【di一電動網】（專欄作者 朱玉龍）本文對quan球的電動汽車充電標準，特別是中國的充電標準做一些梳理，以方便大家了解當前存在的一些問題 。
文章轉載
1)quan球電力低壓配電系統(tǒng)概覽
充電產業(yè)，在媒體上號稱有1000億，不過現實的問題是中國的標準目前都在修訂中，這個有些搞笑了。談充電網絡這個概念，是需要從iso和iec的標準體系談起的。電動汽車充電系統(tǒng)，首先是建立在quan球的低壓配電電網存在較大差異的條件下進行的。如圖1所示，從電網的基礎來看，電壓和頻率存在較大的差異，而更大的差異來自家庭的三相到戶的情況、家庭總的功率容量和電能質量這些較為細節(jié)的點。
其實正是有著這個大背景，既造成了后續(xù)的充電標準的差異，也造成了迫切融合的需求發(fā)生，如果按照普通電氣來開發(fā)車輛的交流充電/直流系統(tǒng)是完成不可接受的，如果造成過大的差異，就會造成車輛在quan球不同地區(qū)不同版本，整個成本一下子就上去不少。
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圖1 quan球低壓配電電壓頻率2)電動汽車充電標準系統(tǒng)
電動汽車汽車充電系統(tǒng)標準有以下幾個標委會牽頭：
a)iec tc 23 電動委員會
電氣附件 electricalaccessories sc 23h 工業(yè)插頭插座industrial plugs and socket-outlets
b)iec tc69電動委員會
電動道路車輛及電動工業(yè)貨車技術委員會 electric road vehicles and electric industrialtrucks
c)iso的tc22 電氣電子設備 electrical and electronic equipment
產業(yè)在電氣化的過程中，畢竟由歐洲(德國為主)、美國、日本和中國這幾個國家的汽車公司所主導，所以目前電動汽車供電設備(evse)與電動汽車之間的互聯(lián)，主要由這幾個標準來界定。在這些關鍵的標準里面，基本上中國都派出了人員參與，擔任一定的職責。
圖2 電動乘用車相關充電標準
2.1iec tc69 分標委
該標委會主要是協(xié)調車輛和電氣之間的內容，偏向于系統(tǒng)層面的內容。下面的標準，又可以細分成三個部分
2.1.1常規(guī)充電要求
主要用來界定一些基本要求：
iec61851‐1: 充電系統(tǒng)總體要求
iec61851‐21‐1: 充電系統(tǒng) 車載充電機emc要求
iec61851‐21‐2: 充電系統(tǒng) 非車載充電系統(tǒng)emc要求
iec61851‐23: 直流充電樁
iec61851:24:直流充電通信要求
2.1.2無線充電標準
無線標準，這將是下一波充電和交互的主要形態(tài)，這個工作主要由tc69分標委負責。
iec61980‐1: 無線充電基本要求
iec61980‐2: 無線充電通信
iec61980‐3: 特殊要求
2.1.3v2g標準
這個部分是涉及到我們要講的電網與電動汽車網絡通信的要求，由于車輛的電池的壽命實際情況，還遠一些。
iso 15118‐1: v2g基本信息
iso 15118‐2: v2g拓撲和osi層
iso 15118‐3: v2g物理&數據鏈路層
iso 15118‐4 ed.1: v2g網絡和拓撲
iso 15118‐5 ed.1: v2g物理&數據鏈路層測試
iso 15118‐6 ed. 1.0: v2g 無線充電
2.1.4 安全標準
最后核心的安全標準是tc22分標委下面的iso/iec 17409安全要求。
2.2iec sc23h 分標委
該分標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，這是導致不同充電接口不一樣的那部分。不過也是由于本身的局部電網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、加拿大、韓國、日本、澳大利亞等地)、type2(歐盟)和中國標準三種。
iec62196‐3+62196‐3‐1: 直流尺寸和互換性要求，包含在type1
和type2上演進的combo1&2系統(tǒng)和中國直流充電接口和chademo四種類型，其中前兩者使用的控制邏輯都是一樣的基于plc的，而后兩個都是基于can協(xié)議的。
表1 電動汽車車端充電插座概覽
