電動汽車快速充電系列文章之二｜交流/直流充電以及標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議介紹
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交流或直流充電：模糊的界限
在電動汽車方面，用于充電的電纜和連接器通常被稱為“充電器”。交流（AC）插座與專用硬件設(shè)備（通常稱為“墻盒”），作為連接充電線和為車輛充電的接口，被稱為“充電器”，這可能會引起混淆，因為如果“充電器”我們考慮的是發(fā)生電力轉(zhuǎn)換的實際設(shè)備，那么上面討論的元素就不是充電器。
交流充電和直流（direct current, DC）充電是簡單的概念，但由于上述原因可能變得模糊不清。從本質(zhì)上講，兩者的區(qū)別在于將電力轉(zhuǎn)移到車輛的充電端口（而不是進入電池）的模式。
在交流充電模式下，來自電網(wǎng)的交流電通過交流電插座或充電檔口輸送到汽車中。汽車將通過車載充電器（OBC）管理交流-直流電的轉(zhuǎn)換——這里正確的名稱是充電器，因為有電力轉(zhuǎn)換--并向電池提供直流電壓和電流。
另一方面，在直流充電模式下，交流 - 直流轉(zhuǎn)換由車外充電器進行——我們再次談及充電器。圖5說明電動汽車的不同充電方式。由于車外的空間、重量和熱量限制更為寬松，所以直流充電的額定功率有很大的范圍。因此，直流充電的范圍甚至低于11 kW，最高可達400 kW。
當(dāng)然，這些范圍內(nèi)的使用情況可能非常不同。另一點值得注意的是，并不是所有的車輛都能接受高直流電力水平的充電?，F(xiàn)在大多數(shù)已推出的車輛通?？梢栽谥绷髂Ｊ较轮С种辽?0 kW的速率。
圖5. 交流充電和直流充電概念圖資料來源：Yolé Development
交流充電通常被稱為“慢速充電”，這是因為它的功率限制（最高端通常為22 kW）和最短的必要充電時間。交流電的高功率范圍（11-22 kW）有時可能被稱為“高功率交流電充電”或“快速交流電充電”，但沒有實際定義。
另一方面，那些額定功率為22 kW、甚至高達400 kW的直流充電器被認為是“快速”。“超快”一詞也用于50 kW以上的功率，但沒有實際明確的界限或定義。目前，最常見的直流電能范圍在22-150 kW之間，功率在200-350 kW之間取得進展?？焖俸统焖俚闹绷鞒潆姌兑话阒辉谟腥嚯娫催B接到電網(wǎng)的專用區(qū)域公開提供。到目前為止，主要是在高速公路上的充電樁，可能會顯示多個超快速充電器（每個>150 kW）。這種設(shè)施需要一個來自電網(wǎng)的專用高壓變壓器。
充電率和時間
為了了解如今的充電時間，一個簡單的計算可以讓我們走得更遠?？紤]到一輛電池容量為60千瓦時的汽車（BEV現(xiàn)在釋放的電池容量在30至120千瓦時之間）[10]?和一個100 kW的直流充電器，可以得出以下結(jié)果:
充電時間=電池容量（有效）*1[千瓦時]/平均充電功率[kW]?充滿電池的范圍=電池容量（有效）*1[千瓦時]/效率[千瓦時/100公里]60千瓦時/100?kW=36分鐘60千瓦時/（18千瓦時/100公里*2）=~333公里
*1 在這個練算中，考慮的是完整的電池容量?？赡苡幸恍╇妱榆嚂θ?"有效?"容量構(gòu)成限制。*2 通用值，將取決于每輛車的特性。通常情況下，將在12-23 千瓦時/100公里之間。
必須考慮到，并非所有道路上的車輛都能支持高達100 kW的直流充電率，目前發(fā)布的車型之間的實際差異通常在50 kW以下和250 kW以上。同樣，車輛的效率也存在明顯的差異，以千瓦時/100公里的比率衡量。有可用的數(shù)據(jù)庫[12]提供多種BEV的詳細信息。此外，充電過程中的平均功率不等于汽車接受的峰值功率，因為隨著電池充電狀態(tài)（SOC）的提高，額定功率需要有上限。
