電動汽車充電樁作為電動汽車運行的能量補給站，是發(fā)展電動汽車商業(yè)化所必備的重要配套基礎(chǔ)設(shè)施。電動汽車充電設(shè)施的安裝調(diào)試、運行維護是促進和支撐電動汽車發(fā)展的重要一環(huán)，電動汽車與其充電設(shè)施是“發(fā)展”與“保障”的關(guān)系。要想建設(shè)充電設(shè)施，就要先來了解電動汽車充電的技術(shù)條件和充電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。

電動汽車充電樁的技術(shù)條件

①在充電樁沒有與動力蓄電池建立連接時，充電樁經(jīng)過自檢后自動初始化為常規(guī)控制充電方式（可選擇手動、IC卡或充電樁監(jiān)控系統(tǒng)操作方式）。充電樁采用手動操作時，應(yīng)具有明確的操作指導(dǎo)信息。

②在充電樁與動力蓄電池建立連接后，通過通信獲得動力蓄電池的充電信息，自動初始化為動力蓄電池自動控制充電方式。

③電動汽車充電樁對供電電壓的要求如下。

a.直流充電樁的輸入額定線電壓為380V±38V、50Hz±1Hz的三相交流電。

b.對于容量小于（等于）5kW的交流充電樁，輸入額定電壓為220V±22V、50Hz±1Hz的單相交流電。

c.對于容量大于5kW的交流充電樁，輸入額定線電壓為380V±38V、50Hz±1Hz的三相交流電。

d.交流輸入隔離型AC/DC充電樁的輸出電壓為額定電壓的50%~100%，并且輸出電流為額定電流時，功率因數(shù)應(yīng)大于0.85，效率應(yīng)大于等于90%。

④電動汽車充電樁接口和通信要求如下。

a.充電樁接口。充電樁與電動汽車之間的連接應(yīng)包括以下幾部分：高壓充電線路、充電控制導(dǎo)引線、充電控制電源線、充電監(jiān)控通信連接線、接地保護線。同時，充電樁應(yīng)預(yù)留與充電站監(jiān)控系統(tǒng)連接的通信接口。

b.充電樁通信要求。推薦采用CAN總線以及CAN2.0協(xié)議作為充電樁的通信總線和通信協(xié)議。通信內(nèi)容包括動力蓄電池單體、模塊和總成的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，充電過程中蓄電池的狀態(tài)參數(shù)，充電樁工作狀態(tài)參數(shù)，車輛基本信息等。 電動汽車充電樁功能

電動汽車充電樁可實現(xiàn)對不同廠家生產(chǎn)的不同類型的電動汽車進行充電，在智能充電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，作為電能從電網(wǎng)傳輸?shù)诫妱悠嚨摹爸修D(zhuǎn)站”，電動汽車充電樁應(yīng)具備以下功能。

①指示功能。包括指示動力源能量、正在充電、充電結(jié)束等充電狀態(tài)及輸出過電壓及欠電壓、溫度異常、主斷路器斷開等異常情況。

②記錄功能。記錄輸入的電能、一次充電量和日累計量、溫度（充電時動力源溫度、充電機溫度、環(huán)境溫度）、輸出過電壓和欠電壓以及溫度異常（包括動力源與充電機）。

③自動計費功能。充電樁可以采用IC卡充電操作，可自動計費并顯示、打印計費結(jié)果或直接用IC卡結(jié)算。

④監(jiān)測功能。監(jiān)測動力源的溫度等參數(shù)。

⑤故障保護和報警功能。對輸入電源過壓、缺相、過流、過熱、短路、開路、極性接反、超溫等故障均有自動保護并發(fā)出聲光報警信號；具有斷電時保護數(shù)據(jù)，電流、電壓、時間等參數(shù)不超出所設(shè)定范圍以及軟件故障的提示等安全措施。 電動汽車發(fā)展對充電技術(shù)的要求

