1、电动汽车充电设施技术标准研究摘 要 ： 电 动 汽 车 产 业 发 展 需 要 加 强 电 动 汽 车 充 电 基 础 设 施 建 设 。 我 国 在 参 考 借 鉴 国 际 标 准 的 基 础 上 ， 根 据 国 内 电 动 汽 车 技 术 发 展 状 况 及 示 范 工 程 的 运 行 情 况 进 行 了 分 析 总 结 和 自 主 创 新 制 定 了 一 系 列 技 术 标 准 ， 已 基本建立了电动汽车充电设施的标准体系， 但标准体系的完整性有待提高。 论文介绍了电动汽车充电技术， 分 析 了 国 外 相 关 标 准 和 我 国 电 动 汽 车 充 电 设 施 标 准 体 系 ， 指
2、出 了 以 后 电 动 汽 车 充 电 技 术 相 关 标 准 制 修 订 工 作的重点方向。关键词：电动汽车；充电设施；标准体系Research on technical standard of charging facilities for electric vehiclesAbstract:Electric vehicle industry development needs to strengthen the electric vehicle charging infrastructure construction. Based on experience of internation
3、al standards, In consideration of electric vehicle charging technologydevelopment and Operation condition of demonstration projects in China, a series of electric vehicle charging technical standards are constituted. The standard system of electric vehicle chargingfacilities is established prelimina
4、ry, but the integrity of the standard system needs to be improved. This paper introduces the electric vehicle charging technology, analyzes the relevant foreign standards and Chinas electric vehicle charging facilities standards, point out after the electric vehicle charging technology related stand
5、ards revision work.Keywords： electric vehicle， charging facilities， standard system0 引言能 源 危 机 和 环 境 保 护 问 题 是 全 球 各 国 发 展 面 临 的 重 要 问 题 ， 我 国 是 能 源 消 耗 大 国 ， 近 年 来 节 能 环 保 形 势 越 来 越 严 峻 ， 为 此 我 国 提 出 了 “以 电 代 煤 、 以 电 代 油 、 电 从 远 方 来 ”的 能 源 消 费 新 模 式 ， 采 取 措 施 积 极 进 行 产 业 结 构 调 整 ， 节 能 减 排 ， 大 力 发 展
6、 新 能 源 （ 如 风 电 、 光 伏 发 电 、 电 动 汽 车 等 ） 产 业 ， 使 我 国 电 力 工 业 新 能 源 领 域 得 到 了 快 速 发 展 。与 传 统 汽 车 相 比 ， 电 动 汽 车 在 环 保 、 清 洁 、 节 能 方 面 具 有 明 显 优 势 1， 因 此 ， 我 国 近 年 来 大 力推广 电 动 汽车 的发 展， 使电动 汽车 在一 定程 度 上 逐 渐 代 替 传 统 燃 油 汽 车 。 由 于 我 国 人 口 众 多 ， 汽车需 求 量 巨大 ， 所以 推 广电动 汽车 能为 保护 环 境和节 能 减 排起 到非 常显 著的积 极作 用 。 从
