电动汽车充电接口技术规范

1　范围

本标准规定了电动汽车传导充电用交流充电接口以及直流充电接口的通用要求、功能定义、电气参数、结构尺寸等。

本标准适用于国家电网公司系统使用的电动汽车传导充电用的交流充电接口和直流充电接口。交流充电接口的额定电压不超过440V (AC)，频率50Hz，额定电流不超过32A (AC)；直流充电接口的额定电压不超过750V (DC)、额定电流不超过250A (DC)。

2　规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T 20234.1 电动汽车传导充电用连接装置 第1部分：通用要求

3　术语和定义

GB/T 20234.1界定的术语和定义适用于本标准。

4　通用要求

4.1　交流充电接口采用GB/T 20234.1 附录A中的充电模式3及连接方式A或连接方式B；直流充电接口采用GB/T 20234.1 附录A中的充电模式4及连接方式C。

4.2　交流充电连接装置和直流充电连接装置的技术要求和试验方法应满足GB/T 20234.1的要求。

4.3　交流供电接口和直流车辆接口应安装电子锁止机构。

5　交流充电接口

5.1　交流充电接口的额定值

交流充电接口的额定值见表1。

表1　交流充电接口的额定值

5.2　交流供电接口电气参数值及功能

交流供电接口共包含7对触头，其电气参数值及功能定义见表2。

表2　交流供电接口触头电气参数值及功能定义

5.3　交流供电接口触头布置方式

交流供电插头和插座的触头布置方式如图1和图2所示。

图1　交流供电插头触头布置图

图2　交流供电插座触头布置图

5.4　交流供电接口充电连接界面

在充电连接过程中，首先接通保护接地触头，最后接通控制确认触头与充电连接确认触头。在脱开的过程中，首先断开控制确认触头与充电连接确认触头，最后断开保护接地触头。交流供电接口的电气连接界面如图3所示。交流充电控制导引电路及控制原理参见附录A。

图3　交流供电接口电气连接界面示意图

5.5　交流供电接口结构尺寸

交流供电插头和插座的结构尺寸如图4和图5所示。

图4　交流供电插头结构尺寸

图5　交流供电插座结构尺寸

6　直流充电接口

6.1　直流充电接口的额定值

直流充电接口的额定值见表3。

表3　直流充电接口的额定值

6.2　直流车辆接口的电气参数及功能

直流车辆接口共包含9对触头，其电气参数值及功能定义见表4。

表4　直流车辆接口触头电气参数值及功能定义

6.3　直流车辆接口触头布置方式

直流车辆插头和插座的触头布置方式如图6和图7所示。

图6　车辆插头触头布置图

图7　车辆插座触头布置图

6.4　直流车辆接口充电连接界面

直流车辆插头和插座在连接过程中触头耦合的顺序为：保护接地和车辆端连接确认，直流电源正和直流电源负，低压辅助电源正与低压辅助电源负，充电通信和供电端连接确认；在脱开的过程中则顺序相反。直流充电接口的连接界面如图8所示，直流充电安全保护的相关设计要求见附录B。

图8　直流车辆接口充电连接界面示意图

6.5　直流车辆接口结构尺寸

直流车辆插头和插座的结构尺寸如图9和图10所示。

图9　直流车辆插头结构尺寸

图10　直流车辆插座结构尺寸

7　标识

7.1　充电接口应予以如下标识：

00001——按充电接口的匹配性予以标识；

00002——额定电流，单位：安培；

00003——最大工作电压，单位：伏特；

00004——制造商名字和商标；

00005——型号：型号可以使用产品目录编号。

7.2　使用标识符号如下：

A 安培

V 伏[特]

Hz 赫[兹]

或     保护接地

～或a.c. 交流电

或d.c.      直流电

IP XX（有关数字） IP代码(GB 4208的防护等级）

7.3　对于所有充电接口，互配性符号标识应标在主要部件的外壳外侧，易于用户看到和便于识别。对于供电插头/车辆插头，制造商的名字或商标的任一标识和型号、产品编号及牌号也应标在主要部件的外壳上，易于用户看到和便于识别。

