新一代電動(dòng)汽車(chē)充電系統(tǒng)ChaoJi

引言

這是倪總寫(xiě)的文章下篇，文章比較長(zhǎng)，我就把文章分成了下篇，背景。

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二、ChaoJi項(xiàng)目簡(jiǎn)介

2015年底，GB/T 18487.1，GB/T 27930和GB/T 20234系列五項(xiàng)國(guó)標(biāo)同時(shí)發(fā)布。針對(duì)GB/T系列標(biāo)準(zhǔn)以及國(guó)際上的其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)存在的問(wèn)題，中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)、國(guó)家電網(wǎng)有限公司和中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心組織行業(yè)內(nèi)專(zhuān)家進(jìn)行了討論研究。從最初的頭腦風(fēng)暴，到初步方案形成、驗(yàn)證試驗(yàn)、定型設(shè)計(jì)、試點(diǎn)示范一直到國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)化工作，經(jīng)過(guò)數(shù)年的努力，逐步形成了一個(gè)由中國(guó)、日本、德國(guó)、荷蘭、意大利、瑞士、韓國(guó)、美國(guó)等多國(guó)專(zhuān)家參與，汽車(chē)、充電設(shè)施、充電運(yùn)營(yíng)商等各類(lèi)企業(yè)參加的跨行業(yè)國(guó)際合作項(xiàng)目，項(xiàng)目被命名為ChaoJi，其工作目標(biāo)也從最初的僅針對(duì)GB/T的改進(jìn)和增加諸如大功率充電等功能而逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椋涸O(shè)計(jì)一套具備向前向后兼容及擴(kuò)展能力的、國(guó)際統(tǒng)一的、新一代電動(dòng)汽車(chē)傳導(dǎo)式充電通用接口系統(tǒng)。

1．ChaoJi項(xiàng)目的主要?dú)v程

2016年3月，中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)、國(guó)家電網(wǎng)有限公司聯(lián)合國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車(chē)、動(dòng)力電池、充電設(shè)備及充電連接器等產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)，召開(kāi)了第一次大功率充電技術(shù)研討會(huì)，開(kāi)啟了我國(guó)大功率充電技術(shù)的預(yù)研工作，針對(duì)傳導(dǎo)式大功率充電技術(shù)合作開(kāi)展了一系列研究工作。

2017年5月，能源行業(yè)電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)成立大功率充電技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研工作組，初步確定了我國(guó)新一代支持大功率充電技術(shù)的充電接口的發(fā)展路線(xiàn)和技術(shù)要點(diǎn)，開(kāi)展了新一代充電接口方案可行性論證，啟動(dòng)了支持大功率的新一代充電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)編制和示范項(xiàng)目建設(shè)工作。

2017年10月，我國(guó)與德國(guó)簽署了開(kāi)展大功率充電技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)合作協(xié)議，德方深入?yún)⑴c了我國(guó)大功率充電技術(shù)研發(fā)、新接口設(shè)計(jì)方案和示范項(xiàng)目建設(shè)工作。2018年新一代充電接口在大功率充電技術(shù)研究、樣機(jī)研制方面取得突破，確定了七針?lè)桨傅男滦统潆娂夹g(shù)接口和方形端面的設(shè)計(jì)方案，明確了通信協(xié)議、充電機(jī)、控制導(dǎo)引電路技術(shù)要點(diǎn)，完成了樣機(jī)開(kāi)發(fā)和試驗(yàn)。

2018年8月，中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)與日本CHAdeMO協(xié)會(huì)（電動(dòng)汽車(chē)快速充電器協(xié)會(huì)）簽署了技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)合作協(xié)議，共同推動(dòng)大功率充電技術(shù)研究與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定。2019年先后在北京、上海、南京、濟(jì)南、許昌、深圳和常州等地建成投運(yùn)大功率充電示范工程，并開(kāi)展了實(shí)車(chē)測(cè)試，針對(duì)不同車(chē)型與不同設(shè)備廠(chǎng)商進(jìn)行了整車(chē)充電、接口性能安全以及充電兼容性測(cè)試，實(shí)現(xiàn)最大輸出電流500A，輸出電壓200V～750V，輸出功率360kW，同步取得了大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，為后續(xù)方案設(shè)計(jì)優(yōu)化提供了依據(jù)。