盡管電動汽車設(shè)施的建設(shè)受到不同影響，其建設(shè)方式和建設(shè)要求需根據(jù)實際情況而確定，但隨著電動汽車的逐步推廣和產(chǎn)業(yè)化以及電動汽車技術(shù)的日益發(fā)展，電動汽車對充電樁的技術(shù)要求表現(xiàn)出了一致的趨勢，要求充電樁盡可能向以下目標(biāo)靠近。

（1）高安全性

影響電動汽車安全性的主要因素首先是蓄電池的充電過程，蓄電池技術(shù)狀態(tài)的不一致性是各類蓄電池所共有的基本特性之一，主要表現(xiàn)在蓄電池的容量誤差、內(nèi)阻誤差和電壓誤差。少數(shù)蓄電池的一致性誤差并不明顯，但是由數(shù)十個甚至數(shù)百個蓄電池單體所組成的電動汽車蓄電池組，其容量誤差、內(nèi)阻誤差和電壓誤差等因素就會凸顯出來。電動汽車充電的過程不可能對蓄電池單體依次充電，而是對整個蓄電池組進行充電。在充電的過程中，由于內(nèi)阻誤差的存在，導(dǎo)致在整個蓄電池組中的蓄電池單體兩端的電壓形成誤差，內(nèi)阻誤差越大，形成的電壓誤差越明顯。雖然整個蓄電池組兩端的充電電壓不會超過額定的電壓，但是個別的單體蓄電池兩端的電壓，有可能超過其額定電壓，從而容易導(dǎo)致蓄電池組充電不均衡，單體蓄電池充電量不一的狀況。如果蓄電池的電壓誤差過大，就有可能超過蓄電池充電的安全能力，引起蓄電池過熱，導(dǎo)致事故。因而，用于電動汽車的充電裝置，必須具備防止蓄電池系統(tǒng)單體電壓和溫度超過允許值的技術(shù)措施，以提高電動汽車充電過程的安全性。

（2）充電快速化

相比發(fā)展前景良好的鎳氫和鋰離子蓄電池而言，傳統(tǒng)鉛酸蓄電池具有技術(shù)成熟、成本低、容量大、跟隨負(fù)荷輸出特性好等優(yōu)點，但同樣存在著比能量低、一次充電續(xù)駛里程短的問題。因此，在目前動力蓄電池不能直接提供更多續(xù)駛里程的情況下，如果能夠?qū)崿F(xiàn)蓄電池充電快速化，從某種意義上也就解決了電動汽車?yán)m(xù)駛里程短這個致命弱點。

（3）充電通用化

在很長一段時間內(nèi)，電動汽車用的蓄電池仍將是多種類型蓄電池共存的局面，各類電動汽車的蓄電池容量配備不同，而且電壓也會參差不齊，種類繁多。在多種類型蓄電池、多種電壓等級共存的市場背景下，用于公共場所的充電裝置必須具有適應(yīng)多種類型蓄電池系統(tǒng)和適應(yīng)各種電壓等級的能力，即充電系統(tǒng)需要具有充電廣泛性和多種類型蓄電池的充電控制算法，可與各類電動汽車上的不同蓄電池系統(tǒng)實現(xiàn)充電特性匹配，能夠針對不同的蓄電池進行充電。目前電動汽車充電裝置與蓄電池的充電控制算法主要由兩個系統(tǒng)的對接協(xié)議來完成，為了給不同的電動汽車充電，用于電動汽車的充電裝置，必須能夠適應(yīng)電動汽車的多種需求。因此，在電動汽車商業(yè)化的早期，就應(yīng)該制定相關(guān)政策措施，規(guī)范公共場所用充電裝置與電動汽車的充電接口、充電規(guī)范和接口協(xié)議等。

