電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展正在推動(dòng)汽車(chē)，電力及能源產(chǎn)業(yè)的變革。在這一新興產(chǎn)業(yè)中，標準化的進(jìn)程至關(guān)重要，比如關(guān)于電動(dòng)汽車(chē)和充電基礎設施之間的充電接口標準，就影響了不同車(chē)型在不同國家和地區的電網(wǎng)之間如何快速，簡(jiǎn)便的進(jìn)行電能的補充。

   目前全球主要采用的傳導式充電接口系統有：

   IEC 62196-1,2：2012年1月發(fā)布，主要被歐洲國家所采用的交流充電標準。

   IEC 62196-3：目前還在制定過(guò)程中，預計2014年制定完成。主要內容是對直流充電接口的定義。

   SAE J1772：2010年1月發(fā)布，是最早實(shí)施的充電接口標準，被美國及日本廣泛使用。其5芯的交流充電接口，在IEC 62196-2中被定義為type 1接口。

   CHAdeMO：該協(xié)會(huì )于2010年3月15日成立，成員單位大多數來(lái)自日本，主旨為推進(jìn)快速充電規格在日本的統一，因此主要被日本車(chē)廠(chǎng)所采用。

    GB/T 20234.1,2,3-2011：2011年12月頒布，2012年3月實(shí)施，共三部分組成，形式接近于IEC 62196-1,2,3。雖然目前是國標推薦標準，但解決了中國國內不同地區，不同電網(wǎng)公司，充電接口不統一的問(wèn)題。

    為了更好的對標準進(jìn)行介紹，下面先列舉標準中常用的充電接口術(shù)語(yǔ)定義（圖1）。
 
                   
                           圖1 標準中對充電接口各部分的術(shù)語(yǔ)定義

    供電插座 socket-outlet：供電接口中和電源供電線(xiàn)纜或供電設備連接在一起且固定安裝的部分。

   供電插頭 plug：供電接口中和充電線(xiàn)纜連接且可以移動(dòng)的部分。

    車(chē)輛插座 vehicle inlet：車(chē)輛接口中固定安裝在電動(dòng)汽車(chē)上，并通過(guò)電纜和車(chē)載充電機或車(chē)載動(dòng)力蓄電池相互連接的部分。

    車(chē)輛插頭 vehicle connector：車(chē)輛接口中和充電線(xiàn)纜連接且可以移動(dòng)的部分。

    不同標準的車(chē)輛插座界面比較（圖2）
 
                 
                           圖2 各國主要充電接口標準的比較

    傳導式充電采用的方式

     在目前的電動(dòng)汽車(chē)傳導式電能補給過(guò)程中主要采用兩種方式：直流充電（DC）和交流充電（AC）。一般來(lái)說(shuō)由于直流非車(chē)載充電機可以產(chǎn)生較高的功率（100kW以上），所以充電時(shí)間較短，多用于需要快速充電的場(chǎng)合。而交流充電一般直接采用民用的220V或110V電壓通過(guò)車(chē)載充電機對電池進(jìn)行電能補充，由于受到車(chē)載充電機體積和散熱條件的限制，其功率通常在7kW以下，所以充電時(shí)間較長(cháng)，因此常利用夜間峰谷電對電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行交流慢速充電。

    交流充電

    交流充電由于受不同國家和地區電網(wǎng)系統的影響，在充電標準中對充電連接器電壓和電流的要求也不盡相同。比如在德國三相電的使用比較普遍，即使個(gè)人用戶(hù)在民宅中也可以使用，因此在IEC 62196-2標準中，定義了480V交流充電電壓和63A充電電流，實(shí)際充電功率可以達到40kW以上。相比在國標GB/T 20234.2中雖然也定義了三相充電電壓為440V，但因為中國私人住宅及小區進(jìn)戶(hù)直接能使用三相電的情況很少，所以目前交流充電電流最大只有32A，而實(shí)際多采用220V，16A進(jìn)行充電。至于美標的SAE J1772因為只定義了5芯的充電接口，因此采用此標準的電動(dòng)汽車(chē)只能使用單相交流充電，比如通用的沃藍達（Volt）及日產(chǎn)的聆風(fēng)（Leaf）。下表為不同標準定義的交流充電連接器最大電流及電壓的對照表（表1）：

                              表1 各標準交流充電電壓及電流的比較
 
                 

    從交流接口的外形來(lái)看，三種標準也有區別，其中IEC的type2和GB標準最為接近，均采用7芯的布局，看似可以互相通用，但實(shí)際在車(chē)輛插頭端由于分別采用了母頭和公頭插芯的設計，所以?xún)烧邿o(wú)法互換使用（圖3）。SAE標準由于只使用5芯接口，因此它的充電連接界面和IEC type2和GB完全不兼容（圖3）。但SAE和GB均采用了機械鎖的結構，而IEC只采用內部電子鎖機構對車(chē)輛插頭和插座進(jìn)行鎖定。

   IEC 62196-2 type 2 GB/T 20234.2-2011 SAE J1772
 
             
                           圖3 三種交流充電標準車(chē)輛插頭接口界面比較

   不同標準的交流充電接口造成了在電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展初期全球充電難的問(wèn)題。比如一輛通用的沃藍達（Volt）采用的是SAE標準的5芯車(chē)輛插座，如果在德國行駛的話(huà)，就無(wú)法使用IEC type 2的7芯連接系統進(jìn)行充電。當然解決方法也是有的，可以采用轉接適配器或混合標準充電線(xiàn)纜的方式。如圖4：供電插頭使用的是IEC type 2的接口，而在車(chē)輛插頭端使用的則是SAE標準接口。