7、2009 年 起 ， 国 务 院 、 发 改 委 、 工 信 部 、 财 政 部 、 科 技 部 等 部 门 先 后 出 台 了 30 余 项 专 门 针 对 新 能 源 汽 车产业 的 扶 持政 策， 激 励 并引导 新能 源汽 车产 业 发 展 。 如 重点领 域技 术路 线图 、节能 与新 能源 汽车 技术 路线图 、 关 于促 进绿色消费 的指 导意 见 、 节 能 与 新 能 源汽 车产 业发 展 规 划 等 ， 政 策 内容 涉及 生 产 准 入 、 示 范 推广 、 财 政 补 贴 、 税 收 减 免 、 技 术 创 新 等 多 个 方 面 。 最 新发 布的 2016 年 政府
8、 工作 报告正 式版 也提 出 “大 力发展 和推 广以 电动 汽车 为主的 新能 源汽 车， 加 快 建 设 城 市 停 车 场 和 充 电 设 施 ”， 这 意 味 着 相 比 其它新 能源 汽车， 电动 汽 车将成 为新 能源 汽 车发 展 的 主 力 。我 国 电 动 汽 车 的 制 造 技 术 已 日 臻 成 熟 ， 但 其 充 电 设 施 建 设 不 完 善 导 致 电 动 汽 车 迟 迟 不能 推 广 应 用 。 电 动 汽 车 产 业 发 展 需 要 加 强 为 电 动 汽 车 充 电 的 基 础 设 施 建 设 ， 主 要 有 交 流 充 电 桩 、 直 流 充 电 桩 、
9、充 换 电 站 等 。 目 前 我 国 电 动 汽 车 产 业 发 展 存 在 以 下 几 个 问 题 ： （ 1） 由 于 公 共 充 换 电 基 础 设 施 建 设 所 需 投 资 较 大 ， 盈 利 困 难 ， 所 以 我 国 充 换 电 基 础 设 施 建 设 相 对 滞 后 ， 充 换 电 设 施 数 量 较 少 ； （ 2） 充 电 设 施 闲 置 率 高 ，很 多 充 电 桩 建 成 后 长 期 闲 置 ， 检 修 维 护 成 本 高 ；（ 3） 充 电 设 施 厂 家 很 多 ， 各 厂 家 的 产 品 在 充 电 接 口 设 计 、 功 率 、 充 电 电 流 、 操 作 界
10、 面 等 方 面 各 不 相 同 ， 不 能 广 泛 适 用 ， 急 需 对 此 进 行 标 准 化 规 范 化 。1 电动汽车充电技术电 动 汽 车 充 电 设 施 是 指 为 电 动 汽 车 动 力 蓄 电 池 提 供 电 能 的 电 气 设 备 （ 系 统 ） 和 相 关 基 础 设 施 的 总 称 2。 电 动 汽 车 充 电 技 术 按 照 充 电 场 所 是 否 固 定 ， 可 以 分 为 固 定 充 电 和 移 动 充 电 （ 无 线 充 电 ） 两 种 3。 目 前 无 线 充 电 技 术 还 在 理 论 研 究 阶 段 ， 已 实 施 应 用 的 都 是 固 定 充 电 系
11、统 ， 又 可 分 为 交 流 充 电 和 直 流 充 电 两 类 。1.1 交流充电交 流 充 电 是 指 通 过 外 部 交 流 充 电 桩 为 电 动 汽车充 电 ， 这 种充 电模 式 要求 电 动汽 车自 身配 置 有整流 功 能 的车 载充 电机 。 交流 充 电桩 一般 由控 制 模 块 、 显 示 模 块 、 输 入 模 块 、 操 作 界 面 、 刷 卡 计 费 模 块 、 充 电 接 口 、 通 讯 模 块 等 部 分 构 成 ， 结 构 原 理 如 图 1 所 示。 交 流 充电 桩 与 交 流电 网相 连， 只 提 供 电 力 输 出 ， 没 有 充 电 功 能 ， 需
12、 要 通 过 充 电 接口与 电 动 汽车 上的 车载 充电机 相连， 由车 载充 电机完 成 交 /直 流 变换 后再 给 车 载 电 池充 电 3。 交 流 充 电 桩 结 构 简 单 ， 安 装 方 便 ， 可 以 安 装 在 电 动 汽 车 充 电 站 、 公 共 停 车 场 、 小 区 车 库 等 场 所 ， 充 电电流 较 小 （通 常为 0.1C0.3C ） ， 充 电速 度较 慢，又 称 为 “交 流慢 充” 。控制充 电桩 的运 行。 安 全 防护单 元主 要用 于系 统 的 安 全 防 护 ， 包 括 漏 电 保 护 开 关 、 浪 涌 保 护 、 急 停 开 关 、 过
