2020/12·汽车维修与保养61
目前，电动汽车的市场份额越来越大，为促进充换电基础设施经济高效地运转，让电动汽车在交通领域被广泛采用，需要在充换电标准上进行研究。但世界各组织制定的充电设施标准有很多，直接影响到充电设施的普及与推广。本文将国际标准化组织(ISO)标准、国际电工委员会(IEC)标准、美国汽车工程师学会(SAE)标准、欧洲标准化组织(ESO)标准、全国汽车标准化技术委员会(NTCAS)标准进行对比，分析电动汽车充换电设施标准的建立。 一、电动汽车的主要标准化组织
与电动汽车充电有关的标准可分为3个部分：电动汽车充电设施(元件)标准、电动汽车并网标准和安全标准。在电动汽车充电元件标准化中，ISO主要致力于将电动汽车作为一个整体进行标准化，其他的标准则在组件级别上进行规范。电动汽车并网标准是处理电动汽车充电/放电的，充电/放电过程中，电动汽车在电网中就像分布式能源。电网整合标准制定有两个主要的参与组织，即电气工程师协会(IEEE)和保险商实验室(UL)。电动汽车充电和电网整合的安全标准，主要参照美国消防协会(NFPA)和电气规程(NEC)这些组织机构制定的标准。
制定电动汽车标准最多的3个组织是美国SAE、欧洲ESO以及中国的NTCAS。SAE标准委员会有9 000多名工程师参与标准修订和维护，共制定了81项汽车电气化标准，这些标准定义了有关电动汽车的术语，
如电动汽车安全性、电动汽车通信、电池、电动汽车充电、电动汽车电磁兼容性、电源质量、额定功率和连接器的协议。ESO制定了在欧洲实施的标准，其已建立了95个标准，其中包含了电动汽车和相关系统的所有特征。中国NTCAS已经为所有类型的电动汽车建立了GB和QGDW标准，已发布和正在准备的标准总数为79个。 ◆文/长沙民政职业技术学院电子信息工程学院 张葵葵
国内外电动汽车充换电设施标准及应用现状(上)
二、电动汽车术语和词汇标准
1.电动汽车术语
ISOOTR 8713：2012定义了术语和词汇。SAE标准J1715仅涵盖了混合电动汽车和电动汽车方面的术语，SAE标准J1715/2增加了电池术语。ESO标准EN13447：2001为整个欧洲国家的电动汽车建立了相关术语，包括电力传动系、牵引系统、电池、电池组、导电部件、电路、辅助绝缘的定义。NTCAS标准GB/T29317定义了电动汽车充换电设施术语。表1给出了主要标准化组织发布的电动汽车术语标准。
表 1 主要标准化组织发布的电动汽车术语标准
ISO/TR8713：2012电动推进式公路车辆词汇J1715：2014混合动力电动汽车(HEV)和电动汽车(EV)术语 EN 13447：2001电动推进道路车辆术语GB/T195 S6-2004混合动力电动汽车类型；QC/T 837-2010混合动力电动汽车类型；GB/T 24548-2009燃料电池电动汽车术语；
GB/T 29317-2012电动汽车充换电设施术语电动汽车主要有5种类型(如下所说明和图1所示)，需要充换电的有电池电动汽车和插电式混合动力汽车。
(1)电池电动汽车(BEV)：这种电动汽车使用储存在电池中的电作为主要能源来源。它没有内燃机，也没有燃料电池或燃料箱。司机可以将插座插入充电点为电池充电。有各种各样的插座。
(2)混合动力电动汽车(HEV)：第二种电动汽车由电力和燃料驱动。因此，它包括一个油箱和一个电池，当负载或速度上升时由汽车的制动系统或内部内燃机充电。它不能用插座从外部充电。
(3)插电式混合动力汽车(PHEV)：是HEV的升级版，不过，它包括一个新的电池充电系统，可以由外部充电点提供能源。
(4)增程电动汽车(EREV)：就是相当于给普通的电动汽车装了一个内燃机，但是这个内燃机不直接驱动车轮，而是给车辆供电用。驱动这辆车跑起来的，依旧是车辆的电动机。燃料被转换成电能，并储
存在电池中。
(5)燃料电池电动汽车(FCEV)：这种电动汽车是为长距离运行而开发的。其能将氢和氧的化学能转化成电能来驱动电动机。因此，它没有油箱，但是有高压氢罐。它包含一个充电器。
图1 5种电动汽车