7.4　互配性的标识不少于l0mm的高和宽，可以用对比色，可以采用加压或其它类似的工艺进行加工。

7.5　充电接口的触头标识应位于相对于紧贴端子的位置，不能放置在螺钉、可洗去或其他可去除的位置上。

7.6　标识应耐磨、清晰。

附　录　A

附　录　B（资料性附录）

附　录　C交流充电控制导引电路

C.1　控制导引电路

当电动汽车使用充电模式3进行充电时，推荐使用如图A.1（连接方式A）、图A.2（连接方式B）所示的典型控制导引电路进行充电连接装置的连接确认及最大供电电流参数的判断。该电路由供电控制装置、接触器K、电阻R1、R2、R3、RC、二极管D1、开关S1、S2、S3、车载充电机和车辆控制装置组成，其中车辆控制装置可以集成在车载充电机或其他车载控制单元中。电阻RC安装在车辆插头上，用于车辆判断电缆的额定容量。开关S1为供电设备内部开关，当S1切换到PWM位置时，供电控制装置通过PWM信号的占空比向车辆控制装置传递供电设备最大供电电流限值信息；当S1始终处于+12V位置时，车载充电机将按照输入电流不大于13A的模式对电动汽车进行充电。开关S2为车辆内部开关，在车辆接口与供电接口完全连接后，如果车载充电机自检测完成后无故障，并且电池组处于可充电状态，S2闭合。开关S3为车辆插头的内部常闭开关，与插头上的下压按钮（用以触发机械锁止装置）联动，按下按钮解除机械锁止功能的同时，S3处于断开状态。对于充电电流不大于16A的车辆（由所配置车载充电机输入功率决定），控制导引电路中也可以不配置开关S2。

图A.1　连接方式A的典型控制导引电路原理图

图A.2　连接方式B的典型控制导引电路原理图

C.2　控制导引电路的基本功能

C.2.1　连接确认

供电控制装置通过测量检测点1的电压值或检测点4来判断供电插头和供电插座是否完全连接。对于连接方式B，车辆控制装置通过测量检测点3与PE之间的电阻值来判断车辆插头与车辆插座是否完全连接，并确认充电电缆的额定容量。

C.2.2　充电连接装置载流能力和供电设备供电能力的识别

供电设备接收上层负荷控制信号后，通过对振荡器占空比的脉冲宽度调制（PWM）把交流供电设备当前可以提供的最大电流值传递给车辆控制装置。振荡器电压如图A.3所示。

图A.3　振荡器电压

在PWM占空比为10％～53.3％ 的区间内，供电设备的供电电流值限值与占空比成线性比例关系，其比例常数为0.6A/占空比百分点，如表A.1所示；PWM占空比为53.3％～100％的区间为预留。电动汽车的车辆控制装置可以依据该信号来判断供电设备的最大供电能力。

表A.1 最大供电电流限值与振荡电路占空比的关系

C.2.3　充电过程的监测

充电过程中，车辆控制装置可以对检测点3与PE之间的电阻值（对于连接方式B）及检测点2的电压值和PWM信号占空比进行监测，供电控制装置可以对检测点4及检测点1的电压值进行监测。

S1处于PWM位置时，检测点1和检测点2的电压值是PWM正向峰值电压值；S1处于+12V时，检测点1和检测点2的电压值是直流电压值。

C.2.4　充电系统的停止

在充电过程中，当充电完成或因为其他原因不能满足继续充电的条件时，车辆控制装置和供电控制装置分别停止充电并断开充电回路。

C.3　充电过程状态定义

在充电过程中，供电设备根据检测点电压变化判断其所处的相应状态，见表A.2。如果车辆侧不设置S2，则不出现状态2。

C.4 控制导引电路参数

交流充电控制导引电路参数的推荐值见表A.3。

表A.3 交流充电控制导引电路的推荐参数

表A.3 交流充电控制导引电路的推荐参数

A.1　充电控制过程

A.1.1　充电接口连接确认

A.5.1.1供电控制装置通过检测检测点4来判断供电插头与供电插座是否连接好 。

A.5.1.2对于连接方式B，车辆控制装置通过检测检测点3来判断车辆插头与车辆插座是否连接好。

A.1.2　充电准备就绪

A.5.2.1 供电控制装置通过检测检测点1的电压值来确认充电连接装置完全连接，控制电子锁锁止。只有在以下条件全部满足后才可对电子锁解锁。

a) 充电停止（输出电流为零）；

b) 接触器K已经断开；

c) 供电控制装置发出解锁命令。

A.5.2.2车辆控制装置通过检测检测点2的电压值判断充电连接装置已完全连接；在车辆侧自检完成，处于可充电状态时，车辆控制装置闭合开关S2（如果车辆侧设置S2。）