這里需要說明的是，如前所述，歐洲特別是德國有三相電的充電訴求，使得該接口很復雜，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，特斯拉在歐洲和現在中國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，sae汽車工程協(xié)會制定了sae的相關標準，大部分是與以上的iec/iso標準兼容的，不過具備更多的實踐意味。
1.saej1772 對應iec61851，順帶定義了iec62196的所有內容
2.saej 2847 j2931 直流充電消息、通信和拓撲
3.sae j2836 user case
4.sae j2953 電動汽車和充電設施互通性
5.sae j2894/2 充電設備電能質量/測試辦法
6.saej2954 無線充電
3)中國充電標準
中國的充電標準體系如下:
3.1已有的充電標準
1.gb/t 18487.1-2015電動車輛傳導充電系統(tǒng) 一般要求
2.gb/t 18487.2-2017電動車輛傳導充電系統(tǒng)
電動車輛與交流/直流電源的連接要求：
3.gb/t 18487.3-2001 電動車輛傳導充電系統(tǒng) 電動車輛交流/直流充電機(站)
4.gb/t 20234.1-2015電動汽車傳導充電用連接裝置 第1部分:通用要求
5.gb/t 20234.2-2015電動汽車傳導充電用連接裝置 第2部分:交流充電接口
6.gb/t 20234.3-2015電動汽車傳導充電用連接裝置 第3部分:直流充電接口
7.gb/t 27930-2020電動汽車非車載傳導式充電機與電池管理系統(tǒng)之間的通信協(xié)議
8.qct 895-2011 電動汽車用傳導式車載充電機
3.2電網對充電設施的要求
1.gb/t 29316-2012 電動汽車充換電設施電能質量技術要求
2.gb/t 29317-2012 電動汽車充換電設施術語
3.gb/t 28569-2012 電動汽車交流充電樁電能計量
4.gb/t 29318-2012 電動汽車非車載充電機電能計量
3.3在進行中的相關要求
1.電動汽車充電線纜盒通用要求
2.電動汽車無線充電系統(tǒng)通用要求
3.電動汽車充電連接裝置檢驗試驗規(guī)范車輛側
4.電動汽車智能車載終端車與充換電設施互動控制技術條件
這里重點談一談，當前的一些問題。充電這個事情，其實是屬于汽車標委會和電力標委會乃至電工標委會綜合的那塊，里面包含了低壓配電、電能質量、車輛控制、電氣連接等要求。這個事情和傳統(tǒng)的車主導或者是電力企業(yè)主導都不一樣，兩邊坐一塊你覺得會怎么樣？輕易是不會出結果的，兩邊都需要拿出證據、數據乃至測試結果，還有標委會下面的相關單位也得提意見，這活一點都不好干。
這次修訂的20234.1.2.3，主要是接口方面，主要是對電子suo位置、引腳尺寸、干涉情況做個系統(tǒng)性的修正，如圖4所示
圖4 引腳和干涉問題
4)直流充電的安全性問題
直流充電這個事情安全性很重要，要基本考慮以下的問題：
1. 絕緣失效 水、塵、對地絕緣退化、機械損壞
2. 帶電部件直接接觸 基本保護失效(外殼、機械損壞、絕緣)
3. 過高電壓
1. 外部(電網) 閃變 和內部開關切換
2. 內部(系統(tǒng)) 轉換器、控制失效和通信失效
4. 過流 轉換器|控制|通信失效
5. 短路 水、塵、 絕緣失效、電子失效、機械損壞
6. 意外反向能流 轉換器|控制|通信失效
7. 交流保護設備斷開 交直流電路意外連接、控制通信失效
8. 插頭|插座上意外高電壓
斷開設備失效、
電子失效和帶載斷開
9. 過溫 塵土、連接性能衰退、未完成插合和過流
10. 熱斷開 suo止|控制|通信失效
11. pe失效 機械損壞
在美國，即使在標準里面規(guī)定了很多措施，車廠拼命在努力保證安全，美國道路安全局nhtsa在評估這塊的的實驗的里面，對直流充電系統(tǒng)也做了更多的故障注入試驗，有了系統(tǒng)層面的通盤的考慮，對各種各樣可能發(fā)生的問題去考慮。高壓系統(tǒng)：對于高壓系統(tǒng)的一些問題，即使車輛做的很高，如果直流充電樁有各種問題，不受控整車需要有個正確的反應。
* dc bus short test
* dc bus held high test
* overcharge test
* charge connector hv connection
disturbance
控制系統(tǒng)：整車的12v系統(tǒng)，甚至是連接的信號系統(tǒng)受到各種各樣的干擾和問題。
* ground fault test
* chassis ground offset test
* 12v system under voltage test
* 12v system disturbance test
* 12v system emi/emc test
