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       在國(guó)家政策的大力支持下，國(guó)內(nèi)新能源汽車產(chǎn)業(yè)逐步具備了成熟的規(guī)模，同時(shí)在全球化的浪潮中，逐步向海外市場(chǎng)開(kāi)拓。歐美充電標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)與中國(guó)的充電標(biāo)準(zhǔn)存在很大差異，無(wú)法直接實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，本文將介紹下它們的差異。

國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

        國(guó)際充電相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定和頒布主要涉及以下3家組織：國(guó)際電工委員會(huì)(簡(jiǎn)稱IEC)、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)、國(guó)際自動(dòng)機(jī)工程師學(xué)會(huì)（SAE）。IEC主要制定有IEC 61851系列標(biāo)準(zhǔn)，IEC 61851-1規(guī)定了電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng)通用要求，對(duì)充電樁設(shè)計(jì)提供了安全標(biāo)準(zhǔn)；IEC 61851-23標(biāo)準(zhǔn)是在IEC 61851-1基礎(chǔ)上的補(bǔ)充，對(duì)直流充電系統(tǒng)在輸出控制、精度要求、故障監(jiān)測(cè)與響應(yīng)等方面提出更為完善的要求。SAE頒布的系列標(biāo)準(zhǔn)主要是通信協(xié)議方面，有SAE J2847和SAEJ2953兩個(gè)系列，SAEJ2847對(duì)通信協(xié)議的基本要求進(jìn)行了規(guī)定，SAEJ2953提出了協(xié)議測(cè)試用例。SAEJ2847相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與DIN70121關(guān)聯(lián)性十分強(qiáng)。

圖1 15118系列標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展脈絡(luò)

       德國(guó)充電采用DIN SPEC70121標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了純電動(dòng)車輛（BEV）或插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車輛（PHEV）與電動(dòng)汽車供電設(shè)備（EVSE，也稱為充電樁）之間特定的DC通信，DINSPEC70122是其對(duì)應(yīng)的一致性測(cè)試的測(cè)試用例。ISO15118系列標(biāo)準(zhǔn)由ISO組織頒布制定，也同樣對(duì)通信協(xié)議方面進(jìn)行了限定。與DINSPEC70121只涉及直流充電不同，ISO15118系列標(biāo)準(zhǔn)同樣適用交流充電，整個(gè)體系層次結(jié)構(gòu)更加清晰完整.

       目前ISO已經(jīng)對(duì)15118-2進(jìn)行升級(jí)，推出ISO/DIS15118-20，新標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了無(wú)線充電、雙向能量傳輸、自動(dòng)連接充電的第2代網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用技術(shù)、數(shù)字通信，并且，此標(biāo)準(zhǔn)將TLS（Transport Layer Security） 傳輸層信息安全作為強(qiáng)制性要求，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展健全安全保障體系提供了標(biāo)準(zhǔn)支撐。

        DIN SPEC 70121與ISO 15118系列標(biāo)準(zhǔn)出自同源，均對(duì)車樁之間的PLC通信進(jìn)行了規(guī)范化要求，但在通信分層模型、測(cè)試要求和測(cè)試用例上存在差異。在實(shí)際執(zhí)行中，由于DIN SPEC 70121推出較早，使用該標(biāo)準(zhǔn)的電動(dòng)車輛、充電樁市場(chǎng)占有率更高，而ISO15118的整個(gè)充電標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展脈絡(luò)更為全面，因此目前在歐美市場(chǎng)中兩種標(biāo)準(zhǔn)共存。

      中國(guó)共頒布電動(dòng)汽車充電標(biāo)準(zhǔn)30余項(xiàng)。GB/T 20234規(guī)定了電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用插頭、插座、車用車鉤和車用插座；GB/T 18487規(guī)定了電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng)分類、通用要求等內(nèi)容；GB/T 27930對(duì)車樁之間基于CAN通信的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層及應(yīng)用層的定義進(jìn)行闡述。這些標(biāo)準(zhǔn)為中國(guó)電動(dòng)汽車生產(chǎn)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供了技術(shù)支持，是電動(dòng)汽車及其基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展過(guò)程中的重要規(guī)范保障。

