国标充电标准
国标充电标准（GB/T charging standard）是中华人民共和国一系列针对电动车辆交流充电以及直流快速充电的国家标准，主要是在GB/T 20234标准中，最新版本是在2015年由中国国家标准化管理委员会修订。
简介
[编辑]国标充电标准可以和国际汽车工程师学会（SAE）、国际电工委员会（IEC）、国际标准化组织（ISO）中有关电动车充电介电的通用要求、物理需求及信号需求对应。
- GB/T 18487提供传导充电系统的通用要求，可以对应IEC 61851[1]。
- GB/T 20234提供连接器的物理要求及信号要求，对应IEC 62196及SAE J1772[1]。
- GB/T 27930提供通讯要求，对应ISO 15118和SAE J1772[1]。
标准列表
[编辑]以下五份国标标准已在2015年12月28日改版[2]：
- GB/T 18487.1—2015 电动汽车传导充电用连接装置 第1部分：通用要求
- GB/T 20234.1—2015 电动汽车传导充电用连接装置 第1部分：通用要求
- GB/T 20234.1—2015 电动汽车传导充电用连接装置 第2部分：交流充电接口
- GB/T 20234.1—2015 电动汽车传导充电用连接装置 第3部分：直流充电接口
- GB/T 27930—2015 电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议
充电介面
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此处说明充电介面上常见的用语：
- 插座（Socket outlet）是指充电桩上的实体介面。
- 插头（Plug）是指充电线上对接充电桩上插座的部份。
- 连接器（Connector）是在充电线的另一端，对接电动车端连接口的部份。
- 车辆接口（Vehicle inlet）是电动车上的实体介面。
有些充电介面的充电线是连接在充电桩上，这种介面就没有充电桩上的插座，以及充电线上的插头。
充电模式
[编辑]GB/T 20234.1定电了三种不同的充电模式：
| 充电模式 | 耦合器种类 | 额定电压 | 额定电流 | 最大功率 |
|---|---|---|---|---|
| 模式2 | AC（20234.2） | 250 V AC | 10 A | 27.7 kW |
| 16 A | ||||
| 32 A | ||||
| 模式3 | 440 V AC | 16 A | ||
| 32 A | ||||
| 63 A | ||||
| 模式4 | DC（20234.3） | 750 V / 1000 V DC | 80 A | 250 kW |
| 125 A | ||||
| 200 A | ||||
| 250 A |
交流充电
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 GB/T交流充电桩上的插座母头，以及充电线上的公头插头（蓝色）。充电线上连接电动车的连接器也是公头的。 | |||
| 类别 | 电动车充电 | ||
|---|---|---|---|
| 产品历史 | |||
| 设计者 | Mennekes | ||
| 设计时间 | 2009年 | ||
| 制造时间 | 2013年 | ||
| 一般规格 | |||
| 长度 |
| ||
| 直径 | 51 mm，公 | ||
| 宽度 | 51 mm，公 | ||
| 高度 | 44 mm，公 | ||
| 引脚 | 7（接地线：1，电源线：3、中性线：1，信号线：2） | ||
| 连接器 | VDE-AR-E 2623-2-2 | ||
| 电力 | |||
| 信号 | 单相交流电 | ||
| 接地 | 专用针脚 | ||
| 最大电压 | 440 V | ||
| 最大电流 | 63 A | ||
| 引脚输出 | |||
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| GB/T 20234.2（公）的脚位定义 | |||
| CC | 充电确认 | 充电枪插入前讯号 | |
| CP | 控制导引 | 充电枪插入后讯号 | |
| PE | 接地 | 全电流保护接地系统——直径 6 毫米（0.24 英寸） | |
| N | 中性线 | 单相交流电源 | |
| L1 | 1号线 | 单相交流电源 | |
| L2 | 2号线 | 备用端子 | |
| L3 | 3号线 | 备用端子 | |
AC充电标准GB/T 20234.2的连接器介面类似IEC 62196 Type 2，但在信号和组态有些差异。二者在充电桩上的插座都是母头，对应的插头都是公头，而GB/T 20234.2的车辆接口是母头，对应的连接器是公头，相反的，IEC 62196 Type 2的车辆接口是公头，对应的连接器是母头，此外，GB/T 20234.2的信号是CC/CP（充电确认及控制导引），和IEC 62196 Type 2的PP/CP（接近导引及控制导引）不同[4]。
GB/T 20234.2在模式2可以用250 V单相交流电充电，最大功率8 kW，模式3可以用440 V单相交流电充电，最大功率27.7 kW。模式2的最大电流可以是10/16/32A，模式3的最大电流则是16/32/63A[5]。GB/T 20234.2的连接器可以提供三相交流电，但目前仍只限制在单相交流电[1]。
一般来说，充电速度会受到车上的车载充电器（OBC）功率所限制．车载充电器是将交流电转换为直流电的设备，通常功率不会超过11kW。
直流快速充电
[编辑]| 类别 | 电动车充电 | ||
|---|---|---|---|
| 一般规格 | |||
| 长度 | 45 mm，公（汽车连接器） | ||
| 直径 | 65 mm，公 | ||