A.5.2.4 供电控制装置通过检测检测点1的电压值变化确认车辆已准备就绪，同时供电设备自检完成，处于可充电状态，则闭合接触器K使交流供电回路导通。

A.1.3　充电启动

A.5.3.2车辆控制装置根据检测点2的PWM信号占空比设置车载充电机最大允许输入电流后，车载充电机开始对动力蓄电池充电。（如果S1处于+12V位置，车辆控制装置检测点2检测不到PWM信号，则按照输入电流不大于13A的模式对动力蓄电池进行充电。）

A.1.4　充电阶段

A.5.4.1在充电过程中，供电控制装置对检测点1和检测点4进行不间断检测，确认充电连接装置的连接状态和车辆是否处于可充电状态，检测周期不大于50ms。

A.5.4.2在充电过程中，车辆控制装置对检测点3（对于连接方式B）进行不间断检测，确认车辆接口的连接状态，检测周期不大于50ms。

A.5.4.3车辆控制装置对检测点2的PWM信号进行不间断检测，根据占空比的变化实时调整车载充电机的输出功率，检测周期不大于5s。

A.1.5　正常条件下充电结束

A.5.5.1在充电过程中，当达到车辆设置的结束条件、接收到停止充电的指令，车辆控制装置断开开关S2（如果车辆侧设置S2），并使车载充电机处于停止充电状态。

A.5.5.2在充电过程中，当达到供电设备设置的结束条件、接收到停止充电的指令或检测到开关S2断开，则通过断开接触器K切断交流供电回路。

A.1.6　非正常条件下充电中止

A.5.6.1在充电过程中，如果车辆控制装置检测到检测点3异常、检测点2电压异常或PWM信号中断，则控制车载充电机停止充电，并断开S2（如果车辆侧设置S2）。

A.5.6.2在充电过程中，如果供电控制装置检测到检测点1 或检测点4电压异常，则通过断开接触器K切断交流供电回路。

A.2　充电连接控制时序

典型的交流充电连接过程和控制时序参见图A.4。如果车辆侧不设置S2，则时序图中T1至T2’和T5’至T6时间段内，检测点1电压和检测点2的电压为6V。

由于充电过程终止条件不同，充电结束阶段的时序将会有所差异。

图A.1　交流充电连接控制时序图

A.1　控制导引电路

直流充电安全保护系统基本方案的示意图如图B.1所示，包括非车载充电机控制装置、电阻R1、R2、R3、R4、R5、开关S、直流供电回路接触器K1和K2、低压辅助供电回路接触器K3和K4、充电回路接触器K5和K6、电子锁以及车辆控制装置，其中车辆控制装置可以集成在电池管理系统中。电阻R2和R3安装在车辆插头上，电阻R4安装在车辆插座上。开关S为车辆插头的内部常闭开关，当车辆插头与车辆插座完全连接后，开关S闭合。在整个充电过程中，非车载充电机控制装置应能监测接触器K1、K2，接触器器K3、K4及电子锁状态并控制其接通及关断。电动汽车车辆控制装置应能监测接触器K5和K6状态并控制其接通及关断。

图B.1 直流充电控制导引电路原理图

A.1　充电过程状态定义

在充电过程中，供电设备根据检测点电压变化判断其所处的相应状态，见表B.1。

表B.1 直流充电过程状态定义

A.2　控制导引电路参数

直流充电控制导引电路参数的推荐值见表B.2。

表B.2 直流充电控制导引电路的推荐参数

A.3　充电控制过程

A.1.1　 车辆插头与车辆插座插合：使车辆处于不可行驶状态

将车辆插头与车辆插座插合，车辆的总体设计方案可以自动启动某种触发条件（如打开充电门、车辆插头与车辆插座连接或对车辆的充电按钮、开关等进行功能触发设置），通过互锁或其他控制措施使车辆处于不可行驶状态。

