前段时间,特斯拉中国宣布未来将支持国标充电标准。人们随机推断,这样一来,特斯拉是否就可以在国家电网的充电站充电了? 不一定。除了充电接口的匹配,还要看充电桩功率是否匹配特斯拉的电池。这其中充电标准的不统一是个困扰很多人的现实问题,以市场在售的电动车为例:特斯拉、腾势、比亚迪纯电、北汽新能源、荣威等品牌的车型,充电接口均不一样,充电技术也存在差异。
目前全球范围内以接口为准,充电标准大致分为三类:一类是美标,一类是欧标,一类是国标。根据充电技术区分,无非就是直流充电 (DC) 标准与交流充电 (AC) 标准。从接口上,所谓的 “ 美标 ” 指的是 SAE J1772 交流充电标准。这一标准目适用于北美地区的特斯拉充电。而 “ 欧标 ”,则是指特斯拉在欧洲采用的 Mennekes Type 2 接口。这两种标准,在造型上最明显的区分是 “ 插孔 ” 的数量。所谓的 “ 插孔 ” 是充电接口的一个 “ 极 ”,每个 “ 极 ” 都承担一定的工作,并不是所有的都用来传输电能。
SAE J1772 只是一个总称,它包括 4 个细分标准,有 3 种不同的充电接口造型。其中,交流充电标准与直流充电标准,均分别区分 Level 1 与 Level 2 两种规格,这两种规格主要是输出功率的不同。
顺便提一句,SAE 是美国汽车工程协会的缩写,也是很多汽车工业标准的制定者。当然,如同中国的 “ 国标 ”,SAE 的标准只是推荐性的,而非强制标准。
另外一种 “ 欧标 ”,被称作 Type 2 充电标准,与 “ 美标 ”Type 1 对应。这是特斯拉的欧规车采用的标准,也分为交流与直流两种。当然,特斯拉只能用交流充电。
这里简单解释下,由于特斯拉的电机是交流感应电机,所以需要一个逆变器将电池组中直流电转换为交流电,这个零件必不可少。但在充电时,充电枪输入的交流电又要转化为直流电,这项任务就交给特斯拉的车载充电器解决。
特斯拉 Model S 默认配备一个 10kW 的车载充电器,也可以选装 2 个,总功率达 21kW。不过,当使用超级充电桩时,并不需要车载充电器,这时依靠的是充电桩自身的 120kW 充电器来进行电流的逆变。所以,超充充进的电流,直接是直流电。
至于 “ 国标 ”(GB/T),仅限于中国使用,具有地域局限性。从技术层面讲,“ 国标 ” 其实是基于 “ 欧标 ” 改进而来的一种协议。该协议由工信部颁发,属于 “ 推荐 ” 标准,并不具有行政强制力。这也是造成中国各地区充电标准无法统一的原因之一。
下面重点说下直流充电标准,直流标准又分为 3 类,其一是日本的 CHAdeMO 标准,其二是国标直流充电标准,其三是 CCS 标准。CCS 是 Combined Charging System 的意思严格来说这是一种充电技术,而非充电标准。CCS 的优势是,它可以兼容直流与交流充电,目前宝马 i3 就是采用的这样的接口。
其实,很多电动车型,都同时具备直流与交流充电接口。有的只有一个接口,如 i3; 有的则有两个接口,如腾势(Denza)。在充电效率上,其实直流电要比交流电标准快很多。
以北美地区的 CCS Type 1 充电标准为例:在交流充电时,电压最高 250V,电流最大 32A; 而在直流模式下,电压最高 600V,电流最大可达 200A。充电速度明显后者后快。一般来说,直流非车载充电器的功率都比较大,通常 100kW 以上,所以充电速度要快一些。交流充电一般使用车载充电器,峰值功率与散热能力都有限,所以效率要低很多。
其实,充电接口不统一也没关系,可以用转接头来适配。这是否意味着一辆电动车在任何充电桩都可以充电? 答案当然是否定的。首先直流与交流就无法互通,除非是 CCS 系统,可以同时兼容。
其次,很关键的一点,就是电动车与充电桩之间的通讯。在充电接口的 N 个 “ 极 ” 中,有一部分是用来通讯的。通讯什么? 比如充电枪插上后,充电线缆要与车载充电器有个交流,告知对方线缆已就位。这种通讯协议,目前分为 CAN 协议与 PLC 协议两种,后者是专门为充电线缆开发的通讯协议。
观察充电接口,会发现每个 “ 极 ” 或每个 “ 芯 ”、“ 插孔 ” 都有着一个代码:L1、L2、L3、N、PE、CP、PP 等等。这些代码分别指出了每个 “ 极 ” 负担的职能,比如 L 代表交流电源线,N 代表中线,PE 代表地线,CC 代表充电连接确认线。
最后解释一点,上文中提到了 Type 1 与 Type 2 两种规格,这是 IEC(国际电气委员会)的一套认证体系。对于同一套充电标准,IEC 与 SAE 都进行了认证,所有着不同的叫法。
通过上面的探讨大家可以了解到,不同的标准、规格都有着较大的差别,因此相互之间的统一并不是一件容易的事,在电动车发展的初期这种纷争的局面也是可以理解的,市场的成熟也不是一蹴而就的。