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电动汽车 ChaoJi 传导充电技术白皮书.pdf

发布时间：2022-06-01 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：3.58M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    3.2.1 电动汽车与充电机之间连接确认
    3.2.2 充电控制及监测
    3.2.3 电气隔离
    3.2.4 Y电容
    3.2.5 绝缘检测IMD
    3.2.6 热管理
    3.2.7 锁止功能
    3.2.8 保护接地导体连续性监测
    3.2.9 触点粘连
    3.2.10 短路保护
    3.2.11 预充电（启动电流限制）
    3.2.12 后备保护
    3.2.13 停机功能
    3.2.13.1 正常停机
    3.2.13.2 故障停机
    3.2.13.3 紧急停机
    3.2.14 火灾防护
    3.2.15 ChaoJi车辆向前兼容
    3.3.1 控制导引电路
    3.3.2 控制导引电路参数
    3.3.3 充电控制过程
    3.3.3.1 车辆插头与车辆插座插合：使车辆处于不可行驶状态
    3.3.3.2 车辆接口连接确认
    3.3.3.3 绝缘检测
    3.3.3.4 充电预约
    3.3.3.5 充电准备就绪
    3.3.3.6 充电阶段
    3.3.3.7 正常条件下充电结束
    3.3.3.7.1 充电机正常充电结束
    3.3.3.7.2 车辆正常充电结束
    3.3.3.8 非正常条件下充电中止
    3.3.3.8.1 充电机故障中止充电
    3.3.3.8.2 车辆故障中止充电
    3.3.3.8.3 充电机紧急中止充电
    3.3.3.8.4 车辆紧急中止充电
    3.3.4 充电电路原理
    3.3.5 充电连接控制时序
    3.3.6 充电状态流程图
    3.4.1 概述
    3.4.2 适配器
    3.4.3 各充电系统解决方案
    3.4.3.1 CHAdeMO系统向前兼容电路及充电流程
    3.4.3.2 GB/T 18487.1附录B系统向前兼容电路及充电流程
    3.4.3.3 CCS系统向前兼容电路及充电流程
    3.4.3.4 通用向前兼容电路
    3.4.3.5 向后兼容电路及充电流程
    3.4.3.5.1 通信扩展电路
    3.4.3.5.2 V2X扩展电路（基于CC2的辅助电源设计）
    4.3.1 帧格式
    4.3.2 协议数据单元(PDU)
    4.3.3 协议数据单元(PDU)格式
    4.3.4 参数组编号(PGN)
    4.3.5 传输协议功能
    4.3.6 地址的分配
    4.4.1 报文分类
    4.4.1.1 充电握手阶段
    4.4.1.2 充电参数配置阶段
    4.4.1.3 充电阶段
    4.4.1.4 充电结束阶段
    4.4.1.5 错误报文
    4.4.2报文格式和内容
    4.4.2.1 充电握手阶段报文
    4.4.2.2 参数配置阶段报文
    4.4.2.3 充电阶段报文
    4.4.2.4 充电结束阶段报文
    4.4.2.5 错误报文
    4.5.1 热管理工作流程（特殊工作模式）
    4.5.2 报文开始发送和结束发送条件
    5.2.1 额定参数
    5.2.2 功能定义
    5.2.3 触头布置方式
    5.2.4 充电连接界面
    5.2.5 适配器
    5.3.1 车辆插头结构尺寸
    5.3.2 车辆插座结构尺寸
    5.3.3 车辆插座复合设计
    5.3.4 车辆插头空间尺寸要求
    5.4.1 通用要求
    5.4.2 锁止装置
    5.4.3 插拔力
    5.4.4 冷却装置
    5.4.5 表面温度和端子温升
    5.4.5.1 表面温度
    5.4.5.2 端子温升
    5.4.6 机械强度
    5.4.6.1 冲击和弯曲
    5.4.6.2 自由跌落
    5.4.6.3 负荷强度
    5.5.1 通用试验方法
    5.5.2 外观和结构
    5.5.3 锁止装置
    5.5.4 冷却装置
    5.5.4.1 冷媒
    5.5.4.2 冷却装置附件
    5.5.4.3 液体冷媒封闭件压力试验
    5.5.5 端子
    5.5.6 绝缘电阻
    5.5.7 表面温度和端子温升
    5.5.7.1 电缆组件温升试验
    5.5.7.1.1 测试条件
    5.5.7.1.2 正常通载测试
    5.5.7.2 车辆插头过温异常测试
    5.5.7.3 车辆插座过温异常测试
    5.5.7.4 适配器温升
    5.5.8 电缆及其连接
    5.5.9 机械强度
    5.5.9.1 冲击和弯曲
    5.5.9.2 自由跌落
    5.5.9.3 负荷强度
    电动汽车 ChaoJi 传导充电技术 白皮书 国家电网有限公司 中国电力企业联合会 联合发布 二零二零年六月
    《电动汽车 ChaoJi 传导充电技术白皮书》 主要编制单位： 国家电网有限公司 中国电力企业联合会 编制单位： 国网电动汽车服务有限公司 南瑞集团有限公司 许继集团有限公司 国网智慧能源交通技术创新中心（苏州）有限公司 深圳奥特迅电力设备股份有限公司 万帮新能源投资集团有限公司 南京康尼新能源汽车零部件有限公司 深圳市沃尔新能源电气科技股份有限公司 中航光电科技股份有限公司 张家港友诚新能源科技股份有限公司 支撑单位： 国网山东省电力公司 国网上海市电力公司 国网智能科技股份有限公司 青岛海汇德电气有限公司
    菲尼克斯(南京)新能源汽车技术有限公司 四川永贵科技有限公司 深圳巴斯巴科技发展有限公司 灏讯贸易（上海）有限公司 宁德时代新能源科技股份有限公司 北京新能源汽车股份有限公司 中国第一汽车集团有限公司 比亚迪汽车工业有限公司 广州汽车集团股份有限公司 奥迪（中国）企业管理有限公司 大众汽车（中国）有限公司 戴姆勒大中华区投资有限公司 宝马（中国）服务有限公司