在任何情況下，上述例子是有啟發(fā)性的，并提供了一個與基于內(nèi)燃機的車輛進行比較的標(biāo)準(zhǔn)。以100千瓦時的平均速度給我們的電動車充電，需要36分鐘才能提供333公里的里程，或者大約10分鐘才能提供100公里。對于傳統(tǒng)的內(nèi)燃機汽車來說，同樣的運作需要三到五分鐘才能完成充電。
有了這些數(shù)字，難怪市場正在迅速發(fā)展并推動更高的功率解決方案[在電動汽車供應(yīng)設(shè)備（EVSE）方面和車輛方面] 。允許超過350 kW功率。
直流充電的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議
為了規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)化交流和直流充電技術(shù)，促進支持電動汽車的兼容EVSE生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展，已經(jīng)制定了一些標(biāo)準(zhǔn)和IEC規(guī)范。這些設(shè)定的框架，盡可能的全球化，幫助協(xié)會和行業(yè)發(fā)展協(xié)議和EVSE。然而，這遠遠不是個微不足道的話題，因為來自不同機構(gòu)的幾個標(biāo)準(zhǔn)和實施方案在全球范圍內(nèi)并存。
采用自上而下的方法，講出一些基本的標(biāo)準(zhǔn)（以及發(fā)布機構(gòu)的總部所在地），如下：
IEC-68151（瑞士）IEC-62196 (瑞士)IEC61980 (瑞士)ISO1740 9:2020 (瑞士)SAEJ1772 (美國)GB/T18487 (中國)GB/T20234 (中國)GB/T27930 (中國)
如果我們研究借鑒這些標(biāo)準(zhǔn)的實際充電協(xié)議和生態(tài)系統(tǒng)，我們會發(fā)現(xiàn)三個全球擴展的直流充電實施方案：CHAdeMO（“charge de move”移動充電的縮寫）、聯(lián)合充電系統(tǒng)（CCS）和特斯拉超級充電樁。在中國，唯一的標(biāo)準(zhǔn)和實施的協(xié)議是GB/T，并且也是該地區(qū)獨有的。
Q直流充電的一些重要標(biāo)準(zhǔn)是什么？
IEC 61851。國際電工委員會（IEC）已經(jīng)制定了上一節(jié)中所列的幾個標(biāo)準(zhǔn)。IEC61851指的是“電動汽車導(dǎo)電充電系統(tǒng)”，是IEC系列中電動汽車充電的核心部分，專注電動汽車導(dǎo)電充電系統(tǒng)的不同主題，包括分別達到1000 V和1500 V的交流和直流充電。該標(biāo)準(zhǔn)定義了四種不同的充電“模式”，其中前三種“模式”（1至3）指的是交流充電，“模式”4談及直流充電。
IEC62196定義了“插頭、電源插座、車輛連接器和車輛進氣口”，IEC61980涉及“電動汽車無線電力傳輸（WPT）系統(tǒng)”。
ISO17409:2020是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）關(guān)于電動汽車充電的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，是對上述IEC61851的專門補充。該文件涉及IEC61851-1中定義的充電“模式”2、3、4的 “電力驅(qū)動的道路車輛--導(dǎo)電電力傳輸——安全要求”。
圖6. 闡釋IEC-61851中定義的充電“模式”模式4定義了直流充電。資料來源：菲尼克斯電氣。SAEJ1772
在北美，管理標(biāo)準(zhǔn)是SAEJ1772（涵蓋交流和直流充電）。該文件規(guī)定了在1000 V電壓下提供高達400 kW的直流充電。與IEC-61851中的充電“模式”不同，SAEJ1772規(guī)定了充電“等級”并定義了以下內(nèi)容。“交流1級”、“交流2級”、“直流1級”和“直流2級”（2017修訂版）。