（4）充電智能化

制約電動汽車發(fā)展及普及的最關(guān)鍵問題之一是儲能蓄電池的性能和應(yīng)用水平，優(yōu)化蓄電池智能化充電方法的目標(biāo)是要實現(xiàn)蓄電池?zé)o損充電，監(jiān)控蓄電池的放電狀態(tài)，避免過放電現(xiàn)象，從而達到延長蓄電池的使用壽命和節(jié)能的目的。充電智能化的應(yīng)用技術(shù)發(fā)展主要體現(xiàn)在以下方面。

①優(yōu)化的、智能充電技術(shù)和充電樁。

②蓄電池電量的計算、指導(dǎo)和智能化管理。

③蓄電池故障的自動診斷和維護技術(shù)等。

（5）電能轉(zhuǎn)換高效化

電動汽車的能耗指標(biāo)至關(guān)重要，衡量商業(yè)化運行的電動汽車的能耗指標(biāo)，不僅是考察電動汽車驅(qū)動等系統(tǒng)的能耗指標(biāo)，更關(guān)注電動汽車從電網(wǎng)獲取電能的利用率。電動汽車的能耗指標(biāo)與其運行能源費用緊密相關(guān)，降低電動汽車的運行能耗是推動電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。因此，提高充電裝置的電能轉(zhuǎn)換效率，采用高效充電裝置，對于降低電動汽車的能耗具有重要意義。提高充電裝置能耗效率的主要技術(shù)措施是選擇高效變流電路拓?fù)?，提高充電裝置的效率因數(shù)，盡可能降低輸出電流的交流分量并采用高效的充電控制算法。對于充電樁從電能轉(zhuǎn)換效率和建造成本上考慮，應(yīng)優(yōu)先選擇具有電能轉(zhuǎn)換效率高、建造成本低等諸多優(yōu)點的充電裝置。

（6）充電集成化

本著子系統(tǒng)小型化和多功能化的要求，以及蓄電池可靠性和穩(wěn)定性要求的提高，充電系統(tǒng)將和電動汽車能量管理系統(tǒng)集成為一個整體，集成傳輸晶體管、電流檢測和反向放電保護等功能，無需外部組件即可實現(xiàn)體積更小、集成化更高的充電解決方案，從而為電動汽車其余部件節(jié)約出布置空間，大大降低系統(tǒng)成本，并可優(yōu)化充電效果，延長蓄電池壽命。

（7）對蓄電池壽命影響小

電動汽車的蓄電池占電動汽車成本的主要部分，多數(shù)電動汽車的蓄電池占整車成本的一半以上，有的甚至超過整車成本的65%。因此，蓄電池的使用壽命極大地影響電動汽車的運行成本，這也是制約電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。如果電動汽車蓄電池性能早衰，電動汽車的續(xù)駛里程就會大大縮短，影響正常使用。如果蓄電池壽命提前終止，對于電動汽車來說就需要更換蓄電池。一旦更換蓄電池，對于電動汽車運營來說就會造成極大的負(fù)擔(dān)。蓄電池壽命除了與蓄電池制造技術(shù)、制造工藝和蓄電池成組的一致性等因素有較大關(guān)系外，還與充電裝置的性能直接相關(guān)。選用對蓄電池沒有傷害的充電控制策略和性能穩(wěn)定的充電裝置，是保障蓄電池使用壽命達到設(shè)計指標(biāo)，防止蓄電池過早損壞的合理途徑，也是降低運營成本的重要技術(shù)措施之一。

（8）操作簡單化

電動汽車充電系統(tǒng)必須簡單方便，可使所有用戶都能獨立操作完成。由于電動汽車應(yīng)用對象是廣大群眾，雖然有技術(shù)要求和技術(shù)指導(dǎo)文件，但不能保證每個用戶的學(xué)習(xí)和領(lǐng)會能力都在同一水平，也不可能因此而增加更多的人員來對電動汽車進行充電服務(wù)。如果充電系統(tǒng)操作煩瑣而又復(fù)雜，勢必會需求更多的高素質(zhì)技術(shù)人員，增加管理成本。尤其對于公共充電系統(tǒng)，充電系統(tǒng)必須具有智能化的操作特性，降低對操作人員的要求。

