摘要:随着电动汽车产业的蓬勃发展,充电基础设施的完善成为了关键因素。而充电接口标准作为连接电动汽车与充电设施的纽带,其重要性不言而喻。目前,全球范围内主要存在五大电动汽车充电接口标准,它们在不同地区和车型中得到广泛应用,各自有着独特的技术特点与发展历程。这五大标准分
随着电动汽车产业的蓬勃发展,充电基础设施的完善成为了关键因素。而充电接口标准作为连接电动汽车与充电设施的纽带,其重要性不言而喻。目前,全球范围内主要存在五大电动汽车充电接口标准,它们在不同地区和车型中得到广泛应用,各自有着独特的技术特点与发展历程。这五大标准分别为中国的GB/T 20234标准、美国汽车工程师协会(SAE)制定的Combo(SAE J1772)标准、日本主导的CHAdeMO标准、特斯拉标准(NACS),以及美系和德系八大厂商联合推出的CCS(联合充电系统)标准。下面充换电头条()带大家详细了解下,全球电动汽车充电接口的标准。
中国在电动汽车充电标准制定方面起步较早。2006年,中国发布了《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》(GB/T 20234-2006),此标准借鉴了国际电工委员会(IEC)2003年提出的标准,详细规定了充电电流为16A、32A、250A交流和400A直流的连接分类方式,但未明确充电接口的连接引脚数量、物理尺寸及接口定义。2011年,中国推出GB/T 20234-2011推荐性标准,对部分内容进行了替换与完善,规定交流额定电压不超过690V,频率50Hz,额定电流不超过250A;直流额定电压不超过1000V,额定电流不超过400A。
2015年12月28日,国家标准委发布了更为完善的《电动汽车传导充电用连接装置》(GB/T 20234-2015),该标准于2016年开始生效,共包含三个部分,分别为通用要求、交流充电接口、直流充电接口。其中,交流充电接口在物理设计上与欧洲的Type 2连接器有一定相似性,但配置和信号方式不同,采用了公头连接器和母头车辆入口,使用cc/cp(充电确认和控制引导)信号。直流快充标准(GB/T 20234.3)则采用了更大尺寸的连接器,可支持高达250kW的快速充电,常见电流为80A、125A、200A、250A,电压为750-1000V。不过,实际应用中50kW或更低功率的充电器更为常见,部分充电器虽采用GB/T 20234.3规定的物理插头,但功率限制可能与标准不同,如采用低于750V的电压,像500V。
政策推动:中国政府通过一系列政策法规大力推动GB/T 20234标准的实施,要求国内市场销售的电动汽车必须符合该标准,同时对符合标准的充电设施建设给予补贴,加速了标准的普及。
产业合作:国内车企、充电设备制造商以及电力企业紧密合作,共同推进GB/T 20234标准的研发与应用。例如,中国电力企业联合会与CHAdeMO合作开发新的统一超充(Chaoji)系统,计划取代GB/T直流和CHAdeMO标准,并实现对GB/T直流、CHAdeMO和CCS的向后兼容。
SAE J1772标准于1996年首次发布,最初旨在规范交流充电系统的设计和接口,是美国最早实施的新能源汽车充电接口标准,在日本被称为Yazaki。该接口由5个针脚组成,充电电压250V,充电电流32A,用于交流电充电,充电水平相对较低(交流Level 1针对120V,Level 2针对240V),已广泛应用于日产聆风、雪佛兰沃蓝达以及三菱i-MiEV等电动车。
2012年10月2日,SAE相关委员会成员投票通过SAE J1772修订草案,使其成为全球首个正式的直流充电标准。修订后的新版J1772标准中的Combo Connector在原有基础上增加了两个引脚,可用于直流快充,不过无法与当时已生产的旧款电动车兼容。Combo插座允许电动车进行慢充和快充,是目前欧洲应用最广泛的插座类型,奥迪、宝马、克莱斯勒、戴姆勒、福特、通用、保时捷以及大众等车企都配置了由SAE制定的这一充电界面。未来汽车制造商在新车型上采用Combo Connector,可使车辆不仅适用于第一代尺寸较小的基础交流连接器,还适用于第二代尺寸较大的Combo Connector,后者能提供直流及交流两种电流,以不同速度充电。