13、压 保 护 和 欠 压 保 护 等 1。图 2 直 流 充 电 机 结 构 原 理 图1.3 充电过程电 动 汽 车 上 都 有 充 电 接 口 ， 交 /直 流 充 电 设 施都配 置 有 充电 枪， 只 有 电动汽 车的 充电 接口 与 充电枪 的 接 口匹 配一 致， 才能使 用该 充电 设施 给 电动汽 车 充 电。 电 动汽 车 的充电 过程 一般 包括 建 立 物 理 连 接 、 充 电 准 备 、 充 电 、 充 电 结 束 几 个 阶 段 ， 如 图 3 所 示 。1.2 直流充电图 1 交 流 充 电 桩 原 理 图直 流 充 电 机 在 内 部 将 AC380V 交 流 电
14、 整 流 转 换为直 流后 ， 通过 充电 枪 直接对 电动 汽车 的动 力 蓄 电 池 总 成 进 行 充 电 ， 其 充 电 电 压 、 电 流 等 参 数 可 控 制 。 直 流 充 电 机 充 电 功 率 较 大 （ 有 60kW、 120kW、 200kW 甚 至更 高） ，充 电 速度 较快 ，所 以 也称为 “直 流快 充” 。直 流 充 电 机 一 般 固 定 安 装 在 电 动 汽 车 充 电 站或公 共 停 车场 等场 所， 结 构原 理 图如 图 2 所 示 。 直流充 电 机 系统 按功 能可 划分为 人机 交互、 充电 接 口 、 控 制 器 和 监 控 系 统 、
15、功 率 变 换 、 通 讯 、 计 量 计 费 、 安 全 防 护 单 元 等 部 分 。 人 机 交 互 单 元 主 要 包 括 显 示 屏 、 读 卡 模 块 、 操 作 键 盘 、 充 电 插 头 等 。 控 制 器 和 监 控 系 统 是 充 电 系 统 的 核 心 ， 实 时图 3 电 动 汽 车 充 电 过 程 建立物 理 连 接： 在充 电枪 与电动 汽车 充电 接口 完 全 连 接 后 ， 低 压 辅 助 供 电 回 路 导 通 ， 为 电 动汽 车 控 制 装 置 供 电 。 车 辆 得 到 供 电 后 ， 检 测 是 否 连 接 正 常 ， 进 行 绝 缘 检 测 ， 检
16、测 都 正 常 后 开 始 周 期 发 送 通 信 握 手 报 文 。充 电 准 备 阶 段 ： 充 电 桩 检 测 通 过 后 ， 闭 合 辅 助接点 使 直 流充 电线 路导 通， 电动 汽车 准备 开始 充电。充 电 阶 段 ： 在 充 电阶 段， 车 辆 向 充 电桩 实时 发送电 池 充 电需 求的 参数 ， 充电桩 会根 据该 参数 实时调 整 充 电电 压和 电流 ， 并互相 发送 各自 的状 态 信 息 （ 充 电 桩 输 出 的 电 压 电 流 、 车 辆 电 池 电 压标准编号 标准名称IEC 61851-1-2016 电 动 车 辆 充 电 系 统 第 1 部 分 ： 一
17、 般 要求IEC 61851-21-2001 电 动 车 辆 充 电 设 备 第 21 部 分 ： 对 使 用交 /直 流 导 电 接 头 的 电 动 车 辆 的 要 求IEC 61851-22-2001 电 动 车 辆 充电 设备 第 22 部 分： AC 电 动 车 辆 充 电 站IEC 61851-23-2014 电 动 车 辆 传 导 充 电 系 统 第 23 部 分 ： 直 流 电 动 车 辆 充 电 站IEC 61851-24-2014 电 动 车 辆 传 导 充 电 系 统 第 24 部 分 ： 直流 电 动 车 辆 充 电 站 与 电 动 车 辆 间 的 直 流 充 电 控 制
18、 数 字 通 信IEC 62196-1-2014 插 头 、 插 座 、 车 辆 连 接 器 和 车 辆 插 孔 电 动 车 辆 的 传 导 充 电 第 1 部 分 ： 一 般 要求IEC 62196-2-2016 插 头 、 插 座 、 车 辆 耦 合 器 和 车 辆 插 孔 电 动 车 辆 的 传 导 充 电 第 2 部 分 ： 交 流 针 和 导 电 管 配 件 尺 寸 兼 容 性 和 互 换 性 要求IEC 62196-3-2014 插 头 、 插 座 、 车 辆 连 接 器 和 车 辆 插 孔 电 动 车 辆 的 传 导 充 电 第 3 部 分 ： 直 流 和 交 / 直 流 接 口
