欧标电动汽车充电标准CCS2

1、相关名词解释

1、PLC：是可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）的缩写
2、鲁棒性：是指系统或算法对于输入数据变化或干扰的稳定性和适应能力。在计算机科学领域，鲁棒性通常用于描述软件、算法或系统在面对异常情况、错误输入或攻击时的表现。鲁棒性较高的系统能够正确地处理噪声、错误或未经预料的情况，而不会导致系统崩溃或产生不可预测的结果。提高鲁棒性可以提高系统的可靠性和安全性。
3、IP防护等级：
IP防护等级是指对于网络攻击和威胁的防护能力的评估等级。这些等级通常用于评估网络设备、系统或服务的安全性，以确定其抵御各种攻击的能力。以下是一般情况下使用的IP防护等级：
① 低级别（Low）：提供基本的网络安全保护，能够应对一些常见的攻击，如简单的拒绝服务（DoS）攻击。
② 中级别（Medium）：具有较强的安全功能，可以识别和阻止一些较为复杂的攻击，如分布式拒绝服务（DDoS）攻击和基于规则的入侵检测。
③高级别（High）：拥有更高级的安全措施，能够有效抵御大规模和复杂的攻击，如零日漏洞攻击和高级持续性威胁（APT）攻击。
④ 最高级别（Very High）：提供最强大的安全保护，具备先进的威胁情报和自动化防御机制，可应对各种新兴和高级威胁。
需要注意的是，具体的IP防护等级可以因不同厂商、产品或服务而有所差异，因此在选择和评估网络安全解决方案时，建议参考相关厂商或组织提供的具体等级标准。
4、EVCC：
EVCC是Electric Vehicle Communication Controller的缩写，中文为电动汽车通信控制器。EVCC是一种用于电动汽车（EV）与外部充电设备之间进行通信和控制的设备或系统。它负责管理EV与充电桩或充电站之间的通信协议、电能传递、充电参数的交换和控制等功能。EVCC可确保电动汽车与不同类型的充电设备之间的互操作性，使得用户可以在不同的充电基础设施上进行充电，并实现充电过程的安全、高效和可靠性。
EVCC通常遵循国际标准，例如IEC 61851和ISO 15118，以确保充电设备与电动汽车之间的互联互通。它通过握手协议、身份验证、充电启动和停止控制等方式，实现EV与充电设备之间的安全通信和数据交换。EVCC还可以记录充电过程中的相关数据，并提供给用户或服务提供商用于充电监控、结算和统计分析等用途。
总之，EVCC是电动汽车与充电设备之间进行通信和控制的关键组件，它在充电过程中起到连接、协调和控制的作用，促进了电动汽车的普及和充电基础设施的发展。
5、CCS和CCS2
要判断欧标充电桩使用的充电标准是CCS（Combined Charging System）还是CCS2，可以通过以下方式进行确定：
①观察充电桩外部标识：欧洲标准的CCS充电桩通常带有CCS或者CCS Combo的标志。如果充电桩上有CCS Combo的标识，那么它使用的就是CCS2标准。
② 查看充电桩规格和说明书：充电桩的规格和说明书通常会明确指出所使用的充电标准。您可以查阅相关文档，查找关于充电标准的信息。
③ 咨询厂家或服务提供商：如果以上方法无法确认，请直接联系充电桩的制造商或服务提供商，向他们咨询该充电桩所使用的充电标准。他们应该能够提供准确的信息。
请注意，CCS2是CCS的升级版本，增加了对三相交流快速充电的支持。因此，如果您知道充电桩采用的是CCS标准，那么它也可以兼容CCS2。

6.Control Pilot（CP）
在充电协议中，Pilot通常是指一种控制信号或引导信号。它用于在电动车辆和充电设备之间进行通信和调节充电过程。Pilot信号可以传递各种信息，如充电模式选择、充电功率调节以及通信协议的支持等。它帮助确保电动车和充电设备之间的正确配对和顺利充电。

7.EV status
在充电协议中，EV status指的是电动车（Electric Vehicle）的状态。它可以包括电动车的当前充电状态、充电需求、电池容量等相关信息。EV status可以通过充电桩或其他设备来获取，并用于确定适当的充电策略和调整充电参数，以满足电动车的需求并确保安全高效的充电。