   SAE J1772 IEC 62196-2 type 2
 
            
                             圖4 適合歐標充電設備與美標車(chē)輛連接的充電線(xiàn)纜

   直流充電

    由于IEC 62196-3直流充電標準還在制定當中，因此在各個(gè)國家和地區使用的直流充電接口方式也是五花八門(mén)。作為最早實(shí)施的日本CHAdeMO形式的直流充電標準，由于受日系車(chē)廠(chǎng)電動(dòng)汽車(chē)推廣較早的影響，目前在市場(chǎng)中應用最廣，在日本，歐洲及北美市場(chǎng)均可以找到采用此接口的直流充電設施服務(wù)于日產(chǎn)，三菱等電動(dòng)車(chē)型的使用。由于采用CAN的通訊協(xié)議，因此除了常用的連接確認，充電導引及直流針腳之外還有額外的兩根CAN通訊用針腳，所以整個(gè)CHAdeMO接口有多達10芯的連接針腳。

    在中國市場(chǎng)由于目前直流充電采用的也是CAN的通訊方式，所以充電接口定義和CHAdeMO非常接近，但外觀(guān)卻有著(zhù)天壤之別（圖5）。在國標GB/T 20234.3中定義的充電電壓和電流分別是750V和250A，充電功率可以達到150kW以上，相比CHAdeMO目前60kW的功率要高出一倍，所以在連接器設計中考慮到電氣間隙及爬電距離的影響，結構尺寸有很大的不同，目前主要用于城市純電動(dòng)公交大巴的電能補充。

              
                       圖5 GB/T 20234.3-2011中的直流充電接口

    歐洲與北美的直流充電標準目前還在制定過(guò)程中，但在IEC 62196的定義中type 1及type 2的接口也是可以用來(lái)進(jìn)行直流充電的，即在小功率（25kW左右）直流充電的時(shí)候歐標與美標采用的接口形式同交流充電口（圖2），需要注意的是采用直流充電時(shí)充電線(xiàn)纜必須滿(mǎn)足標稱(chēng)的額定充電電流。但由于受到本身結構設計的限制，type 1及type 2接口無(wú)法用于大功率直流充電（100kW）。

    為了解決未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)大功率充電問(wèn)題，德國汽車(chē)企業(yè)提出了組合式充電接口（Com-bined charging）的概念，并得到了美國車(chē)企的響應，因此新的直流充電方式應運而生，菲尼克斯電氣作為一家專(zhuān)業(yè)的電氣接口供應商承擔了該產(chǎn)品的設計及標準制定工作（圖6 左圖）。相比較目前廣泛使用的CHAdeMO充電方式，組合式充電接口具有以下的特點(diǎn)：1.充電功率更高（100kW以上），可以大幅縮短停車(chē)等待時(shí)間。2.直流和交流車(chē)輛插座（ve-hicle inlet）合二為一（圖6 右圖），減小了車(chē)輛插座占用的空間，并降低了成本。3.兼容現有的交流充電設施。4.采用電力載波通訊方式（Power Line Communication），可擴展性強，便于今后有序充電技術(shù)的發(fā)展。5.直流充電只采用5芯連接，降低了充電線(xiàn)纜的成本。從2012下半年開(kāi)始將會(huì )有一批采用PLC通訊及組合式充電接口的電動(dòng)汽車(chē)上路進(jìn)行測試，而與之相關(guān)的ISO 15118及IEC 62196-3標準也在加緊制定中，預計在2014或2015年能夠頒布實(shí)施。該標準是否會(huì )影響CHAdeMO及GB的直流充電標準，還需要經(jīng)過(guò)市場(chǎng)的檢驗，不過(guò)從系統設計理念來(lái)看組合式充電接口會(huì )具有更廣泛的應用前景。
 
               
                             圖6 標準正在制定中的交直流組合式充電接口

    展望

    汽車(chē)電氣化是未來(lái)的發(fā)展趨勢，考慮到目前的電池技術(shù)還需要完善，因此傳統內燃機仍然會(huì )存在相當長(cháng)的一段時(shí)間。所以采用內燃機和電池的混合動(dòng)力技術(shù)將是近期發(fā)展的主要方向，而其中PHEV（插電式混合動(dòng)力技術(shù)）由于對充電基礎設施依賴(lài)較小，節能效果明顯，將會(huì )得到較快的發(fā)展。所以針對于PHEV的車(chē)型主要采用的是交流慢充的方式，利用夜間的峰谷電進(jìn)行220V，16A的交流充電，讓電池在車(chē)輛起步及交通擁堵低速行駛的路況下發(fā)揮作用。大功率的直流充電技術(shù)適用于BEV（純電動(dòng)）車(chē)型的電能快速應急補充，在未來(lái)也會(huì )有很廣泛的應用，由于其電流大電壓高，考慮到安全因素和對電網(wǎng)的影響，不會(huì )用于家庭私人充電場(chǎng)合，更多的會(huì )出現在有人值守的公共快速充電站中。
新的產(chǎn)業(yè)在發(fā)展初期，基本都會(huì )遇到標準紛繁復雜且互不兼容的情況，電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)也不例外。因此全球不同的充電接口標準依然會(huì )并存較長(cháng)的時(shí)間，但隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)的普及，人們會(huì )越來(lái)越多的考慮標準的兼容性問(wèn)題，即使各國家和地區的充電接口在結構外形上無(wú)法形成統一，但涉及到車(chē)輛與充電基礎設施的通訊方式最終也許會(huì )達成一致。

   結語(yǔ)

    菲尼克斯電氣作為電動(dòng)汽車(chē)充電連接器的全球供應商，針對于不同的充電接口標準開(kāi)發(fā)了對應的產(chǎn)品，為行駛在不同國家和地區的電動(dòng)汽車(chē)及充電基礎設施提供可靠安全的充電連接。