我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)充換電基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀和發(fā)展建議

劉文峰，朱 聰，李 斌，張 沫

（交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院，北京 100088）

我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)充換電基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀和發(fā)展建議

劉文峰，朱 聰，李 斌，張 沫

（交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院，北京 100088）

為了能夠更加合理地制修訂我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)充換電基礎(chǔ)設(shè)施的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步促進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)推廣應(yīng)用目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)，對(duì)我國(guó)現(xiàn)有的充換電基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展了研究。首先，對(duì)國(guó)外充換電基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)概況和我國(guó)相關(guān)的主要國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了介紹；接著，對(duì)我國(guó)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于充換電設(shè)備、充電接口及通信協(xié)議、充換電計(jì)量裝置、充換電站的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行了分類(lèi)介紹，明確了現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于確保電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)充換電體驗(yàn)質(zhì)量的重要意義；然后，針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)完整的充換電流程，對(duì)實(shí)際中用戶(hù)存在的充換電服務(wù)需求進(jìn)行了分析；最后，根據(jù)用戶(hù)的實(shí)際服務(wù)需求，提出了我國(guó)未來(lái)充換電基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)的制修訂建議。研究結(jié)果表明，我國(guó)現(xiàn)有的充換電基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)基本確保了充換電設(shè)備的可用性和易操作性、充電接口的通用性、充電計(jì)量裝置的準(zhǔn)確度以及充換電站的運(yùn)營(yíng)安全等，未來(lái)應(yīng)針對(duì)充換電設(shè)備狀態(tài)查詢(xún)、直流充電樁的兼容性、統(tǒng)一支付、充換電站規(guī)模和布局等方面制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以提高電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)體驗(yàn)質(zhì)量和促進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

電動(dòng)汽車(chē)；充換電基礎(chǔ)設(shè)施；標(biāo)準(zhǔn)；用戶(hù)體驗(yàn)質(zhì)量；服務(wù)需求

0 引言

電動(dòng)汽車(chē)釆用動(dòng)力電池提供行駛所需的全部（純電動(dòng)）或部分（混合動(dòng)力）動(dòng)力，車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中的能量消耗和污染排放水平較傳統(tǒng)燃油車(chē)輛都大大降低，因而大力推廣應(yīng)用電動(dòng)汽車(chē)已基本成為整個(gè)社會(huì)和行業(yè)的共識(shí)[1-3]。眾所周知，電動(dòng)汽車(chē)需要通過(guò)充換電基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行能源補(bǔ)充，常用的充換電基礎(chǔ)設(shè)施包括交流充電樁、直流充電樁和電池更換設(shè)備。然而，由于公共充電設(shè)備盈利難，我國(guó)充換電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相對(duì)滯后，充換電設(shè)備數(shù)量相對(duì)較少[4-5]，或利用率不均衡——有的充換電設(shè)備長(zhǎng)期閑置，有的設(shè)備則需要長(zhǎng)時(shí)間排隊(duì)等候[6-7]，另外不少充電樁與電動(dòng)汽車(chē)之間的接口還存在不匹配的問(wèn)題[8]。

截至2014年底，我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)量約達(dá)12.5萬(wàn)輛[9]；截至2015年9月底，我國(guó)已經(jīng)累計(jì)生產(chǎn)推廣新能源汽車(chē)27.4萬(wàn)輛，預(yù)計(jì)到2015年底我國(guó)新能源汽車(chē)總產(chǎn)銷(xiāo)量可達(dá)35～37萬(wàn)輛，而截至2014年底已建成充換電站僅有778個(gè)、充電樁約3.09萬(wàn)個(gè)。以充電設(shè)施數(shù)量較多的北京和深圳為例：截止到2015年5月底，北京市建成的充電樁累計(jì)數(shù)量約為8 300個(gè)，其中公共專(zhuān)用充電樁3 676個(gè)、社會(huì)公用充電樁2 000個(gè)、私人自用充電樁2 600個(gè)。而據(jù)統(tǒng)計(jì)截止到2015年7月底北京市新能源汽車(chē)?yán)塾?jì)上牌數(shù)量為1.62萬(wàn)輛，車(chē)樁比約為2∶1，這與理想的1∶1車(chē)樁比相差甚遠(yuǎn)。深圳市已建成快速充電站81座，私家車(chē)用慢速充電樁約3 000個(gè)，車(chē)樁比同樣無(wú)法滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)的充電需求。

以上因素導(dǎo)致了電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)存在充電不方便甚至無(wú)法充電的困難，大大降低了其服務(wù)體驗(yàn)質(zhì)量，進(jìn)而對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的推廣應(yīng)用產(chǎn)生了一定的阻礙作用。為此，我國(guó)有必要一方面通過(guò)制定統(tǒng)一的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)加強(qiáng)對(duì)充換電設(shè)備的監(jiān)督和管理，確保設(shè)備的功能和性能滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)的充換電需求；另一方面也應(yīng)當(dāng)加快充換電基礎(chǔ)設(shè)施的合理規(guī)劃與布局，保障充換電設(shè)施的建設(shè)速度與電動(dòng)汽車(chē)的產(chǎn)量發(fā)展相適應(yīng)[10-11]。

