關(guān)于EV充電連接器標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀

電動(dòng)汽車 (EV) 充電連接器既標(biāo)準(zhǔn)化又不斷變化。一方面，電動(dòng)汽車充電連接器是基于當(dāng)今的技術(shù)限制進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的。主要區(qū)域市場都有標(biāo)準(zhǔn)，包括北美、日本、歐盟和中國。但目前的充電技術(shù)是功率有限的。本常見問題解答首先回顧了 EV 充電器連接器的標(biāo)準(zhǔn)化狀態(tài)，然后介紹了用于更高功率和更快充電技術(shù)的液冷連接器。最后，它簡要介紹了新興的 MW 級(jí)高壓充電、無線充電和機(jī)會(huì)充電技術(shù)以及適用于 8 類卡車和公共汽車等重型車輛的機(jī)會(huì)充電技術(shù)和連接器，以及這些發(fā)展將對(duì)汽車 EV 充電產(chǎn)生的潛在影響。

電動(dòng)汽車充電連接器的標(biāo)準(zhǔn)有所收窄。對(duì)于交流充電，北美和日本使用 SAE J1772 Type 1 連接器，歐洲使用 IEC 62196 type 2（也稱為 Mennekes）連接器，中國使用 GB/T 連接器的一個(gè)版本。在北美和歐洲，DC 充電采用了組合充電系統(tǒng) (CCS) 的變體。CHAdeMO為日本標(biāo)準(zhǔn)，中國采用GB/T （圖1）。此外，與電源電壓差異相關(guān)的可用功率水平也存在地區(qū)差異。

圖 1：全球 EV 充電連接器標(biāo)準(zhǔn)示例。（圖片：Enel X）

在北美銷售的每輛電動(dòng)汽車都可以使用帶有 J1772 連接器的充電站。除特斯拉外，所有電動(dòng)汽車均使用 J1772 進(jìn)行 1 級(jí) (120V) 和 2 級(jí) (240V) 充電。特斯拉車主會(huì)收到一根適配器電纜，用于將他們的電動(dòng)汽車連接到帶有 J1772 連接器的充電站。

由于歐洲的住宅沒有 120V 服務(wù)，因此不使用 1 級(jí)充電。代替 J1772，IEC 62196 2 型連接器用于 2 級(jí)交流充電。特斯拉再次成為例外，它的大多數(shù)電動(dòng)汽車都使用專有連接器。但是，少數(shù) Tesla 型號(hào)使用 IEC 62196 2 型連接器。在歐洲和北美，特斯拉的 1 級(jí)和 2 級(jí)充電器都使用專有連接器，其他制造商的電動(dòng)汽車需要適配器。

直流快速充電連接器

當(dāng)前的直流快速充電器使用 480 V 主電源進(jìn)行更快的充電。隨著更高功率和更快充電技術(shù)的出現(xiàn)，預(yù)計(jì)該輸入電壓水平將在未來上升。在北美，CCS 1 型連接器“結(jié)合”了 J1772 連接器，在下方增加了兩個(gè)高速充電引腳。在歐洲，CCS 將 IEC 62196 type 2 與兩個(gè)高速充電引腳結(jié)合在一起，稱為 CCS type 2。

CharIN（充電接口倡議）協(xié)會(huì)總部位于德國，其目標(biāo)是建立 CCS 作為 EV DC 快速充電的全球標(biāo)準(zhǔn)。CharIN 擁有 250 多名成員，正在努力開發(fā)新技術(shù)并將其范圍擴(kuò)展到 8 類卡車、電動(dòng)渡輪、輪船和飛機(jī)等大型車輛的 MW 充電系統(tǒng)。

CHAdeMo 由東京電力公司 (Tepco) 開發(fā)，在日本各地用于 EV DC 快速充電。與 CCS 系統(tǒng)相比，CHAdeMO 連接器不與 J1772 入口共用部分連接器。由于 CHAdeMO 嚴(yán)格用于直流快速充電，因此使用該連接器的電動(dòng)汽車還包括一個(gè)單獨(dú)的 J1772 入口，用于交流 1 級(jí)和 2 級(jí)充電，需要更大的充電端口面積來容納兩個(gè)獨(dú)立的充電入口。

特斯拉是上述討論的例外。其車輛使用相同的專有連接器進(jìn)行 1 級(jí)、2 級(jí)和直流快速充電。Tesla EV 充電連接器接受所有電壓。非特斯拉車輛可以使用帶有適當(dāng)適配器連接器的特斯拉 1 級(jí)和 2 級(jí)交流充電器。只有特斯拉汽車可以使用該公司的 Supercharger DC 快速充電站。超級(jí)充電站使用身份驗(yàn)證過程來確保只能為特斯拉車輛充電。即使使用適配器，也無法在特斯拉 Supercharger DC 快速充電站為非特斯拉電動(dòng)汽車充電。

液冷連接器和連接器

DC 極速充電 (XFC) 是一項(xiàng)新興技術(shù)，用于 350kW 或更高功率的 EV 快速充電。這很好，但也帶來了挑戰(zhàn)，包括有效的熱管理。直流快速充電器依靠更大的導(dǎo)體來幫助最大限度地減少 IR 損失和熱量產(chǎn)生。如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，電纜和連接器會(huì)變得笨重、發(fā)熱并且難以處理。

