2、国标交流充电车桩握手参考电路

    当然，不同的连接方式，接口电路稍有差异，但原理都是一致的。

    其CP信号的握手占空比如下：



       表3、GB/T 18487 交流CP信号握手标准



图3、国标直流车桩握手参考电路

02

北美充电标准

      北美的充电标准主要使用地区为美国和加拿大，其交流最大电压为240V AC，电流最大80A  AC；直流最大电压为1000V DC，电流最大400A DC。  





表4、北美交直流充电接口的额定值





表5、美标交直流充电接口端子的电气参数及功能定义



图4、美标交直流充电口引脚定义（供电端视图）



图5、美标交流充电车桩握手电路



表6、J1772 交流CP信号握手标准





图6、美标直流车桩握手参考电路（分L1和L2）

03

欧洲充电标准

      欧洲的电压范围跟中国差不多，充电接口CCS2与美标的CCS1一脉相承，但还是有一些变化。主要区别在于欧洲的标准家用电力为230伏，几乎是北美所用电压的两倍，因此，欧洲没有 1 级充电。欧标交流最大电压为480V AC，电流最大63A；直流最大电压1000V DC，最大电流200A DC（基于2014版的数据，2022版新的标准还没搞到）。





表7、欧洲交直流充电接口的额定值



图7、欧洲交直流充电口引脚定义（供电端视图）



图8、欧洲交流充电车桩握手参考电路



表8、IEC61851 交流CP信号握手标准



图9、欧洲直流充电车桩握手参考电路

04

日本充电标准

      日本的充电标准比较特殊，交流采用美标J1772的标准，而直流则采用CHAdeMO标准。J1772前面已经说过了，下面主要来说说CHAdeMO标准。

       CHAdeMO是由五家日本汽车制造商联合开发的直流插头，并试图从2010年开始将其推广为全球标准，但并未被广泛采用。尽管如此，目前采用CHAdeMO接口的国家或地区也不少，除了日本外，其中大部分安装在欧洲（北欧居多）、美国和韩国。CHAdeMO标准有两个版本，第一版支持最高62.5 kW充电，充电电流最大125 A ；而 修订后的CHAdeMO 2.0规范允许最高可达400 kW。同时CHAdeMO协会也正在与中国合作开发一种能够充电高达900 kW的超快速连接器，也就是chaoji充电接口，目前进展并不如预期。





图10、CHAdeMO引脚定义及说明（供电端视图）

05

特斯拉充电标准

      在美国通用的充电标准是J1772，唯有例外就是特斯拉，自己开发了专用的充电接口，用于Tesla电动汽车的充电。特斯拉在2022年11月11日公布了自己的NACS标准，并欢迎大家使用。

       NACS是交直流一体的插座，由于接口的限制，NACS也有一个局限，就是无法兼容有交流三相电。这也导致在中国和欧洲等使用三相交流电的国家或地区就无法使用。

       NACS的接口电路与CCS的接口电路完全一样，对于原来是CCS标准接口的车载控制和检测单元（OBC或者BMS）电路而言，不需要重新设计和layout了，是可以完全兼容。这对于NACS的推广是有利的。

       当然，针对通讯也是没有限制的，完全可以兼容IEC 15118的要求。

       NACS的最大电压为1000V DC，最大电流为400A DC；交流与J1772一致。



图11、NACS引脚定义（供电端视图）



图12、NACS车桩握手参考电路

06

总结

      总体而言，各个充电标准适用于不同的国家和地区，接口和通讯协议以及认证要求也不尽相同，给汽车生产和销售以及充电桩的的生产和建设带来了一些困扰。汽车制造商和充电设施制造和运营商需要根据不同地区的标准要求选择合适的充电接口，以提供满足所销售地区法规要求和匹配性的产品，更好地服务用户。

      需要注意的是，由于电动汽车市场的不断发展和技术的不断进步，充电标准也在不断更新和演进。因此，未来可能会出现新的充电标准，汽车制造商和充电设施运营商需要密切关注市场动态，及时调整自己的战略和布局，以适应市场的变化。比如CharIN联合多家主机厂和供应商推出的为了满足卡车和公共汽车的MCS充电接口。



图13、MCS充电接口

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