到哪都能充電?要感謝國標


NACS(North American Charging Standard)北美充電接口標準,名稱很大,但卻是特斯拉獨有的充電接口,去年11月,特斯拉將自己的充電接口(Tesla connector)標準更名并開源。意圖取代當(dāng)前北美CCS1/SAE J1772接口,成為新的統(tǒng)一充電接口標準。
如今特斯拉的野望似乎已經(jīng)實現(xiàn)大半了。今年5月福特、6月通用相繼宣布,加入特斯拉的充電網(wǎng)絡(luò),遵循特斯拉制定的標準,從2025年開始陸續(xù)起為自己的新車上搭載NACS接口。這兩位美系前二加入也意味著北美市場地充電接口即將邁向統(tǒng)一。
這不,Rivian、沃爾沃等車企也相繼投入了NACS的懷抱。
★ 正在統(tǒng)一北美的NACS?
NACS充電口相較于我們常見的國標充電口,最大的區(qū)別在于它統(tǒng)一了快慢充,不論交流還是直流都可以使用這一個接口。而且相比國標直流接口以及北美的CCS1交直流組合接口,NACS的體積更小,看上去符合人們對下一代接口的預(yù)期。

NACS和CCS1尺寸對比
但NACS接口其實并不是什么新東西,一直以來都搭載在特斯拉北美版車型上,就算在國內(nèi)也出現(xiàn)過。特斯拉剛?cè)肴A時,最早一批的2014款、2015款Model S便采用了這一充電接口。2016款車型上,特斯拉Model S換裝了魔改的歐標Type 2充電口。之后2015版國標正式施行之后,從2017年底開始,特斯拉在國內(nèi)才全面換裝了國標接口。

從左至右分別為特斯拉的國標充電口,魔改歐標Type 2充電口

NACS充電口
得益于特斯拉統(tǒng)治級的市場占有率和大力發(fā)展的充電網(wǎng)絡(luò),雖說NACS早先僅是企標,但卻是北美市場中裝車以及裝樁最多的接口。
根據(jù)特斯拉官方數(shù)據(jù),使用 NACS 充電標準的車輛數(shù)是采用 CCS 標準車輛數(shù)的兩倍,特斯拉超級充電網(wǎng)絡(luò)中采用 NACS 充電標準的樁數(shù)比所有采用 CCS 標準的充電樁總和還要多出 60%。
高市場占有率是統(tǒng)一的基礎(chǔ),而NACS的設(shè)計也稱得上高瞻遠矚,高充電功率,高適配性也讓其能夠直接適應(yīng)未來的充電需求。
★ 2015版國標使國內(nèi)先一步進入大一統(tǒng)時代?
美國正在經(jīng)歷的,是我們已經(jīng)完成的。當(dāng)前美國市場上,現(xiàn)存適配特斯拉車型和使用J1772標準的充電樁,兩者無法簡單兼容,需要另配轉(zhuǎn)接器。

而在國內(nèi),只有非常早期的電動車老用戶才會有印象,在2015版充電樁相關(guān)國標推出之前,經(jīng)常會有車輛充不上電的情況,其中有充電接口不兼容的,也有充電協(xié)議不匹配的。
就像早些年的手機充電器一樣,接口多種多樣,物理尺寸上的區(qū)別就直接限制了通用的可能性。
而2015版充電國標發(fā)布后,統(tǒng)一了電動車/充電樁充電接口、充電引導(dǎo)電路與通信協(xié)議之后就幾乎消失了?,F(xiàn)在的電車不論去哪個充電樁都能夠充電。
標準統(tǒng)一的價值不言而喻。只是隨著電池技術(shù)的發(fā)展,車輛的帶電量越來越高,充電速度越來越快。
★ 當(dāng)年的屠龍勇士變惡龍,現(xiàn)有國標限制了充電功率的進一步提高?
使用公共快充樁多的用戶可以觀察到,250A是一個門檻。大部分的公共充電樁充電電流上限都設(shè)定為了250A。

甚至不少充電樁本身功率足夠大,額定電流也有三四百安培,但卻是一樁多槍,分配到每個槍的上限都只有250A。
導(dǎo)致絕大部分400V平臺的車輛很多無法利用充電樁的功率上限,先一步達到電流限值,充電功率峰值只有400V*250A=100kW左右。
是什么讓充電樁不約而同的選擇了250這個數(shù)字呢?
原因就是我們的標準已經(jīng)顯得落后了。車輛充電相關(guān)的國標:GB/T 18487、GB/T 27930、GB/T 20234等都停留在2015版。
而充電樁的推薦性標準GB/T 18487.1-2015中對于直流供電設(shè)備充電電流的優(yōu)選值最大便是250A。