    目 录 1 引言 .............................................................................................................................................. 4 1.1 背景 .................................................................................................................................... 4 1.2 目的和意义 ........................................................................................................................ 6 2 新一代充电技术研究现状 .......................................................................................................... 9 2.1 工作概况 ............................................................................................................................ 9 2.2 技术特点 ............................................................................................................................ 9 2.3 示范试点 .......................................................................................................................... 11 2.4 国际合作 .......................................................................................................................... 13 3 ChaoJi 充电系统技术要求 ....................................................................................................... 15 3.1 电动汽车充电模式和连接方式 ..................................................................................... 15 3.2 功能要求 ............................................................................................ 错误!未定义书签。 3.3 充电控制导引电路与控制原理 ........................................................ 错误!未定义书签。 3.4 兼容性 ................................................................................................ 错误!未定义书签。 4 ChaoJi 通信协议 ....................................................................................................................... 48 4.1 概述 ................................................................................................................................. 48 4.2 物理层 ............................................................................................................................. 48 4.3 数据链路层 ..................................................................................................................... 48 4.4 应用层 ............................................................................................................................. 50 4.5 其他要求 ......................................................................................................................... 71 5 ChaoJi 连接组件 ....................................................................................................................... 74 5.1 基本构成 ......................................................................................................................... 74 5.2 接口功能与布置 ............................................................................................................. 74 5.3 结构尺寸 ......................................................................................................................... 77 5.4 技术要求 ......................................................................................................................... 87 5.5 试验方法 ......................................................................................................................... 91 6 发展规划 .................................................................................................................................. 102 6.1 标准规划 ........................................................................................................................ 102 6.2 推广规划 ........................................................................................................................ 104 7 总结与展望 .............................................................................................................................. 107 参考文献 ...................................................................................................................................... 108