8.Connector lock
在充电协议中，Connector lock指的是充电接头的锁定机制。它用于确保充电接头在连接到充电设备或电动车辆时能够牢固地固定在位，防止意外断开或松动。Connector lock可以采用物理锁、电子锁或组合锁等形式，以确保安全和可靠的充电连接。这种锁定机制有助于避免误操作、提高充电过程的稳定性，并确保充电设备和电动车之间的良好电气连接。

9.Insulation status
在充电协议中，"Insulation status"是指绝缘状态。这个参数用于检测和报告充电设备或电池系统的绝缘状况，以确保安全性。如果绝缘状态正常，表示设备的绝缘良好，不会发生电流泄漏或其他安全问题。

10.DC supply styatus
在充电协议中，"DC supply status"是指直流供电在充电协议中，"DC supply status"是指直流供电状态。该参数用于指示当前直流供电系统的工作情况。它可以报告直流供电系统是否正常运行、是否存在故障或其他问题。通过监测和报告DC supply status，可以确保充电设备和电池系统能够获得稳定可靠的直流电源，以支持充电过程的进行。

11.DC output voltage
在充电协议中，"DC output voltage"指的是直流输出电压。这个参数表示充电设备或充电器将提供给被充电设备或电池的直流电压级别。直流输出电压的数值通常以伏特（V）为单位。适当的直流输出电压对于实现有效和安全的充电非常重要，因为它需要与被充电设备或电池的要求相匹配，并确保充电过程能够正常进行。

12.DC voltage request signal
充电协议中的"DC voltage request signal"指的是直流电压请求信号。在充电过程中，充电设备可能会发送这个信号给充电站或其他充电设备，以请求特定的直流电压输出。这个信号的目的是确保充电设备能够按照其需要的电压进行充电，以保证安全和有效的充电过程。
13、EV maximum voltage limit
充电协议中的"EV maximum voltage limit"指的是电动车（EV）最大电压限制。它表示在充电过程中，电动车所能接受的最大电压值。这个限制通常由电动车的电池系统规格和设计确定，并在充电协议中指定。遵守最大电压限制对于确保电动车充电过程的安全性和可靠性非常重要，以避免电池过载或其他潜在的问题。充电设备和充电站需要根据充电协议的要求，将输出的电压控制在电动车的最大电压限制范围之内。
14、Vehicle insulation monitoring

Vehicle insulation monitoring是充电协议中的一个术语，它指的是对电动车辆进行绝缘监测。在充电过程中，该监测系统可以检测车辆的绝缘状态，以确保充电过程的安全性。如果发现了绝缘故障或损坏，监测系统将及时报警并停止充电，以避免电动车辆和充电设备之间的电击风险。因此，Vehicle insulation monitoring有助于提高充电过程的安全性和可靠性。

15.EV disconnection device
充电协议中的EV disconnection device是指电动车辆断开装置。它是一种安全装置，用于在特定情况下（如电网故障或紧急情况）将电动车辆与充电设备断开连接。当系统检测到需要断开电动车辆时，EV disconnection device将切断电源供应，以确保充电过程的安全性。这个装置帮助保护车辆和充电设备免受可能的电击或其他风险，并确保充电过程能够正确停止。

16.Ready ToCharge state
充电协议中的"Ready To Charge"状态是指电动车辆准备好接受充电的状态。当电动车连接到充电设备时，它需要与充电器进行通信以建立连接和进行必要的协商。在这个过程中，电动车会发送一个信号给充电器，表明它已准备好开始充电。这个状态被称为"Ready To Charge"，表示电动车已做好接受充电的准备，并且充电器可以开始提供电能给电动车进行充电了。

17.DC current request signal
在充电协议中，“DC current request signal” 是直流电流请求信号的意思。它用于指示充电设备或车辆对直流电源请求一定的电流输出。这个信号可以用来调整充电设备的输出功率，以满足车辆或设备的充电需求。

18.DC output current
在充电协议中，“DC output current” 指的是直流输出电流。它表示充电设备或充电桩向电动车或其他设备提供的直流电流的大小。直流输出电流的数值可以根据充电需求进行调节，以便有效地充电设备或设备。