| 宽度 | 65 mm，公 | ||
| 高度 | 60.8 mm，公 | ||
| 引脚 | 9（接地线：1，直流源：2、辅助电源/：中性线:2，信号线：4） | ||
| 电力 | |||
| 信号 | 直流 | ||
| 接地 | 专用针脚 | ||
| 最大电压 | 1000 V | ||
| 最大电流 | 250 A | ||
| 引脚输出 | |||
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| GB/T 20234.3的脚位（公端汽车连接器的介面） | |||
| S+ / S- | 充电通讯 | CAN_H / CAN_L | |
| CC1 / CC2 | 充电确认 | 充电枪插入后讯号 | |
| DC+ / DC- | 直流电源 | 正 / 负 | |
| PE | 接地 | 全电流保护接地系统 | |
| A+ / A- | 辅助直流电源 | +/-30V, 20A | |
直流快速充电标准（GB/T 20234.3）使用连接器的尺寸较大，快速充电的功率最大可以到250 kW，其电流规格有80/125/200/250A，电压则是750-1000V[6]:36。比较常见的是50 kW或是较小功率的充电桩，其电压是GB/T电压下限750V，而电流额定则随机种而不同。有些充电桩的插头和GB/T 20234.3相同，但其电压不依照GB/T 20234.3的规格，使用较低的电压（例如500V）。
公头的车端连接器外形也是较扁的圆形，类似交流充电的Type 2连接器。GB/T 20234.3规定的DC快充连接器，其标准外径是65 mm，较扁一侧的外径为60.8 mm[1]。其中有四个信号接脚：有二个是作为充电确认用（CC1 / CC2），另外二个是CAN bus通讯（S+ / S-）。此外，GB/T 20234.3连接器也有接供600 W，30V/20A的直流辅助电源（A+ / A-）[1][4]。
截至2019年年[update]，已售出的，具有直流快充功能的电动车中，有40%是使用GB/T 20234.3的充电介面，比第二名（Tesla专用介面，占19%）要多很多，这也反映了中国的电动车销售量。CCS（包括Combo1和Combo2）则是第三名，市占率17%，其中也包括使用CCS Combo2充电介面的欧洲版Telsa，再者则是CHAdeMO（15%）[7]。
最快充电速度除了受到充电桩额定功率的影响外，也有其他的限制因素，举例如下：
- 若汽车电池电压太低时，有些充电桩会受到其额定电流的限制，无法以最大功率进行充电。
- 有些汽车的电压符合充电桩可以提供的最大电压，而在全功率充电时会有发热的问题，因此无法进行全功率充电。
- 若汽车的电压比充电桩提供的电压要高，则完全无法进行直流充电（例如，电压是GB/T下限电压750V的充电桩，就无法将800V的电池充电到额定电压，不过有些直流快充的车辆（例如Hyundai E-GMP和Porsche Taycan）其中有昇压转换器，因此可以用较低的充电桩电压进行充电[8]。
在GB/T 20234.3-2015标准提出后，很快就有使用者反应其锁固系统运作不如预期，连接器很容易损坏。有计划针对20234.3标准进行改版，但很明显的需要一个新版，较可靠的连接器[7]。截至2022年年[update]，中国电力企业联合会（CEC）和CHAdeMO合作订定新的ChaoJi充电标准，最大充电功率可以到900 kW，电流600A，电压1500V。目前计划用新的标准取代GB/T DC和CHAdeMO，配合转接器，可以和GB/T DC, CHAdeMO和CCS等旧标准向后相容[9][10]。
信号
[编辑]国标充电标准的控制信号会透过CAN bus传输，GB/T 27930-2015主要会以SAE J1939通讯协定为基础 [11]，这部份和SAE J1772使用CC和CP控制信号，以及组合充电系统使用HomePlug电力线通讯规范不同。
控制信号会控制充电流程，包括开始交握、辨识、电流和电压组态、开始充电以及暂停充电等[11]。充电通讯定义在GB/T 27930-2015里，使用数位信号，其通讯协定是CAN 2.0B，通讯速率为250 kbit/sec。在交握（handshaking）阶段，S+/S-通讯端子会先接到车端，接著A+/A-辅助电源端子才会连接。充电桩上的EVSE会送交握信号到电动车的电池管理系统（BMS），确认S+/S-已连结，BMS回应正常之后，EVSE会开始绝缘监控，之后送出绝缘安全（insulation-safe）信号给BMS。BMS收到后，EVSE和BMS会进入“充电参数组态”阶段，此一阶段会由BMS送出电池充电相关的参数，EVSE会回应最大的输出功率，BMS收到之后会评估电动车是否符合充电的条件，若是符合，会送出信号表示BMS已经就绪。接下来EVSE会检查充电桩，若充电桩可以供电，也会送出信号。BMS收到之后，就进入充电阶段。此一阶段会由BMS送出开始充电的信号以及目前的电池状态，EVSE会根据回授信号调整输出，一直到任一方送出停止充电的信号为止[12]。
参考资料
[编辑]- ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 State Grid Corporation of China. EV infrastructure and standardization in China (PDF). Electric Vehicles and the Environment, 7th Session. Beijing: United Nations Economic Commission for Europe, Working Party on Pollution and Energy. October 2013 [5 August 2022]. （原始内容存档 (PDF)于2022-12-09）.
