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充電樁

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一個位於法國馬孔特斯拉超級充電站英語Tesla Supercharger Type 2充電樁

充電樁(Charging station)也稱為電動汽車供電設備(electric vehicle supply equipment,EVSE)是為電動汽車(包含純電動汽車和可插電的混合動力電動汽車)補充電能的裝置,類似燃油汽車所使用的加油站加氣站

充電樁是電動汽車充換電設施的一種。按照充電樁提供的輸出電流分類,充電樁可以分為交流充電樁直流充電樁。通常情況下,快速充電樁都是直流充電樁(但直流充電樁並非都是快速充電樁)。對一般的純電動乘用車而言,慢速充電樁充滿電的時間一般需要3~8個小時,而快速充電樁只需要數十分鐘[1]。相比乘用車,公交車出租車等營運車輛對電池續航的需求更高,所以通常公交站場、出租車停車場等地會有設置較多的充電樁。[2]

歷史

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1973年,西雅圖街頭一個使用NEMA連接器的充電樁,正在為一輛AMC Gremlin英語AMC Gremlin型電動汽車充電[3]

作為電動汽車的配套設施,充電樁因電動汽車的出現而誕生,並隨着電動汽車的普及而逐漸普及。

基本構成和功能

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充電樁由樁體、電氣模塊、計量模塊等部分組成。樁體包括外殼和人機交互界面。電氣模塊包括充電插座、電纜轉接端子排、安全防護裝置等。

安全防護功能:充電樁應具備過載保護、漏電保護、防雷擊、應急急停等安全保護功能。

人機交互功能:用於輸入充電參數,顯示各狀態下的相關信息。如充電樁使用者可通過充電樁上的鍵盤輸入充電電量或充電金額,預約充電時間(在夜間用電低谷時啟動充電)。

充電過程中,充電樁上可顯示充電電壓、充電電流、充電電量等狀態信息。用戶可查詢充電卡賬戶、資金餘額等信息。

提供公共充電服務的充電樁一般還具有刷卡、身份識別、計量計費、票據打印、本地裝置調試、遠程通信控制等功能。

充電接口

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一般來說電動汽車的充電電流相比普通家用電器大,為確保電動汽車充電過程安全,充電樁通常採用專用充電接口[4],而根據充電樁輸出類型的不同,充電接口同樣分為交流充電接口和直流充電接口兩種,相對而言,交流充電樁成本低,結構簡單,對蓄電池更友好,適合大範圍面積進行普及推廣,而直流充電樁輸出電流較大,適應於快速充電需求。

交流充電樁

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交流充電樁是為電動汽車車載充電機(即固定安裝在電動汽車上的充電機)提供交流電源的供電裝置。交流充電樁只提供電力輸出,沒有充電功能,後續的整流和DC/DC變換都是由車載充電機完成,充電樁只起到一個電源控制器的作用。在中國,功率以3.5kW和7kW的居多。 交流充電接口和協議在 IEC 62196-2英語IEC 62196#IEC 62196-2 國際標準中所規範。

SAE J1772

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SAE J1772又稱「5 Pin」,是由國際汽車工程師學會(SAE)發佈的一種充電接口標準,其5芯的交流充電接口,在IEC 62196-2中被定義為 Type 1 接口,因實施時間較早,被美國及日本廣泛使用。 J1772標準定義了兩個充電電壓,1級為120V 16A/1.92 kW,2級為240V 32A/7.68 kW,在J1772標準下,交流充電接口包含5個觸頭。

一支典型的J1772交流充電槍
觸頭編號/標識 額定電壓和額定電流 功能定義
1-L1 250V, 16A/32A 交流電源(相1)
2-N/L2 250V, 16A/32A 中線或交流電源(相2)
3-PE - 保護接地
4-CP 30V, 2A 控制確認
5-CS 30V, 2A 控制切換

IEC 62196 Type 2

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德國插接件製造商Mennekes公司在"CEEplus"系列(上世紀九十年代就已應用)的基礎上發展設計了該充電接口,在IEC 62196-2中被定義為 Type 2 接口,典型的Type 2連接器具有7個觸頭,可以使用單相或三相交流電為電動汽車充電[5],2013年1月,歐盟委員會選擇IEC 62196 Type 2連接器作為歐盟的官方充電接口[6]。它已被歐洲以外的全球大部份國家/地區(包括新西蘭)推薦採用的連接器[7]