2、CCS2充电标准

CCS2是集成了交流重建和直流充电的组合式标准，组合式充电系统是一个开放的国际标准化系统，主要主要由奥迪，宝马，克莱斯勒，戴姆勒，福特，通用汽车，保时捷和大众汽车公司推动。出口到欧洲的车辆需要满足其物理接口和通讯的要求。

2.1、欧洲标准（EN）充电桩使用的充电标准

欧洲标准（EN）充电桩使用的充电标准包括以下几个方面：

1. 充电模式：欧标充电桩支持三种充电模式，即交流充电（AC）、直流充电（DC）和快速充电（Fast Charging）。每种模式具有不同的功率输出和充电速度。
2. 充电连接器：欧洲采用了统一的充电连接器标准，分为Type 1和Type 2两种类型。Type 1适用于单相交流充电，Type 2适用于三相交流充电和直流充电。
3. 充电功率：欧洲标准中规定了不同类型的充电桩的最大充电功率限制。例如，家庭用交流充电桩通常具有3.7kW至22kW的功率，而公共交流和直流快速充电桩则可以提供更高的功率。
4. 充电协议：欧洲采用了一种被称为“Mode 3”的充电协议，用于交流充电。该协议通过车辆与充电桩之间的通信来确保安全和有效的充电过程。
5. 安全要求：欧洲标准对充电桩的安全性能进行了详细规定，包括过温保护、漏电保护、防雷击保护等方面的要求，以确保用户和设备的安全。
   请注意，欧洲标准可能会根据不同国家或地区有所不同，上述内容仅为一般性介绍。在具体使用充电桩时，建欧洲的充电桩充电标准采用了一种名为"Type 2"的连接器，也被称为"Mennekes连接器"。

以下是关于欧标充电桩充电标准的一些讲解：

1. 标准电压和电流：欧洲的标准电压为230V，标准电流为16A或32A。这意味着欧洲的大多数充电桩支持最高为22kW（32A*230V）的充电功率。
2. 充电模式：欧洲的充电桩通常支持三种充电模式：交流充电（AC）、直流快充（DC）和快速交流充电（AC/DC）。其中，交流充电是使用标准电源提供电能，直流快充是通过将电能转换成直流进行快速充电，而快速交流充电则是结合了交流和直流充电的优势。
3. 充电速度：根据不同的充电桩和车辆，充电速度会有所不同。一般来说，交流充电速度较慢，充电功率在3.7kW到22kW之间；直流快充速度更快，充电功率可以达到50kW、100kW甚至更高。
4. 通信协议：欧标充电桩通常采用"Mode 3"通信协议。这种协议通过车辆和充电桩之间的通信，实现了安全、可靠和智能的充电过程。
5. 安全要求：欧洲充电桩必须符合一系列的安全要求，包括防止触电、过载保护、短路保护等。此外，充电桩还应符合相关的认证和标准，如CE认证和IEC标准等。
   总的来说，欧洲的充电桩充电标准强调安全性、可靠性和互操作性，以满足不同车辆和使用场景的需求。

2.2 、欧洲电动汽车充电标准

欧洲电动汽车充电标准主要有：
1.接口标准：IEC 62196-1、IEC 62196-2、IEC 62196-3；

2.电源供电标准：IEC 61851-1、IEC 61851-21、IEC 61851-22、IEC 61851-23；

3.整车标准：ISO 6469-3、ISO 17409；

4.通讯标准：ISO/IEC 15118-1、ISO/IEC 15118-2、ISO/IEC 15118-3、ISO/IEC 15118-4、IEC 61851-24、IEC 61850、ISO/IEC 15118-20；

5.通用标准：IEC 61439-7、IEC 60038、IEC 61000-4-4、IEC 61000-4-5、IEC 61000-4-5、IEC 61000-4-11、IEC 61557-8、IEC 61000-6-1、IEC 60529、IEC 60364-7-722。

3、欧标充电桩和国标有什么区别？

1、欧标和国标的充电设备完全相反。 欧标车上的充电接口内部是金属芯，更像是中标的充电桩插头。
2、欧标充电桩插头更像中标车上的充电接口，里面有金属套，而且欧标的更大一些。
3、目前新建的充电桩全部采用国家标准。 欧标接口的特斯拉，充电有影响，但接口转换器可以解决充电问题。