在此需要指出的是，“三級”充電仍然是一個未定義的術(shù)語，被廣泛（和誤導(dǎo)）用來指直流充電。已經(jīng)有“交流3級”的實際項目（盡管從未完全開發(fā)）和“直流3級”已被討論。在任何情況下，這些都是不同的概念，不能作為直流充電的同義詞使用。
此外，不同地區(qū)和機構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)可以交織在一起。SAEJ1772首先定義了用于交流充電的“SAEJ1772”連接器類型（命名為“SAEJ1772連接器”），主要用于北美地區(qū)。后來，IEC-62196采用了相同的連接器，并將其確定為IEC-62196 Type 1，與在歐洲用于交流充電的IEC-62196 Type 2連接器形成對比。由于IEC連接器（Type 1和Type 2）使用相同的SAEJ1772信號協(xié)議，汽車制造商在銷售汽車時，要么使用SAEJ1772-2009進氣口，要么使用IEC Type 2進氣口，具體取決于市場。
直流充電協(xié)議
正如上面所介紹的，有三種主要的充電協(xié)議在全球范圍內(nèi)擴展。
CHAdeMO - 該協(xié)會于2010年在日本成立，并制定了與之同名的電動車充電協(xié)議。該協(xié)議和組織由日本的主要汽車制造商和其他行業(yè)利益相關(guān)者支持和推動。日產(chǎn)、三菱、豐田、日立、本田和松下等等，其中也包括一些歐洲的參與者。
這些協(xié)議借鑒了所討論的IEC6185-1、-23、-24和IEC62196標(biāo)準(zhǔn)，定義并使用專用連接器（圖7）。這些協(xié)議的范圍從CHAdeMO0.9到CHAdeMO2.0。CHAdeMO1.2（2017）和CHAdeMO2.0（2018）分別支持200 kW/500 V和400 kW/1000 V。CHAdeMO現(xiàn)在的目標(biāo)是900 kW的充電器，與中國電力企業(yè)聯(lián)合會（CEC）聯(lián)合開發(fā)一個被稱為“ChaoJi”的超高功率充電標(biāo)準(zhǔn)。這項合作還致力于成為第一個全球超快速充電器協(xié)議。2020年5月，CHAdeMO報告實現(xiàn)了全球安裝32,000個快速充電器的目標(biāo)，其中14,400個在歐洲。
圖7. 快速直流充電器的連接器類型。特斯拉在北美和其他地區(qū)使用一種專有的連接器。在歐洲和其他部署CCS和CHAdeMO網(wǎng)絡(luò)的地區(qū)，特斯拉正在順應(yīng)這些系統(tǒng)。來源：Enel X
聯(lián)合充電系統(tǒng)（Combined Charging System, 簡稱CCS）
另一個快速直流充電協(xié)議和系統(tǒng)最初由歐洲和美國的汽車制造商、EVSE基礎(chǔ)設(shè)施制造商和其他行業(yè)相關(guān)參與者開發(fā)和認可。亞洲制造商也加入了該組織。這些機構(gòu)大多正式組織為CharIN協(xié)會，負責(zé)協(xié)議的開發(fā)和推廣。
CCS系統(tǒng)與適用的IEC、SAE和ISO標(biāo)準(zhǔn)一致，支持交流充電（單相和三相）和直流充電，提供超過200? kW的直流充電能力，350 kW正在準(zhǔn)備中。在撰寫本文時，CharIN網(wǎng)樁列出了已部署的超過33,800個直流充電點的總體數(shù)量，分布在以下功率范圍。6%低于50 kW，58% 50 kW，29% 150 kW和7% 250 kW。
CSS規(guī)定了兩種用于直流充電的連接器，Combo 1和Combo（圖8），它們在原來的交流充電對應(yīng)物（Type 1和Type 2）的基礎(chǔ)上，增加了一個用于直流電流的雙引腳插座。
在這種方式下，車輛上的獨特插座類型（每個地區(qū)）可以同時進行直流充電和交流充電。大多數(shù)CharIN的歐洲成員以IONITY的名義聯(lián)合起來，努力開發(fā)和部署一個全歐洲的快速充電樁網(wǎng)絡(luò)。
圖8. 帶有交流、直流（CHAdeMO）和直流（CCS）連接器的充電樁
快速直流充電用例和配置
