电动汽车-充电世界里“无硝烟的战争”
这篇文章想梳理一下目前全球充电的接口和标准以及趋势；
我们从如下几个部分聊聊；
充电模式
慢充和快充
充电连接器物理尺寸和通信
大功率液冷快充
汽车的本质还是电池，它还是一个电动的产物，而电池的输入输出都是直流电，但是电网的电是交流的，所以这就导致了从电网拉电到车上要经过AC/DC的转换；其实严格意义来说没有交流充电一说，因为到电池的输入都是直流电，只不过取决于AC/DC的模块是在车上还是在充电设施上而已；早期功率比较小（电压电流都不大的）一般都只是通过车载的充电机把车外的AC转换成电池所需的DC，但是随着电池容量加大，整车续航加大，要求的输入的功率也在加大，同时时间也在不断的要求缩短，所以AC/DC逐步放在设施端，把充电模块一直在车上增加也是不现实的，所以有了“DC快充”的说法；
充电模式分类
电动汽车充电按照使用的场景不同一般可以分几种充电的模式，主要有2种说法
中国的GB和欧洲的IEC一样都是把充电模式分成了四类（模式1.2.3.4）
北美和日本J1722是分成l了3类（level 1,2,3)
j1722的三种充电方式
IEC的四种充电方式
其实不管怎么分，其实都是一种说法而已，实际市场上，我们更多的以“快慢充，或者交流充电、直流充电类描述”可能这样更能让消费者理解和接受；我们以充电模式1234为例来阐述一下彼此的区别；充电模式1、充电模式2、充电模式3、充电模式4， 我们国标里也对这四种方式做了详细的说明，有兴趣的朋友可以自己看看；
简单的罗列一下：
模式1-从常规电源插座（单相或三相）缓慢充电，需要非常长的时间
模式2-从常规插座缓慢充电，但是带缆上保护盒
模式3-使用具有控制和保护功能（例如SAE J1772和IEC 62196）的特定连接器进行慢速或快速充电
模式4-使用某些特殊的充电器技术（例如CHAdeMO）进行快速充电，就是直流充电
模式1
模式1和模式2我们可以简单的理解为就是把家用的三眼插座的电输入到车里，当然是AC电，家里的电压是恒定的，比如国内是220V，国外还有110V,240V等，这个看不同国家电网，主要用于非常小的功率场景，一般都是在3KW以内，讲白了这种充电方式就非常的简单，不存在特定的保护机制，要强调一点的是，在欧洲和北美很多地方，模式1是不能用的，模式1这种方式危险性还是比较大的，因为它没有任何的保护措施，就像我们给电瓶车充电是一样的，而且利用市电充电的时候，很难去有效保证你的墙上充电插座是靠谱的，拖线板更是如此了，长达十几个小时的持续十几安培的电流充电，很难保证墙面充电插座和拖线板不会老化出问题，尤其是一些老小区，可能墙内的电缆都是4方的，这也是很多飞线充电出现自燃的主要问题，尤其夏天高温的时候；
模式2
而模式2和模式的1的区别是模式2在电缆上多了一个控制盒（IP-PCD)，能够起到一定的保护作用，模式2基本上是鉴于模式1和3之间；模式1和模式2 基本上给一些小型的电动车辆，比如电动摩托车（在国内不多见），或者给PHEV等车型充电，当然这种充电方式时间比较长，基本上也都要十几个小时才能充满，适合过夜充电。
模式3
模式3就比较好理解了，模式3其实就是我们经常说的 “交流充电，慢充” ，一般是有专门的充电桩的，这个桩包含一些人机界面，还有收费模块啥的，慢充的充电电压和电流略大于飞线充电，功率一般在3KW~10KW之间，通过慢充一般的电动车需要至少8个小时才可充满，但是这种方式功率还是不大，但是相对比较安全；
模式4