4、直流充电流程

4.1、直流充电时序图

在IEC 61851-23附录CC中详细描述了直流充电的时序及其相关系统活动。

图1、正常工作时序图
来源：IEC 61851-23

图2、充电时序详细说明
来源：IEC 61851-23
- 描述

• t0 车辆连接器插入车辆进口，将Cp状态从A更改为B。

• t0 -> t1 高级别通信（PLC）开始并与交换充电参数进行握手。
  如果直流输出电压低于60 V，则直流供应检查并在超过60 v时终止供应会话。

• t1 EV发送其最大限制（以及其他参数）用于直流供应输出电流和电压，使用<3a>。

• t1 -> t2 EV将车辆连接器锁定到其进口。
  直流供应以<3b>的形式响应EV的直流供应的最大值。
  只要未对连接器施加电压，直流供应可以检查内部绝缘。
  如果EV和直流供应不兼容，则车辆将无法转至就绪状态，并将转移到正常关闭序列的步骤t16。

• t2 EV通过关闭S2将CP状态从B更改为C / D，并将EV状态设置为“就绪”，从而结束初始化阶段。

• t2 -> t3 在确认连接器已锁定之后，EV请求Cable and Insulation Check，使用<4a>。
  直流供应开始检查HV系统绝缘，并通过<4b>不断报告绝缘状态。

• t3 直流供应确定系统绝缘电阻超过100 kΩ（参见CC.4.1）。

• t3 -> t4 成功完成绝缘检查后，直流供应以随后的消息<4b>指示状态为“有效”。

• t4 直流供应状态通过Cable Check Response 4b更改为“就绪”

• t5 EV发送Pre-Charge Request <5a>开始预充电阶段，其中包含请求的直流电流<2A（根据CC 5.2的最大启动电流）和请求的直流电压。

• t5->t6 直流供应根据<5a>中请求的值调整直流输出电压，同时将电流限制在最大值2A（根据CC.6.1的最大启动电流）。

• t6 直流输出电压在101.2.1.2给出的公差范围内达到请求的电压。

• t6->t7 如果有必要，EV停止车辆内部绝缘监测。如有必要，EV通过循环消息<5a>调整请求的直流电压，以使其偏离FY电池电压不超过20 V（参见CC 5.1中的注释）。

• t7 当直流输出电压与FY电池电压的偏差小于20 V时，EV关闭其断开装置。

• t7->t8 EV发送Power Delivery Request <6a>，并设置ReadyToChargeState "True"以启用直流电源输出。
  在禁用预充电电路（如果有）并打开其电源输出后，直流供应反馈<6b>表示它已准备好进行能量传输。

• t8 EV使用<7a>设置直流电流请求以开始能量传输阶段。

• t8->t9 直流供应根据请求的值调整其输出电流和电压。
  直流供应向EV回传当前的输出电流和输出电压、当前的电流限制和电压限制，以及当前的状态，使用消息<7b>。
  注意：即使输出电流尚未达到先前的请求，EV也可以更改其电压请求和电流请求。

• t9 直流输出电流在定义的延迟时间T内达到直流电流请求。101.2.1.3中定义的（时间间隔t9 - t8 = 7，如果进行了一次请求，则粗线显示这种情况）。

• t9-> EV根据循环消息c/a>调整直流电流请求和直流电压请求。

4.2、详细介绍

1、车桩未配对时：所有物理接口均未连接、通讯未开启，系统如下图所示

2、进入T0时刻，车桩开始握手匹配。此时当插枪后CP电压由12V变为9V，电子锁上锁。
3.T1-T2初始化阶段，电子锁上锁，CP电压为9V PWM波，占空比为5%，进行绝缘检测和插座温度检测；建立PLC通信，交换操作限制和充电参数。充电桩检测到直流电压> 60V或电动汽车与直流电源不兼容时停机。

4.T3时刻连接检测。车辆将CP状态由9V变为6V或者3V，车辆进入准备状态。同时进行电子锁锁止和绝缘状态检查并上报其状态，建立PLC通信。

5.T4时刻连接检测。车辆将CP幅值拉为6V或者3V。直流进行隔离检查，绝缘电阻>=100kΩ为正常。隔离检查检查成功之后，桩端知识状态为“有效”，并进入“就绪”状态。
6.T5时刻进入预充状态，车辆发送电压、电流请求，电流请求<2A等。桩端主继电器闭合。