在前面的內(nèi)容中，我們已討論并了解了快速直流充電：
它是什么，它不是什么功率和電壓水平以及充電時間現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議
在以下內(nèi)容中，討論將使我們更深入地了解這項技術(shù)，并揭示：a）實際部署直流充電器的配置；b）介紹“引擎蓋”下的關(guān)鍵功率電子，這已成為電動汽車的基石。
不出所料，快速直流電動車充電是繼電動車本身之后功率電子領(lǐng)域創(chuàng)新的推進器之一，也是碳化硅（SiC）等新型電源技術(shù)采用最迅速的市場之一。
直流充電樁的基礎(chǔ)設(shè)施配置
直流EVSE部署的第一個也是最常見的使用案例包括一個端到端的系統(tǒng)，從電網(wǎng)到電動車的電池（圖9）。目前，這使用案例在充電樁和獨立的單體充電點中都可以找到，其中充電樁顯示了幾個這樣的轉(zhuǎn)換器。帶有多個快速或超快速充電器的充電樁需要一個高達1 MW（及以上）的高壓電網(wǎng)隔離變壓器，以便可靠地、不間斷地輸送電力。
在內(nèi)部，這些充電器由前端的AC-DC三相有源整流級組成，執(zhí)行功率因素校正（PFC）并提升直流鏈路電壓水平。隨后，一個隔離的DC-DC轉(zhuǎn)換級使輸出電壓和電流適應(yīng)電動車中電池的需要。
圖9顯示了該系統(tǒng)模塊。為了最大限度地提高能效和規(guī)模，對高電壓系統(tǒng)的需求越來越大。這既適用于中間母線電壓（在PFC和DC-DC轉(zhuǎn)換器之間），也適用于輸出電壓，因為800 V及以上的電動車電池正在變得普遍。
如此高功率和高電壓的應(yīng)用獲得了SiC模塊技術(shù)的好處，它表現(xiàn)出更高的擊穿電壓，更低的RDSON和動態(tài)損耗，以及卓越的熱性能。損耗的減少、提高開關(guān)頻率的可能性和增強的熱耗散使系統(tǒng)尺寸的縮小成為可能，無源元件的縮小和冷卻要求的降低。
這一系列獨特的性能使SiC模塊技術(shù)成為高效、功率密集和緊湊的快速直流充電解決方案的關(guān)鍵賦能者，可以方便地部署和大量擴展。在這種情況下，快速直流充電器的內(nèi)部模塊化也值得注意，因為大多數(shù)系統(tǒng)的特點是每個15-75 kW的堆疊子單元（圖9），這使得系統(tǒng)更加靈活和堅固，簡化了生產(chǎn)。
圖9. 快速直流電動車充電器的結(jié)構(gòu)圖(左)。具有多個功率級堆疊的高功率直流電動車充電器(右)
第二種EVSE部署配置，隨著電動汽車進一步滲透到市場并搶占交通的重要部分，將獲得相關(guān)性，包括儲能系統(tǒng)（ESS）的整合。這個用例也可能涉及可再生分布式能源資源（DER）的整合，主要是太陽能。
這種類型的基礎(chǔ)設(shè)施將是維持電動車環(huán)境的一個關(guān)鍵支柱，充電樁將成為消費的焦點，并需要高的峰值功率。例如，5個額定功率為100 kW的充電樁將產(chǎn)生半兆瓦的峰值功率。僅僅依靠電網(wǎng)來維持多個充電樁的這種峰值功率實際上是不可能的，而這些充電樁將在全國范圍內(nèi)蓬勃發(fā)展。為了能夠在一天中可靠地提供能源，能源將來自電網(wǎng)，并在谷底時間轉(zhuǎn)移到高壓ESS。此外，太陽能將支持儲存的能量池，以幫助維持能量水平。
圖10. 儲能和太陽能與電動汽車充電樁整合的可能框圖
這種配置將引起對不同結(jié)構(gòu)的直流充電器的需求，其中整流PFC級和DC-DC級是獨立的單元。圖10顯示了這種裝置的一個例子。在前端，三相PFC升壓級（AC-DC）將電力從電網(wǎng)輸送到DC BUS。在后端，該SC-DC雙向轉(zhuǎn)換器提供的由太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)生的能量被送入電動車充電器（DC-DC轉(zhuǎn)換器）或保存在ESS中。綁定在車輛上的降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器將使其輸出電壓適應(yīng)電池兼容的電壓水平400 V-1000 V。