GB/T 18487.1中給出的直流充電推薦值
于是一般充電樁生產(chǎn)企業(yè)執(zhí)行國標生產(chǎn)的充電樁自然也就將電流限制在了250A。
但因為這并非強制標準,所以充電樁究竟電流可以多大其實并沒有限制。看看特斯拉的V3超充,極氪的極充、路特斯閃充、蔚來500kW超快充等等,峰值電流都可以達到500A、600A甚至更高。
車端同樣如此,采用400V平臺大電流充電方案的特斯拉、極氪、還有小鵬P7i等等車型,峰值充電電流也能夠輕松達到400A以上。
更核心的問題出在GB/T 20234-2015系列:電動汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置,也即充電接口的國家標準。
20234系列標準分為:20234.1 通用要求、20234.2 交流充電接口和20234.3直流充電接口三個子標準。
GB/T 20234.3直接規(guī)定了直流充電接口,包括樁上的充電槍以及車上的充電插座的相關(guān)技術(shù)要求。其中電流額定值范圍最大也是250A。
這個標準是工信部車輛公告的準入標準之一,雖然名為GB/T推薦性標準,但實際上車輛想要合法銷售上路,這個標準就是強制執(zhí)行的。

雖然,20234.1雖然還有關(guān)于400A接口的相關(guān)要求,但當(dāng)初制定時也卻是沒有考慮到未來車輛充電電流的急劇提高,在實際應(yīng)用場景中缺少實用性。
比如這一條:額定電流400A的插頭、插座應(yīng)該使用240平的導(dǎo)線和120平的接地線,是250A要求的兩倍有余,250A插頭的沉重已經(jīng)讓許多人大呼費力,按照這一標準做400A充電接口就是實打?qū)嵉慕∩砥鞑摹?/p>
這種情況同樣可以從手機行業(yè)做類比,如今雖然Type-C一統(tǒng)天下,但快充還嚴重依賴于手機廠家的自有協(xié)議。
小米的充電頭沒法給OPPO快充,只能走通用的QC協(xié)議,速度慢了許多。
直流充電接口的國標GB/T 20234.3-2015,相當(dāng)于手機充電中通用QC標準。里邊額定電流只寫到250A,也就意味著具有國家監(jiān)管背書的電流范圍只到250A。

上邊提到的走大電流快充方案的車型能夠達到400A乃至更高的充電電流,他們的接口同樣是按照國標中最大的250A來進行準入測試。
標準是互認互信的一桿公平秤。更大的電流會帶來更大的安全風(fēng)險,整個鏈路上樁、接口、線路、電池都有影響。自家的好說。別家的車,沒有國家的統(tǒng)一監(jiān)管,又憑什么保證能夠安全地承受大電流呢。萬一起火了,責(zé)任是樁的還是車的?其中的風(fēng)險不言而喻。
所以這些車型在非自營的充電站上,往往存在兼容性問題,充電電流總會受到限制無法達到標稱值。
曾經(jīng)統(tǒng)一接口方便用戶的屠龍勇士,已然成為了制約充電速度進一步上升的惡龍。
★ ChaoJi還是升級?
國標煥新已經(jīng)迫在眉睫,但如何換?目前中國電力企業(yè)聯(lián)合會和全國汽車標準化技術(shù)委員會有著不同的意見。
這兩家都是2015版國標的編制單位?,F(xiàn)在2015國標中的GB/T 18487.1和27930,也就是充電系統(tǒng)和通信協(xié)議標準,歸口單位是中電聯(lián)。車端及連接器相關(guān)的GB/T 20234.1/.2/.3,標準歸口單位是汽標委。
時至今日,標準煥新階段,中電聯(lián)這一次除了之前歸口的18487.1和27930,原本不屬于其編制范圍的20234系列也進行了一手抓。其編制的新版標準包括GB/T 20234.4已經(jīng)完成起草,處在征求意見階段。


汽標委代表的升級版國標20234.3起草單位(上),中電聯(lián)ChaoJi標準國標20234.4起草單位
只是汽標委隸屬工信部,新車公告便歸屬與工信部管理,升級版20234.3自然會在工信部公告管理體系中,但20234.4則并沒有定論。從標準的起草單位便能夠看出,ChaoJi處于弱勢地位。
★ 墻內(nèi)開花墻外香的ChaoJi充電?
在這種弱勢條件下,仍能誕生的自然不是弱者。中電聯(lián)推行的ChaoJi充電。不僅僅是接口標準,更是一套完整的電動汽車直流充電系統(tǒng)解決方案。
這是一種全新接口,由中國主導(dǎo),聯(lián)合日本CHAdeMO協(xié)會共同開發(fā),技術(shù)上解決了國際上現(xiàn)有充電系統(tǒng)存在的一系列缺陷和問題。

ChaoJi充電系統(tǒng)的主要優(yōu)勢在于:
?安全性更高,相對于現(xiàn)有國標,其機械強度、電擊防護、防火和熱安全設(shè)計都有較大幅度的提高。
?充電功率更大,電纜考慮了液冷,最大充電功率支持到1500V、600A、900kW。
?直流充電接口電子鎖可靠性提高、加深插座前端導(dǎo)向插入深度、機械強度大幅提高,且尺寸大幅縮小,基本和特斯拉的NACS在同一水平。

