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新 CHAdeMO 3.0 旨在統(tǒng)一全球電動汽車快速充電標準

2020-08-17 22:57:16·  來源：SAE International  
　
作者：Bradley Berman
本文原發(fā)表于SAE《汽車工程》雜志
 
與中國電力企業(yè)聯(lián)合會共同開發(fā)，更新的快速充電標準“Chaoji”有望在2021年下半年部署。
 
 
CHAdeMO 協(xié)會還在同時考慮通過提供適配器，以提高新協(xié)議與之前充電協(xié)議的兼容性。圖為其中一個適配器版本。（圖片來源：CHAdeMO）
 
在今年4 月 24 日，CHAdeMO 協(xié)會發(fā)布了 3.0 版“電動汽車充電協(xié)議”。這種雙向直流快充新標準（600 A, 900 kW）由 CHAdeMO 協(xié)會和中國電力企業(yè)聯(lián)合會（下稱“中電聯(lián)”）聯(lián)合開發(fā)，可以兼容當下各類電動汽車的所有現(xiàn)行充電標準。CHAdeMO 由日本五大汽車制造商和東京電力公司 2010 年成立，現(xiàn)已發(fā)展成一個擁有 400 多個成員的全球性協(xié)會。
 
該項目人稱 “ChaoJi”，旨在創(chuàng)建一套同名的升級版快速直流充電器標準。“ChaoJi” 項目開始于 2018 年：當時，來自中國的代表建議 CHAdeMO 協(xié)會能對中國的快速充電國家標準進行優(yōu)化。那時，中國已經(jīng)成為全球最大的電動汽車市場。國際標準化組織（ISO）的中國全國委員會和國際電工委員會（IEC）發(fā)布的標準稱為 GB/T 標準，即大家熟悉的“國標”。
 
“ChaoJi” 項目的早期目標是增加耦合器的機械強度并縮小其尺寸，但經(jīng)過從 2018 年下半年開始到 2019 年舉行的月度會議，CHAdeMO 和中電聯(lián)在再次擴充了項目目標。2019 年 7 月，各國電動汽車用充電技術(shù)專家齊聚日本東京，參加了第一屆國際ChaoJi技術(shù)研討會。
 
 
CHAdeMO 3.0 充電連接器原型（下）與當前 2.0 版本的對比圖。（圖片來源：CHAdeMO）
 
900 kW 的重型車輛充電連接器
 
事實上，CHAdeMO 早有計劃升級其現(xiàn)有的400 kW 充電協(xié)議至 3.0 版本，將充電功率提升至令人驚嘆的 900 kW（峰值電流 600 A、1500 V），從而覆蓋卡車和公共汽車等重型車輛的充電需求。不過，CHAdeMO協(xié)會將在 3.0 標準中提供多種充電功率，從而適應更多類型的電動汽車，并同時解決在公路充電站之外的充電需求，比如家或單位等。
CHAdeMO 協(xié)會歐洲秘書長Tomoko Blech 在給 SAE《汽車工程》的電子郵件中解釋說：“首款使用 ChaoJi 充電標準的電動汽車最早有望在 2021 年底問世。”她寫道，得益于中國龐大的電動汽車市場，我們有望以較低成本實現(xiàn)CHAdeMO 3.0 標準的推廣。
 
Blech 寫道：“其中方法之一便是借助中國的新國標，中國占全球快速充電器市場的80%，我們可以通過規(guī)模經(jīng)濟來降低成本。”中電聯(lián)的成員首先進行了早期設(shè)計工作和原型制作。接著，中國和日本的團隊將共同確認聯(lián)合開發(fā)的新標準可以兼容現(xiàn)行的CHAdeMO 和國標充電標準。
 
 
測試標準將于 2021 年成型
 
Blech 在電子郵件中聲稱，“為了使CHAdeMO 3.0 可以從硬件、軟件和安全要求方面盡可能兼容最新版本的 IEC、ISO 和 SAE 相關(guān)標準，大家作出了巨大的努力。”目前，中國已經(jīng)在475 kW 充電器（500 A）方面取得了試驗成功，充電 10 分鐘即可讓車輛跑 250 英里。
 
