论文部分内容阅读
[摘 要]随着科学技术的不断发展和新能源技术的兴起，电动汽车产业得到了前所未有的迅速发展。电动汽车应用能够被推广的前提条件是要具备统一充电接口设施。电动汽车的充电标准化，是保证汽车安全充电和互换性的基础。充电接口是电动车充电过程中连接电动汽车和供电设备的重要部件，电动汽车充电接口标准化统一，有利于促进电动汽车的推广与发展。本文通过浅析电动汽车充电接口标准化的重要性以及电动汽车充电接口标准化的国内外发展现状，提出一些建议，希望对电动汽车充电接口标准化实施有帮助。
[关键词]电动汽车；充电接口；标准化
中图分类号：S438 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）26-0198-01
1、引言
十九大报告阐明，新时代特点之一就是社会主要矛盾的转化，所谓不充分不平衡的发展既是客观存在，也是历史发展形成所致。随着全球经济的快速发展，能源供应短缺、生态环境遭受破坏的问题逐渐突显。科学技术的不断进步和新能源技术的兴起，电动汽车产业开始投入市场。电动汽车的出现不仅缓解了能源短缺的问题，在一定程度上保护了环境。然而，伴着电动汽车被广泛普及而来的，是电动汽车充电接口的问题。
2、电动汽车充电接口标准化的重要性
进入21世纪后，移动通信的发展进入了一个新的快速增长期，手机更新的速度加快。当时，人们发现手机充电器与手机只能一对一配对使用，充电器与手机的接口五花八门，种类繁多，就中国市场就有8pin、12pin、18pin、20pin等等，电压和电流也存在差异，这与手机行业的发展速度及其不相称。后来，信息产业部高度重视相关问题，开始成立项目组展开研究，最后制定了一套手机通用充电口标准化试行方案，并得到了产业界的支持。
目前，新能源汽车发展处于正在快速起步的阶段，标准化工作理应先行一步，提出具有前瞻性的要求，全国统一接口。而中国作为目前全球最大的市场，有理由也有条件提出电动汽车充电接口中国标准或中国方案。国家质量技术监督工作肩负标准化工作管理职能，要主动担当职能责任，新能源汽车的充电接口不能像手机充电器一样五花八门，手机充电器接口的不统一备受诟病，不仅使用起来及其不便，而且直接浪费了巨大的社会资源。因此，新能源汽车的充电接口标准化方案的制定与实施工作刻不容缓。
3、国内外电动车充电接口的发展现状
3.1 国内标准发展现状
我国在2006年制定完成并发布了一项国家标准GB/T2023《电动汽车传导充电用插头、插座、车辆耦合器和车辆插孔通用要求》，该标准采用了IEC62196-1：2003，规定了充电接口的定义、分类、通用要求、试验方法，并没有规定充电接口的物理结构和规格尺寸。2009年，根据行业发展需要，工业和信息化部下达了充电接口的汽车行业标准制定计划，并于2010年11月发布：QC/T841-2010《电动汽车传导式充电接口》。该标准规定了电动汽车传导式充电接口的术语与定义、技术参数、充电模式、分类及功能定义、结构尺寸、性能要求、试验方法和检验规则，标准规定了交流和直流两用充电接口。
3.2 国外标准发展现状
目前，充电接口的国际标准由IEC62196-1、IEC62196-2和IEC62196-3部分组成，充电系统通信协议的国际标准由IEC61851-24和ISO15118系列标准组成，分别是：
IEC62196-1《电动车传导充电用插头、插座、车辆耦合器和车辆插孔第1部分通用要求》。该标准规定了充电接口的通用要求，第2版已经于2011年10月份发布。
IEC62196-2《电动车传导充电用插头、插座、车辆耦合器和车辆插孔第2部分交流插针、导电铜管附件的尺寸互换性要求》。该标准规定了交流充电接头的结构和物理尺寸，标准方案于2011年10月发布。该标准包括了3中交流充电接口方案，分别定义为typel1、type2、type3，这3种方案分别来自美国、德国和意大利的提案。
IEC62196-3《电动汽车传导充电用插头、插座、车辆耦合器和车辆插孔第3部分直流插针、导电铜管附件的尺寸互换性要求》。该标准包括了4种直流电充电接口方案，分别来自日本、中国、美国和德国的方案。
IEC62196-24《电动车辆传导充电系统第2-4部分：电动汽车与直流充电站之间的充电控制数据通信》。该标准主要规定了直流电流充电时的通信协议，目前该标准于2015年12月发布。该标准中，欧洲和美国采用PLC（电力线载波）通信，利用控制导引线进行通信；中国和日本采用CAN（控制器局域网络）通信，利用专门的针进行通信。
