車輛透過家用插座以交流電進行充電。單相電網中的電壓最高可達 250 V,三相電網中的電壓可達 480 V。最大充電電流為 16 A。車輛與充電點之間不進行通訊。接地故障漏電保護器是必要前提條件。由於老舊的設備並非始終都能保證這一點,菲尼克斯電氣建議不要使用這種充電模式。
電動車充電技術基礎知識 電動車充電需要遵循不同國家和地區的框架條件。我們將以清晰易懂的方式為您介紹相關基礎知識。
有哪些充電標準? 常見充電槍類型總覽
北美、歐洲和中國制定的三種充電標準已在世界各地廣受認可。這些標準對於充電槍和充電插座的外型有著各自具體的規定。此外,交流充電槍(模式 3,充電方式 B 和 C)的設計與直流充電槍(模式 4)不同。CHARX 產品系列種類豐富,涵蓋了所有應用情況:
用於北美的型別 1 標準並不適用於基礎設施上的充電槍。針對這種情況,我們在歐洲應用了一條適配電纜,其車輛側配備一個型別 1 充電槍,基礎設施側則配備一個型別 2 充電槍。
哪些地區適用哪種充電標準? 世界地圖上的最新分佈情況
交流充電與直流充電有何區別? 在哪種情況下建議使用哪種方式?
交流充電
來自電網的交流電 (AC, Alternating Current) 首先透過充電站和充電電纜流入車輛 - 整個過程受控,但不進行換流。只有安裝在車輛中的 AC/DC 轉換器,即車載充電器,才會將交流電轉換為直流電 (DC, Direct Current),從而實現為電池充電。交流電充電站無需轉換器,通常比直流電充電樁便宜,更適合私人應用。根據充電站、充電電纜和車載充電器的不同,可實現高達 22 kW 的充電功率。交流充電的功率相對較低,對電池的影響更小,但充電時間較長,車輛需至少停放 30 分鐘,適合夜間車輛停放在車棚、車庫或酒店不使用時,或白天在餐廳就餐和在超市購物的情況。
直流充電
在這種情況下,充電槍的電源接點和導體橫截面比交流充電時的要大。充電功率顯著更高,達 500 kW(大功率充電,HPC),能夠大幅縮短充電時間。因此也被稱為快速充電或超快速充電。與交流充電不同,AC/DC 轉換在充電站中完成,因為充電站中安裝了適當的功率電子設備。直流充電因此更加複雜和昂貴,主要用於商業用途。建議用於休息時間較短的長途旅行,以便在幾分鐘內完成充電,例如在高速公路服務站。
交流充電與直流充電有哪些充電模式? 充電方式多種多樣
與模式 1 類似,但此時的最大充電電流為 32 A,並且充電線配有纜上控制與保護裝置 (IC-CPD)。該裝置帶有接地故障漏電保護器,與車輛通訊,從而控制充電過程。
在模式 3 中,車輛藉助內建有接地故障漏電保護器的充電站或家用充電樁,使用交流電充電。充電站與車輛進行通訊。車輛可進行高達 250 V 的單相充電或高達 480 V 的三相充電,最大充電電流達 63 A。模式 3 分為三種方式:
在方式 A 中,使用固定連接至車輛的充電電纜。因此,只有一端擁有一個插接裝置:基礎設施插頭,用於插入充電站的充電插座中。雖然方式 A 被納入了標準,但在現今的實際應用中很少用到。
在方式 B 中,需使用行動式交流電充電電纜,該電纜通常隨車放在行李廂內。其兩端各有一個插接裝置:一端是車輛充電槍,插入車輛充電插座。另一端是基礎設施插頭,插入充電站的充電插座中。方式 B 主要用於公共充電站。
方式 C 跟方式 A 相反,因為需要將充電電纜始終固定連接在充電樁上。另一端有一個插接裝置:車輛充電槍,插入車輛充電插座。方式 C 常用於私人用途。
這種模式是唯一一種在快速充電站進行直流充電的模式。充電電流高達 500 A,安全要求更高。因此,需要將充電電纜始終固定連接在充電樁上。僅車輛側的連接可插拔,即使用車輛充電槍,插入車輛充電插座。因此,模式 4 並未細分為三種情況(如同模式 3)。另外,還需要對充電槍中的電源接點進行溫度監控,充電站也還需要配備附加保護功能,如絕緣監控。
何為 Combined Charging System (CCS)? 可進行交直流充電的通用型充電介面
我們與市場領先的汽車製造商合作開發了 Combined Charging System (CCS) 系統。其特殊之處在於車輛中的 CCS 充電插座,交流電和直流電充電槍均適用。因此,電動車僅需一個充電介面即可進行交直流充電。
型別 1 和型別 2 充電標準在其引腳連接器方式的構造方面遵循了 CCS 原則。早在 2013 年,歐盟委員會就宣佈 CCS 型別 2為整個歐洲的官方充電標準。與此同時,我們將 CCS 打造為全球快速充電標準的目標已經在全球大部分地區實現。還有越來越多的國家正在引入 CCS。
在實際應用中,CCS 有哪些優勢?