- 前文回顧 -
交流或直流充電：模糊的界限
在電動汽車方面，用于充電的電纜和連接器通常被稱為“充電器”。交流（AC）插座與專用硬件設(shè)備（通常稱為“墻盒”），作為連接充電線和為車輛充電的接口，被稱為“充電器”，這可能會引起混淆，因為如果“充電器”我們考慮的是發(fā)生電力轉(zhuǎn)換的實際設(shè)備，那么上面討論的元素就不是充電器。
交流充電和直流（direct current, DC）充電是簡單的概念，但由于上述原因可能變得模糊不清。從本質(zhì)上講，兩者的區(qū)別在于將電力轉(zhuǎn)移到車輛的充電端口（而不是進入電池）的模式。
在交流充電模式下，來自電網(wǎng)的交流電通過交流電插座或充電檔口輸送到汽車中。汽車將通過車載充電器（OBC）管理交流-直流電的轉(zhuǎn)換——這里正確的名稱是充電器，因為有電力轉(zhuǎn)換--并向電池提供直流電壓和電流。
另一方面，在直流充電模式下，交流 - 直流轉(zhuǎn)換由車外充電器進行——我們再次談及充電器。圖5說明電動汽車的不同充電方式。由于車外的空間、重量和熱量限制更為寬松，所以直流充電的額定功率有很大的范圍。因此，直流充電的范圍甚至低于11 kW，最高可達400 kW。
當(dāng)然，這些范圍內(nèi)的使用情況可能非常不同。另一點值得注意的是，并不是所有的車輛都能接受高直流電力水平的充電?，F(xiàn)在大多數(shù)已推出的車輛通?？梢栽谥绷髂Ｊ较轮С种辽?0 kW的速率。
圖5. 交流充電和直流充電概念圖資料來源：Yolé Development交流充電通常被稱為“慢速充電”，這是因為它的功率限制（最高端通常為22 kW）和最短的必要充電時間。交流電的高功率范圍（11-22 kW）有時可能被稱為“高功率交流電充電”或“快速交流電充電”，但沒有實際定義。
另一方面，那些額定功率為22 kW、甚至高達400 kW的直流充電器被認為是“快速”。“超快”一詞也用于50 kW以上的功率，但沒有實際明確的界限或定義。目前，最常見的直流電能范圍在22-150 kW之間，功率在200-350 kW之間取得進展?？焖俸统焖俚闹绷鞒潆姌兑话阒辉谟腥嚯娫催B接到電網(wǎng)的專用區(qū)域公開提供。到目前為止，主要是在高速公路上的充電樁，可能會顯示多個超快速充電器（每個>150 kW）。這種設(shè)施需要一個來自電網(wǎng)的專用高壓變壓器。
充電率和時間
為了了解如今的充電時間，一個簡單的計算可以讓我們走得更遠?？紤]到一輛電池容量為60千瓦時的汽車（BEV現(xiàn)在釋放的電池容量在30至120千瓦時之間）[10]?和一個100 kW的直流充電器，可以得出以下結(jié)果:
充電時間=電池容量（有效）*1[千瓦時]/平均充電功率[kW]?充滿電池的范圍=電池容量（有效）*1[千瓦時]/效率[千瓦時/100公里]60千瓦時/100?kW=36分鐘60千瓦時/（18千瓦時/100公里*2）=~333公里
*1 在這個練算中，考慮的是完整的電池容量?？赡苡幸恍╇妱榆嚂θ?"有效?"容量構(gòu)成限制。*2 通用值，將取決于每輛車的特性。通常情況下，將在12-23 千瓦時/100公里之間。
必須考慮到，并非所有道路上的車輛都能支持高達100 kW的直流充電率，目前發(fā)布的車型之間的實際差異通常在50 kW以下和250 kW以上。同樣，車輛的效率也存在明顯的差異，以千瓦時/100公里的比率衡量。有可用的數(shù)據(jù)庫[12]提供多種BEV的詳細信息。此外，充電過程中的平均功率不等于汽車接受的峰值功率，因為隨著電池充電狀態(tài)（SOC）的提高，額定功率需要有上限。
在任何情況下，上述例子是有啟發(fā)性的，并提供了一個與基于內(nèi)燃機的車輛進行比較的標(biāo)準(zhǔn)。以100千瓦時的平均速度給我們的電動車充電，需要36分鐘才能提供333公里的里程，或者大約10分鐘才能提供100公里。對于傳統(tǒng)的內(nèi)燃機汽車來說，同樣的運作需要三到五分鐘才能完成充電。