技术冲突:Combo(SAE J1772)标准在向直流快充扩展时,新旧版本不兼容导致用户体验不佳,同时在与其他标准竞争直流快充市场时,其功率和兼容性方面存在一定劣势。
政策推动:美国政府虽未强制要求采用该标准,但通过对新能源汽车补贴政策中对充电设施兼容性的要求,间接推动了Combo(SAE J1772)标准在国内的应用。
产业合作:美国汽车工程师协会(SAE)作为标准制定方,联合车企、充电设备企业共同完善标准,确保产品的一致性和兼容性,如奥迪、宝马等车企都配置了该充电界面。
CHAdeMO是CHArge de Move的缩写,意为充电时间短如茶歇,是由日本日产及三菱汽车等支持的直流快充标准。该标准下的直流快充插座可提供最大50kW的充电容量。支持CHAdeMO充电标准的电动汽车车型众多,包括日产聆风、三菱Outlander插电混动车、雪铁龙C-ZERO、标致iON、雪铁龙Berlingo、标致Partner、三菱i-MiEV、三菱MINICAB-MiEV、三菱MINICAB-MiEV卡车、本田飞度电动版、马自达DEMIO EV、斯巴鲁Stella插电混动车、日产eEV200等。值得注意的是,日产聆风和三菱i-MiEV电动车有两种不同充电插座,一个用于基本的J1772连接器(即前文所述的Combo Connector),另一个用于日本本土的CHAdeMO标准连接器。CHAdeMO标准通过电池管理系统实时监控电池状况并控制电流,实现快速、安全充电,且不受电池通用性限制。在日本,大量按照CHAdeMO标准安装的快速充电器投入使用。CHAdeMO除数据控制线外,采用CAN总线作为通信接口,因其抗噪性优越、检错能力高,保证了通信的稳定性与可靠性。不过,CHAdeMO连接器较为笨重,在一定程度上影响了使用体验。随着技术发展,最新的CHAdeMO协议(3.0)允许高达900kW的功率(电流600A,电压1.5kV)。
技术冲突:CHAdeMO标准的连接器较为笨重,影响使用体验,且在与其他标准竞争高功率快充市场时,其技术升级速度相对较慢,面临较大压力。
政策推动:日本政府通过政策鼓励在国内建设CHAdeMO标准的充电站,推动本土企业采用该标准,以促进本国电动汽车产业发展。
产业合作:日产、三菱等车企联合充电设备厂商,在全球范围内推广CHAdeMO标准,共同建设充电网络,但随着其他标准的崛起,其产业合作的影响力逐渐减弱。
特斯拉早期拥有自己独特的充电标准,其充电插座最高容量可达120kW,最高电流可达80A。特斯拉充电接口具有充电效率高、插头尺寸小、重量轻等特点,在充电体验方面表现出色。在全球范围内,特斯拉建设了大量的超级充电站,形成了较为完善的充电网络。以北美地区为例,截止到今年上半年,特斯拉在北美拥有的充电桩数量超过19000根,而北美所有采用CCS1标准的充电桩才10471根,特斯拉超级充电网络中采用NACS充电标准的桩数,比所有采用CCS标准的充电桩总和还要多出60%。并且,特斯拉超充桩在尺寸上是CCS1标准充电桩的一半,而充电功率则是CCS标准充电桩的两倍。
为更好地融入各个地区市场,特斯拉在部分国家和地区开始采用当地国标。例如在中国,特斯拉已采用GB/T 20234标准。在北美地区,由于特斯拉充电桩数量多、充电功率高以及使用体验好等优势,越来越多车企宣布与特斯拉统一充电标准,改用NACS充电接口。先后有通用、福特等多家车企加入,使得北美汽车厂商三大巨头在充电标准上达成统一战线。若以车辆保有量来看,北美目前使用NACS充电标准的车辆数是采用CCS标准车辆数的两倍。未来,NACS有可能成为北美地区事实上的行业标准。
技术冲突:特斯拉标准长期独立于其他标准体系,导致其与公共充电网络的兼容性差,早期特斯拉车主只能依赖特斯拉专属充电站。
政策推动:北美地区车企转向NACS标准,一定程度上源于市场竞争压力,政策层面尚未有明确支持,但未来可能影响当地充电设施建设政策导向。