DOI:10.hina.2020.12.016
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在本文中，引自标准中的术语有：
(1)供应设备(EVSE)是指“充换电站”的基础设施，用于将电能从电源传递到电动汽车充电器，EVSE也称为充电点，它将电源线、连接器和接口整合到市电中，从而为电动汽车电池提供能量。EVSE和市电之间的接口将直接“硬连线”到控制设备或插头和插座。
(2)可充电储能系统(RESS)是指任何具有充放电能力的储能系统，如电池、电容器等。
垃圾篓
(3)插头、插座、车辆插孔、车辆连接器、车辆耦合器等术
语，见图2所示。
图2 电动汽车充电电缆和插头插座等常见术语示意美容加湿器
2.电动汽车充换电设施标准
不同组织的充电标准主要集中在传导充电方法上，感应充电或无线充电和电池交换技术，图3显示了主要标准化组织制定的
电动汽车充电标准数量。
图3 电动汽车充电标准数量比较
⑴IEC充换电标准
IEC 61851-1-2017第1部分，规定了电动车辆传导充电系统的一般要求，适用电动道路运输车辆(EV)和插电式混合动力车辆(PHEV)的车载充电设备。充换电设备供电和输出额定电压输出范围为高达1 000V的AC电源和1 500V的直流电源。该标准涵
盖的方面包括：①供应设备(EVSE)的特性和运行条件；②供应设备与电动汽车之间的连接规范；③供应设备的电气安全要求。
IEC 61851-21-1:2017电动车辆传导充电系统第21-1部分规定了电动车辆传导车载充电器连接交流/直流电源的EMC要求。IEC 61851-21-1:2018电动车辆传导充电系统第21-2部分规定了电动车辆传导非车载充电器连接交流/直流电源的EMC 要求。
IEC 61851-23:2014 给出了DC快速充电装置和EV之间的控制和通信连接要求，不适用于无轨电车、铁路车辆、工业用卡车以及主要设计用于越野车的车辆。IEC 61851-24:2014电动车辆传导充电系统第24部分规定了电动车辆直流充电站和电动车辆之间为进行直流充电控制而发生的数字通信要求。
IEC 61980-1-2015电动车辆无线功率传输(WPT)系统第1部分给出了一般要求。IECTS 61980-2:2019电动车辆无线功率传输(WPT)系统第2部分给出了电动道路车辆(EV)和基础设施之间通信的特殊要求。IEC TS 61980-3:2019电动车辆无线功率传输(WPT)系统第3部分规定了磁场无线功率传输系统的特殊要求。
IEC TS 62840-1:2016电动汽车电池交换系统第1部分规定了换电总则和指南。IEC 62840-2:2016电动汽车电池交换系统第2部分规定了换电安全要求。
IEC 62196-1和IEC 62196-2定义了用于为电动汽车传导充电的插头和插座，解决全球区域企业单独开发不兼容的问题，规范了不同电力基础设施使用的插头和插座。IEC 62196-1：2014规定了插头、插座、车辆连接器和车辆插孔的一般要求，充电时额定工作电压不超过500V/AC，额定电流不超过63A三相、73A单相，电源频率为50～60Hz。而IEC 62196-2标准化了3种类型的连接系统，称为类型 1、2 和 3。IEC TS 62196-3-1：2020 规定了用于直流充电的插头、插座、车辆连接器和车辆插孔，额定工作电压不超过1 500V/DC且额定电流不超过250A，以及额定电压不超过1000V/AC且额定电流不超过250A，采用热传感。见表2，各种插头插座、车辆耦合器的类型汇总。
这些标准都是基于IEC 61851-1，IEC 61851-1定义了3种电缆和插接设置，可用于为EV充电：情况A，其中电缆永久连接到 EV；情况B，其中电缆未永久连接到任何内容; 情况C，其中电缆永久连接到充电站，见表3。这些标准基于IEC 61851-1，它定义了从电源为EV充电的4种模式。模式1到