兼容性好,ChaoJi充電系統(tǒng)在設(shè)計時充分考慮了向前兼容問題,充電導(dǎo)引和通訊上能夠適配國際上現(xiàn)有的4種主流充電系統(tǒng)。當(dāng)前存量充電樁通過適配器物理切換尺寸后即可使用。

面向未來:ChaoJi充電系統(tǒng)支持即插即充、V2X、自動充電等新技術(shù)、支持通訊接口從CAN向以太網(wǎng)升級,控制導(dǎo)引電路預(yù)留機械編碼、為千安以上的超大功率充電留有升級空間。
相對于在現(xiàn)有4大接口體系基礎(chǔ)上進行國際化,ChaoJi作為一種全新設(shè)計,脫離現(xiàn)有體系、具有前瞻性、兼容性優(yōu)秀的新標準,新接口,顯然更具有服眾的資本,因而也逐漸呈現(xiàn)了墻內(nèi)開花墻外香的態(tài)勢。
作為技術(shù)的發(fā)起者之一,日本自不必說,CHAdeMO 3.0就是ChaoJi的日本名稱。
而在歐洲,ChaoJi也獲得了IEC的認可,由中國聯(lián)合日本發(fā)起的IEC PAS 63454 電動汽車傳導(dǎo)充電—GG類型直流車輛耦合器(IEC PAS 63454 ED1: CONDUCTIVE CHARGING OF ELECTRIC VEHICLES - DC VEHICLE COUPLER CONFIGURATION GG) 在IEC SC23H獲得全票通過,即將正式出版,ChaoJi充電接口技術(shù)方案將會正式成為國際標準。
此次批準發(fā)布的IEC PAS 63454接口標準,和目前正在編制中的IEC 62196-7直流充電適配器標準,以及將在IEC TC69 ahG17和MT5中討論的下一代導(dǎo)引電路、安全要求和控制時序等標準將共同構(gòu)成完整的ChaoJi國際標準體系。

只是ChaoJi充電好歸好,但最大的問題在于它和現(xiàn)有的國標充電口不兼容,而且是物理結(jié)構(gòu)上的差別。其協(xié)議雖然兼容現(xiàn)有標準,但仍然需要物理轉(zhuǎn)接頭或者需要配置雙接口以適應(yīng)現(xiàn)有存量車/樁仍是不爭的事實。無疑是多了一筆開支,以及占用了額外的空間和重量。
★ 不徹底但最親民的升級方案?
汽標委同樣也有一套升級方案。不改變現(xiàn)有接口的物理結(jié)構(gòu),最大化兼容性,解決大部分現(xiàn)有國標問題的升級方案。也即2015版國標的升級版。
針對現(xiàn)有標準的問題點,新版接口做出了相應(yīng)的調(diào)整,比如將電子鎖移至車端、增加了遠程喚醒、提高額定電壓至1500V,提高電流至300A。引入了線纜的主動冷卻條件,電流在主動冷卻下可提升至800A甚至更高,這取決于冷卻條件。
這是與ChaoJi方案完全相反的一條技術(shù)路線。ChaoJi的優(yōu)勢是它的劣勢,而ChaoJi的劣勢自然是他的優(yōu)勢:
對當(dāng)前存量充電設(shè)置與車輛具有極佳的適配性,但不具有國際化的基礎(chǔ)。
說句不好聽的,ChaoJi的技術(shù)路線的確更優(yōu)秀,目標更高,對中國汽車行業(yè)的未來發(fā)展更有利,但他真的更“好”嗎?
從普通消費者的角度出發(fā),是否真的需要這種國際化通用性?
截至2022年底,中國新能源車保有量超過1300萬量,充電基礎(chǔ)設(shè)施保有量超500萬臺。這不是當(dāng)初一統(tǒng)天下的充電國標所處的2015年,如此龐大的存量是不可忽視,不可拋棄的。

這也意味著,除非升級版國標能夠和現(xiàn)行國標一樣成為毋庸置疑的統(tǒng)一標準,那么不論未來究竟是兩者共存還是ChaoJi獨霸,車企都需要給車輛配置轉(zhuǎn)接頭,樁企則可能需要給一個充電樁上配備兩種不同接口的充電槍。而最終這些成本的上漲都會轉(zhuǎn)嫁到消費者頭上。
北美正在邁向統(tǒng)一,而中國似乎因為前些年更加快速的發(fā)展變成了一艘難掉頭的大船。
那么輪到你了,你會如何選擇?
1、采用充電接口不變的國標升級版
2、采用更先進更國際化的ChaoJi接口
3、兩者皆可,任意選擇
本文作者為踢車幫 Route64