ISO15118系列标准包括：第1部分：通用信息和用例定义；第2部分：技术协议描述和开放式系统互联要求；第3部分：物理层好数据链路层要求；第4、5部分：15118-2及15118-3的测试方法。该标准系列主要规定了充电时的通信协议，技术路线采用PLC（电力线载波）通信。
4、充电接口及通讯协议标准
充电接口及通讯协议标準是充电设施的基础标准，受到国际和国内的广泛关注，根据我国国情制定并已实施的充电接口及通讯协议标准，主要包括《电动汽车传导充电用连接装置第1部分：通用要求》GB/T20234.1、《电动汽车传导充电用连接装置第2部分：交流充电接口》GB/T20234.2、《电动汽车传导充电用连接装置第3部分：直流充电接口》GB/T20234.3等系列标准和《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》GB/T27930直流充电通讯协议标准。
4.1 直流充电的数字通讯
在充电过程中，直流充电和汽车之间应能交换相关信息，包括恒流充电状态下电流请求、恒压充电状态下电压请求、直流充电机的最大额定电压、直流充电的最大额定电流、通信协议软件版本、汽车的最大电压限值、绝缘检测结果、充电前的短电路测试、用户停止充电等。
4.2 交流充电的通讯协议
交流充电的过程中，使用通讯协议可以达到等等多的人机交互和控制功能。目前交流充电标准中的PWM（脉冲宽度调制）可以实现最简单的供电侧监控。根据电网负荷实现电网调度中心对各个充电桩输出功率的自动调整和控制，实现有序充电。
5、建议与总结
虽然在现阶段，充电接口的物理尺寸还没有形成统一，但各国对统一交流充电接口标准已达成高度共识，经过多方磋商，控制导引电路和PWM有序充电控制等方面达成一致。物理尺寸的差异可以通过转换接头或者车辆自带线缆来解决。
因此，我国应该积极参与国际标准制定，在国际标准基础上再创新，制定针对我国电动汽车充电接口的标准化的实施方案，并注意与国际标准相协调。完善电动汽车充电基础设施标准体系，加强充电设施检测标准制定，规范充换电设施市场，为把握交通能源动力系统转型战略，强占未来汽车产品竞争市场做出一份力。
参考文献
[1] 贾俊国，倪峰.电动汽车充电接口标准化探讨[J].电力系统自动化，2011，35（08）：76-80.
[2] 张萱，朱金大.电动汽车和电网的互通兼容标准化现状和发展[J].电网与清洁能源，2015，31（11）：83-88.
[3] 刘永东.统一电动汽车充电接口及通信协议标准——充电接口和通信协议标准解读[J].中国电力企业管理，2012（07）：24-25.
[关键词]电动汽车；充电接口；标准化
中图分类号：S438 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）26-0198-01
1、引言
十九大报告阐明，新时代特点之一就是社会主要矛盾的转化，所谓不充分不平衡的发展既是客观存在，也是历史发展形成所致。随着全球经济的快速发展，能源供应短缺、生态环境遭受破坏的问题逐渐突显。科学技术的不断进步和新能源技术的兴起，电动汽车产业开始投入市场。电动汽车的出现不仅缓解了能源短缺的问题，在一定程度上保护了环境。然而，伴着电动汽车被广泛普及而来的，是电动汽车充电接口的问题。
2、电动汽车充电接口标准化的重要性
进入21世纪后，移动通信的发展进入了一个新的快速增长期，手机更新的速度加快。当时，人们发现手机充电器与手机只能一对一配对使用，充电器与手机的接口五花八门，种类繁多，就中国市场就有8pin、12pin、18pin、20pin等等，电压和电流也存在差异，这与手机行业的发展速度及其不相称。后来，信息产业部高度重视相关问题，开始成立项目组展开研究，最后制定了一套手机通用充电口标准化试行方案，并得到了产业界的支持。
目前，新能源汽车发展处于正在快速起步的阶段，标准化工作理应先行一步，提出具有前瞻性的要求，全国统一接口。而中国作为目前全球最大的市场，有理由也有条件提出电动汽车充电接口中国标准或中国方案。国家质量技术监督工作肩负标准化工作管理职能，要主动担当职能责任，新能源汽车的充电接口不能像手机充电器一样五花八门，手机充电器接口的不统一备受诟病，不仅使用起来及其不便，而且直接浪费了巨大的社会资源。因此，新能源汽车的充电接口标准化方案的制定与实施工作刻不容缓。
3、国内外电动车充电接口的发展现状
3.1 国内标准发展现状