電動汽車充電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)

目前電動汽車充電設(shè)施建設(shè)的規(guī)模小、數(shù)量少，所以電動汽車充電設(shè)施相關(guān)技術(shù)大部分還處在實際應(yīng)用的初級階段。國際上電動汽車充電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)主要是國際電工委員會（IEC）發(fā)布的IEC61851：2001，該標(biāo)準(zhǔn)包括三個部分，即一般要求（part1）、電動汽車與交流/直流電源的連接要求（part2-1）、電動汽車與交流/直流充電站的要求（part2-2）。

我國根據(jù)國內(nèi)電動汽車的發(fā)展?fàn)顩r，于2001年制定了3個標(biāo)準(zhǔn)，這3個國家標(biāo)準(zhǔn)分別等同（或等效）采用了IEC61851：2001的3個部分。近年來，電動汽車以及電力技術(shù)的快速發(fā)展，這些標(biāo)準(zhǔn)已不能完全滿足當(dāng)前的發(fā)展需求，而且這些標(biāo)準(zhǔn)中缺乏通信協(xié)議、監(jiān)控系統(tǒng)等方面的內(nèi)容。目前國家電網(wǎng)公司為了規(guī)范內(nèi)部電動汽車的應(yīng)用，已經(jīng)頒布了6項與電動汽車充電設(shè)施相關(guān)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

目前供電、充電和蓄電池系統(tǒng)應(yīng)用集成技術(shù)與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范研究的缺乏，仍然是電動汽車推廣應(yīng)用的主要薄弱環(huán)節(jié)，給電動汽車下一步的發(fā)展和充電設(shè)施的統(tǒng)一規(guī)劃帶來了很大的困難。能夠保證大規(guī)模充電設(shè)施正常運營的充電設(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)尚無成熟產(chǎn)品，充電設(shè)施監(jiān)控系統(tǒng)和充電樁間的通信協(xié)議和通信接口尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)可以遵循，各充電設(shè)施之間也無信息聯(lián)系。

電動汽車充電連接器標(biāo)準(zhǔn) （1）CHAdeMO快充插座

CHAdeMO是CHArgedeMove的縮寫，是日本日產(chǎn)及三菱汽車等支持的CHAdeMO插座。CHAdeMO從日語翻譯過來意思為“充電時間短如茶歇”。這種直流快充插座可以提供最大50kW的充電容量。

支持該充電標(biāo)準(zhǔn)的電動汽車車型包括日產(chǎn)聆風(fēng)、三菱Outlander插電混合動力車、雪鐵龍C-ZERO、標(biāo)致iON、雪鐵龍Berlingo、標(biāo)致Partner、三菱i-MiEV、三菱MINICAB-MiEV、三菱MINICAB-MiEV卡車、本田飛度電動版、馬自達DEMIOEV、斯巴魯Stella插電混合動力車、日產(chǎn)eEV200等。日產(chǎn)聆風(fēng)和三菱i-MiEV電動汽車都有兩個不同的充電用插座，其中一個適用于基礎(chǔ)J1772連接器，另外一個適用于日本本土的CHAdeMO標(biāo)準(zhǔn)連接器。

CHAdeMO采用的快速充電方式，電流受控于汽車的CAN總線信號。即在監(jiān)視蓄電池狀態(tài)的同時，實時計算充電所需電流值，通過通信線向快速充電樁發(fā)送通知，快速充電樁及時接收來自汽車的電流命令，并按規(guī)定值提供電流。

通過蓄電池管理系統(tǒng)一邊監(jiān)視蓄電池狀況，一邊實時控制電流，完全實現(xiàn)了快速、安全充電所需各項功能，確保充電不受蓄電池通用性限制。在日本，按照CHAdeMO標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的快速充電站已有1154座投入使用。在美國，采用CHAdeMO標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的充電站也已得到推廣，來自美國能源部的最新數(shù)據(jù)顯示，美國現(xiàn)有1344個CHAdeMO交流快速充電站。

