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「小识」还在为特斯拉换“新国标”充电接口兴奋? 这里有一份电动车充电接口的菜单

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电车汇消息: 今日,特斯拉宣布了一项重大消息:“未来将为中国大陆市场提供搭载‘新国标(GB/T20234-2015)’充电接口的MODEL S和MODEL X车型,两款车型未来将会拥有符合“新国标”的充电接口和新的充电接口位置。”这可是戳中了一众“特斯拉粉”的兴奋点——终于脱离了高冷难寻的专用充电桩,可以在各个公用充电桩上蹭电啦!(已经购买了特斯拉车型的车主也不用担心,特斯拉说了要为现款车型的车主免费发放“新国标”充电适配器。)为什么特斯拉和其他电动车的充电桩不能通用?电动汽车充电接口究竟有哪几种标准?哪里才是电动汽车最佳的充电口位置?现在,小编就来说说消息中的“充电接口”和“充电接口位置”的那点事。

一、电动汽车充电技术——充电接口

1.充电接口要求

充电接口是指用于连接活动电缆和电动汽车的充电部件,由充电插座与充电插头两部分构成。因为是连接电缆使用,所以充电插口是传导式充电机的必备设备。充电插头在充电过程中,与充电插座结构进行藕合,从而实现电能的传输。

在电动汽车的产业化过程中,充电接口的标准化非常重要。充电接口应该满足以下几方面要求。

①能够实现较大电流的传输和传导,避免由于电流过大引起插座发热和故障。

②插头能够与插座充分藕合,接触电阻小,以免接触不良引起火花烧蚀或虚接。

③能够实现必要的通信功能,方便电动汽车CAN通信或者电池管理系统与充电机对接。

④具备防误插功能。因为电动汽车使用的充电设备或者电池的型号和性能不同,所以所需要的电源就不一样,同时,因为各插头的性能不同,插头的电极不能插错,这就要求不同的电源插头要有一定的识别功能。

⑤具备合理的外形,方便执行插拔作业。

2.充电接口形式

充电接口的种类主要包括三种:单相交流充电接口、三相交流充电接口和直流充电接口。

单相交流充电接口主要是用于家庭用户充电设施及一些标准的公共充电设施,这类充电插头比较简单,用于单相交流电使用,通常插头有三个端子,分别是交流火线、交流零线以及接地线。与传统的电源插座相似,只是形体和额定电流较大。

三相交流充电接口与直流充电接口相对于单相交流接口要复杂得多,这类充电接口通常用于较大的充电站,为较大型的电动汽车进行充电服务,而且充电电流相对较大,外形也较大,其功能复杂。因为这类插头较大,设计的形状类似于枪,因此通常称为充电枪。

交流充电枪

交流充电枪

我国制定的充电接口的两种形式如下。

交流充电接口

交流充电接口的充电接口插头和插座布置。

直流充电接口

直流充电接口的充电接口插头和插座布置。

 

二、国际上流行的五种电动车充电接口和标准

众所周知,电动汽车的普及面临一个大的困境就在于充电桩网络的建设,在国标尚未出台的当下,各大电动汽车厂商的充电标准各不相同,这也给不同品牌的电动汽车在充电网络上的“互联互通”造成了很大的障碍。各家所采用的技术解决方案不仅在接口上各不相同,而且在充电效率上也大不一样。如果不能在统一的标准下大家齐心协力进行充电桩的相容,无疑将带来充电桩建设的低效率,导致电动汽车成为豪华玩具而不能走入寻常百姓家。下面我们就来看看国际上有哪些业已成熟的充电接口标准。

1.Combo

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Combo 插座可以允许电动车慢充和快充,是目前在欧洲应用的最广的插座类型,包括奥迪、宝马、克莱斯勒、戴姆勒、福特、通用、保时捷以及大众都配置 SAE(美国汽车工程师协会)所制定的充电界面。

2012 年 10 月 2 日,SAE 相关委员会成员投票通过的 SAE J1772 修订草案成为全球唯一一个正式的直流充电标准。该标准的推出是为了改变鱼龙混杂的充电系统的现状,提升消费者对于电动车的购买积极性。基于 J1772 修订版制订的关于直流快速充电的标准其核心为 Combo Connector。

该标准之前的版本(2010 年制订)明确了用于交流电充电的基础 J1772 连接器的规格,充电水平较低(交流 Level 1 针对 120V,Level 2 针对 240V)。这种基础连接器今天已经得到广泛的应用,与日产聆风、雪佛兰沃蓝达以及三菱 i-MiEV 电动车兼容。而 2012 年制定的新版 J1772 标准中的 Combo Connector 除了具备原来的所有功能外,还多了两个引脚,可用于直流快充,但无法与当前生产的旧款电动车兼容。