越來越多地提供液體冷卻作為解決方案，以釋放 XFC 技術(shù)所承諾的更高性能和更短的充電時(shí)間。液冷電纜使更小的導(dǎo)體能夠處理 500A 的電流并將電纜重量減少約 40%。較小的電纜可以安裝到現(xiàn)有的 CCS 連接器系統(tǒng)中（圖 2）。此外，重量更輕的電纜更易于處理，與消費(fèi)類電動(dòng)汽車和輕型卡車一起使用時(shí)，可促進(jìn)安全可靠的運(yùn)行。

圖 2：用于 475kW 直流電動(dòng)汽車超快速充電的液冷連接器示例（圖片：Gilbarco Veeder-Root）

大功率充電技術(shù)與液體冷卻相結(jié)合，支持的充電時(shí)間可與傳統(tǒng)汽車或卡車的油箱加滿油相媲美。所提出的設(shè)計(jì)可以提供 500kW 的功率（1kV 時(shí)為 500A），同時(shí)仍保持低溫升（圖 3）。使用符合 CCS 標(biāo)準(zhǔn)的液冷連接器的大功率 XFC 充電站也將向后兼容不支持 XFC 技術(shù)的電動(dòng)汽車。

圖 3：可以修改 CSS 連接器以包括液體冷卻，使其能夠提供 500A 的連續(xù)充電電流。（圖片：菲尼克斯電氣）

為重型車輛充電

中型和重型汽車 (MHDV) 充電系統(tǒng)從標(biāo)準(zhǔn) J1772-CCS 1 型插入式連接器開始，但越來越多地轉(zhuǎn)向各種形式的 SAE J3105“使用導(dǎo)電自動(dòng)連接設(shè)備的電動(dòng)汽車電力傳輸系統(tǒng)推薦做法”。” J-3105 專注于直流充電總線和其他 MHDV，包括使用導(dǎo)電自動(dòng)充電設(shè)備連接到車輛的一般物理、電氣、功能、測試和性能要求（圖 4）. 它旨在確保安全可靠的充電。它定義了一種傳導(dǎo)電力傳輸方法，包括路邊電接觸接口、車輛連接接口、直流電源的電氣特性和通信系統(tǒng)。它還涵蓋了車輛和充電器連接的功能和尺寸要求。

圖 4：SAE J3105 定義了重型車輛的充電接口，包括插入式連接器（左）和受電弓連接（右）。（圖片：SAE 國際）

除了一般描述外，J-3105 中還有三個(gè)小節(jié)側(cè)重于具體應(yīng)用：

J3105-1，安裝在基礎(chǔ)設(shè)施上的橫軌連接

J3105-2，車載受電弓連接

J3105-3：封閉式引腳和插座連接

未來的 MHDV 充電系統(tǒng)將基于更高的電壓來支持更高的功率水平。今天的設(shè)計(jì)通常基于 480V 電源。正在開發(fā)下一代充電器，以使用 1,200V 電源供電，以提供超過 1MW 的功率。

機(jī)會(huì)充電

機(jī)會(huì)充電是指對(duì)電池進(jìn)行短時(shí)間、頻繁的充電，例如在?？科陂g為公共汽車或送貨卡車充電 3 至 6 分鐘。例如，受電弓充電系統(tǒng)使用 150V 至 850V 并提供高達(dá) 600kW 的功率，從而使系統(tǒng)能夠支持各種充電需求和車輛尺寸。MHDV 的機(jī)會(huì)充電使車輛能夠擁有更小、成本更低的電池組，以支持給定的行駛里程。

機(jī)會(huì)充電還可以通過減少放電深度來支持更長的電池壽命。放電深度是影響電池循環(huán)壽命的重要因素。更大的放電深度會(huì)縮短循環(huán)壽命。

除了受電弓系統(tǒng)之外，無線機(jī)會(huì)充電技術(shù)也在開發(fā)中。無線充電器可以嵌入停車場甚至路基，根據(jù)需要為車輛充電。當(dāng)前的機(jī)會(huì)充電計(jì)劃針對(duì)車隊(duì)運(yùn)營，通常包括充電系統(tǒng)和電池的遠(yuǎn)程診斷，以及車隊(duì)管理軟件。如果無線機(jī)會(huì)充電成為電動(dòng)汽車車隊(duì)的成熟技術(shù)，則有望擴(kuò)展以支持消費(fèi)汽車和輕型卡車的充電需求。

總結(jié)

EV 充電器連接器已實(shí)現(xiàn)區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)化，以支持當(dāng)前的充電技術(shù)。未來，預(yù)計(jì)將繼續(xù)使用交流充電 1 級(jí)和 2 級(jí)連接器。但要獲得更高功率的直流充電以支持 XFC 和其他技術(shù)，連接器技術(shù)需要改變。正在尋求的一項(xiàng)建議是在電纜和連接器中添加液體冷卻，以使現(xiàn)有的直流快速充電連接器格式能夠支持更高的功率水平而不會(huì)過熱。此外，SAE 最近推出了定義重型車輛充電接口的 J3105 標(biāo)準(zhǔn)。J3105 不僅預(yù)計(jì)充電速率超過 1MW，還支持新的連接機(jī)制，包括受電弓、橫軌和插針和插座連接。受電弓和交叉鐵路連接有望支持大型電動(dòng)汽車的機(jī)會(huì)充電。此外，正在為所有類型的電動(dòng)汽車充電應(yīng)用開發(fā)無線充電技術(shù)，包括機(jī)會(huì)充電。

審核編輯 ：李倩