3允许电动汽车直接连接到电源，在3～10h内充满电。模式4可以在10min内为电动汽车充满电量，但由于它使用离网电池，因此实现成本是最昂贵的。IEC62196-1标准适用于所有这4种模式(见表4)，而IEC62 196-2适用于模式1到3。IEC 62196-3将模式4直流充电标准化，并使用IEC 62893规定直流电缆连接。
基本配置(IEC 62196-2)
类型1
(符合SAE
J1772)
反光道钉
25032
单相AC
7.4kW
日本、美国
五线类型2500
70单相AC
七线
63
三相AC
44kW
德国及一些欧洲国家
类型3
25016单相AC
三线250
32
单相AC
五线500
三相AC
la-5上限22kW
法国、意大利及
一些欧洲国家
七线
DC配置(IEC 61851-23)
配置AA
(也称为
Chademo，符
合标准JEVS
G105-1993)
600200
DC
上限400kW
日本
九线
配置BB
(符合GB/T
20234.3)
750250
DC
上限237.5kW
中国、印度
九线
综合配置(IEC 62196-3)配置EE600200
t型密封圈DC
上限43kW AC
上限400kW DC
美国和德国车企奥
迪、大众、戴姆
勒、宝马、保时捷七线配置FF 1 000200
DC
43kW AC
400kW DC
美国和德国车企奥
迪、大众、戴姆
勒、宝马、保时捷九线
大功率配置(IEC 62196-3)ac.ac500250 未说明 未说明 未说明
ac.dc600400
135kW
特斯拉
未说明
表2 电动汽车传导充电插头插座、车辆耦合器的3种类型
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注明：类型1-充电器和RESS 不能从车辆上拆下，无法从车辆上断开电气连接。
类型2-RESS 不能从车上拆卸，充电器可从车辆上拆卸。RESS 在电气上无法从车辆上断开，但充电器在电气上可以从车辆上断开。类型3-充电器和RESS 可以从车辆上拆卸，并且都可以从车辆上断开。
L1-电源1；N-中性；PE-保护接地；CP-控制导向；CS-连接开关；DC(+)-直流电源正；DC(+)-直流电源负；IM-绝缘监视；COM-通讯；CC-连接确认；A+ -低压辅助电源正；A- 低压辅助电源负；S+ -充电通讯CAN-H；S- -充电通讯CAN-L；E-接地。大功率配置ac.ac-指提供单独的交流低功率接口和交流高功率接口。大功率配置ac.dc-指提供单独的交流低功率接口和直流高功率接口。
注明：a-插座；b-插头；c-电缆；d-车辆连接器；e-车辆耦合器；f-车辆插孔；g-充电站；h-电动汽车插座；i-电动汽车插头，详细解释见图2。
表3 电动汽车与电网连接的3种电缆和插接情况
情况1
固定在电动汽车的插头和电缆
将电动车辆连接到供电网络
情况2
用两端可拆卸的电缆组件将电动车辆连接至供电网络
情况3
使用固定在电动汽车充电站的电缆和车辆连接器将电
动车辆连接至供电网络
表4 EV充电的4种模式
充电示意
模式1
16A/250V 单相AC 16A/480V 三相AC
情况1
从标准家用式插座缓慢充电，无特殊的安全系统，车载充电器。有些国家公共区域禁止使用这种充电方式。
模式2
没有法律特定限制，允许：32A/250V 单相AC 32A/480V 三相AC
情况2
与模式1不同，充电电缆有保护装置控制盒，用标准家用式插座或工业插座缓慢充电，车载充电器。有些国家私人充电使用此模式，公共区域禁止使用。
模式3
32A/250V 单相AC 32A/480V 三相AC
情况3或情况2
该模式是交流充电，应用在充电站和充电点。使用特定的EV插座和插头进行慢速或快速充电，并永久安装控制和保护功能，车载充电器，控制箱直接集成到专用充电点中。
模式4
额定输出电压：1000V/DC 1500V/DC
情况3
使用外部充电器非车载快速充电，配备过电
流保护装置。
(未完待续)
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