有了這些數(shù)字，難怪市場正在迅速發(fā)展并推動更高的功率解決方案[在電動汽車供應(yīng)設(shè)備（EVSE）方面和車輛方面] 。允許超過350 kW功率。
直流充電的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議
為了規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)化交流和直流充電技術(shù)，促進支持電動汽車的兼容EVSE生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展，已經(jīng)制定了一些標(biāo)準(zhǔn)和IEC規(guī)范。這些設(shè)定的框架，盡可能的全球化，幫助協(xié)會和行業(yè)發(fā)展協(xié)議和EVSE。然而，這遠遠不是個微不足道的話題，因為來自不同機構(gòu)的幾個標(biāo)準(zhǔn)和實施方案在全球范圍內(nèi)并存。
采用自上而下的方法，講出一些基本的標(biāo)準(zhǔn)（以及發(fā)布機構(gòu)的總部所在地），如下：
IEC-68151（瑞士）IEC-62196 (瑞士)IEC61980 (瑞士)ISO1740 9:2020 (瑞士)SAEJ1772 (美國)GB/T18487 (中國)GB/T20234 (中國)GB/T27930 (中國)
如果我們研究借鑒這些標(biāo)準(zhǔn)的實際充電協(xié)議和生態(tài)系統(tǒng)，我們會發(fā)現(xiàn)三個全球擴展的直流充電實施方案：CHAdeMO（“charge de move”移動充電的縮寫）、聯(lián)合充電系統(tǒng)（CCS）和特斯拉超級充電樁。在中國，唯一的標(biāo)準(zhǔn)和實施的協(xié)議是GB/T，并且也是該地區(qū)獨有的。
Q直流充電的一些重要標(biāo)準(zhǔn)是什么？
IEC 61851。國際電工委員會（IEC）已經(jīng)制定了上一節(jié)中所列的幾個標(biāo)準(zhǔn)。IEC61851指的是“電動汽車導(dǎo)電充電系統(tǒng)”，是IEC系列中電動汽車充電的核心部分，專注電動汽車導(dǎo)電充電系統(tǒng)的不同主題，包括分別達到1000 V和1500 V的交流和直流充電。該標(biāo)準(zhǔn)定義了四種不同的充電“模式”，其中前三種“模式”（1至3）指的是交流充電，“模式”4談及直流充電。
IEC62196定義了“插頭、電源插座、車輛連接器和車輛進氣口”，IEC61980涉及“電動汽車無線電力傳輸（WPT）系統(tǒng)”。
ISO17409:2020是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）關(guān)于電動汽車充電的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，是對上述IEC61851的專門補充。該文件涉及IEC61851-1中定義的充電“模式”2、3、4的 “電力驅(qū)動的道路車輛--導(dǎo)電電力傳輸——安全要求”。
圖6. 闡釋IEC-61851中定義的充電“模式”模式4定義了直流充電。資料來源：菲尼克斯電氣。SAEJ1772在北美，管理標(biāo)準(zhǔn)是SAEJ1772（涵蓋交流和直流充電）。該文件規(guī)定了在1000 V電壓下提供高達400 kW的直流充電。與IEC-61851中的充電“模式”不同，SAEJ1772規(guī)定了充電“等級”并定義了以下內(nèi)容。“交流1級”、“交流2級”、“直流1級”和“直流2級”（2017修訂版）。
在此需要指出的是，“三級”充電仍然是一個未定義的術(shù)語，被廣泛（和誤導(dǎo)）用來指直流充電。已經(jīng)有“交流3級”的實際項目（盡管從未完全開發(fā)）和“直流3級”已被討論。在任何情況下，這些都是不同的概念，不能作為直流充電的同義詞使用。