CHAdeMO快充插座的優(yōu)點是除了數(shù)據(jù)控制線外，還采用CAN總線作為通信接口，由于其抗噪性優(yōu)越且檢錯能力高，通信穩(wěn)定性、可靠性高，其良好的充電安全記錄受到了業(yè)內(nèi)的肯定。

CHAdeMO快充插座的缺點是最初設(shè)計的充電輸出功率為100kW，連接器十分笨重，但在充電時的輸出功率僅為50kW。

（2）Combo插座

Combo插座可以允許電動汽車慢充和快充，是目前在歐洲應(yīng)用最廣的插座類型，包括奧迪、寶馬、克萊斯勒、戴姆勒、福特、通用、保時捷以及大眾都配置SAE（美國汽車工程師協(xié)會）所制定的充電界面；而且此類插座還可以和Mennekes類型兼容。

在2012年10月2日，SAE相關(guān)委員會成員投票通過的SAEJ1772修訂草案成為全球唯一一個正式的直流充電標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)的推出是為了改變魚龍混雜的充電系統(tǒng)的現(xiàn)狀，提升消費者對于電動汽車的購買積極性，基于SAEJ1772修訂版制定的關(guān)于直流快速充電的標(biāo)準(zhǔn)其核心為Combo連接器。

該標(biāo)準(zhǔn)之前的版本（2010年制定）明確了用于交流電充電的基礎(chǔ)J1772連接器的規(guī)格，充電水平較低（交流Level 1針對120V，Level 2針對240V）。這種基礎(chǔ)連接器目前已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，與日產(chǎn)聆風(fēng)、雪佛蘭沃藍達以及三菱i-MiEV電動汽車兼容。而2012年制定的新版J1772標(biāo)準(zhǔn)中的Combo連接器除了具備原來的所有功能外，還多了兩個引腳，可用于直流快充，但無法與當(dāng)前生產(chǎn)的舊款電動汽車兼容。SAE的這套標(biāo)準(zhǔn)來自很多家大汽車制造商，因此它們的目標(biāo)是希望這套快充裝置的充電時間能夠與加油時間不相上下，那就是在采用直流充電時，可以10分鐘內(nèi)完成充電，這就需要充電設(shè)施可以提供電壓500V、最高達200A的電流。

Combo插座的優(yōu)點是未來汽車制造商可以在其新車型上采用一個插座，不僅適用于第一代尺寸較小的基礎(chǔ)交流連接器，還適用于第二代尺寸較大的Combo連接器，后者可以提供直流及交流兩種電流，分別以兩種不同的速度充電。

Combo插座的缺點是快充模式下需要充電設(shè)施提供電壓500V、最高達200A的電流。

（3）特斯拉插座

特斯拉汽車有一套自己的充電標(biāo)準(zhǔn)，號稱能在30min充滿可跑300km以上的電量，因此它的充電插座最高容量可以達到120kW，最高電流可達80A。目前，特斯拉在美國已擁有908座超級充電站，而為了進入我國，特斯拉也已在我國建立了7座超級充電站，上海3座、北京2座、杭州1座、深圳1座。

特斯拉為了更好地融入各個地區(qū)，計劃放棄對充電標(biāo)準(zhǔn)的控制，采用各國的國標(biāo)，其在我國已經(jīng)如此執(zhí)行。雖然特斯拉如此做的有利效果是可以利用由我國政府投資建設(shè)的龐大充電網(wǎng)絡(luò)，以提升特斯拉產(chǎn)品的銷量，但對已經(jīng)購買了特斯拉車型的車主，在標(biāo)準(zhǔn)改變后如何充電是面臨的問題。如果沒有相應(yīng)的解決方案，特斯拉車主面臨的矛盾，一是只能利用標(biāo)準(zhǔn)更改前建好的充電設(shè)施充電，充電便利性不會隨時間推移改進；二是找特斯拉公司退車。