优点:Combo Connector 的最大好处在于,未来汽车制造商可以在他们新车型上采用一个插座,不仅适用于第一代尺寸较小的基础交流连接器,还适用于第二代尺寸较大的 Combo Connector,后者可以提供直流及交流两种电流,分别以两种不同的速度充电。

缺点:快充模式下需要充电站提供最高 500 伏电压和 200 安电流。

2、CHAdeMO

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CHAdeMO 是 CHArge de Move 的缩写,是日本日产及三菱汽车等支持的 CHAdeMO 插座,CHAdeMO 从日语翻译过来意思为「充电时间短如茶歇」。这种直流快充插座可以提供最大 50kw 的充电容量。

支持该充电标准的电动汽车车型包括:日产聆风、三菱 Outlander 插电混动车、雪铁龙 C-ZERO、标致 iON、雪铁龙 Berlingo、标致 Partner、三菱 i-MiEV、三菱 MINICAB-MiEV、三菱 MINICAB-MiEV 卡车、本田飞度电动版、马自达 DEMIO EV、斯巴鲁 Stella 插电混动车、日产 eEV200 等。这里需要注意的是,日产聆风和三菱 i-MiEV 电动车都有两个不同的充电用插座,其中一个适用于基础 J1772 连接器,就是第一部分中介绍的 Combo 连接器;另外一个是适用于日本本土的 CHAdeMO 标准的连接器。

CHAdeMO 采用的快速充电方式如图所示,电流受控于汽车的 CAN 总线信号。即在监视电池状态的同时,实时计算充电所需电流值,通过通讯线向充电器发送通知; 快速充电器及时接收来自汽车的电流命令,并按规定值提供电流。

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通过电池管理系统一边监视电池状况,一边实时控制电流,完全实现了快速、安全充电所需各项功能,确保充电不受电池通用性限制。在日本,按照 CHAdeMO 标准安装的快速充电器有 1154 座投入使用。在美国,CHAdeMO 的充电站也已广泛「撒网」,来自美国能源部的最新数据显示,美国现有 1344 个 CHAdeMO 交流快速充电站。

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优点:CHAdeMO 了数据控制线外,还采用 CAN 总线作为通信接口,由于其抗噪性优越且检错能力高,通信稳定性、可靠性高。其良好的充电安全记录受到了业内的肯定。

缺点:CHAdeMO 最初设计的充电输出功率为 100 千瓦,连接器十分笨重,但在充电车的输出功率仅为 50 千瓦。

3、特斯拉

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特斯拉汽车有一套自己的充电标准,号称能在 30 分钟内充满可跑 300 公里以上的电量。因此其充电插座最高容量可达 120kw, 最高电流可达 80A。

目前,特斯拉在美国已拥有 908 座超级充电站。而为了进入中国,特斯拉也已在我国建立了 7 座超级充电站,上海 3 座、北京 2 座、杭州 1 座、深圳 1 座。此外,为了更好的融入各个地区,特斯拉计划放弃对充电标准的控制,采用各国的国标,其在中国已经如此执行。文章一开始提到的消息就是例证。

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特斯拉如此做的有利效果是,特斯拉车主可以借用中国政府力量下建立的庞大充电网络充电;特斯拉提升产品销量。

优点:技术先进,充电效率高。

缺点:与各国国标相悖,不妥协难以提升销量;妥协后充电效率将打折扣,处于两难境地。

4、CCS

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为了改变混乱的充电接口标准现状,美系和德系的八大厂商福特、通用、克莱斯勒、奥迪、宝马、奔驰、大众和保时捷于 2012 年发布了「联合充电系统」。「联合充电系统」(Combined Charging System),即「CCS」标准。

「联合充电系统」可将现行所有充电接口统一起来,这样,用一种接口就能够完成单相交流充电、快速三相交流充电、家用直流充电和超速直流充电四种模式。

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SAE 已选定联合充电系统作为其标准,除 SAE 外,欧洲汽车制造商协会 (ACEA) 也已宣布选择了联合充电系统作为直流/交流充电界面,从 2017 年开始用于所有在欧洲销售的插电式电动车。自去年德国与中国统一了电动车充电标准后,中国也加入了欧美系这一阵营,为中国的电动车发展带来前所未有的机遇。之诺 1E、奥迪 A3 e-tron、北汽 E150EV、宝马 i3、腾势、大众 e-up、长安逸动 EV 和 Smart EV 均属于「CCS」标准阵营。

