國標充電標準 (GB/T charging standard)是中華人民共和國 一系列針對電動車輛交流充電以及直流快速充電的国家标准 ,主要是在GB/T 20234標準中,最新版本是在2015年由中国国家标准化管理委员会 修訂。
簡介
國標充電標準可以和国际汽车工程师学会 (SAE)、国际电工委员会 (IEC)、國際標準化組織 (ISO)中有關電動車充電介電的通用要求、物理需求及信號需求對應。
標準列表
以下五份國標標準已在2015年12月28日改版[ 2] :
GB/T 18487.1—2015 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 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 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 20234.1—2015 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 27930—2015 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
充電介面
充電介面示意圖[ 3]
此處說明充電介面上常見的用語:
插座(Socket outlet)是指充電樁 上的實體介面。
插頭(Plug)是指充電線上對接充電樁上插座的部份。
連接器(Connector)是在充電線的另一端,對接電動車端連接口的部份。
車輛接口(Vehicle inlet)是電動車上的實體介面。
有些充電介面的充電線是連接在充電樁上,這種介面就沒有充電樁上的插座,以及充電線上的插頭。
充電模式
GB/T 20234.1定電了三種不同的充電模式:
GB/T 20234.1充電模式[ 4] :4 [ 5] :Table 6
充電模式
耦合器種類
額定電壓
額定電流
最大功率
模式2
AC(20234.2)
250 V AC
10 A
27.7 kW
16 A
32 A
模式3
440 V AC
16 A
32 A
63 A
模式4
DC(20234.3)
750 V / 1000 V DC
80 A
250 kW
125 A
200 A
250 A
交流充電
GB/T 20234.2—2015
GB/T交流充電樁上的插座母頭,以及充電線上的公頭插頭(藍色)。充電線上連接電動車的連接器也是公頭的。
類別
電動車充電 設計者
Mennekes 設計时间
2009年 製造时间
2013年 長度
34 mm,公端車端連接器
44.5 mm, 公端插頭 直径
51 mm,公 宽度
51 mm,公 高度
44 mm,公 引脚
7(接地線:1,電源線:3、中性線:1,信號線:2) 连接器
VDE-AR-E 2623-2-2 信号
單相交流電 接地
專用針腳 最大電壓
440 V 最大電流
63 A
GB/T 20234.2(公)的腳位定義 CC
充電確認
充電槍插入前訊號 CP
控制導引
充電槍插入後訊號 PE
接地
全電流保護接地系統——直徑 6 毫米(0.24 英寸) N
中性線
單相交流電源 L1
1號線
單相交流電源 L2
2號線
備用端子 L3
3號線
備用端子
AC充電標準GB/T 20234.2的連接器介面類似IEC 62196 Type 2 ,但在信號和組態有些差異。二者在充電樁上的插座都是母頭,對應的插頭都是公頭,而GB/T 20234.2的車輛接口是母頭,對應的連接器是公頭,相反的,IEC 62196 Type 2的車輛接口是公頭,對應的連接器是母頭,此外,GB/T 20234.2的信號是CC/CP(充電確認及控制導引),和IEC 62196 Type 2的PP/CP(接近導引及控制導引)不同[ 4] 。
GB/T 20234.2在模式2可以用250 V單相交流電充電,最大功率8 kW,模式3可以用440 V單相交流電充電,最大功率27.7 kW。模式2的最大電流可以是10/16/32A,模式3的最大電流則是16/32/63A[ 5] 。GB/T 20234.2的連接器可以提供三相交流電,但目前仍只限制在單相交流電[ 1] 。
一般來說,充電速度會受到車上的車載充電器 (OBC)功率所限制.車載充電器是將交流電轉換為直流電的設備,通常功率不會超過11kW。
直流快速充電
GB/T 20234.3—2015 類別
電動車充電 長度
45 mm,公(汽車連接器) 直径
65 mm,公 宽度
65 mm,公 高度
60.8 mm,公 引脚
9(接地線:1,直流源:2、輔助電源/:中性線:2,信號線:4) 信号
直流 接地
專用針腳 最大電壓
1000 V 最大電流
250 A
GB/T 20234.3的腳位(公端汽車連接器的介面) S+ / S-
充電通訊
CAN_H / CAN_L CC1 / CC2
充電確認
充電槍插入後訊號 DC+ / DC-
