【讲堂】到哪都能充电？要感谢国标

踢车帮 2023-07-19

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导读


NACS（North American Charging Standard）北美充电接口标准，名称很大，但却是特斯拉独有的充电接口，去年11月，特斯拉将自己的充电接口（Tesla connector）标准更名并开源。意图取代当前北美CCS1/SAE J1772接口，成为新的统一充电接口标准。

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到哪都能充电？要感谢国标 10:22
如今特斯拉的野望似乎已经实现大半了。今年5月福特、6月通用相继宣布，加入特斯拉的充电网络，遵循特斯拉制定的标准，从2025年开始陆续起为自己的新车上搭载NACS接口。这两位美系前二加入也意味着北美市场地充电接口即将迈向统一。
这不，Rivian、沃尔沃等车企也相继投入了NACS的怀抱。
★ 正在统一北美的NACS 
NACS充电口相较于我们常见的国标充电口，最大的区别在于它统一了快慢充，不论交流还是直流都可以使用这一个接口。而且相比国标直流接口以及北美的CCS1交直流组合接口，NACS的体积更小，看上去符合人们对下一代接口的预期。

NACS和CCS1尺寸对比
但NACS接口其实并不是什么新东西，一直以来都搭载在特斯拉北美版车型上，就算在国内也出现过。特斯拉刚入华时，最早一批的2014款、2015款Model S便采用了这一充电接口。2016款车型上，特斯拉Model S换装了魔改的欧标Type 2充电口。之后2015版国标正式施行之后，从2017年底开始，特斯拉在国内才全面换装了国标接口。

从左至右分别为特斯拉的国标充电口，魔改欧标Type 2充电口

NACS充电口
得益于特斯拉统治级的市场占有率和大力发展的充电网络，虽说NACS早先仅是企标，但却是北美市场中装车以及装桩最多的接口。
根据特斯拉官方数据，使用 NACS 充电标准的车辆数是采用 CCS 标准车辆数的两倍，特斯拉超级充电网络中采用 NACS 充电标准的桩数比所有采用 CCS 标准的充电桩总和还要多出 60%。
高市场占有率是统一的基础，而NACS的设计也称得上高瞻远瞩，高充电功率，高适配性也让其能够直接适应未来的充电需求。
★ 2015版国标使国内先一步进入大一统时代 
美国正在经历的，是我们已经完成的。当前美国市场上，现存适配特斯拉车型和使用J1772标准的充电桩，两者无法简单兼容，需要另配转接器。

而在国内，只有非常早期的电动车老用户才会有印象，在2015版充电桩相关国标推出之前，经常会有车辆充不上电的情况，其中有充电接口不兼容的，也有充电协议不匹配的。
就像早些年的手机充电器一样，接口多种多样，物理尺寸上的区别就直接限制了通用的可能性。
而2015版充电国标发布后，统一了电动车/充电桩充电接口、充电引导电路与通信协议之后就几乎消失了。现在的电车不论去哪个充电桩都能够充电。
标准统一的价值不言而喻。只是随着电池技术的发展，车辆的带电量越来越高，充电速度越来越快。
★ 当年的屠龙勇士变恶龙，现有国标限制了充电功率的进一步提高 
使用公共快充桩多的用户可以观察到，250A是一个门槛。大部分的公共充电桩充电电流上限都设定为了250A。

甚至不少充电桩本身功率足够大，额定电流也有三四百安培，但却是一桩多枪，分配到每个枪的上限都只有250A。
导致绝大部分400V平台的车辆很多无法利用充电桩的功率上限，先一步达到电流限值，充电功率峰值只有400V*250A=100kW左右。
是什么让充电桩不约而同的选择了250这个数字呢？
原因就是我们的标准已经显得落后了。车辆充电相关的国标：GB/T 18487、GB/T 27930、GB/T 20234等都停留在2015版。
而充电桩的推荐性标准GB/T 18487.1-2015中对于直流供电设备充电电流的优选值最大便是250A。