优点:宝马、戴姆勒以及大众这三家德国汽车制造商将加大对中国的电动车投入,CCS 标准或更有利于中国。

缺点:支持「CCS」标准的电动汽车,或者销量较小,或者刚刚开始发售。

5、GB/T 20234

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中国在 2006 年就发布了《电动汽车传导充电用插头、插座、车辆耦合器和车辆插孔通用要求》(GB/T20234-2006),这个国家标准详细规定了充电电流为 16A、32A、250A 交流和 400A 直流的连接分类方式,主要借鉴了国际电工委员会(IEC)2003 年提出的标准,但是这个标准并未规定充电接口的连接针数、物理尺寸和接口定义。2011 年,中国又推出了 GB/T20234-2011 推荐性标准,替换了部分 GB/T20234-2006 中的内容,其中规定:交流额定电压不超过 690V,频率 50Hz,额定电流不超过 250A;直流额定电压不超过 1000V,额定电流不超过 400A。

优点:相比 2006 版的国标对更多充电接口参数进行了详细标定。

缺点:标准仍不够完善。另外,其只是推荐性标准,也并未强制执行。

三、充电口位置的四大阵营

关于电动汽车的的充电位置,主要分为右后派、左前派、正前派和左后派四大阵营。

1.右后派

为什么整个梅赛德斯PHEV系列的充电端口都位于后保险杠的右角?戴姆勒的朋友表示这是他们深思熟虑后的决定。

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他解释说,他们销售的大多数汽车是左侧驾驶的市场,当左侧驾驶的司机倒入车库时,他们通常留下更多的空间给车辆的右侧,以便确保他们在那边不会碰到什么东西。所以他们认为壁挂充电盒的位置最好是在车库的右侧墙,客户可以很容易地充电。而且这样充电线缆和车连接是最短的,也不会阻碍车主回房间或者在车周围活动。显然,他描述的是停车库,而不是停车位,因此大多数奔驰车主都有私人车库的假设,在这个决策中发挥了作用。

这个关于充电端口的位置的解释显然暴露出主机厂商之间并没有达成共识,因为每个品牌都有自己独特的想法,并由此决定了他们产品的充电端口位置。这显然不是一个好消息,有一个达成共识的充电口位置对所有人都好。

宝马也决定将的充电端口放在车辆的右后侧,但和奔驰的位置不一样。宝马首款纯电动汽车i3的充电端口位于车辆右后方。宝马产品经理们解释宝马这样定位充电插口是有两个主要原因。

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首先,宝马汽车在世界各地销售,特别是在许多欧洲国家,路边充电是最经常的充电场景,而公共充电桩都在车辆的右侧。其次,充电端口安置在车辆后部靠近动力电池,更节约材料和成本。在开发过程中,宝马的工程师将努力削减每克重量,因此很容易决定到底是使用一条短的电缆,还是更长的。

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2.左前派

然而和福特、通用汽车一样,BMW插电混动的充电端口则位于车辆的左前侧。

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福特的所有电动车,无论是纯BEV还是PHEV,其充电端口都在车辆的左前方。几年前,福特宣布他们研究了这个话题,经过广泛的研究,他们决定车辆的前部,左侧确实是理想的地方。当时,福特电气化车辆技术集成主管苏珊.库里说:在对比了多个竞争车辆后,我们发现在充电端口位置方面没有太大的一致性。我们想给客户一个对他们来说适用最多场景的位置,看起来就像在加油站一样简单。

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福特电气化车辆技术集成主管玛丽.史密斯表示:“左前位置,让充电端口在客户进入或退出汽车时都很明显,一眼就能看到,这可以帮助提醒车主充电或者拔掉充电枪。”

像所有通用汽车的插电式车辆一样,即将到来的雪佛兰BOLT纯电动车的充电端口位于车辆的左前方, GM通用显然也是左前派。

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3.正前派

其他主机厂如Nissan和奥迪决定使用前保险杠和前脸栅格的正上方做为他们的充电端口。但有个问题值得注意,即使是前端的轻微碰撞也有可能导致充电端口损坏,这就要求车辆立即维修。然而,这对于日产LEAF,世界上最畅销的纯电动汽车来说并不是一个问题。

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奥迪的母公司大众汽车集团旗下也有多款电动汽车采取了正前方插电的设计。

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4.左后派

一提起左后派,当然要说到特斯拉。特斯拉所有的系列都把充电端口放在车辆的左后侧,Model S和Model X的充电端口集成在后尾灯透镜中,与整个车的侧面融为一体,这无疑是一个优雅的设计。

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由于中国,美国,以及欧洲充电设施分布的不同,比如在美国,几乎所有公共充电设施都位于停车场,而欧洲大部分是在公共街道上的路边,中国则情况更复杂,每个省的规划都不一样。还有一个事实,大多数英联邦国家和日本的右侧驾驶习惯,这都将影响一家主机厂思考充电端口到底怎么设计,对这个厂家的目标市场是最合理,最经济的。

文章摘自 电车汇 20171016 发自北京

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