直流電源
正 / 負 PE
接地
全電流保護接地系統 A+ / A-
輔助直流電源
+/-30V, 20A
直流快速充電標準(GB/T 20234.3)使用連接器的尺寸較大,快速充電的功率最大可以到250 kW,其電流規格有80/125/200/250A,電壓則是750-1000V[ 6] :36 。比較常見的是50 kW或是較小功率的充電樁,其電壓是GB/T電壓下限750V,而電流額定則隨機種而不同。有些充電樁的插頭和GB/T 20234.3相同,但其電壓不依照GB/T 20234.3的規格,使用較低的電壓(例如500V)。
公頭的車端連接器外形也是較扁的圓形,類似交流充電的Type 2連接器。GB/T 20234.3規定的DC快充連接器,其標準外徑是65 mm,較扁一側的外徑為60.8 mm[ 1] 。其中有四個信號接腳:有二個是作為充電確認用(CC1 / CC2),另外二個是CAN bus 通訊(S+ / S-)。此外,GB/T 20234.3連接器也有接供600 W,30V/20A的直流輔助電源(A+ / A-)[ 1] [ 4] 。
截至2019年年 (2019年-表达式错误:无法识别标点符号“月”。 ) [update] ,已售出的,具有直流快充功能的電動車中,有40%是使用GB/T 20234.3的充電介面,比第二名(Tesla專用介面,佔19%)要多很多,這也反映了中國的電動車銷售量。CCS(包括Combo1和Combo2)則是第三名,市佔率17%,其中也包括使用CCS Combo2充電介面的歐洲版Telsa,再者則是CHAdeMO(15%)[ 7] 。
最快充電速度除了受到充電樁額定功率的影響外,也有其他的限制因素,舉例如下:
若汽車電池電壓太低時,有些充電樁會受到其額定電流的限制,無法以最大功率進行充電。
有些汽車的電壓符合充電樁可以提供的最大電壓,而在全功率充電時會有發熱的問題,因此無法進行全功率充電。
若汽車的電壓比充電樁提供的電壓要高,則完全無法進行直流充電(例如,電壓是GB/T下限電壓750V的充電樁,就無法將800V的電池充電到額定電壓,不過有些直流快充的車輛(例如Hyundai E-GMP和Porsche Taycan)其中有昇壓轉換器,因此可以用較低的充電樁電壓進行充電[ 8] 。
在GB/T 20234.3-2015標準提出後,很快就有使用者反應其鎖固系統運作不如預期,連接器很容易損壞。有計劃針對20234.3標準進行改版,但很明顯的需要一個新版,較可靠的連接器[ 7] 。截至2022年年 (2022年-Missing required parameter 1=month ! ) [update] ,中国电力企业联合会(CEC)和CHAdeMO 合作訂定新的ChaoJi 充電標準,最大充電功率可以到900 kW,電流600A,電壓1500V。目前計劃用新的標準取代GB/T DC和CHAdeMO,配合轉接器,可以和GB/T DC, CHAdeMO和CCS等舊標準向後相容[ 9] [ 10] 。
信號
國標充電標準的控制信號會透過CAN bus 傳輸,GB/T 27930-2015主要會以SAE J1939 通訊協定為基礎
[ 11] ,這部份和SAE J1772 使用CC和CP控制信號,以及組合充電系統 使用HomePlug 電力線通訊規範不同。
控制信號會控制充電流程,包括開始交握、辨識、電流和電壓組態、開始充電以及暫停充電等[ 11] 。充電通訊定義在GB/T 27930-2015裡,使用數位信號,其通訊協定是CAN 2.0B,通訊速率為250 kbit/sec。在交握(handshaking)階段,S+/S-通訊端子會先接到車端,接著A+/A-輔助電源端子才會連接。充電樁上的EVSE會送交握信號到電動車的电池管理系统 (BMS),確認S+/S-已連結,BMS回應正常之後,EVSE會開始絕緣監控,之後送出絕緣安全(insulation-safe)信號給BMS。BMS收到後,EVSE和BMS會進入「充電參數組態」階段,此一階段會由BMS送出電池充電相關的參數,EVSE會回應最大的輸出功率,BMS收到之後會評估電動車是否符合充電的條件,若是符合,會送出信號表示BMS已經就緒。接下來EVSE會檢查充電樁,若充電樁可以供電,也會送出信號。BMS收到之後,就進入充電階段。此一階段會由BMS送出開始充電的信號以及目前的電池狀態,EVSE會根據回授信號調整輸出,一直到任一方送出停止充電的信號為止[ 12] 。
參考資料
^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 State Grid Corporation of China. EV infrastructure and standardization in China (PDF) . Electric Vehicles and the Environment, 7th Session. Beijing: United Nations Economic Commission for Europe, Working Party on Pollution and Energy. October 2013 [5 August 2022] . (原始内容存档 (PDF) 于2022-12-09).