    1 引言 1.1 背景 为解决日益突出的能源危机和环境污染问题，世界汽车产业发生 巨大变革，新能源汽车已成为各国发展的主要战略，技术研发布局和 产业化进程不断推进。我国自 2012 年发布节能与新能源汽车产业发 展规划以来，新能源汽车成为实现产业转型升级的重要方面。特别是 2015 年以后，作为新能源汽车发展主力的电动汽车进入产业高速增 长期，电动汽车在家庭用车、公务用车、公共出行、专用车辆和运营 车辆等领域得到快速推广。截至 2019 年底，我国电动汽车保有量达 到 310 万辆，占新能源汽车总量的 81.19%。 2017 年 7 月 4 日，时任国务院副总理马凯在北京调研新能源产 业发展时指出要抓好“充电创新，即瞄准标准化、网络化、智能化和 大功率化，加快研发先进充电技术”。2018 年 12 月，国家发展改革 委、国家能源局、工业和信息化部和财政部联合下发“关于《提升新 能源汽车充电保障能力行动计划》的通知”，明确要求“加快大功率 充电技术研发应用”，“制定电动客车大功率充电技术标准，开展乘用 车大功率充电技术研发及标准预研工作”。 新一代的 ChaoJi 充电技术路线发端于电动汽车大功率充电需 求，但并不简单指大功率充电接口，而是一套完整的电动汽车直流充 电系统解决方案。ChaoJi 技术解决了国际上现有充电系统存在的一 系列缺陷和问题，为世界提供一个统一的、安全的、可靠的、低成本 充电系统解决方案。第一，ChaoJi 充电系统可以提供大功率充电方 4
    案，提升充电速度、改善用户体验、减少里程焦虑，特别解决一些长 续航里程车辆、公交、运营车辆、特种车辆以及乘用车在大城市、高 速公路的充电要求。第二，在产业发展初期，国际上出现了 CHAdeMO、 GB/T、CCS1、CCS2 等四种主流直流接口技术形式。这些技术各有特 点和优势，但也逐步暴露出一些技术问题和安全隐患。世界电动汽车 产业迫切需要一个统一的、安全的、兼容的充电接口。第三，随着电 动汽车的普及，广大用户对于快速充电、充电安全、充电体验、充电 成本等都提出了更高的要求。因此带来的大功率充电、即插即充、充 放电一体化、小功率直流化等新技术需要一套完整的充电接口技术进 行支撑。因此，新一代电动汽车 ChaoJi 充电技术应运而生。 1.2 工作历程 2016 年 3 月，中国电力企业联合会、国家电网有限公司联合国 内外电动汽车、动力电池、充电设备及充电连接器等产业链上下游企 业，召开了第一次大功率充电技术研讨会，开启了我国大功率充电技 术的预研工作，针对传导式大功率充电技术合作开展了一系列研究工 作。 2017 年 5 月，能源行业电动汽车充电设施标准化技术委员会成 立大功率充电技术与标准预研工作组，初步确定了我国新一代支持大 功率充电技术的充电接口的发展路线和技术要点，开展了新一代充电 接口方案可行性论证，启动了支持大功率的新一代充电技术标准编制 和示范项目建设工作。2017 年 10 月，我国与德国签署了开展大功率 充电技术及标准合作协议，德方深入参与了我国大功率充电技术研 5
    发、新接口设计方案和示范项目建设工作。 2018 年新一代充电接口在大功率充电技术研究、样机研制方面 取得突破，确定了七针方案的新型充电技术接口和方形端面的设计方 案，明确了通信协议、充电机、控制导引电路技术要点，完成了样机 开发和试验。2018 年 8 月，中国电力企业联合会与日本 CHAdeMO 协 会（电动汽车快速充电器协会）签署了技术和标准合作协议，共同推 动大功率充电技术研究与国际标准制定。 2019 年先后在北京、上海、南京、济南、许昌、深圳和常州等 地建成投运大功率充电示范工程，并开展了实车测试，针对不同车型 与不同设备厂商进行了整车充电、接口性能安全以及充电兼容性测 试，实现最大输出电流 500A，输出电压 200V～750V，输出功率 360kW， 同步取得了大量实测数据，为后续方案设计优化提供了依据。 2019 年 7 月，在日本举办的第一届新型充电接口项目国际会议 上，正式将我国提出的新一代充电技术命名为 ChaoJi。来自中国、 日本、德国、荷兰、意大利、澳大利亚等国的专家成立联合工作组， 共同推进 ChaoJi 项目的技术研究、验证和国际化。 2019 年 10 月，在中国上海举办电动汽车大功率充电技术与标准 预研工作总结会，全面展示研究成果，获得 IEC TC69 主席及各国参 会专家的广泛认可。 1.2 目的和意义 与原有的接口系统相比，ChaoJi充电系统在提高充电功率、增强 充电安全性、提升用户体验、统一接口标准等方面具有突出的优势, 6
    具有良好的向前兼容性和向后兼容性。 （1）提升充电安全：ChaoJi充电系统汲取现有国家标准和国际 标准中存在的问题，在机械安全、电气安全、电击防护、防火及热安 全设计上有了大幅度的改进和提升。 （2）提升充电功率： ChaoJi充电系统的电缆组件采用液冷方式， 并增加温度监控系统，最大充电功率可提升到900kW，满足大功率充 电需求，缩短充电时间，使充电像加油一样快捷。 （3）全新结构设计：ChaoJi充电接口与国际主流的GB2015、 CHAdeMO、CCS1、CCS2标准的直流充电接口相比尺寸最小，同时考虑 了与交流接口的组合方案，有利于车企车型设计； （4）完善的兼容性：ChaoJi充电系统充分考虑了向前兼容问题， 解决了与现有市场存量充电设施的协调问题，同时提供了兼容国际上 GB2015、CHAdeMO、CCS1、CCS2四大充电系统的解决方案。 （5）面向未来应用：ChaoJi充电系统支持即插即充、V2X、自动 充电系统等新技术应用，支持未来通信接口从CAN向以太网升级，为 千安以上超大功率充电留有升级空间，为今后的技术升级做了充分的 考虑。 新一代ChaoJi充电技术是对当前我国充电服务网络的升级和完 善。ChaoJi充电系统的成功研制和试点应用工作，标志着我国提出的 ChaoJi充电技术方案在可行性、适用性以及兼容性方面取得了显著成 果。为了及时总结前期成果经验，推动该项技术的后续进一步推广与 应用，国家电网有限公司组织开展电动汽车新一代ChaoJi传导充电技 术白皮书编制工作。 本次白皮书的编制梳理了新一代充电技术研究现状，全面阐述了 7
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