- 只需一個車輛充電插座就能實現靈活的交直流充電
- 車輛製造商可節省零件、空間和成本
- 執行器鎖定裝置和溫度監控帶來超高安全性
- 全球市場接受度高
充電槍鎖定裝置 確保充電過程的最大安全性
所有 CCS 充電插座均配備符合標準的電磁鎖定執行器。充電時將充電槍鎖在一側,或直接鎖在引腳連接器方式的鎖扣上。
執行器螺栓的設計可承受較大的拔出力。因此在充電過程中可以安全防止充電槍被拔出。
精確的溫度監控 安全防過熱
為了確保充電過程的安全,還要監控 CCS 充電系統的溫度。根據 IEC 62196,升溫不得超過 90 °C。Pt 1000 等溫度電阻感測器可快速、精確地完成直流電源接點的溫度量測。
溫度值透過相應的訊號輸出傳送到充電控制器。如果發生過熱,例如由於外界溫度過高或過載,充電控制器將中斷充電過程或降低充電功率。
充電站的運作原理為何? 充電過程是怎樣的?在進行工程設計時有哪些注意事項?
如今的部分充電站和家用充電樁必須滿足很高的可用性、安全性和舒適性要求。由眾多元件組成的複雜結構並不少見。我們的影片清楚地解釋了各個元件的結構和相互作用,並展示了如何滿足現代聯網充電基礎設施的所有要求。
充電電流如何進入電動車? 為功能單元充電
- 功率電子設備
- 負載電流接觸器
- 保險絲
- 冷卻單元
- 充電電纜
- 基礎設施充電插座
- 車輛充電插座
如何控制充電過程? 監控和控制功能單元
- 充電控制器
- 能量量測
- 剩餘電流監控
- 絕緣監控
- 溫度量測
充電站如何進行通訊? 使功能單元互聯和通訊
- 透過 RFID 進行使用者授權
- LED 狀態指示器
- 觸控操作
- 透過行動電話網路進行無線連接
- 透過乙太網路進行有線連接
- 乙太網路突波保護
怎樣避免停運以及隨之而來的巨大損失? 為功能單元提供電源和保護
- 電源
- 突波保護
- 設備保護裝置
- 負載量測
- 能源監控
怎樣進行接線和安裝? 連接功能單元
- 電纜入口
- 饋電電源連接
- 跳接和電位分配
- 資料連接
- 用於維護的插座和 USB 介面
詞彙表 簡潔清晰地解釋專業術語和縮寫詞
每個業務領域都有自己的語言和術語,即便只是為了給新誕生的技術命名。在這裏,您將找到電動車領域常用術語和縮寫的解釋:
車輛
- EV: Electric Vehicle (電動車)。完全或部分由電力驅動的車輛的統稱。
- BEV: Battery Electric Vehicle(純電動汽車)。純電力驅動的車輛,其驅動能量以化學形式儲存在電池中。
- HEV: Hybrid Electric Vehicle(混合動力汽車)。同時具有內燃機和電池電力驅動的車輛。
- PHEV: Plug-in Hybrid Electric Vehicle(插電式混合動力汽車)。類似 HEV,但可透過充電槍從外部為電池充電。
充電槍和充電插座
- Inlet: 電動車中的充電插座,其中插入充電槍。也稱為車輛充電插座。
- Connector: 充電槍,插入電動車的充電插座中。也稱為車輛充電槍。
- Plug: 充電連接器,插入充電站的充電插座中。也稱為基礎設施插頭。
- Socket Outlet: 充電站中的充電插座,車輛透過行動交流充電電纜連接至該充電插座,並按照充電模式 3 方式 B 進行充電。也稱為基礎設施充電插座。
充電類型和充電標準
- 交流充電: 用單相或三相交流電充電(充電模式 1、2 或 3)。
- 直流充電: 用直流電充電(充電模式 4)。
- CCS: Combined Charging System(組合充電系統):用於型別 1 和型別 2 的充電插接系統,只需一個車輛充電插座即可進行交流充電和直流充電。
- Combo: CCS 的舊稱。