19、 类 型 和 导 电 管 车 辆 耦 合 器 尺 寸 兼 容 性 和 可 互 换 性 的 要 求标准号 标准名称GB/T 18487.1-2015 电 动 汽 车 传 导 充 电 系 统 第 1 部 分 ： 通 用要求GB/T 18487.2-2001 电 动 车 辆 传 导 充 电 系 统 电 动 车 辆 与 交流 直 流 电 源 的 连 接 要 求GB/T 18487.3-2001 电 动 车 辆 传 导 充 电 系 统 电 动 车 辆 交 流 直流 充 电 机 （ 站 ）GB/T 20234.1-2015 电 动 汽 车 传 到 充 电 用 连 接 装 置 第 1 部 分 ： 通 用 要
20、 求GB/T 20234.2-2015 电 动 汽 车 传 到 充 电 用 连 接 装 置 第 2 部 分 ： 交 流 充 电 接 口GB/T 20234.3-2015 电 动 汽 车 传 到 充 电 用 连 接 装 置 第 3 部 分 ： 直 流 充 电 接 口GB/T 29316-2012 电 动 汽 车 充 换 电 设 施 电 能 质 量 技 术 要 求GB/T 29317-2012 电 动 汽 车 充 换 电 设 施 术 语GB/T 29318-2012 电 动 汽 车 非 车 载 充 电 机 电 能 计 量GB/T 29781-2013 电 动 汽 车 充 电 站 通 用 要 求GB
21、/T 29772-2013 电 动 汽 车 电 池 更 换 站 通 用 技 术 要 求GB/T 27930-2011 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 28569-2012 电 动 汽 车 交 流 充 电 桩 电 能 计 量GB 50966-2014 电 动 汽 车 充 电 站 设 计 规 范GB/T 51077-2015 电 动 汽 车 电 池 更 换 站 设 计 规 范GB/T 28569-2012 电 动 汽 车 交 流 充 电 桩 电 能 计 量GB/T 31525-2015 图 形 标 志 电 动 汽 车
22、 充 换 电 设 施 标 志 电流、 SOC 等 ）。 充电结 束阶 段： 充电 桩在 达到预 先设 定的 充电结束 条件 时 ， 或 收 到电 动 汽 车 发 来的 终止 充电 报 文 时 ， 控 制 充 电 桩 停 止 充 电 。2 电动汽车充电设施技术标准概况电动汽 车充 电设 施技 术标 准不完 善、 充电 接 口 形 式 和 技 术 参 数 不 统 一 是 制 约 电 动 汽 车 发 展 应 用 的 一 个 重 要 因 素 。2.1 国外标准概况国 际 上 ， 主 要 有 国 际 电 工 委 员 会 IEC、 美 国 汽 车 工 程 师 协 会 SAE、 日 本 电 动 汽 车 快
23、速 充 电 协 会 CHAdeMO 针 对 充 换 电 基 础 设 施 制 定 了 相 关 标 准 4。 电 动 汽 车 充 电 技 术 相 关 的 主 要 IEC 标 准 如 表 1 所 示， SAE 等 其 它机 构制 定的 标 准大 部分 与 IEC 标 准 兼 容 。表 1 电 动 汽 车 充 电 设 施 IEC 标 准准 、 行 业 标 准 ， 目 前 我 国 主 要 的 电 动 汽 车 充 电 国 家 标 准 如 表 2 所 示 。表 2 电 动 汽 车 充 电 国 家 标 准 2.2 国 内 标 准 概 况电 动 汽 车 充 电 设 施 标 准 体 系 框 架 包 括 充 电 设
24、 施 、 充 电 接 口 、 动 力 电 池 、 充 换 电 站 建 设 与 运 行 、 基 础 和 安 全 几 部 分 2。 整 体 上 看 ， 中 国 的 电 动汽车 充 电 设施 标准 体系 建设发 展很 快， 在 标准 制定过 程 中 参考 借鉴 了国 际标准 的成 功经 验， 并 根 据 国 内 行 业 的 发 展 状 况 及 示 范 工 程 运 行 情 况 进行了 自 主 创新 ， 但中 国 标准体 系的 完整 性有 待 提高。针 对 电 动 汽 车 充 电 设 施 设 计 及 接 口 不 标 准 不 规 范 的 问 题 ， 近 年 来 我 国 也 根 据 技 术 发 展 情 况
25、陆 续 制 定 了 多 个 电 动 汽 车 及 充 换 电 设 施 领 域 的 国 家 标GB/T 18487 等 效 采 用 了 IEC 61851， 定 义 了 电 动 汽 车 传 导 充 电 方 式 的 充 电 模 式 、 基 本 构 成 、 对 交 /直 流 充 电 设 施 的 基 本 技 术 要 求 等 。 2015 年 发 布 实 施 的 GB/T 18487.1-2015 代 替 了 GB/T 18487.1-2001， 结 合 我国 电 动 汽 车 充电 技术 发展 情况增 加 了 充电 系统 通用 要求 、 通 信、 电击 防护、 车 辆 接 口 、 供 电 设 备 结 构