最后一种就是模式4，模式4是我们常说的直流快充，模式1.2.3和模式4的区别是充电模块从车内到车外，这样可以增加更多的充电模块，而且充电电压是可以根据车辆的需要来调整的，充电电压最高可以达到1,000 V，电流最高可以达到400A。所以其充电是速度也非常的快，其目标是在20分钟左右充满80%的电；这个地方要多说一句，在CCS（欧洲人和美国人搞的一个联合充电）没有出来之前，只有日本人的CHAdeMO是正在意义上的充电模式4，就是快充，所有你看北美也好，欧洲也好，很多快充战 CHAdeMO 都是标配； 关于CHAdeMO的延申我们下文还会说到，CHAdeMO的夸张之路下文我也会聊聊，也有助于我们想想我们的布局；
除了这四种模式外，目前充电的方式也比较多，五花八门，还有什么无线感应充电，商用车的送电弓充电等，还有换电啥的，但是都是比较小众市场，我们不做过多阐述；
充电连接器物理尺寸和通信
确定了充电的模式，那么下一步就是把电充到汽车里，这个时候就需要定义这个传输电的媒介了，就是充电连接器，因为模式不同，功率电流大小不同，不同的国家，不同的电网等，这个充电连接器也是五花八门，但是有2点内容是最重要的：
1.充电系统，通信协议
2.连接器的物理接口；
1.充电系统，通信协议
目前全世界充电系统基本上就3套系统四种连接器，（因为欧美是一套系统，但是连接器是2种，combo1 和combo2)，日本人的CHADEMO,欧美的CCS,和我们的GB,而通信协议也分成了CAN通信和PLC通信2个阵营，中日是CAN通信的阵营，欧美的CCS是PLC的阵营；
CAN通信的方式 基本信号使用PWM信号完成，该信号根据IEC6185/1要求在控制先导的触电上传输，该通信比较复杂，但是比较细致，在充电的时候会通过端子插入确认是否插入连接器，在通电之前，先进行“握手”确认，同时桩端也会使用PWM的占空比将桩端的最大电流告知充电器，进行安全的充电；
另外一种就是PLC充电，PLC充电是通过在CP触点上调制高频信号（也称为电力线通信或PLC）以传输更复杂的信息来完成高级通信（HLC），这些信息可用于例如DC充电或其他服务，例如“即插即用”或负载平衡，高级别通信基于标准DIN SPEC 70121和ISO / IEC 15118系列，相比CAN通信，PLC交直流都是借助一套端子，所以看起来端子要少很多，但是不像CAN有安全锁等保护机制，PLC看起来更智能，有人说也相对不安全；
日本人一直在强力的推荐CAN通信方式，也在到处拉会员加入，至于CAN通信是否一定比PLC好，我不这么认为，我只能说各有各的优势和缺点，但是大家都需要同盟，尤其在前期市场上有了大量的老版本产品，这个就是不进则退的游戏，如果你不跑的快点，那份额就会被对手吃掉，前期的成本打水漂不说，话语权也没有了，在这点我看见我们意识到了这点；
基本上3套充电系统都更新到了第3代，3,0版本；
目前Chademo是速度最快的一个，其第3代和我们中国是联合合作的，推出了名为“超级（chaoji）”的第三代充电系统 ，这也是chademo的3.0版本；同时对应的接口中日各自推出chaoji 1和2的连接器；我翻看了IEC6219-3今年发布的标准，其中只有AA,EE,FF,属于我们BB（GB直流）没有写在里面，我猜大概率的我们chaoji的转接头会放进去，之前看南瑞倪总的文章也大概证实了这点；
欧美的CCS,从12/13年推出来至今也有七八年了，CCS，18年期间也升级过一般，CCS2.0版本，但是只是做了少量的优化，我们目前还没有看见CCS第3代的系统正式发布，我们从网上看资料了解，CCS3.0的版本会把反向充电等功能加进去，这个功能Chademo 已经批量应用很久了；