國(guó)內(nèi)外充電標(biāo)準(zhǔn)差異，主要表現(xiàn)在充電接口、充電協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、充電控制方式等方面。

充電接口

        充電接口方面，中國(guó)充電接口依據(jù)GB/T 20234.1、GB/T 20234.2、GB/T 20234.3進(jìn)行，交直流接口獨(dú)立存在；歐美國(guó)家充電接口設(shè)計(jì)依據(jù)美國(guó)的聯(lián)合充電系統(tǒng)（Combined Charging System），即“CCS”標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，采用交直流一體化接口，其中美標(biāo)采用type1接口，而歐標(biāo)采用type2接口，兩者之間也存在差異，如圖2-圖5所示。

            圖2 國(guó)標(biāo)交流充電接口                        圖3 國(guó)標(biāo)直流充電接口

             圖4 美標(biāo)充電接口圖                               圖5 歐標(biāo)充電接口

充電通信協(xié)議

        不同充電樁、不同車輛具有其自身的設(shè)備邏輯與數(shù)據(jù)，這就要求充電前充電樁與車輛需要獲取雙方充電相關(guān)的信息，充電過(guò)程中也要求車樁之間實(shí)時(shí)獲得充電數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)充電最優(yōu)化，故障情況下進(jìn)行信息交互及時(shí)處理；同時(shí)，大規(guī)模電動(dòng)車輛接入電網(wǎng)也會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)造成一定的影響，需要進(jìn)行合理控制，因此車-樁-電網(wǎng)之間的通信是必不可少的。

       國(guó)標(biāo)直流充電通信方面協(xié)議依據(jù)GB/T 27930，基于控制局域網(wǎng)進(jìn)行通信，即CAN通信，CAN是一種基于串行的現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議，使用2根總線CAN_High、CAN_Low進(jìn)行信號(hào)傳輸，CAN收發(fā)器依據(jù)2根總線的電位差判斷總線電平，轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制信號(hào)進(jìn)行通信。CAN總線協(xié)議具有糾錯(cuò)能力強(qiáng)、可使用差分收發(fā)、實(shí)時(shí)性好、通信速率可達(dá)1Mb/s、抗干擾能力強(qiáng)、可適用于較遠(yuǎn)的傳輸距離等特點(diǎn)。在生產(chǎn)交流充電樁時(shí)未考慮通信的問(wèn)題。

       據(jù)前所述，歐美標(biāo)直流充電通信協(xié)議有ISO15118、DIN70121兩種，此兩種標(biāo)準(zhǔn)均基于PLC進(jìn)行通信，與國(guó)標(biāo)存在很大的差異，PLC(Power Line Communication，電力線通信技術(shù))電力線傳輸數(shù)據(jù)和媒體信號(hào)，為實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車智能充電，需要動(dòng)力電池管理系統(tǒng)（BMS）與充電樁、電力網(wǎng)絡(luò)之間互聯(lián)互通，而PLC由于不需要額外鋪設(shè)線纜，與Internet互聯(lián)性更好，可便捷傳遞更多信息，在電動(dòng)汽車信息交互中得到很好的應(yīng)用。在V2G的應(yīng)用場(chǎng)景下，遠(yuǎn)程支付、免密支付、電網(wǎng)之間的調(diào)度，PLC通信都存在一定的優(yōu)勢(shì)。

充電控制方式

       國(guó)標(biāo)直流充電總體流程如圖6所示，其整個(gè)充電流程包括以下6個(gè)階段。充電流程通過(guò)車樁之間發(fā)送CAN報(bào)文進(jìn)行信息交互。

      歐美標(biāo)充電基于OSI服務(wù)約定（參照ISO 10731）中所述的約定，分為7層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層、應(yīng)用層。圖7所示為符合DIN SPEC70121要求的DC充電通信棧。基于層之間的交互進(jìn)行通信，完成充電控制。同時(shí)，充電中增加EVCC（Electrical VehicleCommunication Controller）電動(dòng)汽車通信控制器、SECC（Supply Equipment Communication Controller）充電設(shè)備通信控制器。高級(jí)通信（數(shù)字通信）中對(duì)EVCC和SECC均進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖6 國(guó)標(biāo)直流充電總體流程

圖7 DIN SPEC 70121的DC充電通信棧