7、T6阶段，直流充电桩在公差范围内调整直流输出电压，并将电流限制为最大值2A。

8.T7阶段，车辆预充继电器闭合。当电池电压与桩端输出电压压差<20v，车辆端预充继电器断开。

9.T8阶段，车辆发送充电请求以启用直流电源输出。在直流充电桩给出能量转移准备就绪的反馈后，车端设置直流电流请求以开始能量转移阶段。
10. T9进入正式充电阶段，发送电压、电流请求，电压电流最大限值、绝缘检测、温度监测等状态。
11. T10阶段、车辆减小电流请求来完成充电。桩端电流的变化跟随车端电流请求有一个时间延迟，并确保在切断输出之前将输出电流降低到小于1A.

12.T11进入下电阶段，车辆向桩端发送停止充电的请求。当桩端输出电流小于1A时，车端继电器断开。

13.T12下电阶段，桩端停止输出并断开继电器。

14.T13下电阶段，充电装发送“未准备就绪”状态，并指示输出被禁用。

15.T14-T15下电阶段，车辆将CP幅值由6V或者3V变为9V。

16.T16下电阶段，当电压下降到60V以下，电子锁解锁，桩端根据直流供电策略继续进行绝缘检测。信号交互停止，PLC通讯结束

17.T17进入未连接状态，CP 幅值由9V变为12V。桩端无输出，PLC通讯结束。

5、pwm通讯

5.1、pwm通讯介绍

PWM信号被施加到控制信号CP和PE的电路。
IEC 61851-1 定义了适用占空比值的含义，主要有三种：
1.低占空比，3%-7%，需要数字通讯；
2.高可用占空比，不同占空比对应不同的可用充电电流；
3.无效占空比，即无法充电。
PWM信号不特定用于交流或直流充电。交流充电可以使用5%的占空比。直流充电也可以使用（理论上）8%到97%占空比。占空比由EVSE控制，而信号电压由车辆控制。

不同占空比对应电流如下：
图3、占空比与电流的关系 来源：IEC 61851 -1
CP状态说明：CP不同的幅值代表不同的状态。
1.CP幅值为+12V时表示充电枪无连接；
2.CP幅值为+9V时表示充电枪已连接，充电桩和车辆未准备好；
3.CP幅值为+6V和+3V时表示可以正常充电；
4.CP幅值为0V时表示CP信号短路；
5.CP幅值为-12V时表示充电桩不可用。

5.2、详细介绍

1.充电桩与车辆未连接：CP电压为+12V。
2.T0阶段，充电桩与车辆开始连接，CP电压由+12V变为+9V.

3.T1-T2进入初始化阶段，充电桩发送5%的占空比，以与车端建立PLC通讯。
4.T3阶段，握手连接。在成功初始化，PLC通信建立之后，车辆通过闭合S2开关开指示车联已准备好接收能量。
5.非正常情况下，可以通过断开S2来结束充电，CP电压幅值由6V或者3V变为9V.

6.除此之外，关于接口电路有亮点需要注意：
（1）对于CP占空比的检测，需要注意的是：CP波形受噪声干扰以及电路容抗的影响后波形为非标准方波，避免因此而检测出出现偏差甚至是误动作。所以在滤波的同时需要确保CP检测的准确性。
（2）需要确保检查阈值的可靠性和鲁棒性。

握手电路中占空比、电阻、电容的误差需要控制在一定的范围内，以保证充电的互操作。具体误差范围可参考如下：

6、充电信号交互过程以及充电中潜在的故障

1.充电枪未插到位，无法检测到CP信号，影响充电信号交互，将退出充电流程。
2.插枪后绝缘电阻值过低，绝缘检测无法通过，可能存在IP防护等级达不到要求的可能性。
3.CP信号占空比无效，无法充电。
4.PLC通信信号无法解析或者不兼容，无法充电。
5.电子锁未上锁（未驱动或者电子锁损坏等），无法充电。
6.充电过程中的过压、过流、过温，或者反向电流等，将停止充电。
7.无法正常完成预充，充电无法正常继续。
8.充电桩输出电压与需求电压不匹配，充电将中止。
9.充电插座过温，充电将降额或者停止充电。
10.电子锁故障，带电插拔拉弧，影响充电安全。