我们GB也在15年的时候更新过一版，笔者当时对这块非常热情.. 时隔五年，已经不在做技术，依然有在关注，希望此文画个句号；跑题了；15年的时候我们也升级过我们的GB充电，那个可以算第2次，去年的中日联合制定的'chaoji“应该属于第3代，从一些资料来看，chaoji没有动另外2家的蛋糕，但是我们可以利用chaoji让我们的车真正的走出去，而不是一直在窝里搞，至少可以通过一些转接头就能搞定；毕竟我们是全球最大的市场，而且我们的汽车工业需要借此上台阶和腾飞，从这个角度来说，我对这个产品充满了期待，也充满信心；
2.连接器的物理接口；
充电连接器的物理尺寸都是依据IEC62196的标准来的，AC的接口IEC62196/2里面分了3种，
DC的标准在IEC61296/3里面，同样也是分了3种；市场上应该有7种了，还是蛮复杂的，我们简单来梳理一下：
IEC62196/2:Type1 Type2 Type3 (AC慢充）--3类
IEC62196/3:AA BB EE FF (DC快充）-4类
如果算上我们最新的大功率”chaoji'和特斯拉自己的，那市场上这几年肯定会有10种之多，因为这2种都还没有被纳入IEC，所以在此，我们暂不过多讨论；从全球来看，的确资源浪费，但是从实际情况来看有无必要？绝对有必要，如果你不想未来被人卡脖子的话；
我们逐个来看一下
IEC62196/2:Type1 Type2 Type3 (AC慢充）--3类
IEC62196/2里规定的TYPE1的连接器形状最早来自SAE J1772中，最早是由日本制造商Yazaki制作开发的，用于早期的混动车型充电，IEC中规定其最高能承受的工作电流是32A，在SAE中电流要比这个大，在美国被允许最高80A, 它的诞生主要是因为早期日本人搞了很多混动的车型投放在美国市场上，所以其应用的客户群主要是日本和北美；
TYPE2最早是由德国企业Menneke开发的，这个类型的连接器允许工作电流高达63A,因为德国三相电是可以直接接到家里的，可以在家里利用壁挂式盒子充电，所以其单项单相电流高达70A, 我们的GB也是采用了这种方式，但是我们的接口端子是和欧洲的是相反的；TYPE2和GB在中国一样，欧盟也要求所有公共充电都是要接TYPE2接口的，所以如果你的车卖到欧洲，就得上这样的接口插座；
TYPE3是由制造商Scame弄出来的，主要的应用群体是法国和意大利，我一直觉得搞这么多接口，主要还是因为要平衡联盟里各自的利益关系，当然谁的胳膊粗谁占比也达，比如TYPE3就比较小众，这个类型产品之前出过不少问题，最新的IEC62196的标准好像是针对其优化过一版，这个类型的连接器其实比较简单，也没有控制导引的触点，其最高承受32A的单相充电，三相充电，最高达63A;这个和TYPE2一样；
IEC62196/3:AA BB EE FF (DC快充）-4类
AA
AA其实就是日本人的” Chademo连接器”，CHAdeMO是“ CHArge de MOve”的缩写，等同于“使用电荷移动”或“按电荷移动”或“充电”，它是快速充电器。该名称源自日语短语O cha demo ikaga desuka，其英文翻译为“一杯茶怎么样？”，指的是为汽车充电所需的时间。名字很奇怪,但是意思很明确，就是充电快；因为它是Chademo组织设计和使用的，CHAdeMO是日本制造商和日本电力公司于2010年初正式制定的DC充电标准,原始设计首次发布在日本标准JEVS G105-1993中，也是第一个也是当时唯一的DC充电选项，直到CCS于2012-2013年问世，该连接器旨在与实现符合IEC 61851-23的系统A和符合IEC 61851-24附件A的CAN通信的DC充电站一起使用，这个地方需要值得一提的是 Chademo的充电协议也是目前唯一一个可以反向充电，并且批量应用的协议；最新的CCS3.0里面也会包含反向充电的要求；