項目負責人聲稱，如果汽車制造商使用800 V 電池系統(tǒng)，單位時間內(nèi)的充電量將是之前的 2 倍。2020 年 2 月 6 日，位于日本千葉縣的 UL Japan Kashima EMC 測試實驗室已經(jīng)成功完成了新型充電系統(tǒng)（最大電流600 A，采用液冷技術(shù)）的前期技術(shù)演示。目前，項目成員正在編寫 CHAdeMO 3.0 充電標準的認證測試標準，預計將在 2021 發(fā)布。CHAdeMO 已經(jīng)通過美國認證，由IEEE 統(tǒng)一管理。
 
未來，市面上還將出現(xiàn)相關(guān)適配器，讓使用特斯拉和CCS 充電標準的車輛也能使用 CHAdeMO 3.0 充電器。”但這些充電器將主要來自第三方供應商，而不是 CHAdeMO 或中電聯(lián)。特斯拉自 2012 年即加入CHAdeMO 協(xié)會，并且還生產(chǎn)銷售“特斯拉—CHAdeMO”適配器。行業(yè)集團 CharIn E.V. 一直致力于推動 CCS 成為全球統(tǒng)一電動汽車充電標準。該公司曾在2019 年的一篇文章（點擊文末閱讀原文）中公開表明立場，反對使用任何電動汽車用充電器適配器。
 
 
正在為一輛日產(chǎn)Leaf 電動汽車充電的現(xiàn)行版 CHAdeMo 充電連接器。與未來的 3.0 版本相比，這款 2.0 版本更大、更重、更厚實。目前，日產(chǎn)等多家日本 OEM 都在使用CHAdeMO 充電協(xié)議。（圖片來源：Lindsay Brooke）
 
為電動汽車“上網(wǎng)”鋪平道路
 
CHAdeMO 標準問世以來，最特別之處便在于“雙向充電”，即允許從電動汽車向電網(wǎng)輸送電力。但事實證明，這對ChaoJi 項目來說是一個挑戰(zhàn)。目前，新的 CHAdeMO 耦合器在設(shè)計中考慮移除之前版本中的可選引腳，進而將引腳數(shù)量從七個減少到四個，可以為雙向充電器提供12 V 輔助電源。
 
SAE 混合動力/插電式電動車輛通信與互操作性工作組主席Rich Scholer 表示，SAE J3072 標準委員會正在進行最后階段的更新，從而使 J3072 標準可以滿足 IEEE 1547-2018 標準對雙向充電的要求。J3072標準更加偏向交流充電，而非直流充電。Scholer 指出，IEEE 1547-2018 也適用于具備雙向充電功能的 SAE 直流充電器。
 
在 ChaoJi 的設(shè)計中，CHAdeMO和新國標充電器將采用相同的硬件。不過，為了保證采用 ChaoJi 充電標準的車輛可以兼容目前具備雙向充電功能的 CHAdeMO 充電器，充電器還必須配備一款特殊的入口適配器和專門的雙向充電序列。Blech寫道：“在可用引腳（信號）更少的情況下增加新功能，并同時確保魯棒性、電磁抗擾度并與現(xiàn)有的 CHAdeMO、新國標和 CCS Combo 協(xié)議完全兼容將是一個相當大的挑戰(zhàn)。”
 
此外，為了兼容不同的協(xié)議，我們還必須增加一個導頻控制電路，隨時檢測需要使用哪一套通信協(xié)議。根據(jù)Blech 的說法，ChaoJi 項目的下一步目標是實現(xiàn)與 CCS 使用的 ISO 15118 協(xié)議的完全向后兼容。CHAdeMO 協(xié)會雖然將全球協(xié)調(diào)作為其長期目標之一，但同時很清楚，汽車制造商、充電器制造商和充電站運營商需要10 年或更長時間才能過渡到新標準，這就是為什么向后兼容性也是至關(guān)重要的。但 ChaoJi 是一套具有前瞻性的協(xié)議，特別是其中有關(guān)下一代電池技術(shù)的內(nèi)容。
 
“除了符合規(guī)范和標準之外，電池系統(tǒng)的設(shè)計將取決于每家OEM的策略。”Blech 寫道，“但有一件事是肯定的，固態(tài)電池能夠承受非常高的充電速率，而且無需配備昂貴的熱管理系統(tǒng)，因此固態(tài)電池在電動汽車領(lǐng)域的應用勢必帶來重大突破，這可能將出現(xiàn)在21 世紀 20 年代中期。”
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