一支典型的Type 2交流充電槍
寶馬i3純電動汽車的Type 2充電接口
觸頭編號/標識 額定電壓和額定電流 功能定義
1-L1 480V, 63A/70A 交流電源(相1,單相時最高70A)
2-L2 480V, 63A 交流電源(相2,單相時不使用)
3-L3 480V, 63A 交流電源(相3,單相時不使用)
4-N 480V, 63A/70A 中線(單相時最高70A)
5-PE - 保護接地
6-CP 30V, 2A 控制確認
7-PP/CS 30V, 2A 連接確認或控制切換

中國國標

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根據中華人民共和國國家標準GB/T 20234.2的規定,交流充電接口包含7個觸頭。[8]

觸頭編號/標識 額定電壓和額定電流 功能定義
1-L 250V/440V, 16A/32A 交流電源
2-NC1 - 備用
3-NC2 - 備用
4-N 250V/440V, 16A/32A 中線
5-PE - 保護接地
6-CC 30V, 2A 充電連接確認
7-CP 30V, 2A 控制確認

直流充電樁

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直流充電樁通過輸出可調直流電,直接為電動汽車的車載電池充電,輸出的電壓和電流調整範圍大,可以實現快速充電的需求,但對電池損耗相對比交流充電樁大。 直流充電接口和協議在 IEC 62196-3英語IEC 62196#IEC 62196-3 國際標準中所規範。

組合充電系統

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為了解決交流充電接口和直流充電接口各自的弊端,2011 年 10 月 12 日在巴登舉行的德國工程師協會第 15 屆國際 VDI 大會上公佈了「組合充電系統」(CCS) 提案,隨後出現了組合充電接口,常見的有基於SAE J1772改良的 CCS1 (Combo 1) 接口,和基於IEC 62196 Type 2改良的 CCS2 (Combo 2) 接口,這兩種接口都是在原有交流充電接口的基礎上額外增加2個直流充電觸頭而形成。

CHAdeMO

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結構複雜的CHAdeMO直流充電槍
三菱歐藍德PHEV混合動力SUV所使用的CHAdeMO直流快速充電接口 (右側),左側為普通的SAE J1772交流慢速充電接口

CHAdeMO是CHArge de Move的縮寫,是在東京電力公司倡導下,日產三菱斯巴魯於2010年3月聯合發起成立的組織,推廣CHAdeMO的直流充電系統,豐田本田隨後加入該協會,CHAdeMO從日語翻譯過來意思為「充電時間短如茶歇」,這種直流快充插座可以提供高達100Kw的充電容量。 CHAdeMO充電接口採用10芯結構,相比於其他標準的充電接口來說較為複雜。

中國國標

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根據中華人民共和國國家標準GB/T 20234.3的規定,直流充電接口包含9個觸頭。[9]

觸頭編號/標識 額定電壓和額定電流 功能定義
1-DC+ 750V 125A/250A 直流電源正極
2-DC- 750V 125A/250A 直流電源負極
3-PE - 保護接地
4-S+ 30V, 2A 充電通信 CAN_H,連接充電樁與電動汽車的通信線
5-S- 30V, 2A 充電通信 CAN_L,連接充電樁與電動汽車的通信線
6-CC1 30V, 2A 充電連接確認
7-CC2 30V, 2A 充電連接確認
8-A+ 30V, 20A 輔助供電正極
9-A- 30V, 20A 輔助供電負極

TPC

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特斯拉專有連接器(Tesla Proprietary Connector)是一套特斯拉汽車自己的充電標準,號稱能在30分鐘內充滿可跑300公里以上的電量。因此其充電插座最高容量可達120kw, 最高電流可達80A。 在北美銷售的特斯拉汽車採用專有的充電接口,而在歐盟等其他地區(英國、澳洲、新西蘭、泰國、新加坡和香港等國家或地區[10])銷售的特斯拉汽車則大多採用兼容歐洲Type 2標準的充電接口