BB
BB的接口就是我们国标GB的直流充电口，这个端口和 Chademo一样，有很多PIN针，因为也是采用的CAN通信的方式，所以其通信针比较多；直流的端口也是我们自己开发出来的；目前也只有中国地区使用,这点其实挺悲哀的，我们虽然在IEC标准里面，但是很难说我们产品是国际标准；
EE/FF
EE和FF都属于CCS系统，CCS（Combined Charging System）系列是欧美正真意义上的DC快速充电系统，由欧美的主机厂（奥迪，宝马，戴姆勒，福特，通用汽车，保时捷和大众）联合推出，这个地方比较好的是，CCS在车辆端是一个二合一的插座，意思是 一个车辆的插座，即可以用TYPE1/2交流的插头插入充电，也可以用EE/FF的直流插头插入快速充电；这样的好处在于车辆在充电接口的尺寸可以缩小，也可以标准化；不需要像之前车辆要装一个TYPE1的插座，还得挂一个CHADEMO的插座（CCS没有出来之前），所以这个对CHADEMO是一种挑战；EE可以称为CCS1连接器”或“ Combo1连接器”是应用在北美的市场；FF可以称为CCS2连接器”或“ Combo2连接器”主要用在偶联邦的国家；
我们文章开头列了四个方向，我们上面聊了充电的模式、快慢充、充电连接器和通信，我们最后来聊一下大功率液冷充电
充电模式
慢充和快充
充电连接器物理尺寸和通信
大功率液冷快充
上篇文章简单的写过一些这个内容，这部分我接着把它写完；
“大功率液冷快充”， 很显然是大功率，那功率多大呢才算大功率呢，这个地方其实可以看2个阵营就好了，一个是CCS的代表阵营，另外一个就是我们和日本联合的chaoji,也是chademo3.0代表阵营；目前现有市场上，我们的GB最大是250A/750V,187.5KW, 日本的ChadeMo是1000V/400A, 400KW,CCS是 500A/1000V, 500KW，这些是最大的功率，实际上大家都没有做到这么大，国标一般也就150KW，电流200A左右，这样50方的线就可以，同样chademo实际也没有做到400KW的，CCS也是，电流基本上都是控制在300A以内， 为什么？因为电流大了，就需要更大截面积的电缆来传输电流，这样这样才能控制温升， 但是电缆无限的加大，理论上是可以的，但是实际你是拿不动的，400A需要至少95方，500A需要120方，带来的问题不仅仅是成本、无法操作、大的热量也是个问题；之前也聊过，那提高电压可不可以？可以是可以， 但是这条路需要走的更长，个中原因之前也聊过，这个地方不做讨论了； 虽然一堆问题，但是老百姓还是希望电动车能够像燃油车一样方便，尤其充电的速度等，而电池技术的逐步提升和完善，这就导致了下一代的功率更大，包括还有一些商用车，我们看见国内的商用车，包括一些工程车辆都在转型电动化，所以原来的充电需求肯定是不能被满足了；
我们如果提高传输的效率，就需要把电缆和连接器的传输温度降下来，或者一直控制在一个安全的水平，IEC的说法是90°
我们有看见欧洲的一些组和系统厂家也在讨论怎么控制这个热量，怎么去做热管理模拟和仿真，包括IEC的2020年的新标准里也要求了怎么去做热管理的测试；基本有几个步骤：
找出连接器和电缆温度最高的地方
针对这些地方加NTC，来检测温度
