电动汽车充电系统技术原理与解析

充电设施标准
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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)
老国标
RC
1.5KΩ/0.5W 680Ω/0.5W 220Ω/0.5W 100Ω/0.5W
CCS-2 充电插头和插座
CCS-2 plug Socket
IEC-2 plug
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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.
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充电桩发展现状
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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。
随着政策的不断加码，我国充电桩建设将步入加速期。
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“十三五”规划
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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。
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2016年8月新能源乘用车销量排行
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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%。
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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
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交流Biblioteka Baidu电桩
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定义：给电动汽车提供交流电源的充电装置。
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
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控制引导电路
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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）。
交流充电桩内部结构
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交流充电桩样机
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交流充电桩使用案例
TELSA
BMW
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交流充电桩使用案例
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BYD 秦
荣威 550 plug-in
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使用困境： 使用不方便 过度担心安全
基本构成
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充电桩由桩体、电气模块、计量模块等部分组成。
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
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功能需求
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 --
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续航里程 150KM 300KM 200KM 200KM 200KM 250KM 130KM 180KM 130KM 160KM 180KM 120KM 150KM
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。
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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
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
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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。
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CCS-2 (管脚定义)
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IEC-2 充电插头和插座
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CCS-1 和 IEC-1
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CCS-1
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IEC-1
交流充电桩插座-GB
桩供电侧 车辆侧
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直流充电桩插座-GB
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充电插头 (ABB)
Charge mode 4
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IEC-2 Europe
GB China mainland
充电模式2 和3 : AC 充电 充电模式 4 : DC 充电
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充电插座
IEC-1 North America
AC
IEC-2 Europe
LOGO GB China mainland
DC
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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
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
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
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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.
充电桩 NB/T 33002-2010 电动汽车交流充电桩技术条件
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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
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连接方式
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分类依据：
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
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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
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
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功能需求
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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。
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
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。
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充电桩国家标准
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）。
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控制引导电路
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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
2020年
1.2万 480万
500万
截至日期
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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
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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。
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
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充电桩构成
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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
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常见电动车充电时长