CROSS-STANDARD · 指南

電動汽車充電連接器兼容性——各市場GB/T 20234、IEC 62196、SAE J1772與NACS標準解析

全面概述中國、美國、歐盟、英國和澳大利亞電動汽車充電連接器標準,涵蓋GB/T 20234、IEC 62196 Type 2/CCS2、SAE J1772、CCS1與NACS,並比較交流和直流充電模式、協議兼容性及出口充電設備的互操作性考量。

中國:GB/T 20234——國內標準基準

中國電動汽車充電連接器領域由GB/T 20234系列標準主導,該系列為國家推薦性標準(GB/T,即自願性,但在中國國內市場銷售和車輛銷售中事實上具有強制性),由國家標準化管理委員會(SAC)發布。該系列現有三個有效部分:

  • GB/T 20234.1:2015——電動汽車傳導充電用連接裝置通用要求
  • GB/T 20234.2:2015——交流充電接口(模式3充電,單相和三相,最大32 A,採用7針連接器)
  • GB/T 20234.3:2015——直流充電接口(物理形態類似CHAdeMO,但協議不同;額定最大250 A、1000 V直流)

GB/T 20234.2交流連接器採用7針格式,外形獨特,與IEC 62196 Type 2(歐洲交流連接器)、SAE J1772(北美交流連接器)或其他國際標準連接器不能直接互換。GB/T 20234.3直流連接器同樣採用專有物理形態,與CCS1、CCS2或CHAdeMO不同。

對於從中國出口電動汽車充電器至西方市場的製造商,GB/T連接器設計不能簡單地重新貼標用於目標市場。需要進行硬件改造——安裝符合目標市場標準的不同連接器頭。GB/T 20234.3底層通信協議(直流充電控制採用GB/T 27930)同樣有別於IEC 61851-1(通用電動汽車充電)和DIN SPEC 70121 / ISO 15118(CCS充電樁使用的協議層)。

中國已參與新一代連接器標準(有時稱為超充/HPC,與日本CHAdeMO協會聯合開發)的國際標準化討論,旨在實現中國及潛在其他市場的兼容。截至知識截止日期,GB/T 20234.3仍是已部署基礎設施的現行中國直流充電標準。

IEC 62196與CCS:歐洲及全球交直流標準

IEC 62196——電動汽車傳導充電用插頭、插座、車輛連接器和車輛插口是電動汽車充電連接器國際標準系列,分為多個部分:

  • IEC 62196-1:2022——通用要求
  • IEC 62196-2:2022——交流插針與插管附件的尺寸兼容性和互換性要求(涵蓋Type 1 / SAE J1772和Type 2 / Mennekes連接器幾何形狀)
  • IEC 62196-3:2022——直流及交直流插針與插管車輛耦合器的尺寸兼容性和互換性要求(涵蓋CCS1、CCS2和CHAdeMO幾何形狀,以及GB/T格式)

Type 2(IEC 62196-2)是歐盟自2014年起依據《替代燃料基礎設施指令/法規》(AFIR)對新充電基礎設施強制要求的標準交流充電連接器。支持單相和三相交流充電,最大43 kW(三相63 A)。模式3充電(IEC 61851-1定義)是Type 2交流充電的工作模式。

CCS2(聯合充電系統,IEC 62196-3)是歐盟、英國和澳大利亞的標準直流快充連接器。它在Type 2交流連接器下方增加兩個直流功率引腳,使車輛可透過同一插口進行交直流充電。CCS2透過ISO 15118(車網通信,支持即插即充)或DIN SPEC 70121(仍廣泛使用的早期協議)通信。歐盟依據AFIR分階段強制要求新建直流充電樁支持CCS2。

對於澳大利亞市場,《AS/NZS 3000》(佈線規則)和AS 4777新興並網要求適用於電動汽車充電樁安裝。澳大利亞已將IEC 62196 Type 2用於交流充電、CCS2用於直流快充,作為新建公共充電基礎設施的事實標準,與歐盟方式一致。