GB/T 18487.1中给出的直流充电推荐值
于是一般充电桩生产企业执行国标生产的充电桩自然也就将电流限制在了250A。
但因为这并非强制标准，所以充电桩究竟电流可以多大其实并没有限制。看看特斯拉的V3超充，极氪的极充、路特斯闪充、蔚来500kW超快充等等，峰值电流都可以达到500A、600A甚至更高。
车端同样如此，采用400V平台大电流充电方案的特斯拉、极氪、还有小鹏P7i等等车型，峰值充电电流也能够轻松达到400A以上。
更核心的问题出在GB/T 20234-2015系列：电动汽车传导充电用连接装置，也即充电接口的国家标准。
20234系列标准分为：20234.1 通用要求、20234.2 交流充电接口和20234.3直流充电接口三个子标准。
GB/T 20234.3直接规定了直流充电接口，包括桩上的充电枪以及车上的充电插座的相关技术要求。其中电流额定值范围最大也是250A。
这个标准是工信部车辆公告的准入标准之一，虽然名为GB/T推荐性标准，但实际上车辆想要合法销售上路，这个标准就是强制执行的。

虽然，20234.1虽然还有关于400A接口的相关要求，但当初制定时也却是没有考虑到未来车辆充电电流的急剧提高，在实际应用场景中缺少实用性。
比如这一条：额定电流400A的插头、插座应该使用240平的导线和120平的接地线，是250A要求的两倍有余，250A插头的沉重已经让许多人大呼费力，按照这一标准做400A充电接口就是实打实的健身器材。
这种情况同样可以从手机行业做类比，如今虽然Type-C一统天下，但快充还严重依赖于手机厂家的自有协议。
小米的充电头没法给OPPO快充，只能走通用的QC协议，速度慢了许多。
直流充电接口的国标GB/T 20234.3-2015，相当于手机充电中通用QC标准。里边额定电流只写到250A，也就意味着具有国家监管背书的电流范围只到250A。

上边提到的走大电流快充方案的车型能够达到400A乃至更高的充电电流，他们的接口同样是按照国标中最大的250A来进行准入测试。
标准是互认互信的一杆公平秤。更大的电流会带来更大的安全风险，整个链路上桩、接口、线路、电池都有影响。自家的好说。别家的车，没有国家的统一监管，又凭什么保证能够安全地承受大电流呢。万一起火了，责任是桩的还是车的？其中的风险不言而喻。
所以这些车型在非自营的充电站上，往往存在兼容性问题，充电电流总会受到限制无法达到标称值。
曾经统一接口方便用户的屠龙勇士，已然成为了制约充电速度进一步上升的恶龙。
★ ChaoJi还是升级 
国标焕新已经迫在眉睫，但如何换？目前中国电力企业联合会和全国汽车标准化技术委员会有着不同的意见。
这两家都是2015版国标的编制单位。现在2015国标中的GB/T 18487.1和27930，也就是充电系统和通信协议标准，归口单位是中电联。车端及连接器相关的GB/T 20234.1/.2/.3，标准归口单位是汽标委。
时至今日，标准焕新阶段，中电联这一次除了之前归口的18487.1和27930，原本不属于其编制范围的20234系列也进行了一手抓。其编制的新版标准包括GB/T 20234.4已经完成起草，处在征求意见阶段。

汽标委代表的升级版国标20234.3起草单位（上），中电联ChaoJi标准国标20234.4起草单位
只是汽标委隶属工信部，新车公告便归属与工信部管理，升级版20234.3自然会在工信部公告管理体系中，但20234.4则并没有定论。从标准的起草单位便能够看出，ChaoJi处于弱势地位。
★ 墙内开花墙外香的ChaoJi充电 
在这种弱势条件下，仍能诞生的自然不是弱者。中电联推行的ChaoJi充电。不仅仅是接口标准，更是一套完整的电动汽车直流充电系统解决方案。
这是一种全新接口，由中国主导，联合日本CHAdeMO协会共同开发，技术上解决了国际上现有充电系统存在的一系列缺陷和问题。

