汽车BMS知识学习竞赛第一站：国外电动汽车充电标准学习与了解

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汽车BMS知识学习竞赛第一期知识站：国外电动汽车充电标准学习与了解

带着问题去学习和思考，先把本期的知识思考题给大家放在最前面啦！！

 

知识思考题：

1.IEC 61851-1中定义了几种连接方式与充电模式？分别是？

2.IEC 62196-1:2022 中介绍了几种充电接口？分别是？

 

 

国外电动汽车充电标准学习与了解(一)

聊一聊国外的充电标准，国外具体又分为欧洲、美国、日本等主要地区，了解这些地区的充电标准与我国的标准差异之前，先要了解一下IEC的主要充电标准，具体如下：

 

 

可以看出这些IEC充电相关标准都能找到国标的对应标准。

 

 

先看标准IEC 61851-1，在IEC官网上搜索出此系列标准一共有6个，目前的版本如下图所示；IEC 61851-1中定义了3种连接方式与4种充电模式，接下来具体看下。

 

 

连接方式A：

这种连接方式为充电线永久固定在电动汽车上，插头连接到充电网络。

 

 

连接方式B：

这种连接方式为充电线与电动汽车和充电网络之间都是可拆卸的，充电时再把二者通过充电线建立连接。

 

 

连接方式C：

这种连接方式为充电线永久固定在充电网络上，充电时插头连接到电动汽车。

 

 

充电模式1：

模式1是电动汽车利用电缆和插头连接到交流电供电网络标准插座的方式，两者均无配备任何补充导向器或辅助触点；就是飞线充电，它在我们国标中是不允许采用的。

 

 

充电模式2：

模式2是电动汽车利用交流电供给设备连接到交流动汽车供电网络标准插座的方式，交流电动汽车供给设备有电缆和插头、控制导引功能和位于标准插头和电动汽车间的防电击保护系统；就是在飞线上面加了控制导引和保护电路。

 

 

充电模式3：

模式3是电动汽车连接到交流电动汽车供给设备（该设备永久连接到交流电供电网络）的方式，它有控制导引功能，可从交流电动汽车供给设备延伸到电动汽车；就是典型的交流充电方式。 

 

 

充电模式4：

模式4是电动汽车利用直流电动汽车供给设备连接到交流电或直流电供电网络的方式，它有控制导引功能，可从直流电动汽车供给设备延伸到电动汽车；就是直流充电方式。

 

 

总结起来，四种充电模式概括如下图。（图片来源于网络）

 

 

除此之外，在IEC 61851-1的附录中也定义了充电导引电路等细节，这些内容后面再说；接着看下IEC 62196的相关标准，在IEC官网上搜索到的所有相关标准如下图，2022年更新了很多内容（IEC TS代表还未形成国际标准，目前处于技术规范阶段）。

 

 

在IEC 62196-1中，定义了电动汽车与充电设备之间的所有接口种类；在2022版本中，接口分为3类，即基本接口、直流接口以及组合接口；下图中红色删除线代表新版本的改动点。

 

 

而在上一版本（2014）中，定义了四种接口，即基本接口、直流接口、组合接口以及通用接口，如下图所示，这些内容后面继续来分析。

 

 

 

 

国外电动汽车充电标准学习与了解(二)

继续介绍IEC 62196-1:2022的内容，我们比较关注的充电接口类型在此标准中有一个总述，主要分为三种类似的接口：基本接口、直流接口和组合接口。

 

 

在具体介绍之前，先要明确下面四个定义：即EV plug、EV socket-outlet、Vehicle connector、Vehicle inlet，具体图示如下，可以看到它们分别代表了供电设备端和电动汽车端与线束之间的连接接口名称；这些定义在标准中全篇都会涉及到，所以区分清楚是有必要的，这样划分主要是为了匹配不同的连接方式和充电模式，对于我们来讲，更关注的是车辆端的Vehicle connector与Vehicle inlet，并且二者合在一起被称为Vehicle coupler。

 

 

在IEC 62196-2:2022中，主要介绍了交流的充电接口，即Basic interface，里面又具体包含了三种类型接口，即Type1\Type2\Type3，总体的概述如下图所示：发现Type1只有单相电类型，Type2\Type3包括单相与三相电两种，下面具体介绍。

 

 

Type1：

Type1是5PIN形式，用于单相电充电，具体的样子如下图所示：需要注意的是在车辆插座端（Vehicle inlet）是PIN针的形式，而在车辆插头端（Vehicle connector）则是铜管的形式，这种形式与我国的充电标准定义是相反的。