分類

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按安裝方式分

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可分為落地式充電樁、掛壁式充電樁。落地式充電樁適合安裝在不靠近牆體的停車位。掛壁式充電樁適合安裝在靠近牆體的停車位。

按安裝地點分

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按照安裝地點,可分為公共充電樁和專用充電樁。 公共充電樁是建設在公共停車場(庫)結合停車泊位,為社會車輛提供公共充電服務的充電樁。 專用充電樁是建設單位(企業)自有停車場(庫),為單位(企業)內部人員使用的充電樁。 自用充電樁是建設在個人自有車位(庫),為私人用戶提供充電的充電樁。 充電樁一般結合停車場(庫)的停車位建設。安裝在戶外的充電樁防護等級不應低於IP54。安裝在戶內的充電樁防護等級不應低於IP32。

按充電接口數分

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可分為一樁一充和一樁多充。

充電樁的建設安裝

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中國

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截止2012年底,中華人民共和國全國共安裝了17000個左右充電樁。大部分由國家電網公司投資建設,主要建設在北京上海杭州深圳合肥等「十城千輛示範工程」城市和「私人購車試點」城市。

2012年,上海發佈了上海市工程建設規範《電動汽車充電基礎設施建設技術規範》(DG/TJ08-2093-2012),規定在規劃的地鐵換乘站(P+R)、新建居民小區、新建超市/大賣場等商業中心、新建商務樓宇、各級政府大樓、學校等公用事業單位停車場,配置充電樁的停車位比例不低於停車位的10%。已建成停車場配置充電樁的停車位比例視實際情況確定。

美國

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歐洲

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相關政策

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2014年7月30日,中華人民共和國國家發改委發佈電動汽車用電價格政策,規定居民家庭住宅、住宅小區等充電設施用電,執行居民電價。發改委新政的推行將終結「一車一價」的充電收費亂象,進一步降低電動汽車的使用成本。[11]

相關條目

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參考文獻

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  1. ^ 汪曉茜; 錢鋒; 黃越; 溫珊珊. 电动汽车充电设施空间规划和土建设计 = Space planning and construction design of electric vehicles charging infrastructure Di 1 ban. 東南大學出版社. [2019-10-06]. ISBN 9787564169169. (原始內容存檔於2020-04-17). 
  2. ^ Bear. 探访全球最大充电站!637根桩日充电16万度,坐标深圳. 智東西. [2019-10-06]. (原始內容存檔於2019-10-06). 
  3. ^ Reardon, William A. The energy and resource conservation aspects of electric vehicle utilization for the City of Seattle. Richland, WA: Battelle Pacific Northwest Laboratories. 1973: 28–29. 
  4. ^ 天驕·新能源汽車. 一文告诉你:电动汽车充电为什么要有新国标?. 第一電動網. [2019-10-06]. (原始內容存檔於2019-10-06). 
  5. ^ International Electrotechnical Commission. IEC 62196-2 Electric Vehicle Charge Connector Assembly Editon 2.0. International Electrotechnical Commission. : 10 [2019-10-06]. (原始內容存檔於2019-10-06). 
  6. ^ Type 2 charging plug proposed as the common standard for Europe. MENNEKES. 2013-01-30 [2019-10-06]. (原始內容存檔於2022-02-19). 
  7. ^ Charging point connectors and socket outlets. NZ Transport Agency. [2019-02-15]. (原始內容存檔於2022-07-11). 
  8. ^ 中國國家標準化委員會. 电动汽车传导充电用连接装置 第 2 部分:交流充电接口 (PDF). [2019-10-06]. (原始內容存檔 (PDF)於2018-12-26). 
  9. ^ 中國國家標準化委員會. 电动汽车传导充电用连接装置 第 3 部分:直流充电接口 (PDF). [2019-10-05]. (原始內容存檔 (PDF)於2020-04-14). 
  10. ^ Tesla in Malaysia: What Consumers Can Expect from the Arrival of Cutting-Edge Electric Vehicles. EvGuru. 2023-03-02 [2023-03-09]. (原始內容存檔於2023-05-31).  Authors list列表中的|first1=缺少|last1= (幫助)
  11. ^ 北京住宅小區充電樁將享居民電價頁面存檔備份,存於互聯網檔案館),中國經濟網,2014年7月31日