1.交流充电

由于不同国家和地区的电网系统不同，因此在各自的交流充电标准中对充电连接器电压和电流的要求也不尽相同。电动汽车常见充电接口的形式如图5-29所示。国内外交流充电接口的技术方案如表5-3所示。目前国际上包含有三种交流充电接口方案，其中Type1的主要支持国家为美国和日本，Type2的主要支持国家为德国，Type3的主要支持国家为意大利和法国。

图5-29 电动汽车充电接口形式

表5-3 国内外交流充电接口的技术方案

（续）

我国标准规定的交流充电接口的总体布局与Type2最为接近，都采用7芯结构，以单相充电为主，预留三相充电。但是，由于在德国三相电的使用比较普遍，因此Type2定义了480V的交流充电电压和63A的充电电流，实际充电功率可以达到40kW以上。相比之下，由于我国的私人住宅及小区住户很少能够直接使用三相电，所以目前我国标准规定的交流充电电流最大只有32A，而实际多采用220V/16A进行充电。

我国标准和Type2在车辆插头的插芯上分别采用了母头和公头的规定，所以两者无法实现互换。在接口锁止方式上，我国标准与Type1一致，首选简单可靠的机械锁，同时可以配合使用电子锁以提高安全性。虽然我国标准与国外标准在充电接口的物理结构上存在差异，但在控制导引电路和通信协议上已基本可以兼容，能够实现连接状态的判断、充电安全控制和充电功率的实时调节。Type1、Type2、Type3及我国标准对交流充电接口各端子的功能定义见表5-4。其中，PE为保护地端子，CP为控制导引端子，PP/CS为连接确认端子。

表5-4 交流充电接口各端子的功能定义

我国的电动汽车交流充电接口标准除了国家标准之外，还包括国家电网公司企业标准Q/GDW 10590—2016《电动汽车传导式充电接口检验技术规范》、Q/GDW 10399—2016《电动汽车交流充放电装置电气接口规范》。表5-5为我国的交流充电接口技术方案，可以看出，国内各标准对于交流充电接口的规定相差不大，其中国家标准与汽车行业标准对交流充电接口在物理结构上的规定基本一致，基本功能要求也相同，均包括交流电源、中线、保护地线和确认控制线，仅在针脚排列上略有不同。国家标准的兼容性更强，不仅支持单相充电模式，还预留了今后要发展的三相充电模式。国家电网企业标准对交流充电接口的物理结构没有做出具体规定，并且将在国家标准与行业标准中预留的端口用作CAN通信，这是由于我国的电力企业考虑到电动汽车的无序充电会加重电网负荷的随机性，因此需要将电动汽车的交流充电纳入到统一的用电监控管理中来，以保证电网的运行安全，并且为实现智能电网的发展提供必要的条件。

虽然国内外充电接口的物理结构还未统一，但是经过不断地磋商和研究，各国在充电控制导引电路和PWM有序充电等方面已经达成共识。因此，到目前为止，国际上的充电接口方案已经基本趋于统一。

表5-5 我国的交流充电接口技术方案

2.交流充电的控制导引

对于电动汽车的充电接口而言，物理结构的标准化只是保证了接口物理连接的互换性，除此之外，还需要用控制导引电路来完成连接状态的判断和对充电过程的安全控制。

充电控制导引电路的主要功能包括判断充电连接状态、识别充电电缆承载的电流和实现带载安全切断保护等。在目前国内外的充电接口标准中，控制导引电路部分已基本可以兼容。我国的交流充电接口标准中规定的控制导引电路如图5-30所示（以GB/T 20234.2—2015中充电模式3连接方式B为例）。

（1）连接状态判断

在交流充电接口的7个针脚中，CC针和CP针最短，当CC针或CP针与对应的插孔导体连接后，则表明所有的针脚都已经连接，这时可以通过检测点1、检测点2和检测点3的电压变化进行判断。供电控制装置可以根据这些电压值判断连接状态是否正确，从而控制主回路开关K₁、K₂的闭合或打开。

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图5-30 交流充电接口的控制导引电路

（2）充电电缆承载电流识别

目前，我国的交流充电连接装置可分为16A和32A两种电流等级。电阻R_C是充电连接装置的内置电阻，其电阻值是与电缆承载电流的大小相匹配的。车载充电机可以通过判断检测点3的电压值来判断电缆的承载能力，从而确定充电电流的上限。

（3）带载切断安全保护

在充电过程中，由于误操作或者意外原因，有可能使充电插头在带载时断开，控制导引电路需要降低或避免这种操作带来的危害。开关S₃被设计成和机械锁按钮联动，当机械锁按下时，车载充电机可以通过检测点3的电压变化判断充电插头有拔出的趋势，从而在主回路断开前提前降低或切断电流输出，避免拉弧或其他危害。

另外，由于CC针和CP针为短针，两个控制导引针会先于主回路的L针和N针断开，利用这个时间差，充电装置可以通过检测点1或检测点4、车载充电机可以通过检测点2和检测点3的电压变化判断出充电插头将要断开，从而在主回路断开前提前降低或切断电流输出，避免拉弧或其他危害。

（4）控制导引信号

供电控制装置生成PWM信号，利用其占空比来表示充电电流的允许限值，PWM占空比与充电电流允许限值的映射关系见表5-6及如图5-31所示。

3.直流充电接口

国际电工委员会（IEC）关于直流充电接口的标准IEC 62196-3—2014《电动车辆传导充电用插头、插座、车辆连接器和车辆接口第3部分：直流充电接口和附属连接线路的尺寸互换性要求》已于2014年发布，该标准包括四种直流充电接口方案，分别为来自于日本的CHAdeMO标准、美国推荐的交流和直流引脚并存的Combo Connector方式、欧洲的三相交流方式和我国的直流充电标准。IEC 62196-3对各类直流充电接口的电压、电流及接口形式的规定见表5-7。

图5-31 PWM占空比与充电电流允许限值的映射关系

表5-6 PWM占空比与充电电流允许限值的映射关系

表5-7 IEC 62196-3对各类直流充电接口的电压、电流及接口形式的规定

四种直流充电接口各端子功能的定义如表5-8所示。其中，DC+为直流电源正极端子，DC-为直流电源负极端子，PE为保护地端子，CP为控制导引端子1，CP2为控制导引端子2，CP3为控制导引端子3，COM1为通信端子正极，COM2为通信端子负极，IM为绝缘检测端子，PP/CS为连接确认端子，AUX1为辅助电源端子正极，AUX2为辅助电源端子负极。

表5-8 四种直流充电接口各端子的功能定义

4.非车载充电机与电池管理系统之间的通信协议

由于早期国内电动汽车的示范运行主要集中在公交领域，为了满足运营需求，电动公交车一般采用直流充电模式，非车载充电机通过直流充电接口给电池充电。在充电过程中，非车载充电机必须与电池管理系统进行通信，以完成充电控制和信息交互，因此国内的电动汽车充电通信协议标准的规定对象目前主要集中在非车载充电机与电池管理系统上。考虑到今后电动乘用车的普及，交流充电桩与车载充电机之间的通信协议标准也已经在编写规划的过程中。