* bms internal fault detection
* system overvoltage test (12v board net)
* charge operation disturbance test
* charge connector control signal
disturbance test
* charge connector field ground
connection disturbance
其他：各種各樣奇葩的系統(tǒng)問題。
* vehicle crash or bump test
* vehicle movement test
* visual inspection of charge port
* cooling heating system
摘取幾個很有趣的實驗結果：
a)冷卻液給鉗住了
45a充電電流，從40degc開始(通過反復的加速和制動能量回收，將電池系統(tǒng)的溫度提升上去)，限制冷卻液流動，溫度上升到42.5degc。
b)過壓10%
輸出電壓由于是和電池系統(tǒng)相等的，充電樁如果在設置上出錯，設置升到比較高電壓，是需要等soc高到一定程度的，電壓沒有那么容易上去，當soc比較高的時候，系統(tǒng)發(fā)現這個問題，有一段恒壓之后的上升，系統(tǒng)分析soc和輸出電壓，然后切斷了系統(tǒng)。
c)接口的斷開
從分斷盒里面，將正極、負極切斷。
d)總線短路
充電機沒有啟動起來，車也沒有要求輸出電壓，車載系統(tǒng)是先檢測輸入電壓的情況來判斷要不要給充電。
5)充電兼容性測試
我接觸充電的事務五年多，這是第一回要做測試，所以還是要竭力給宣傳一下，這次不管怎么樣，總歸是對的。電動汽車充電接口及通訊協(xié)議標準gb/t18487.1、gb/t20234、gb/t27930已完成送審稿，國家標準《電動汽車傳導充電互操作性測試規(guī)范》、《電動汽車非車載傳導式充電機與電池管理系統(tǒng)之間的通信協(xié)議一致性測試》已完成征求意見稿，為驗證標準開展電動汽車傳導充電互操作性測試活動，現將有關事項通知如下：
目的：統(tǒng)一測試程序，驗證測試內容；統(tǒng)一測試平臺，驗證電動汽車和充電設施；開展實驗室測試與電動汽車和充電設施實際充電測試結果對比，驗證標準。
測試過程
1.第一階段：測試準備。選定測試實驗室，統(tǒng)一測試程序及測試平臺，成立測試專家組。
2.第二階段：產品測試
3.第三階段：實車實樁驗證。
整個測試系統(tǒng)主要還是用分斷盒來測試的如下四部分：
1. 直流充電樁測試：連接確認測試、自檢階段測試、充電準備就緒測試、充電階段測試、正常充電結束測試、充電連接、控制時序測試、通信中斷測試、開關s斷開測試、車輛接口斷開測試、絕緣故障測試、pe斷針測試、其他充電故障、輸出電壓控制誤差測試、輸出電流控制誤差測試、輸出電流控制時間測試、輸出電流停止速率測試、反灌沖擊電流測試、can通信干擾測試、控制導引電阻值測試。
2. 交流充電樁測試：連接確認測試、充電準備就緒測試、啟動及充電階段測試、正常充電結束測試、充電連接控制時序測試、斷開開關s3測試、cc中斷測試、cc接地測試、cp中斷測試、cp接地測試、cp斷電測試、pe斷針測試、失電狀態(tài)測試、輸出過流測試、pwm中斷測試、pwm自恢復測試、pwm占空比變化和電流測試、占空比超限測試、pwm頻率超限測試、cp回路電阻測試、cc回路電阻測試。
3. 電動汽車直流充電測試：連接確認測試、自檢階段測試、充電準備就緒測試、充電階段測試、正常充電結束測試、充電連接控制時序測試、通信中斷測試、開關s斷開測試、車輛接口斷開測試、絕緣故障測試、pe斷針測試、其他充電故障測試、輸出電壓控制誤差測試、輸出電流控制誤差測試、輸出電流控制時間測試、輸出電流停止速率測試、反灌沖擊電流測試、can通信干擾測試、控制導引電阻測試。
4. 電動汽車直流充電測試：連接確認測試、充電準備就緒測試、啟動及充電階段測試、正常充電結束測試、充電連接控制時序測試、斷開開關s3測試、cc中斷測試、cc接地測試、cp中斷測試、cp接地測試、cp斷電測試、pe斷針測試、失電狀態(tài)測試、輸出過流測試、pwm中斷測試、pwm自恢復測試、pwm占空比變化和電流測試、pwm占空比超限測試、pwm頻率超限測試、cp回路電阻測試、cc回路電阻測試。
對比一下sae j2953 電動汽車和充電設施互通性測試，這個測試偏向于驗證這些產品行不行，而不是驗證互相的兼容性，所以對cp信號的規(guī)格完*全沒怎么做過多測試，對比一下下面的j2953做出來的測試報告，側重點差距有些大。
不管怎么說，用試驗來驗證規(guī)范，這真是可喜的一大步了。
圖5 互通性測試報告