A.1.2　 充电接口连接确认

操作人员对非车载充电机进行充电设置后，非车载充电机控制装置通过测量检测点1的电压值判断车辆插头与车辆插座是否已完全连接，如检测点1电压值为4V，则判断车辆接口完全连接，非车载充电机控制电子锁锁止。只有在以下条件全部满足后才可对电子锁解锁。

a) 充电停止（输出电流为零）；

b) K1~K6全部断开；

c) 操作人员（或充电机控制装置）发出解锁命令。

A.1.3　 非车载充电机自检

在车辆接口完全连接后，非车载充电机完成自检，则闭合接触器K3和K4，使低压辅助供电回路导通。同时开始周期发送通信握手报文。在得到非车载充电机提供的低压辅助电源供电后，车辆控制装置通过测量检测点2的电压值判断车辆接口是否已完全连接。如检测点2的电压值为6V，则车辆控制装置开始周期发送通信握手报文。

A.1.4　 充电准备就绪

车辆控制装置与非车载充电机控制装置通过通信完成握手和配置后，非车载充电机控制装置闭合接触器K1和K2，使直流供电回路导通，并进行绝缘检测；车辆控制装置闭合接触器K5和K6，使充电回路导通。

A.1.5　 充电阶段

在充电阶段，车辆控制装置向非车载充电机控制装置实时发送电池充电需求参数，非车载充电机控制装置根据电池充电需求参数实时调整充电电压和充电电流。此外，车辆控制装置和非车载充电机控制装置还相互发送各自的状态信息。

A.1.6　 正常条件下充电结束

车辆控制装置在电池系统是否达到满充状态或收到“充电机终止充电报文”时，开始周期发送“车辆终止充电报文”。当达到非车载充电机设定的充电结束条件或收到“车辆终止充电报文”后，非车载充电机控制装置开始周期发送“充电机中止充电报文”。当充电停止之后，断开接触器K1、K2和K5、K6；当通信结束后，断开K3、K4；然后电子锁解锁。最后拔除充电连接器，充电过程结束。

A.1.7　 非正常条件下充电中止

B.2.7.1 在充电过程中，如果非车载充电机出现不能继续充电的故障，则向车辆周期发送“充电机中止充电报文”，并控制充电机停止充电，之后断开接触器K1、K2、K3和K4。

B.2.7.2 在充电过程中，如果车辆出现不能继续充电的故障，则向非车载充电机发送“车辆中止充电报文”，并在一定时间（如1s）后断开接触器K5和K6。

B.2.7.3 在充电过程中，如确认通讯中断，则非车载充电机停止充电，并断开接触器K1、K2、K3和K4。

B.2.7.4 在充电过程中，如果根据检测点1的电压值判断开关S由闭合变为断开，并在一定时间内（如200ms）持续保持，则非车载充电机停止充电，之后断开接触器K1、K2、K3和K4。

B.2.7.5 在充电过程中，如果根据检测点1的电压值判断车辆接口由完全连接变为断开，则非车载充电机停止充电, 并断开K1、K2、K3和K4，然后电子锁解锁。

A.1　充电连接控制时序

典型的直流充电连接过程和控制时序参见图B.2。

由于充电过程终止条件不同，充电结束阶段的时序将会有所差异。

图B.2 直流充电连接控制时序图

参 考  文  献

[1] GB/T 20234.2-2011 电动汽车传导充电用连接装置 第2部分：交流充电接口

[2] GB/T 20234.3-2011 电动汽车传导充电用连接装置 第3部分：直流充电接口

[3] IEC 61851-1 Edt2.0 Electric vehicle conductive charging system - Part 1: General requirements

[4] IEC 61851-23（CDV） Electric vehicle conductive charging system - Part 23: D.C. electric vehicle charging station

[5] IEC 62196-1 Ed. 2.0 Plugs, socket-outlets, vehicle connectors and vehicle inlets - Conductive charging of electric vehicles - Part 1: General requirements

[6] IEC 62196-2 Ed. 1.0 Plugs, socket-outlets, vehicle connectors and vehicle inlets - Conductive charging of electric vehicles - Part 2: Dimensional compatibility and interchangeability requirements for a.c. pin and contact-tube accessories

[7] IEC 62196-3（CDV）Plugs, socket-outlets, and vehicle couplers - conductive charging of electric vehicles - Part 3: Dimensional compatibility and interchangeability requirements for dedicated d.c. and combined a.c./d.c. pin and contact-tube vehicle couplers