ChaoJi充电系统的主要优势在于：
➤安全性更高，相对于现有国标，其机械强度、电击防护、防火和热安全设计都有较大幅度的提高。
➤充电功率更大，电缆考虑了液冷，最大充电功率支持到1500V、600A、900kW。
➤直流充电接口电子锁可靠性提高、加深插座前端导向插入深度、机械强度大幅提高，且尺寸大幅缩小，基本和特斯拉的NACS在同一水平。

兼容性好，ChaoJi充电系统在设计时充分考虑了向前兼容问题，充电导引和通讯上能够适配国际上现有的4种主流充电系统。当前存量充电桩通过适配器物理切换尺寸后即可使用。

面向未来：ChaoJi充电系统支持即插即充、V2X、自动充电等新技术、支持通讯接口从CAN向以太网升级，控制导引电路预留机械编码、为千安以上的超大功率充电留有升级空间。
相对于在现有4大接口体系基础上进行国际化，ChaoJi作为一种全新设计，脱离现有体系、具有前瞻性、兼容性优秀的新标准，新接口，显然更具有服众的资本，因而也逐渐呈现了墙内开花墙外香的态势。
作为技术的发起者之一，日本自不必说，CHAdeMO 3.0就是ChaoJi的日本名称。
而在欧洲，ChaoJi也获得了IEC的认可，由中国联合日本发起的IEC PAS 63454 电动汽车传导充电—GG类型直流车辆耦合器(IEC PAS 63454 ED1: CONDUCTIVE CHARGING OF ELECTRIC VEHICLES - DC VEHICLE COUPLER CONFIGURATION GG) 在IEC SC23H获得全票通过，即将正式出版，ChaoJi充电接口技术方案将会正式成为国际标准。
此次批准发布的IEC PAS 63454接口标准，和目前正在编制中的IEC 62196-7直流充电适配器标准，以及将在IEC TC69 ahG17和MT5中讨论的下一代导引电路、安全要求和控制时序等标准将共同构成完整的ChaoJi国际标准体系。

只是ChaoJi充电好归好，但最大的问题在于它和现有的国标充电口不兼容，而且是物理结构上的差别。其协议虽然兼容现有标准，但仍然需要物理转接头或者需要配置双接口以适应现有存量车/桩仍是不争的事实。无疑是多了一笔开支，以及占用了额外的空间和重量。
★ 不彻底但最亲民的升级方案 
汽标委同样也有一套升级方案。不改变现有接口的物理结构，最大化兼容性，解决大部分现有国标问题的升级方案。也即2015版国标的升级版。
针对现有标准的问题点，新版接口做出了相应的调整，比如将电子锁移至车端、增加了远程唤醒、提高额定电压至1500V，提高电流至300A。引入了线缆的主动冷却条件，电流在主动冷却下可提升至800A甚至更高，这取决于冷却条件。
这是与ChaoJi方案完全相反的一条技术路线。ChaoJi的优势是它的劣势，而ChaoJi的劣势自然是他的优势：
对当前存量充电设置与车辆具有极佳的适配性，但不具有国际化的基础。
说句不好听的，ChaoJi的技术路线的确更优秀，目标更高，对中国汽车行业的未来发展更有利，但他真的更“好”吗？
从普通消费者的角度出发，是否真的需要这种国际化通用性？
截至2022年底，中国新能源车保有量超过1300万量，充电基础设施保有量超500万台。这不是当初一统天下的充电国标所处的2015年，如此庞大的存量是不可忽视，不可抛弃的。

这也意味着，除非升级版国标能够和现行国标一样成为毋庸置疑的统一标准，那么不论未来究竟是两者共存还是ChaoJi独霸，车企都需要给车辆配置转接头，桩企则可能需要给一个充电桩上配备两种不同接口的充电枪。而最终这些成本的上涨都会转嫁到消费者头上。
北美正在迈向统一，而中国似乎因为前些年更加快速的发展变成了一艘难掉头的大船。

撰文丨Route64

版式丨兔子

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