26、及 性 能 要 求 、 保 护 、 使 用条件 等 内 容， 对 我国 电 动汽 车 产业 发展 有重 大 意 义 。 GB/T 20234 参 考 了 IEC 62196 并 结 合 我 国实际 情 况 而制 定， 对 传 导充 电 系统 的接 口做 了 详细规 定 。 GB/T 27930 规 定 了 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， 采 用 了与 CHAdeMO 相同 的通 信方式， 车辆 与充 电设 施 之 间 通 过 CAN 总 线 进 行 通 信 。 此 外 ， 根 据 我 国 的 实 际 情 况 还 制 定 了 其 他 有 关
27、电 动 汽 车 充 换 电 标 准 ， 如 GB/T 28569、 GB/T 29316、 GB/T 29318等 ， 基 本 保 障 了 充 换 电 设 施 功 能 、 性 能 的 可 靠 性 与 安 全 性 。 在 相 关 方 面 积 极 推 动 下 ， 电 动 汽 车 充 电技术 及设 施标 准体 系基 本建立， 一批 重要 技术 标准先 后发 布， 有 效地 规 范和支 撑了 我国 各地 开 展 电 动 汽 车 充 电 基 础 设 施 建 设 。3 技术及标准发展方向2017 年 我 国 将 开 始 大 力 开 展 电 动 汽 车 充 电 基 础 设 施 建 设 ， 为 满 足 电 动
28、 车 迅 猛 发 展 的 需 求 ， 国 家 电 网 公 司 计 划 到 2020 年 建 成 充 电 站 1 万 座 、充 电 桩 12 万 个 ， 在 北 京 、 上 海 、 杭 州 等 城 市 形成半径 不超 过 1 公里 的公 共快充 网络。 我国 电动 汽车充 电设 施标 准体 系已 基本建 立， 可 以对 我国 充 电 设 施 基 础 建 设 起 到 有 效 的 规 范 和 支 撑 作 用 。 但 是 ， 电 动 汽 车 充 电 设 施 标 准 体 系 还 不 够 完 善 ， 未 来 我 国 还 需 从 以 下 几 个 方 面 加 强 标 准 和 技 术 研 究 ， 尽 快 制 定
29、 相 关 标 准 以 支 撑 产 业 发 展 ：1） 充 电 管 理 系 统 ， 充 电 服 务2） 充 电 设 施 的 检 测 、 试 验 和 认 证3） 充 电 设 施 的 安 全 要 求4） 充 电 设 施 的 环 境 要 求 、 电 磁 兼 容 要 求5） 交 流 大 功 率 充 电6） 无 线 充 电7） 电 动 汽 车 充 电 设 施 对 电 网 的 影 响4 结语我 国 电 动 汽 车 产 业 正 处 于 飞 速 发 展 的 阶 段 ， 通过理 论 研 究和 示范 工程 的建设 运行 经验， 我国 已 掌 握 了 电 动 汽 车 及 充 电 设 施 的 核 心 技 术 并 结 合
30、 我 国 实 际 情 况 制 定 了 一 批 国 家 标 准 和 行 业 标 准 。 未 来 几 年 将 加 大 充 电 基 础 设 施 建 设 力 度 ， 在 试 点 城 市 建 设 完 善 的 充 电 网 络 。 技 术 发 展 ， 标 准 先行， 我 们应 积极 开展 电 动汽 车 充电 相关 标准 的研究制 定， 并 将现 行标 准 的应用 落实 到实 际项 目 中 ， 更 好 地 促 进 我 国 电 动 汽 车 行 业 的 发 展 。参 考 文 献 ：1 李 洪 涛 . 电 动 汽 车 充 电 桩 的 分 析 与 设 计 .精 品 ， 2016(7):120-1202李 新 强 ， 琚 丁 力 ， 陈 建 兵 . 电动汽车充电设施及其标 准 现 状 探 讨 . 电 器 与 能 效 管 理 技 术, 2014(1):56-603高俊祥， 高孝亮 . 电动汽车 充电技术及应用探讨. 电 子制作, 2016(11):14-154刘 文 峰 ， 朱 聪 ， 李 斌 等 . 我 国 电 动 汽 车 充 换 电 基 础 设 施 标 准 的 现 状 和 发 展 建 议 ， 交 通 标 准化, 2015, 1(6):1-7