2019年7月，在日本舉辦的第一屆新型充電接口項(xiàng)目國(guó)際會(huì)議上，正式將我國(guó)提出的新一代充電技術(shù)命名為ChaoJi。來(lái)自中國(guó)、日本、德國(guó)、荷蘭、意大利、澳大利亞等國(guó)的專(zhuān)家成立聯(lián)合工作組，下設(shè)三個(gè)子工作組，分別為SWG1充電連接器工作組，SWG2充電安全工作組以及SWG3通信協(xié)議工作組，其中SWG1和SWG3的召集人由中國(guó)專(zhuān)家擔(dān)任，SWG2的召集人為德國(guó)專(zhuān)家，共同推進(jìn)ChaoJi項(xiàng)目的技術(shù)研究、驗(yàn)證和國(guó)際化。

2019年10月，在中國(guó)上海舉辦電動(dòng)汽車(chē)大功率充電技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研工作總結(jié)會(huì)，全面展示研究成果，獲得IEC TC69主席及各國(guó)參會(huì)專(zhuān)家的廣泛認(rèn)可。2020年6月，中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)和國(guó)家電網(wǎng)有限公司聯(lián)合多家車(chē)企和業(yè)內(nèi)相關(guān)企業(yè)共同發(fā)布ChaoJi技術(shù)白皮書(shū)，并啟動(dòng)了相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的修訂工作。

圖14 ChaoJi主要發(fā)展歷程

2．ChaoJi的技術(shù)特點(diǎn)

與現(xiàn)有的各接口系統(tǒng)相比，ChaoJi充電系統(tǒng)在向前和向后兼容性，提升充電功率、增強(qiáng)充電安全性、提升用戶(hù)體驗(yàn)、以及接口標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一等方面具有突出的優(yōu)勢(shì)。（1）完善的兼容性：ChaoJi充電系統(tǒng)充分考慮了向前兼容問(wèn)題，解決了與現(xiàn)有市場(chǎng)存量充電設(shè)施的協(xié)調(diào)問(wèn)題，同時(shí)提供了兼容國(guó)際上GB/T2015、CHAdeMO、CCS1、CCS2四大充電系統(tǒng)的解決方案。ChaoJi創(chuàng)新提出了利用重新設(shè)計(jì)的導(dǎo)引電路，結(jié)合適配器的使用，以解決裝備ChaoJi接口的車(chē)輛使用存量異種接口充電設(shè)備的問(wèn)題，而且這些存量設(shè)備無(wú)需進(jìn)行任何軟硬件的改造。新一代裝備ChaoJi接口的充電設(shè)備則可采用雙口或多口的方式解決對(duì)存量車(chē)輛的兼容問(wèn)題，這些車(chē)輛也無(wú)需做任何改造。

圖15 車(chē)輛側(cè)向前兼容方案（采用adaptor）

圖16設(shè)備側(cè)向前兼容方案（采用雙接口）

（2）提升充電安全：ChaoJi充電系統(tǒng)汲取現(xiàn)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中存在的問(wèn)題，在機(jī)械安全、電氣安全、電擊防護(hù)、防火及熱安全設(shè)計(jì)上有了大幅度的改進(jìn)和提升。

圖17 I2t、PE導(dǎo)線(xiàn)選擇等安全問(wèn)題

參加ChaoJi工作組中的各國(guó)專(zhuān)家有相當(dāng)一部分是來(lái)自于IEC TC69及SC23H的工作專(zhuān)家，ChaoJi項(xiàng)目采用了與IEC最新標(biāo)準(zhǔn)同步的安全模型，同時(shí)兼顧了特定市場(chǎng)的一些需求。

（3）提升充電功率：ChaoJi充電系統(tǒng)的電纜組件采用液冷方式，并增加溫度監(jiān)控系統(tǒng)，最大充電功率可提升到900kW，滿(mǎn)足大功率充電需求，縮短充電時(shí)間，使充電像加油一樣快捷。

圖18 冷卻系統(tǒng)示意圖

（4）全新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：ChaoJi充電接口與國(guó)際主流的GB/T2015、CHAdeMO、CCS1、CCS2標(biāo)準(zhǔn)的直流充電接口相比尺寸最小，同時(shí)考慮了與交流接口的組合方案，有利于車(chē)企車(chē)型設(shè)計(jì)；針對(duì)原有各系統(tǒng)中的一些諸如機(jī)械強(qiáng)度不足，鎖止機(jī)構(gòu)不可靠等安全隱患和設(shè)計(jì)缺陷做了針對(duì)性改造，在一個(gè)最緊湊的設(shè)計(jì)上兼顧了性能和可靠性。