这个地方有个尝试需要提前了解，温度传感器是不能直接放在连接器端子上的，因为连接器端子在供电的时候，会有非常大的电势产生，这个电势会窜入到你的监测回路，严重会烧掉你的监测回路，更不要说测温了；几年前我也做过这样的设计，当时一直在想怎么解决这个问题，当时临时的办法还是采用了放在插头靠近端子的塑胶部分，但是这个情况下测出来的温度和真实的温度是有差距的，这种差距在一般情况下其实没啥问题，而且可以利用温度开关，到了一个临界值就断电，当时还在充电枪上增加了LED来闪烁提醒，还申请了专利（当然笔者的公司没有重视此事，就再没有弄下去） 但是问题依然是那个问题，就是这个差距的温度在一般情况下没有什么问题，但是如果出现一些突发情况，这个温度差是会反应不过来的，从而就失去了检测的意义；我们看IEC是怎么解决这个问题的，IEC是加了一个增热模块来给端子加热，来模拟突发情况，当然这只是一个试验回路，所以其电压非常小，传感器是可以埋在端子里的；IEC其实是通过突然的增加温度来找温度传感器测量值和实际温度的值的关系，实际温度突然增加，温度传感器也会温度上升；这个点就非常重要了，因为温度平衡后，这个同步的变化可以反馈到系统里，让系统立刻根据这种变化做成判断；这个也就避开了温感不能直接放端子上的问题了；
温度检测是一回事，我们还需要做的是要把这个充电带来的温度给带走，那怎么带走？ 就需要不断的给发热最严重的端子等部位进行冷却，就需要液冷回路，其实原理很简单，说白了就是在电缆里面增加一个专门的通道，通过放在充电桩里的液冷泵来推动液体在充电接口和泵之间循环流动，从而把热量带走，保证连接器充电时时刻控制在一个温度范围内；虽然原理简单，但是其实非常非常复杂，为什么这么说？因为这个地方需要考虑的问题非常多，是一个系统的问题，比如充电桩这么高的电压、电流，本身其系统发热就非常严重，增加铜排的截面积等方式也不显示，而且也调入了之前的问题漩涡中，所以也要一起冷却，这个就变得极其复杂了，更不用说IGBT模块等；
另外充电回路端，冷却速度怎么控制？ 每L带走多少热量？热平衡该依据什么模型计算，实际制造的差异怎么控制？ 许多问题需要去解决，之前我们就看见北美市场上投放的液冷充电就有泄露，导致某液冷连接器制造商不得不召回维修，这个地方有个常识，泄露不是内部泄露，是外部泄露，是外面的水，比如高温往往会有巨大温差产生的冷凝水进入到内部回路，导致问题；
我们线看看CCSM, 网上资料可以看到到欧洲CCS前2年在德国做了不少试点工程，当时上的是450KW,OEM是宝马弄的，充电桩是Allego的，液冷充电是菲尼克斯的，电气系统是西门子AG的；
液冷充电枪的原理没有那么复杂，网上有很多资料，感兴趣的朋友可以自己去找找，但是我个人认为带液冷的充电枪和线绝对会成为一个新的技术壁垒，不是谁都可以做，和能做好的； 当然未来的市场也是巨大的，入场券难也正常； 我们国内也有很多的企业都在做这方面的工作，比如中航、康尼、星星充电等，大家都是在摸索过程中，不断的积累经验和总结问题；
实物层面我有看见不少企业在做工作，但是仿真和模拟层面其实我看见的不是很多，当然也有可能是我不太了解，也欢迎再做这方面工作的朋友一起交流和探讨，为什么要去做热仿真和模拟？因为仿真可以从系统层面去分析热的问题，去找最薄弱的环节，从而再完善设计，再带入到实物进一步测试，看起来仿真的投入很大，但是其实是降低从成本的方式；西门子参与了欧盟整个CCS的充电的系统分析工作，之前看了一个视频，可以了解西门子是怎么去做模型的，怎么去分析薄弱环节的；视频的内容有点长，有45分钟，内容较长，要翻译中文花时间太久，感兴趣的朋可以自己看看；
去年中日的资料在网上我们可以找的到，我们有看见，新版的chaoji也包含了利用液冷进行充电，而且我们的功率更大，反而我们的接头缺很小，这个不得不说是个优势，这个尺寸大小对车辆端还是非常重要的，好布局不说，可以让OEM有更多的选择；
同时我们也看见了，我们对热管理也做了非常细的分析和考量，从某个程度来说，我认为我们考量的更为周全