對於英國市場,IEC 62196 Type 2和CCS2同樣是現行標準,並有英國充電樁法規的特定要求(包括開放標準協議OCPP 1.6及智慧充電能力)。

北美:SAE J1772、CCS1與NACS

自2023年以來,北美電動汽車充電連接器領域經歷了重大變革,目前有三種連接器標準與充電設備出口商密切相關。

SAE J1772——SAE電動汽車和插電式混合動力汽車傳導充電耦合器是美國、加拿大和日本使用的標準交流充電連接器。Type 1(J1772)連接器支持最大19.2 kW(單相80 A)的模式3交流充電。其物理形態與IEC 62196-2 Type 1連接器相同。SAE J1772還定義了北美交流模式2和模式3充電所用的控制導引通信信號,該信號與IEC 61851-1歐洲框架中的信號相同,但連接器不同。

CCS1(聯合充電系統,北美)在J1772連接器下方增加兩個直流功率引腳,實現直流快充。CCS1在物理形態上與CCS2(採用Type 2交流連接器底座)不同。CCS1透過DIN SPEC 70121或ISO 15118通信。2023年前,CCS1是北美非特斯拉車輛的主流直流快充標準。

NACS——北美充電標準(SAE J3400)原為專有連接器設計,現已標準化為SAE J3400,並被美國主要汽車製造商採用為車輛側連接器。美國聯邦政府(能源與交通聯合辦公室)和主要充電網絡運營商已承諾支持NACS。截至2024至2025年,在聯邦補助條件(NEVI計畫)下,美國新建直流快充樁越來越多地被要求支持NACS(原生支持或透過轉接器)。NACS支持交流充電(功率水平與J1772相近)和直流快充(計畫擴展至最大1 MW)。

對於面向北美市場的電動汽車充電器出口商:交流充電樁須支持J1772(或配備J1772至NACS轉接器);根據現行NEVI計畫要求,面向公共部署的新建直流快充樁須同時支持CCS1和NACS;新建聯邦資助基礎設施中的即插即充功能需支持ISO 15118協議。UL 2594(電動汽車供電設備標準)和UL 2231(電動汽車供電回路人身保護系統)是美國市場認證的主要安全標準。

協議兼容性、互操作性與認證要求

物理連接器兼容性是電動汽車充電器進入市場的必要條件,但並非充分條件。通信協議、認證要求和並網交互標準構成了因市場而異的額外強制性要求層。

通信協議。充電站與車輛之間的控制通信決定了充電會話能否啟動、監控和安全終止。主要協議包括:

  • IEC 61851-1 / 模式3:歐盟、英國、澳大利亞和北美交流充電使用的基本控制導引(CP)信號。儘管連接器不同,各市場之間電氣兼容。
  • DIN SPEC 70121:CCS1和CCS2充電樁使用的直流充電通信協議(過渡協議)。已廣泛部署,但正逐步被ISO 15118取代。
  • ISO 15118:支持即插即充(自動認證)、智慧充電和雙向(V2G)充電的車網通信協議。在美國(NEVI計畫)新建聯邦資助直流基礎設施中為強制要求;在歐盟用於即插即充為必要條件;在英國和澳大利亞智慧充電合規方面的要求日益增多。
  • OCPP(開放充電點協議):充電點管理系統(CPMS)與充電站之間的後端通信協議。OCPP 1.6和2.0.1為現行版本。英國充電樁法規要求至少支持OCPP 1.6。許多全球網絡運營商要求新建設施支持OCPP 2.0.1。
  • GB/T 27930:中國直流充電通信協議。中國以外不使用。採用GB/T 27930的充電樁出口至IEC/SAE市場時,須替換通信協議棧。

出口充電器的認證要求。

  • 歐盟:須透過《低電壓指令》(LVD 2014/35/EU)和《EMC指令》(2014/30/EU)的CE認證。AFIR要求智慧充電能力和OCPP支持。須符合IEC 61851-1和IEC 62196系列。
  • 英國:UKCA或CE標誌(過渡期間)。須符合BS EN 61851-1、BS EN 62196系列及《2021年電動汽車(智慧充電樁)條例》(要求OCPP 1.6、智慧充電、需求側響應和數據記錄)。
  • 美國:商業部署須獲得NRTL頒發的UL 2594認證。任何無線/網絡組件須符合FCC第15部分規定。聯邦資助站點的NEVI計畫要求支持NACS和ISO 15118。
  • 澳大利亞:須透過電氣設備安全體系(EESS)下的RCM(合規監管標誌)。須符合AS/NZS 3000、AS 4777(並網)及已作為AS標準採用的IEC 61851/62196相關標準。並網系統須獲得CEC批准。