倪峰：《中國電動汽車傳導式充電接口標準回顧與進展》

 

 

 

 

演講實錄

 

 

 

國網(wǎng)電科院實驗驗證中心副主任倪峰出席論壇并發(fā)表主題演講——《中國電動汽車傳導式充電接口標準回顧與進展》。

 

 

以下為演講實錄：  

 

大家上午好！今天我的主題是充電汽車接口標準化的回顧與進展。首先介紹一下中國的電動汽車充電接口發(fā)展的歷史，以及現(xiàn)在我們正在做的幾項國標進展情況，給大家分享一下。

 

電動汽車充電設(shè)施很重要的一個標準就是接口標準，充電接口包括充電連接器，包括導引，包括通信協(xié)議，包括充電系統(tǒng)，尤其是系統(tǒng)安全和操作控制的問題?，F(xiàn)在目前在我們國家針對這幾項標準，主要是下面幾個系列標準，一個是18487.1（充電設(shè)施基礎(chǔ)標準），它定義了傳導式充電接口所有的基本概念，充電的框架，包括里面的一些控制時序、導引電路都在這里面完成，交流和直流部分都有涉及。還有一個是27930，這個標準主要針對的是通信協(xié)議（直流充電），其次是20234系列，一共有四部分，第一部分是通用要求，定義了充電連接器的一般性的要求和試驗方法。第二部分是關(guān)于交流接口，第三部分直流接口，第四部分大功率直流充電接口，也是新一代直流充電接口（Chaoji方案），這是目前關(guān)于傳導式接口標準的基本情況。

 

首先，給大家簡單回顧一下充電標準的歷史。充電接口交流出的比較早，上世紀九十年代美國SAE出了現(xiàn)在的Type1的接口，后來中國出了Type2的標準。實際上直流充電接口出現(xiàn)比較晚，全世界第一套直流充電接口是日本的CHAdeMO，2011年正式出來。中國2011年中國推出了2011版的充電接口標準，歐美CCS2013年完成CCS標準。在2011版的時候，當時我們處在非常懵懂的狀態(tài)，產(chǎn)業(yè)才剛剛開始起步。2008年國家開始搞十城千量，現(xiàn)在看是非常小的數(shù)字。

 

2011版的標準真正開始啟動編制差不多2010年的時候。當時的情況是“十城千量”進行了兩年，當時的情況并不是非常順利，大多數(shù)城市是把它作為一個割裂的項目，互相之間沒有聯(lián)系，充電接口非常亂，有的直接拿工業(yè)連接器直接用了，有的把鐵軌上的連接裝置拿過來用，通信協(xié)議也非常亂。那時候國家開始說需要一個統(tǒng)一的標準開始做這個事，由于當時對充電了解非常少，國際上也沒有什么參考，尤其是直流，當時日本的CHAdeMO剛剛出來，我們的標準有非常濃重的CHAdeMO的影子，包括里面用的通信、輔助電源都是仿照了日本的思路。由于種種情況，我們要求中國自己獨立做一個標準，一定要跟國外有區(qū)別，當時在日本的基礎(chǔ)上做了一些當時認為是優(yōu)化，后來發(fā)現(xiàn)其實很多地方的設(shè)計是有問題的，后來匆匆把2011版推出來了。這個標準它連電子鎖都沒有，充電槍可以直接拔下來，包括導引電路、通信協(xié)議存在很多缺陷。

 

2014年的時候，在2011版的基礎(chǔ)上進行了改進，推出了2015版（現(xiàn)在的接口標準）。雖然我們意識到當時有很多問題，但是當時有一個指導原則，我們不能修改2011版的接口，怕對當時的產(chǎn)業(yè)造成沖擊。因為2011版設(shè)計的時候，尤其連接器的設(shè)計，存在著很多天生的缺陷，比如鎖的邏輯、防護方式，都是存在著很大的問題，但是由于2015版必須插在2011版的限制，造成了無法根本上解決這個問題。2015版只是做了一些所謂的改進，即使這樣大家可能也知道2016、2017年的時候出現(xiàn)了大量的問題，到現(xiàn)在也有很多問題，槍插上去拔不下來，鎖不可靠、易破損等等都存在在接口上。

 

2016年開始我們就在想是不是做一個徹底的解決方案，把這個問題解決掉，后來誕生了Chaoji解決法案。

 

我們馬上要發(fā)布幾項國家標準的編制原則，前面我回顧了為什么做新的標準，首先我們要解決以前遺留的歷史問題，更重要的是為未來的電動汽車充電設(shè)施的發(fā)展打下非常好的基礎(chǔ)，向前向未來兼容，使它做到平滑的升級，而不是以前每做一次修改都對產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生一次振動，我們希望把這個問題徹底解決掉。第一個原則，對原有標準不做非常大的改動，只是做一些提升，讓大家盡量保持穩(wěn)定。同時，我們要采用一個全新的設(shè)計，考慮到兼容問題的情況下，提升安全性和可操作性，一方面為未來打好良好的基礎(chǔ)，我們更希望這個標準走向世界，而不是停留在中國。