此外，不同地區(qū)和機構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)可以交織在一起。SAEJ1772首先定義了用于交流充電的“SAEJ1772”連接器類型（命名為“SAEJ1772連接器”），主要用于北美地區(qū)。后來，IEC-62196采用了相同的連接器，并將其確定為IEC-62196 Type 1，與在歐洲用于交流充電的IEC-62196 Type 2連接器形成對比。由于IEC連接器（Type 1和Type 2）使用相同的SAEJ1772信號協(xié)議，汽車制造商在銷售汽車時，要么使用SAEJ1772-2009進氣口，要么使用IEC Type 2進氣口，具體取決于市場。
直流充電協(xié)議
正如上面所介紹的，有三種主要的充電協(xié)議在全球范圍內(nèi)擴展。
CHAdeMO - 該協(xié)會于2010年在日本成立，并制定了與之同名的電動車充電協(xié)議。該協(xié)議和組織由日本的主要汽車制造商和其他行業(yè)利益相關(guān)者支持和推動。日產(chǎn)、三菱、豐田、日立、本田和松下等等，其中也包括一些歐洲的參與者。
這些協(xié)議借鑒了所討論的IEC6185-1、-23、-24和IEC62196標(biāo)準(zhǔn)，定義并使用專用連接器（圖7）。這些協(xié)議的范圍從CHAdeMO0.9到CHAdeMO2.0。CHAdeMO1.2（2017）和CHAdeMO2.0（2018）分別支持200 kW/500 V和400 kW/1000 V。CHAdeMO現(xiàn)在的目標(biāo)是900 kW的充電器，與中國電力企業(yè)聯(lián)合會（CEC）聯(lián)合開發(fā)一個被稱為“ChaoJi”的超高功率充電標(biāo)準(zhǔn)。這項合作還致力于成為第一個全球超快速充電器協(xié)議。2020年5月，CHAdeMO報告實現(xiàn)了全球安裝32,000個快速充電器的目標(biāo)，其中14,400個在歐洲。
圖7. 快速直流充電器的連接器類型。特斯拉在北美和其他地區(qū)使用一種專有的連接器。在歐洲和其他部署CCS和CHAdeMO網(wǎng)絡(luò)的地區(qū)，特斯拉正在順應(yīng)這些系統(tǒng)。來源：Enel X聯(lián)合充電系統(tǒng)（Combined Charging System, 簡稱CCS）
另一個快速直流充電協(xié)議和系統(tǒng)最初由歐洲和美國的汽車制造商、EVSE基礎(chǔ)設(shè)施制造商和其他行業(yè)相關(guān)參與者開發(fā)和認可。亞洲制造商也加入了該組織。這些機構(gòu)大多正式組織為CharIN協(xié)會，負責(zé)協(xié)議的開發(fā)和推廣。
CCS系統(tǒng)與適用的IEC、SAE和ISO標(biāo)準(zhǔn)一致，支持交流充電（單相和三相）和直流充電，提供超過200? kW的直流充電能力，350 kW正在準(zhǔn)備中。在撰寫本文時，CharIN網(wǎng)樁列出了已部署的超過33,800個直流充電點的總體數(shù)量，分布在以下功率范圍。6%低于50 kW，58% 50 kW，29% 150 kW和7% 250 kW。
CSS規(guī)定了兩種用于直流充電的連接器，Combo 1和Combo（圖8），它們在原來的交流充電對應(yīng)物（Type 1和Type 2）的基礎(chǔ)上，增加了一個用于直流電流的雙引腳插座。
在這種方式下，車輛上的獨特插座類型（每個地區(qū)）可以同時進行直流充電和交流充電。大多數(shù)CharIN的歐洲成員以IONITY的名義聯(lián)合起來，努力開發(fā)和部署一個全歐洲的快速充電樁網(wǎng)絡(luò)。
圖8. 帶有交流、直流（CHAdeMO）和直流（CCS）連接器的充電樁快速直流充電用例和配置
在前面的內(nèi)容中，我們已討論并了解了快速直流充電：
它是什么，它不是什么功率和電壓水平以及充電時間現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議
