EV充電連接器標準的現(xiàn)狀如何？

來源：線束世界?作者：線束世界-Jimmy?2022-05-20 11:51

電動汽車 (EV) 充電連接器既標準化又不斷變化。一方面，電動汽車充電連接器是基于當(dāng)今的技術(shù)限制進行標準化的。主要區(qū)域市場都有標準，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 充電器連接器的標準化狀態(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 級高壓充電、無線充電和機會充電技術(shù)以及適用于 8 類卡車和公共汽車等重型車輛的機會充電技術(shù)和連接器，以及這些發(fā)展將對汽車 EV 充電產(chǎn)生的潛在影響。

電動汽車充電連接器的標準有所收窄。對于交流充電，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為日本標準，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 充電連接器標準示例。（圖片：埃內(nèi)爾 X）

在北美銷售的每輛電動汽車都可以使用帶有 J1772 連接器的充電站。除特斯拉外，所有電動汽車均使用 J1772 進行 1 級 (120V) 和 2 級 (240V) 充電。特斯拉車主會收到一根適配器電纜，用于將他們的電動汽車連接到帶有 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 級充電。代替 J1772，IEC 62196 2 型連接器用于 2 級交流充電。特斯拉再次成為例外，它的大多數(shù)電動汽車都使用專有連接器。但是，少數(shù) Tesla 型號使用 IEC 62196 2 型連接器。在歐洲和北美，特斯拉的 1 級和 2 級充電器都使用專有連接器，其他制造商的電動汽車需要適配器。

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，在下方增加了兩個高速充電引腳。在歐洲，CCS 將 IEC 62196 type 2 與兩個高速充電引腳結(jié)合在一起，稱為 CCS type 2。

CharIN（充電接口倡議）協(xié)會總部位于德國，其目標是建立 CCS 作為 EV DC 快速充電的全球標準。CharIN 擁有 250 多名成員，正在努力開發(fā)新技術(shù)并將其范圍擴展到 8 類卡車、電動渡輪、輪船和飛機等大型車輛的 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 嚴格用于直流快速充電，因此使用該連接器的電動汽車還包括一個單獨的 J1772 入口，用于交流 1 級和 2 級充電，需要更大的充電端口面積來容納兩個獨立的充電入口。

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行 1 級、2 級和直流快速充電。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 級和 2 級交流充電器。只有特斯拉汽車可以使用該公司的 Supercharger DC 快速充電站。超級充電站使用身份驗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汽車充電。

液冷連接器和連接器

DC 極速充電 (XFC) 是一項新興技術(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)計不當(dāng)，電纜和連接器會變得笨重、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，與消費類電動汽車和輕型卡車一起使用時，可促進安全可靠的運行。

圖 2：用于 475kW 直流電動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)計可以提供 500kW 的功率（1kV 時為 500A），同時仍保持低溫升（圖 3）。使用符合 CCS 標準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)的電動汽車。

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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)從標準 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)電自動連接設(shè)備的電動汽車電力傳輸系統(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)計通?；?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。

機會充電

機會充電是指對電池進行短時間、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 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 的機會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。

機會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。更大的放電深度會縮短循環(huán)壽命。

除了受電弓系統(tǒng)之外，無線機會充電技術(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)前的機會充電計劃針對車隊運營，通常包括充電系統(tǒng)和電池的遠程診斷，以及車隊管理軟件。如果無線機會充電成為電動汽車車隊的成熟技術(shù)，則有望擴展以支持消費汽車和輕型卡車的充電需求。

概括

EV 充電器連接器已實現(xiàn)區(qū)域標準化，以支持當(dāng)前的充電技術(shù)。未來，預(yù)計將繼續(xù)使用交流充電 1 級和 2 級連接器。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過熱。此外，SAE 最近推出了定義重型車輛充電接口的 J3105 標準。J3105 不僅預(yù)計充電速率超過 1MW，還支持新的連接機制，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汽車的機會充電。此外，正在為所有類型的電動汽車充電應(yīng)用開發(fā)無線充電技術(shù)，包括機會充電。