 

這個標準的修訂過程本著完全開放的原則，對整個社會完全開放。所有標準和討論現(xiàn)在基本上都沒有面對面的會議，全是線上形式，我們討論的信息在群里都是公開的，參加的企業(yè)非常多，包括電池、汽車、設(shè)施、制造商等等，都在里面發(fā)揮了各種各樣的作用，也有人在里面旁聽一下，也提出了很多貢獻。整個編制過程中不僅對中國開放，對全世界也開放，我們收到了來自德國、日本、荷蘭等國家發(fā)過來的意見，進行了修訂。

 

整個過程是一個透明的過程，我們采用了以前在各種國家標準的編制里面都沒有出現(xiàn)過的一種方式進行標準編制。也就是說，以前往往有一個牽頭單位，所有工作基本上都由這個牽頭單位做，平時也不怎么跟大家交流，一般來說拿到任務(wù)以后寫好一個草稿開一次會，這個會一般一天時間，回去大家改改再來一次會議，差不多就可以報批了。這次我們完全采取了不一樣的措施，整個標準從一開始的方案設(shè)計、初稿的完成，我們都是公開的。每個禮拜針對三項標準都有分別的會議，一個禮拜開三次會，平均下來2~3會議，以電話會的形式，每次都有一個專門的主題進行討論。過程中，差不多兩年時間開了160多次會議，前前后后行業(yè)上征集了2600多條意見，對整個標準進行了詳盡的討論，包括還有很多廠家給我們提供了大量測試數(shù)據(jù)，對標準進行不斷地完善。

 

同時，除了在國內(nèi)開會議以外，在國際上我們成立了新時代充電接口的工作組，這個工作組里面分了三個子工作組，針對充電系統(tǒng)、連接器、通信協(xié)議。來自德國、美國、日本、荷蘭、韓國這些國家的專家都參加了這個討論，對整個標準進行了非常完善的意見征集，包括測試，同時這個標準也同步在IEC也在做一些工作?，F(xiàn)在其中連接器的部分，以IEC63454上個禮拜正式發(fā)布了，關(guān)于適配器的標準現(xiàn)在正在制定中，已經(jīng)完成了第一輪的CD意見征集，馬上要進入CDB的階段。

 

另外，在標準編制過程中我們發(fā)現(xiàn)了一個問題，我們希望結(jié)合國標委正在推動的標準數(shù)字化的方向做一些改革。原來一項國家標準編制發(fā)布以后，到第二輪的修訂一般來說要3~5年時間才可能修訂它，三年時間內(nèi)不能動它。大家知道，我們這個行業(yè)變化日新月異，每天都有新需求出來，尤其各種各樣的商業(yè)模式，還有各種各樣充電的方式，比如我們前面收到有些企業(yè)提出的脈沖式充電、脈沖式加熱這些請求，如何把這些東西和標準結(jié)合在一起，我們希望做一個開源的項目，這個項目剛剛啟動，我們會專門成立一個技術(shù)組維護這個標準，把這個標準電子化。我們會有一套電子系統(tǒng)維護這個標準體系，但是這個東西通過技術(shù)委員會不斷地迭代，這個方式在國際上非常流行。美國SAE的標準兩三個月可以進行一次（修訂），我們希望做成這樣，一旦有新的應(yīng)用出來以后，相對成熟以后就可以納入到組線里面成為組標準，用這種方式維護標準，我們希望對產(chǎn)業(yè)進行非常快速的迭代，把需求反映到標準里面去。標準報過來又去支撐各行各業(yè)。

 

原來的標準有一個非常大的問題，現(xiàn)在這么多的汽車廠家，都是參差不齊的，尤其對于底層的理解存在很大的問題。我們希望通過開源的方式，免費提供給這些廠家，廠家拿到這些底層代碼以后，只要在上面做應(yīng)用就可以了，不需要對底層的通信擔心，以這種方式可以解決互操作的問題，同時對產(chǎn)業(yè)也是一種提升。

 

 

下面簡單的把幾個標準的修訂情況給大家介紹一下：

 

1）GB/T18487.1。18487.1這是最基礎(chǔ)的部分，框架、定義、安全都在里面做了。整個標準和2015版比有質(zhì)的提升，送審稿篇幅達到了180頁，原來三個加一起都沒這么多，把以前說不清楚的問題從基本概念開始進行了定義，包括像一些兼容性的問題、互操作的問題、安全性的問題都進行了非常詳盡的定義。所有條款的要求全部和最新版的IEC標準同步。

 

2）GB/T29930。27930的通信協(xié)議，原來最早這個標準的框架在2011年的時候由中國南方電網(wǎng)提出的，當時做這個標準的時候參照了電力標準，作為一個控制標準來做的。大家做過的都知道，定義得非常死，基本上按一個點對點的通信去做這個事情，所有事情都定義到比特、定義到字節(jié)去做的，完全是一個基于控制的協(xié)議。實際上，如果大家看過ISO15118（歐美用的標準），包括充電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，控制只是其中一部分，越來越多會涉及到商業(yè)模式上的東西，比如以后賬單的傳輸、身份的識別、信息的安全，像這些東西如果用27930原來的架構(gòu)基本無法實現(xiàn)，所以新標準做了非常大的改變。

