电动汽车充电系统技术原理与解析

IEC标准是欧洲使用的标准，由国际电工学会发起建立。 SAE J1772是美国SAE发起建立的标准。 GB 是中国国家标准。 CHAdeMO 是一种快充标准，由日本相关企业行业发起。
这些标准定义充电方法、通信标准和插头插座等。不同的标准的充电设施无 法完全兼容。
Page 12
充电桩国家标准
LOGO
电动车辆传导充电系统 一般要求 (GB/T 18487.1-2015) 2011
电动汽车传导充电用连接装置 第1部分:通用要求 (GB/T 20234.1-2015) 2011
电动汽车传导充电用连接装置 第2部分:交流充电接口 (GB/T 20234.2-2015) 2011
电动汽车传导充电用连接装置 第3部分:直流充电接口 (GB/T 20234.3-2015) 2011
桩体包括外壳和人机交互界面； 电气模块包括接触器、控制引导电路、充电插座、电缆转接端子排、安
全防护装置等。
刷卡 触摸屏 计量
交流充电桩 （桩体，电气模块）
网络功能 LAN/WIFI/2G/3G/4G
Page 31
功能需求
LOGO
人机交互功能
充电桩应能显示或借助外部设备显示各状态下的相关信息，显示字符应 清晰、完整，没有缺损现象，不应依靠环境光源即可辨认。
Charge mode 4
LOGO
IEC-2 Europe
GB China mainland
充电模式2 和3 : AC 充电 充电模式 4 : DC 充电
Page 16
充电插座
IEC-1 North America
AC
IEC-2 Europe
LOGO GB China mainland
DC
Page 17
使用电缆和连接器将 电动汽车接入电网的 方法
分类：A / B / C
Page 15
充电插头和插座(CHARdeMO除外)
Charging mode 2
IEC-1 North America
Charging mode 3； Connect manner :B
Charging mode 3； Connect manner :C
Page 3
LOGO
2016年8月新能源乘用车销量排行
LOGO
全 球
全 国
2016 年 1-7 月 ， 新 能 源 汽 车 生 产 21.5 万 辆 ， 销 售 20.7 万 辆 ， 比 上 年 同 期 分 别 增 长 119.8% 和 122.8%。其中纯电动汽车产销分别完成16.2万辆和15.3万辆，比上年同期分别增长156.4%和 160.9%；插电式混合动力汽车产销均完成5.4万Pa辆ge ，4比上年同期分别增长53.7%和57.6%。
随着政策的不断加码，我国充电桩建设将步入加速期。
Page 6
“十三五”规划
LOGO
发布时间：2015年11月17日
牵头部委：发改委、能源局、工信部、住 建部四部委
内容：联合印发《电动汽车充电基础设施 发展指南(2015-2020年)》通知，明确到 2020年，新增集中式充换电站超过1.2万 座，分散式充电桩超过480万个，以满足 全国500万辆电动汽车充电需求。
充电桩宜具备手动设置充电参数的功能。
计量功能
充电桩宜具备电能计量功能。 充电桩宜提供实施电能表现场检定的接口。
付费交易功能
充电桩应具备付费交易功能，实现充电控制及充电计费。
IC卡
二维码支付
通信功能：与外部通信的接口。
LAN/WIFI/2G/3G/4G
蓝牙
Page 32
功能需求
历年新能源汽车销量对比
在十三五的新政策环境下，16年新 能源乘用车市场呈现逐步恢复增长 特征，1-2月受春节和政策因素影 响而产销较低，随着对骗补问题的 政策的处理态度日益明朗，3-7月 新能源车逐步实现恢复性增长。随 着新能源车调整补贴的政策逐步明 朗，未来几个月新能源车发展仍有 很好的前景。
Page 18
CCS-2 (管脚定义)
LOGO
Page 19
IEC-2 充电插头和插座
LOGO
Page 20
CCS-1 和 IEC-1
LOGO
CCS-1
Page 21
IEC-1
交流充电桩插座-GB
桩供电侧 车辆侧
Page 22
LOGO
直流充电桩插座-GB
LOGO
Page 23
充电插头 (ABB)
分类（按接口类型）：
交流（慢充） 直流（快充）
交流充电桩
交流 交流
直流充电桩
交流 车载充电机
直流
高压配电盒
电池
电网
充电桩
充电桩应用示意图
汽车
Page 9
LOGO
充电桩构成
LOGO
刷卡 触摸屏
计量
充电功能 （交流/直流）
蓝牙
网络功 能
LAN WIFI 2G 3G 4G
Page 10
常见电动车充电时长
快充时间 2小时 2小时 2.5小时 2.5小时 30分钟 1.5-2小时 2小时 1.5小时 -1.5小时 1.5小时 1小时 --
Page 11
LOGO
续航里程 150KM 300KM 200KM 200KM 200KM 250KM 130KM 180KM 130KM 160KM 180KM 120KM 150KM
车型 北汽E150EV 比亚迪E6 江淮和悦IEV4 江淮和悦IEV5 奇瑞eQ纯电动车 腾势 北汽 C70GB 荣威E50 赛欧SPRINGO 长安E30 启辰e30 众泰知豆E20 力帆LF7002EV
慢充时间 8小时 20小时 8小时 8小时 8至10小时 5小时 10小时以上 6-8小时 7.5小时 8小时 8小时 6小时 7小时
交流充电桩内部结构
LOGO
Page 27
交流充电桩样机
LOGO
Page 28
交流充电桩使用案例
TELSA
BMW
LOGO
Page 29
交流充电桩使用案例
LOGO
BYD 秦
荣威 550 plug-in
Page 30
使用困境： 使用不方便 过度担心安全
基本构成
LOGO
充电桩由桩体、电气模块、计量模块等部分组成。
电动汽车充电系统技术原理与解析
充电桩、DC-DC变换器、车载充电机
上海工程技术大学 汽车工程学院 2016-11
目录
充电设施发展现状及未来规划 充电桩基本定义 / 参考标准 / 充电桩接口 交流充电桩介绍 直流充电桩介绍 DC-DC变换器 车载充电机
Page 2
LOGO
Hale Waihona Puke 目录充电设施发展现状及未来规划 充电桩基本定义 / 参考标准 / 充电桩接口 交流充电桩介绍 直流充电桩介绍 DC-DC变换器 车载充电机
There are two variants of the CCS. One is based on SAEJ1772 socket interface (equivalent to IEC Type 1 socket) and the other based on IEC Type 2 socket interface. They are called Combo 1 and Combo 2 respectively. The former is more commonly used in EVs from the U.S. while the latter is more so among EVs from European countries.