- ^ What is a GBT Charger?. AG Electrical. [2022-12-09]. （原始内容存档于2023-02-04）.
- ^ ACEA position and recommendations for the standardization of the charging of electrically chargeable vehicles (PDF). ACEA – European Automobile Manufacturers Association. 2011-03-02. （原始内容存档 (PDF)于2012-12-02）.
- ^ 4.0 4.1 4.2 Excel|Mate CC Electric car charging coupler (PDF). Amphenol PCD Shenzen. [4 August 2022]. （原始内容存档 (PDF)于2022-12-10）.
- ^ 5.0 5.1 Sanguesa, Julio A.; Torres-Sanz, Vicente; Garrido, Piedad; Martinez, Francisco J.; Marquez-Barja, Johann M. A Review on Electric Vehicles: Technologies and Challenges. Smart Cities 2021 4 (1): 372–404. March 2021. doi:10.3390/smartcities4010022
.
- ^ Hove, Anders; Sandalow, David. Electric Vehicle Charging in China and the United States (PDF) (报告). Columbia | SIPA Center on Global Energy Policy. February 2019 [5 August 2022]. （原始内容存档 (PDF)于2022-12-10）.
- ^ 7.0 7.1 Blech, Tomoko. Project ChaoJi: the background and challenges of harmonising DC charging standards. 33rd Electric Vehicle Symposium. Portland, Oregon. June 14–17, 2020 [10 August 2022]. （原始内容存档于2022-12-10）.
- ^ Hyundai's E-GMP Can Use 400/800V DC Chargers but What is the Efficiency?. [2022-12-10]. （原始内容存档于2023-03-06）.
- ^ FAQs about latest CHAdeMO 3.0 and next-gen ChaoJi EV Charging standard • EVreporter. 27 May 2020 [2022-12-10]. （原始内容存档于2022-12-10）.
- ^ 国家电网; 中国电力企业联合会. 电动汽车 ChaoJi 传导充电技术白皮书 (PDF). June 2020 [5 August 2022]. （原始内容存档 (PDF)于2022-12-15）.
- ^ 11.0 11.1 GB/T 27930 Know-how: Chinese Protocol for Communication Between Chargers and Electric Vehicles. Vector. [10 August 2022]. （原始内容存档于2022-12-05）.
- ^ Chen, Jiyong; Luo, Yunjun; Jiang, Jianghui; Lv, Dian. Analysis of Communication Protocol Standard for Conductive Charging of Electric Vehicles Based on GB/T 27930-2015. Academic Journal of Engineering and Technology Science. 2022, 5 (4): 5–12 [2022-12-16]. S2CID 252323624. doi:10.25236/AJETS.2022.050402. （原始内容存档于2022-12-16）.
外部链接
[编辑]- GB/T 18487.1—2015 电动汽车传导充电用连接装置 第1部分：通用要求. China Quality and Standards Publishing & Media Co., Ltd. [2022-10-28]. （原始内容存档于2022-10-28） （中文）.
- GB/T 18487.2—2017 电动汽车传导充电系统 第2部分：非车载传导供电设备电磁兼容要求. China Quality and Standards Publishing & Media Co., Ltd. [2022-10-28]. （原始内容存档于2022-10-28） （中文）.
- GB/T 18487.3—2001 电动车辆传导充电系统 电动车辆交流/直流充电机(站). China Quality and Standards Publishing & Media Co., Ltd. [2022-10-28]. （原始内容存档于2022-10-28） （中文）.
- GB/T 20234.1—2015 电动汽车传导充电用连接装置 第1部分：通用要求. China Quality and Standards Publishing & Media Co., Ltd. [2022-10-28]. （原始内容存档于2022-10-28） （中文）.
- GB/T 20234.1—2015 电动汽车传导充电用连接装置 第2部分：交流充电接口. China Quality and Standards Publishing & Media Co., Ltd. [2022-10-28]. （原始内容存档于2022-10-28） （中文）.
- GB/T 20234.1—2015 电动汽车传导充电用连接装置 第3部分：直流充电接口. China Quality and Standards Publishing & Media Co., Ltd. [2022-10-28]. （原始内容存档于2022-10-28） （中文）.
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