我国在2006年制定完成并发布了一项国家标准GB/T2023《电动汽车传导充电用插头、插座、车辆耦合器和车辆插孔通用要求》，该标准采用了IEC62196-1：2003，规定了充电接口的定义、分类、通用要求、试验方法，并没有规定充电接口的物理结构和规格尺寸。2009年，根据行业发展需要，工业和信息化部下达了充电接口的汽车行业标准制定计划，并于2010年11月发布：QC/T841-2010《电动汽车传导式充电接口》。该标准规定了电动汽车传导式充电接口的术语与定义、技术参数、充电模式、分类及功能定义、结构尺寸、性能要求、试验方法和检验规则，标准规定了交流和直流两用充电接口。
3.2 国外标准发展现状
目前，充电接口的国际标准由IEC62196-1、IEC62196-2和IEC62196-3部分组成，充电系统通信协议的国际标准由IEC61851-24和ISO15118系列标准组成，分别是：
IEC62196-1《电动车传导充电用插头、插座、车辆耦合器和车辆插孔第1部分通用要求》。该标准规定了充电接口的通用要求，第2版已经于2011年10月份发布。
IEC62196-2《电动车传导充电用插头、插座、车辆耦合器和车辆插孔第2部分交流插针、导电铜管附件的尺寸互换性要求》。该标准规定了交流充电接头的结构和物理尺寸，标准方案于2011年10月发布。该标准包括了3中交流充电接口方案，分别定义为typel1、type2、type3，这3种方案分别来自美国、德国和意大利的提案。
IEC62196-3《电动汽车传导充电用插头、插座、车辆耦合器和车辆插孔第3部分直流插针、导电铜管附件的尺寸互换性要求》。该标准包括了4种直流电充电接口方案，分别来自日本、中国、美国和德国的方案。
IEC62196-24《电动车辆传导充电系统第2-4部分：电动汽车与直流充电站之间的充电控制数据通信》。该标准主要规定了直流电流充电时的通信协议，目前该标准于2015年12月发布。该标准中，欧洲和美国采用PLC（电力线载波）通信，利用控制导引线进行通信；中国和日本采用CAN（控制器局域网络）通信，利用专门的针进行通信。
ISO15118系列标准包括：第1部分：通用信息和用例定义；第2部分：技术协议描述和开放式系统互联要求；第3部分：物理层好数据链路层要求；第4、5部分：15118-2及15118-3的测试方法。该标准系列主要规定了充电时的通信协议，技术路线采用PLC（电力线载波）通信。
4、充电接口及通讯协议标准
充电接口及通讯协议标準是充电设施的基础标准，受到国际和国内的广泛关注，根据我国国情制定并已实施的充电接口及通讯协议标准，主要包括《电动汽车传导充电用连接装置第1部分：通用要求》GB/T20234.1、《电动汽车传导充电用连接装置第2部分：交流充电接口》GB/T20234.2、《电动汽车传导充电用连接装置第3部分：直流充电接口》GB/T20234.3等系列标准和《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》GB/T27930直流充电通讯协议标准。
4.1 直流充电的数字通讯
在充电过程中，直流充电和汽车之间应能交换相关信息，包括恒流充电状态下电流请求、恒压充电状态下电压请求、直流充电机的最大额定电压、直流充电的最大额定电流、通信协议软件版本、汽车的最大电压限值、绝缘检测结果、充电前的短电路测试、用户停止充电等。
4.2 交流充电的通讯协议
交流充电的过程中，使用通讯协议可以达到等等多的人机交互和控制功能。目前交流充电标准中的PWM（脉冲宽度调制）可以实现最简单的供电侧监控。根据电网负荷实现电网调度中心对各个充电桩输出功率的自动调整和控制，实现有序充电。
5、建议与总结
虽然在现阶段，充电接口的物理尺寸还没有形成统一，但各国对统一交流充电接口标准已达成高度共识，经过多方磋商，控制导引电路和PWM有序充电控制等方面达成一致。物理尺寸的差异可以通过转换接头或者车辆自带线缆来解决。
因此，我国应该积极参与国际标准制定，在国际标准基础上再创新，制定针对我国电动汽车充电接口的标准化的实施方案，并注意与国际标准相协调。完善电动汽车充电基础设施标准体系，加强充电设施检测标准制定，规范充换电设施市场，为把握交通能源动力系统转型战略，强占未来汽车产品竞争市场做出一份力。
参考文献
[1] 贾俊国，倪峰.电动汽车充电接口标准化探讨[J].电力系统自动化，2011，35（08）：76-80.
[2] 张萱，朱金大.电动汽车和电网的互通兼容标准化现状和发展[J].电网与清洁能源，2015，31（11）：83-88.
[3] 刘永东.统一电动汽车充电接口及通信协议标准——充电接口和通信协议标准解读[J].中国电力企业管理，2012（07）：24-25.