特斯拉插座的優(yōu)點是技術(shù)先進，充電效率高。

特斯拉插座的缺點是與各國國標(biāo)相悖，不妥協(xié)難以提升銷量；妥協(xié)后充電效率將打折扣，處于兩難境地。

（4）CCS標(biāo)準(zhǔn)充電插座

為了改變混亂的充電接口標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀，美系和德系的八大廠商（福特、通用、克萊斯勒、奧迪、寶馬、奔馳、大眾和保時捷）于2012年發(fā)布了“聯(lián)合充電系統(tǒng)”?！奥?lián)合充電系統(tǒng)（combined charging system）”，即“CCS”標(biāo)準(zhǔn)。

“聯(lián)合充電系統(tǒng)”可將現(xiàn)行所有充電接口統(tǒng)一起來，這樣，用一種接口就能夠完成單相交流充電、快速三相交流充電、家用直流充電和超速直流充電四種模式。家庭和戶外充電樁都可以使用此類能夠提供最大32A交流電流的充電插座（慢充方式）。

SAE已選定聯(lián)合充電系統(tǒng)作為其標(biāo)準(zhǔn)，除SAE外，歐洲汽車制造商協(xié)會（ACEA）也已宣布選擇了聯(lián)合充電系統(tǒng)作為直流/交流充電界面，從2017年開始用于所有在歐洲銷售的插電式電動汽車。自2014年德國與我國統(tǒng)一了電動汽車充電標(biāo)準(zhǔn)后，我國也加入了歐美系這一陣營，為我國的電動汽車發(fā)展帶來前所未有的機遇。

CEE標(biāo)準(zhǔn)充電插座的優(yōu)點是寶馬、戴姆勒以及大眾這三家德國汽車制造商將加大對我國的電動汽車投入，CCS標(biāo)準(zhǔn)或更有利于我國。

CEE標(biāo)準(zhǔn)充電插座的缺點是支持“CCS”標(biāo)準(zhǔn)的電動汽車，或者銷量較小，或者剛剛開始發(fā)售。

（5）GB/T 20234插座

我國在2006年就發(fā)布了《電動汽車傳導(dǎo)充電用插頭、插座、車輛耦合器和車輛插孔通用要求》（GB/T 20234—2006），詳細(xì)規(guī)定了充電電流為16A、32A、250A交流和400A直流的連接分類方式，主要借鑒了國際電工委員會（IEC）2003年提出的標(biāo)準(zhǔn)，但是這個標(biāo)準(zhǔn)并未規(guī)定充電接口的連接針數(shù)、物理尺寸和接口定義。2011年，我國又推出了GB/T 20234—2011推薦性標(biāo)準(zhǔn)，替換了部分GB/T 20234—2006中的內(nèi)容，其中規(guī)定：交流額定電壓不超過690V，頻率50Hz，額定電流不超過250A；直流額定電壓不超過1000V，額定電流不超過400A。GB/T 20234插座的優(yōu)點是相比2006年版的國標(biāo)，對更多充電接口參數(shù)進行了詳細(xì)標(biāo)定。

GB/T 20234插座的缺點是標(biāo)準(zhǔn)仍不夠完善。另外，其只是推薦性標(biāo)準(zhǔn)，也并未強制執(zhí)行。

各國車企都已逐漸意識到“標(biāo)準(zhǔn)”才是左右電動汽車發(fā)展前景的關(guān)鍵因素，近年來全球充電標(biāo)準(zhǔn)逐漸從“多樣化”走向了“集中化”。但要真正實現(xiàn)充電標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，除了接口標(biāo)準(zhǔn)之外，還需要電流通信標(biāo)準(zhǔn)，前者關(guān)乎接頭是否吻合，后者則影響插頭插入時能否通電。電動汽車充電標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一化仍然任重而道遠(yuǎn)，車企和各國政府都需要進一步“放開姿態(tài)”，電動汽車才可能有未來。

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