- 型別 1: 適用於北美和其他地區的充電標準,在 SAE J1772 和 IEC 62196-3 標準中進行了描述。
- 型別 2: 適用於歐洲和其他地區的充電標準,在 IEC 62196-3 標準中進行了描述。
- GB/T: 中國國家標準。GB/T 20234 標準描述了適用於中國的充電標準。
- NACS: 北美充電標準:北美市場型別 1 的替代充電標準。
- HPC: High Power Charging(大功率充電),也稱為超快速充電:輸出功率 375 kW 以上的直流充電。使用液體冷卻,目前可持續以 500 kW 的功率充電,或短暫以 700 kW 的功率充電。
- MCS: Megawatt Charging System(百萬瓦充電系統)。輸出功率達 3.75 MW 的商用車輛直流充電充電標準。
- V2G: Vehicle-to-Grid(車輛到電網)。雙向充電形式。車輛不僅可以從電網充電,還可以根據需要將電能回饋到電網。符合 ISO 15118 標準。
- V2H: Vehicle-to-Home(車輛到家庭)。與 V2G 類似,但車輛用作家用電池。車輛輸出的電能不會流回電網,而是用於大幅提高家庭電能的自給自足能力。
充電基礎設施
- 充電位: 連接車輛並進行充電的位置。充電站擁有一個和多個充電位。
- 充電系統: 充電站內為車輛充電所需的所有技術元件(機電裝置、電子設備、軟體)的相互作用。
- 家用充電樁: 採用製造商特定外殼的壁式安裝充電系統。主要用於最高 11 或 22 kW 的私人交流充電,可安裝在例如車庫或車棚中。
- 充電站/充電樁: 採用製造商特定外殼的獨立充電系統。通常用於公共或半公共交流和/或直流充電,包括計費系統,安裝在旅館或超市等區域。
- EVSE: Electric Vehicle Supply Equipment(電動車供電裝置):參閱家用充電樁和充電站。
- 充電場: 多個公共或半公共充電站組成的網路,例如高速公路服務站或多層停車場。
- CPO: Charging Point Operator(充電站營運商):營運單個充電位或充電場並向車輛使用者收取充電費用的公司或法律主體。
通訊和控制
- CP: Control Pilot。型別 1、型別 2 和 GB/T 充電電纜中的訊號接點或訊號線。用於在充電站與車輛之間傳輸控制資訊。
- PP: Proximity Pilot。型別 2 充電電纜中的訊號接點或訊號線。向車輛提供正在以特定充電電流進行充電的資訊,從而啟動汽車防盜鎖。
- CC: Connection Confirmation(連接確認)。GB/T 充電電纜中的訊號接點或訊號線。向車輛提供正在以特定充電電流進行充電的資訊,從而啟動汽車防盜鎖。
- CS: Connection Switch(連接交換器)。型別 1 充電電纜中的訊號接點或訊號線。當充電槍上的鎖定桿被啟動時通知充電站,從而中斷充電電流。
- IC-CPD: In-Cable-Control-and-Protection-Device(纜上控制與保護裝置)。整合在充電電纜中的控制和安全設備。它根據充電模式 2 在功率高達 3.6 kW 的家用插座上實現單相交流充電。
- Backend: 使 CPO 能夠在軟體端操作其充電位。它包括使用者管理、支付處理(通常透過第三方服務供應商)以及透過雲端對充電位進行技術監控。
- OCPP: Open Charge Point Protocol(開放式充電點協定)。用於實現充電站與後端之間的通訊。
- PnC: Plug-and-Charge(隨插即充)。透過在後方自動進行身分驗證和計算,來簡化充電過程。符合 ISO 15118 標準。