圖19 不同充電接口尺寸比較

圖20 不同解決方案的界面布置

（5）面向未來(lái)應(yīng)用：隨著電動(dòng)汽車(chē)的普及，市場(chǎng)對(duì)充電的需求也在不斷更新，各種新的功能和運(yùn)營(yíng)模式都需要接口系統(tǒng)的配合。ChaoJi充電系統(tǒng)支持即插即充、V2X、自動(dòng)充電系統(tǒng)等新技術(shù)應(yīng)用，支持未來(lái)通信接口從CAN向以太網(wǎng)升級(jí)，為千安以上超大功率充電留有升級(jí)空間，為今后的技術(shù)升級(jí)做了充分的考慮，是一個(gè)具備很好的設(shè)計(jì)彈性和擴(kuò)充能力的全新接口系統(tǒng)。

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三、推廣前景及展望

ChaoJi技術(shù)作為一種基于全世界三種主流充電系統(tǒng)和四種充電接口技術(shù)為基礎(chǔ)而研發(fā)的新一代充電接口技術(shù)，吸取了原有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，改進(jìn)了其缺點(diǎn)，消除了隱患；在完全向前兼容原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，充分考慮了未來(lái)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。與原有的接口系統(tǒng)相比，在提高充電功率，增強(qiáng)充電安全性，統(tǒng)一接口標(biāo)準(zhǔn)，提升用戶(hù)體驗(yàn)等方面具有突出的優(yōu)勢(shì)。

在示范應(yīng)用方面，ChaoJi技術(shù)由國(guó)內(nèi)主要車(chē)企、電網(wǎng)企業(yè)、充電設(shè)施運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備制造商、連接器制造商等聯(lián)合完成研究工作，并與日本、德國(guó)、荷蘭、瑞士等國(guó)際化企業(yè)的專(zhuān)家進(jìn)行了充分討論和合作研究。ChaoJi技術(shù)經(jīng)過(guò)了歷時(shí)四年多的技術(shù)調(diào)研、方案設(shè)計(jì)、樣機(jī)研制、測(cè)試驗(yàn)證和試點(diǎn)應(yīng)用，受到了國(guó)內(nèi)外相關(guān)企業(yè)、專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)化組織的高度認(rèn)可和支持。

圖21 ChaoJi項(xiàng)目的參與企業(yè)

在標(biāo)準(zhǔn)化方面，ChaoJi的標(biāo)準(zhǔn)化工作也正在有條不紊的向前推進(jìn)，目前由全國(guó)電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)施標(biāo)委會(huì)負(fù)責(zé)修訂的兩項(xiàng)充電設(shè)施相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)GB/T18487.1和GB/T27930已經(jīng)正式啟動(dòng)修訂工作，ChaoJi作為新一代的傳導(dǎo)式充電接口將被納入下一版的標(biāo)準(zhǔn)中；同時(shí)，在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)方面，日本CHAdeMO協(xié)會(huì)已經(jīng)將其作為CHAdeMO3.0 正式發(fā)布，中日系統(tǒng)接口有望在不久的將來(lái)率先得到統(tǒng)一。與此同時(shí)，IEC TC69及SC23H與ChaoJi相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)提案工作也已展開(kāi)，首先將在IEC 61851系列中加入這一新的接口系統(tǒng)，其工作目標(biāo)也是將其作為未來(lái)統(tǒng)一的傳導(dǎo)式充電接口標(biāo)準(zhǔn)。

在產(chǎn)業(yè)推廣方面，首先在國(guó)內(nèi)，預(yù)計(jì)在ChaoJi標(biāo)準(zhǔn)正式頒布的10到15年內(nèi)，GB/T2015和ChaoJi接口系統(tǒng)將并存，ChaoJi將從中高端及運(yùn)營(yíng)車(chē)輛開(kāi)始逐漸普及，新的功能和需求將利用可擴(kuò)充性和性能更加優(yōu)異的ChaoJi接口實(shí)現(xiàn)。在國(guó)外產(chǎn)業(yè)方面，ChaoJi作為目前世界上唯一一套具備兼容各大主流充電接口的方案受到了業(yè)界廣泛的關(guān)注，歐美日韓的主流車(chē)廠(chǎng)和運(yùn)營(yíng)商都先后加入了ChaoJi工作組，日本CHAdeMO已將CHAdeMO3.0推薦到印度和印度尼西亞等第三方市場(chǎng)。

小結(jié)：由中國(guó)最先提出，世界各國(guó)專(zhuān)家共同參與研制的ChaoJi使得未來(lái)全球采用一種統(tǒng)一的充電接口具備了技術(shù)上的可能性，對(duì)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的普及和推廣將起到十分積極的作用！

原文標(biāo)題：面向未來(lái)的新一代電動(dòng)汽車(chē)充電系統(tǒng)ChaoJi

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