2020年
1.2万 480万
500万
截至日期
Page 7
充电桩数量
电动汽车保有量
目录
充电设施发展现状及未来规划 充电桩基本定义 / 参考标准 / 充电桩接口 交流充电桩介绍 直流充电桩介绍 DC-DC变换器 车载充电机
Page 8
LOGO
充电桩基本介绍
充电桩定义
其功能类似于加油站里面的加油机， 安装于公共建筑（公共楼宇、商场、 公共停车场等）和居民小区停车场或 充电站内，为电动汽车充电的设备。
充电桩 NB/T 33002-2010 电动汽车交流充电桩技术条件
Page 13
国家标准 行业标准
充电模式
模式1
交流
插座直连
模式2
交流
插座直连+控制和保护装置
模式3
交流
带控制引导装置的专用交流充电设备
模式4
直流
带控制导引功能的直流充电设备
Page 14
LOGO
连接方式
LOGO
分类依据：
电源要求
额定电压：单相交流220V/三相交流380V
额定电流：10A/16A/32A/63A
允许电压波动范围：220V±10%，380V±10% 频率：50Hz±1Hz
LOGO
Page 34
控制引导电路
LOGO
作用1：确认连接状态
车辆控制装置通过测量检测点3与PE之间的电阻值来判断车辆插 头与车辆插座是否完全连接。 （对于连接方式B 和C）。
供电控制装置通过测量检测点1 或检测点4 的电压来判断供电插头 和供电插座是否完全连接。 （对于连接方式A 和B）。
Page 35
控制引导电路
LOGO
作用2：设定容量----枪头电阻/PWM 占空比 车辆控制装置通过测量检测点3与PE之间的电阻值来确认当前充电 连接装置（电缆）的额定容量。
新国标
安全防护功能
急停开关； 主回路应具备带负载分合电路功能； 过负荷保护、短路保护和漏电保护功能； D级防雷装置； 电子锁止装置，锁止装置在充电过程中应保持锁止状态； 接触器故障检测功能。
LOGO
Page 33
技术要求
环境需求
工作环境温度：-20℃～+50℃ 相对湿度：5％～95％ 海拔高度：≤1000m
老国标
RC
1.5KΩ/0.5W 680Ω/0.5W 220Ω/0.5W 100Ω/0.5W
充电设施标准
LOGO
标准:
IEC 61851 IEC(The International Electrotechnical Commission) SAE J1772 SAE(Society of Automotive Engineers of United States) GB/T 20234 GB(国标) CHAdeMO CHAdeMO(日本)
基本组成：继电器（接触器），控制器引导电路，漏电保护电路，过 流过压保护电路，防雷模块
分类（分类依据：枪的数量） 产品种类（安装方式）
单枪
便携式
双枪
壁挂式
落地式
容量分类
10A 220VAC 便携式
16A 220VAC
32A 220VAC 市场主流
63A 380VAC
Page 26
Page 24
LOGO
IEC-2 AC
CCS-2 CHAdeMO
目录
充电设施发展现状及未来规划 充电桩基本定义 / 参考标准 / 充电桩接口 交流充电桩介绍 直流充电桩介绍 DC-DC变换器 车载充电机
Page 25
LOGO
交流充电桩
LOGO
定义：给电动汽车提供交流电源的充电装置。
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/T 27930-2015) 2011
NB/T33008.1-2013 电动汽车充电设备检验试验规范第1部分;非车载 充电机
NB/T 33001-2010 电动汽车非车载传导式充电机技术条件 NB/T33008.2-2013 电动汽车充电设备检验试验规范第2部分：交流
CCS-2 充电插头和插座
CCS-2 plug Socket
IEC-2 plug
LOGO
Fast charging
Slow charging
CCS integrates one-phase AC charging, three-phase AC charging and DC charging into a single vehicle inlet. This universal charging system will allow EV owners to recharge at most existing charging stations regardless of power source.
Page 5
LOGO
充电桩发展现状
LOGO
数据显示，去年我国新能源汽车产量达34万辆，销量为33万辆。今年我国新能 源汽车产销量持续高速增长态势，1月至8月，我国新能源汽车生产25.8万辆， 销售24.5万辆，比上年同期分别增长111%和115.6%。
近几年我国新能源汽车产销量快速增长，而下游充电桩数量严重不足。截至今 年上半年，我国新能源汽车累计产量已达75万辆，而同期充电桩数量仅为13.1 万个，其中包括公共充电桩8.1万个、随车建成私人充电桩5万个，车桩比为6:1 左右，未来仍有较大的发展空间。