 

我們提出了分層的架構(gòu)，用ISO的七層的架構(gòu)用了其中幾層，物理層、傳輸層和應(yīng)用層，有了這幾層應(yīng)用層和物理層完全分離開了，汽車通信技術(shù)正在從Kan向以太網(wǎng)發(fā)展，那時候應(yīng)用層可以直接裝載在IP上走，不需要重新做一套東西。在整個功能上，我們引入了類似于軟件工程里面的重載的概念，進行一些功能我們進行了一些可重載的設(shè)計，大多數(shù)數(shù)只需要充電，不需要V2G和其他特殊的功能，只要用一個功能模塊最基本版就可以實現(xiàn)這些東西，一旦有新需求出來以后，這時候可以重載以一個新的功能模塊加上去。在不改變以前所有的硬件和軟件的情況下，只要改變一個配置就可以把新功能引進來，這樣整個架構(gòu)可以非常靈活，支持各種各樣的功能，未來引入任何新功能，都可以重載設(shè)計，這是安全軟件工程的方法重新設(shè)計了系統(tǒng)框架。

 

3）GB/T27930?，F(xiàn)在出現(xiàn)的第一版的27930描述的是框架和最基本的功能模塊，與此同時有很多企業(yè)現(xiàn)在正在定制一些比較特殊功能的模塊，比如歐陽院士團隊下面有一個團隊做脈沖加熱，可以專門針對脈沖加熱做一個模塊，替代掉供電模式，完成特殊的方式，這樣整個標準就具備了非常好的形式，不像以前牽一發(fā)而動全身，現(xiàn)在完全不需要這樣做了。

 

4）GB/T20234.4。關(guān)于連接器方面，我今天主要講一下20234.4，定義為Chaoji。除了連接器本身的端面，現(xiàn)在我們在IEC已經(jīng)發(fā)布了，車輛適配器也在IEC立項了，關(guān)于溫升我們準備和國際組織做一些同步。我們希望是一套完整的東西，出來以后比如如何兼容原來的2015版，怎么兼容CCS，怎么兼容CHAdeMO我們都有詳盡的說明，這是一套國際化的設(shè)計。未來采用這套標準的車，用這個適配器就可以兼容CHAdeMO或者CCS的標準。目前日本的系統(tǒng)和中國的系統(tǒng)完全做過了測試，在日本發(fā)布了CHAdeMO3.0，馬上4.0要出來了，會針對Chaoji完成國際化的過程，整個標準的定點定位不僅定位在中國的市場，我們希望做一個全世界的通用標準，在全世界得到應(yīng)用。

 

如圖所示是目前標準的一些進展情況，整個標準差不多經(jīng)歷了近兩年時間，從立項開始?，F(xiàn)在這三個標準上禮拜在北京剛剛完成了送審，在國慶后報國標委報批，應(yīng)該在年內(nèi)或者明年年初會正式發(fā)布這三項標準。

 

最后簡單說一下關(guān)于標準的一些看法。怎么樣讓標準引領(lǐng)一個產(chǎn)業(yè)？其實這里面涉及到很多問題：

 

1）需要一個安全嚴謹可知性的標準，經(jīng)過我們的努力基本上可以達到這個方向。標準寫得不嚴謹，不可執(zhí)行，比如你想指導一個行業(yè)，大功率充電機這樣的標準拿過來只有三四頁紙，這樣的標準沒有執(zhí)行的可能性。我們國家很多標準都是這樣，只寫了一些放之四海皆真理的幾句話，但是不給你試驗方法，不給你合格判定條件，不告訴你整個詳細的要求參數(shù)，比如用了這個東西以后不能著火，像這種要求提出來以后等于沒提，所以標準的可執(zhí)行性是第一要滿足的。

 

2）我們需要有一個方法去推廣這個標準。如果按傳統(tǒng)的方式，幾年迭代一次，這種標準實際上到最后會逼著大家在這個過程中出現(xiàn)很大的混亂。A廠家做一個，B廠家做一個，亂七八糟一大堆東西，非常亂。我們認為ABC廠家可以分開做，做到一定程度的時候，必須需要一次迭代，在國家層面上對這個東西進行一次判定，盡早地把這個東西迭代到正確的方向上去，這樣才能保證一致性。

 

3）需要一個強制權(quán)威可追溯的標準認證保障體系。這一點大家深有體會，現(xiàn)在往往有了1、2，沒有3也是空的。因為沒有一個強制的方式去對這個標準進行驗證的話，這個標準大家最后不執(zhí)行，現(xiàn)在很多廠家做形式實驗的時候是一臺機器，往設(shè)備上放的時候完全不一樣，我們前面做測試的時候也發(fā)現(xiàn)了這個問題，比如充電器里面省掉一個k3、k4，車上k5、k6省掉一個，但是送檢的時候都有。所以只有這三條都滿足了，才是一個好標準，今天分享到這里，謝謝大家！