^ What is a GBT Charger? . AG Electrical. [2022-12-09 ] . (原始内容存档 于2023-02-04).
^ ACEA position and recommendations for the standardization of the charging of electrically chargeable vehicles (PDF) . ACEA – European Automobile Manufacturers Association. 2011-03-02. (原始内容存档 (PDF) 于2012-12-02).
^ 4.0 4.1 4.2 Excel|Mate CC Electric car charging coupler (PDF) . Amphenol PCD Shenzen. [4 August 2022] . (原始内容存档 (PDF) 于2022-12-10).
^ 5.0 5.1 Sanguesa, Julio A.; Torres-Sanz, Vicente; Garrido, Piedad; Martinez, Francisco J.; Marquez-Barja, Johann M. A Review on Electric Vehicles: Technologies and Challenges. Smart Cities 2021 4 (1): 372–404. March 2021. doi:10.3390/smartcities4010022 .
^ Hove, Anders; Sandalow, David. Electric Vehicle Charging in China and the United States (PDF) (报告). Columbia | SIPA Center on Global Energy Policy. February 2019 [5 August 2022] . (原始内容存档 (PDF) 于2022-12-10).
^ 7.0 7.1 Blech, Tomoko. Project ChaoJi: the background and challenges of harmonising DC charging standards . 33rd Electric Vehicle Symposium. Portland, Oregon. June 14–17, 2020 [10 August 2022] . (原始内容存档 于2022-12-10).
^ Hyundai's E-GMP Can Use 400/800V DC Chargers but What is the Efficiency? . [2022-12-10 ] . (原始内容存档 于2023-03-06).
^ FAQs about latest CHAdeMO 3.0 and next-gen ChaoJi EV Charging standard • EVreporter . 27 May 2020 [2022-12-10 ] . (原始内容存档 于2022-12-10).
^ 國家電網; 中國電力企業聯合會. 电动汽车 ChaoJi 传导充电技术白皮书 (PDF) . June 2020 [5 August 2022] . (原始内容存档 (PDF) 于2022-12-15).
^ 11.0 11.1 GB/T 27930 Know-how: Chinese Protocol for Communication Between Chargers and Electric Vehicles . Vector. [10 August 2022] . (原始内容存档 于2022-12-05).
^ Chen, Jiyong; Luo, Yunjun; Jiang, Jianghui; Lv, Dian. Analysis of Communication Protocol Standard for Conductive Charging of Electric Vehicles Based on GB/T 27930-2015 . Academic Journal of Engineering and Technology Science. 2022, 5 (4): 5–12 [2022-12-16 ] . S2CID 252323624 . doi:10.25236/AJETS.2022.050402 . (原始内容存档 于2022-12-16).
外部連結