产业合作:特斯拉凭借自身强大的品牌影响力和完善的充电网络,吸引通用、福特等车企加入,推动NACS标准在北美地区的普及,有望形成产业联盟优势。
为改变全球充电接口标准混乱的现状,2012年,美系和德系的八大厂商福特、通用、克莱斯勒、奥迪、宝马、奔驰、大众和保时捷联合发布了“联合充电系统”,即“CCS”标准。该标准旨在将现行所有充电接口统一起来,使一种接口能够完成单相交流充电、快速三相交流充电、家用直流充电和超速直流充电四种模式。
SAE选定联合充电系统作为其标准,欧洲汽车制造商协会(ACEA)也宣布选择联合充电系统作为直流/交流充电界面,并从2017年开始应用于所有在欧洲销售的插电式电动车。其中,北美使用的是CCS1标准,欧洲使用的是CCS2标准。CCS1交流最大电压为240V AC,电流最大80A AC;直流最大电压为1000V DC,电流最大400A DC,最大充电功率为200kW,未来有可能提高到350kW。自德国和中国统一电动汽车充电标准后,中国也在一定程度上与欧美体系接轨,部分车型如之诺1E、奥迪A3 e-tron、北汽E150 EV、宝马i3、腾势、大众e-up、长安逸动EV和smart EV等都属于“CCS”标准阵营。此外,比亚迪也加入了充电接口倡议(CharIN),表示支持全球插电式车辆的充电标准化,这将进一步推动CCS标准在全球的应用与发展。
技术冲突:CCS标准在推广过程中,面临与其他标准的市场竞争,尤其是在北美地区,随着越来越多车企转向NACS标准,其市场份额受到挑战。
政策推动:欧洲和美国政府通过政策支持CCS标准,将其作为未来充电设施建设的重要标准之一,要求新建公共充电设施逐步采用CCS标准。
产业合作:美系和德系八大厂商联合成立充电接口倡议(CharIN)组织,吸引全球众多车企、充电设备企业加入,共同推广CCS标准,推动产业协同发展。
从短期来看,各标准体系下的企业和地区应采取差异化策略。对于GB/T 20234标准,中国可进一步加强与其他国家在充电技术领域的交流合作,通过技术研发减少与国际标准的冲突,同时利用政策和产业合作优势,推动国内标准在“一带一路”等沿线国家的应用,拓展海外市场。Combo(SAE J1772)标准需加快技术升级,解决新旧版本兼容性问题,提升直流快充性能,以增强市场竞争力;美国可进一步通过政策引导,促进该标准与其他标准的融合。CHAdeMO标准相关企业要加速技术革新,改进连接器设计,提升充电效率,日本政府可加大对其在国际市场推广的支持力度。特斯拉凭借其品牌和技术优势,在北美可继续巩固NACS标准的地位,同时加强与其他车企在充电网络建设方面的合作;在全球其他地区,需进一步与当地标准和政策接轨。CCS标准则要应对来自NACS等标准的竞争,欧美企业和组织可通过强化产业联盟,推动CCS标准在全球更多地区的普及,同时积极参与国际标准的制定,提升话语权。
从长期方向而言,全球电动汽车充电接口标准有望走向统一或深度融合。随着电动汽车市场的全球化发展,不同标准之间的技术冲突、政策壁垒和产业合作差异成为制约行业进一步发展的瓶颈。未来,可能会出现一种主导性的全球标准,或者通过技术创新实现各标准之间的高效兼容。例如,新的统一超充(Chaoji)系统若能成功推广,将为标准融合提供范例。同时,国际组织、各国政府和企业之间的合作将更加紧密,通过共同制定技术规范、建立互认机制等方式,逐步消除标准差异带来的障碍,最终实现全球电动汽车充电设施的互联互通,为用户带来更便捷、高效的充电体验,推动电动汽车产业迈向可持续发展的新阶段。
技术参数对比图
全球电动汽车充电接口的五大标准,在技术、政策、产业等多重因素影响下,形成了当下复杂的竞争格局。短期的差异化策略是各标准应对市场竞争的关键,而长期的融合统一则是行业发展的必然趋势。这一过程不仅关乎技术的创新突破,更依赖于各国政府、企业及国际组织的通力合作。只有化解标准差异带来的矛盾,才能真正实现电动汽车充电领域的全球化协同发展,为电动汽车产业的繁荣奠定坚实基础。
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来源:华远系统一点号