在以下內(nèi)容中，討論將使我們更深入地了解這項技術(shù)，并揭示：a）實際部署直流充電器的配置；b）介紹“引擎蓋”下的關(guān)鍵功率電子，這已成為電動汽車的基石。
不出所料，快速直流電動車充電是繼電動車本身之后功率電子領(lǐng)域創(chuàng)新的推進器之一，也是碳化硅（SiC）等新型電源技術(shù)采用最迅速的市場之一。
直流充電樁的基礎(chǔ)設(shè)施配置
直流EVSE部署的第一個也是最常見的使用案例包括一個端到端的系統(tǒng)，從電網(wǎng)到電動車的電池（圖9）。目前，這使用案例在充電樁和獨立的單體充電點中都可以找到，其中充電樁顯示了幾個這樣的轉(zhuǎn)換器。帶有多個快速或超快速充電器的充電樁需要一個高達1 MW（及以上）的高壓電網(wǎng)隔離變壓器，以便可靠地、不間斷地輸送電力。
在內(nèi)部，這些充電器由前端的AC-DC三相有源整流級組成，執(zhí)行功率因素校正（PFC）并提升直流鏈路電壓水平。隨后，一個隔離的DC-DC轉(zhuǎn)換級使輸出電壓和電流適應(yīng)電動車中電池的需要。
圖9顯示了該系統(tǒng)模塊。為了最大限度地提高能效和規(guī)模，對高電壓系統(tǒng)的需求越來越大。這既適用于中間母線電壓（在PFC和DC-DC轉(zhuǎn)換器之間），也適用于輸出電壓，因為800 V及以上的電動車電池正在變得普遍。
如此高功率和高電壓的應(yīng)用獲得了SiC模塊技術(shù)的好處，它表現(xiàn)出更高的擊穿電壓，更低的RDSON和動態(tài)損耗，以及卓越的熱性能。損耗的減少、提高開關(guān)頻率的可能性和增強的熱耗散使系統(tǒng)尺寸的縮小成為可能，無源元件的縮小和冷卻要求的降低。
這一系列獨特的性能使SiC模塊技術(shù)成為高效、功率密集和緊湊的快速直流充電解決方案的關(guān)鍵賦能者，可以方便地部署和大量擴展。在這種情況下，快速直流充電器的內(nèi)部模塊化也值得注意，因為大多數(shù)系統(tǒng)的特點是每個15-75 kW的堆疊子單元（圖9），這使得系統(tǒng)更加靈活和堅固，簡化了生產(chǎn)。
圖9. 快速直流電動車充電器的結(jié)構(gòu)圖(左)。具有多個功率級堆疊的高功率直流電動車充電器(右)第二種EVSE部署配置，隨著電動汽車進一步滲透到市場并搶占交通的重要部分，將獲得相關(guān)性，包括儲能系統(tǒng)（ESS）的整合。這個用例也可能涉及可再生分布式能源資源（DER）的整合，主要是太陽能。
這種類型的基礎(chǔ)設(shè)施將是維持電動車環(huán)境的一個關(guān)鍵支柱，充電樁將成為消費的焦點，并需要高的峰值功率。例如，5個額定功率為100 kW的充電樁將產(chǎn)生半兆瓦的峰值功率。僅僅依靠電網(wǎng)來維持多個充電樁的這種峰值功率實際上是不可能的，而這些充電樁將在全國范圍內(nèi)蓬勃發(fā)展。為了能夠在一天中可靠地提供能源，能源將來自電網(wǎng)，并在谷底時間轉(zhuǎn)移到高壓ESS。此外，太陽能將支持儲存的能量池，以幫助維持能量水平。
圖10. 儲能和太陽能與電動汽車充電樁整合的可能框圖這種配置將引起對不同結(jié)構(gòu)的直流充電器的需求，其中整流PFC級和DC-DC級是獨立的單元。圖10顯示了這種裝置的一個例子。在前端，三相PFC升壓級（AC-DC）將電力從電網(wǎng)輸送到DC BUS。在后端，該SC-DC雙向轉(zhuǎn)換器提供的由太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)生的能量被送入電動車充電器（DC-DC轉(zhuǎn)換器）或保存在ESS中。綁定在車輛上的降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器將使其輸出電壓適應(yīng)電池兼容的電壓水平400 V-1000 V。
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