 

 

接下来具体看一下接口定义，Type1的5个引脚的定义如下表，即L1\N\PE\CP\CS这五条线，其中CP与CS分别代表控制导引功能与连接确认功能，这两个引脚需要整车做检测的。

 

 

Type2：

Type2中定义的车辆端的接口如下图所示，为7PIN样式，进一步可以看出车辆端的接口又存在两种形式，结构上的区别是中间的PE孔的形状，我们更常见的是2-IIe与2-IIf这两种接口；另外，针对单相与三相的接口定义与结构都是一致的，同样在车辆插座端（Vehicle inlet）也是PIN针的形式。

 

 

通过标准中可以看出，2-IIc主要用于充电模式1，而2-IIe与2-IIf主要用于充电模式2和充电模式3，而2-IId支持3种模式，如下图所示。

 

 

Type3：

Type3的需求来源于意大利，实际应用中接触的不多；Type3又根据电气属性不同而分成了3种接口，3种接口彼此的结构尺寸以及定义各不相同，如下图所示：它们与Type1和Type2的结构也很不一样，实物图片没有找到，大家简单感受一下。

 

 

最后，Type2和Type3的接口引脚定义如下，需要注意的是Type3中的2-IIIa充电接口只有一个控制引脚CP，没有PP或CS。

 

 

后面继续介绍 IEC62196-3中的直流以及组合充电接口，这次就先到这里了。

 

国外电动汽车充电标准学习与了解(三)

继续介绍IEC 62196-3:2022的内容，在这个标准中主要介绍直流充电接口与组合式充电接口，加起来一共四种形式，概览如下图，下面分别介绍：

 

 

直流充电接口（DC interface）

直流充电接口又分为AA与BB两种类型，其中AA类型接口如下图所示，其接口的形状看起来还是很特别的，一共有10个引脚，实际其中一个引脚是预留不使用的。

 

 

BB类型接口如下图所示，这个接口大家就熟悉多了，中国的直流充电接口也是这样的，实际使用了9个引脚。

 

 

最后看一下这两种接口的接口定义，如下图所示；另外，AA与BB这两种直流接口在车辆上面的插座都是母端类型（铜管），这个与中国充电标准是一致的，但与前面的IEC交流标准是相反的（车辆插座为针脚），IEC标准设计要求供电侧需要使用母端，防止触电；同时注意AA\BB这两种直流充电接口是留有通信引脚的，一般是CAN通信。

 

 

组合式充电接口（Combined interface）

组合式充电接口又分为EE与FF两种类型，是把交流充电与直流充电都布置在同一个接口上面，其中EE类型组合式充电接口如下图所示，相当于把IEC 62196-2中的Type1交流充电车辆插座与直流充电接口组合在一起，注意这种类型交流只支持单相充电；EE类型中的车辆插头只支持直流充电。

 

 

EE类型接口的引脚功能定义如下图所示，一共7个引脚，因为交流只支持单相充电，所以只有L1\L2；另外对于直流充电，会发现没有留专用的通信接口。

 

 

FF类型的组合式充电接口如下图所示，相当于把IEC 62196-2中的Type2交流充电车辆插座与直流充电接口组合在一起，所以交流充电支持单相与三相；同时，你会发现FF类型的车辆插座有分为两种形式，即3-IVa与3-IVb，区别是前者不支持充电模式MODE 1，这个与IEC 62196-2标准相符；当然，这里的车辆插头3-IVc只支持直流充电。

 

 

FF类型接口的引脚功能定义如下图所示，一共9个引脚，与Type 2相比也只多了直流充电引脚，同样地，也没有专门用于通信的引脚，因为实际使用时是PLC通信。

 

 

最后针对组合式充电接口补充一下，同一个车辆插头下交流充电与直流充电不能同时进行，而且本章节涉及的车辆插头只能做直流充电，交流充电需要使用IEC 62196-2中的交流车辆插头。

 

总结：

到这里IEC的充电标准基本总结完成，后面会继续总结美国、日本等具体的充电标准；

 

 

作者：胡摇扇

来源：新能源BMS公众号

感谢本期内容作者@胡摇扇的支持！

 

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知识思考题：

1.IEC 61851-1中定义了几种连接方式与充电模式？分别是？

2.IEC 62196-1:2022 中介绍了几种充电接口？分别是？