1 國(guó)內(nèi)外充換電基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)概況

1.1 國(guó)外充換電基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)概況

由于全球電網(wǎng)基礎(chǔ)條件不同，各國(guó)各地區(qū)充換電基礎(chǔ)設(shè)施存在差異，均基于相應(yīng)配電網(wǎng)的電壓、頻率、功率容量、電能質(zhì)量等背景條件制定相應(yīng)的充換電設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際上，主要有國(guó)際電工委員會(huì)IEC、美國(guó)汽車(chē)工程師協(xié)會(huì)SAE、日本電動(dòng)汽車(chē)快速充電器協(xié)會(huì)CHAdeMO針對(duì)充換電基礎(chǔ)設(shè)施制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如：IEC 61851規(guī)定了電動(dòng)汽車(chē)與充電設(shè)施的連接要求以及交直流充電設(shè)施的自身要求，IEC 62196—1規(guī)定了充電樁插頭插座的基本要求，IEC 62196—2規(guī)定了交流充電樁的尺寸和互換性要求，IEC 62196—3規(guī)定了直流充電樁的尺寸和互換性要求；SAE標(biāo)準(zhǔn)大部分與IEC標(biāo)準(zhǔn)兼容，但具備更強(qiáng)的實(shí)踐性，如SAE J1772沿用了IEC 61851的相關(guān)規(guī)定并補(bǔ)充了IEC 62196部分內(nèi)容，SAE J2847規(guī)定了電動(dòng)汽車(chē)與充電設(shè)施之間的通信要求，SAE J2953規(guī)定了電動(dòng)汽車(chē)與充電設(shè)施之間的互通性要求，SAE J2894/2規(guī)定了充電設(shè)備電能質(zhì)量/測(cè)試辦法；CHAdeMO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了直流充電樁的接口和通信協(xié)議以及電動(dòng)汽車(chē)與充電設(shè)施之間通過(guò)CAN總線(xiàn)通信，這與IEC規(guī)定的PLC通信方式不同。另外，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織ISO于近期在其智能運(yùn)輸系統(tǒng)領(lǐng)域21219系列標(biāo)準(zhǔn)中立項(xiàng)并提出了針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)充電服務(wù)信息標(biāo)準(zhǔn)化的標(biāo)準(zhǔn)草案：《智能交通系統(tǒng)——由交通協(xié)議專(zhuān)家組（TPEG）制定的交通和出行信息——第25部分：電動(dòng)交通信息（EMI）》。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了充電設(shè)施位置信息、充電樁適配信息（如充電接口類(lèi)型、充電模式等）以及充電樁工作狀態(tài)及預(yù)約等的信息結(jié)構(gòu)、消息構(gòu)成、數(shù)據(jù)類(lèi)型、數(shù)據(jù)表以及采用二進(jìn)制與ML語(yǔ)言的TPEG消息通用性要素表達(dá)方法。這種標(biāo)準(zhǔn)化的信息表達(dá)結(jié)構(gòu)有利于不同企業(yè)之間對(duì)充電服務(wù)設(shè)施相關(guān)信息進(jìn)行共享和交換，對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的推廣具有重大意義。

1.2 國(guó)內(nèi)充換電基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)概況

1.2.1 充換電基礎(chǔ)設(shè)施國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

目前我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)充換電基礎(chǔ)設(shè)施的主要國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。其中，GB/T 18487等效采用了IEC 61851，GB/T 20234部分采用了IEC 62196，GB/T 27930采用了與CHAdeMO相同的通信方式，車(chē)輛與充電設(shè)施之間通過(guò)CAN總線(xiàn)進(jìn)行通信。此外，根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況還制定了其他有關(guān)電動(dòng)汽車(chē)充換電標(biāo)準(zhǔn)，如GB/T 28569、GB/T 29316、GB/T 29318等。這基本保障了充換電設(shè)備功能、性能的可靠性與安全性。但是在充電服務(wù)方面，我國(guó)暫時(shí)尚未制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，這在一定程度上抑制了不同充電服務(wù)企業(yè)之間的信息共享和交換，不利于電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)的充電體驗(yàn)。

表1 我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)充換電基礎(chǔ)設(shè)施的主要國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

表1（續(xù)）

1.2.2 充換電基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一般是根據(jù)特定行業(yè)應(yīng)用需求而制定的適用于本行業(yè)范圍內(nèi)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)充換電基礎(chǔ)設(shè)施涉及的行業(yè)主要有能源、汽車(chē)和機(jī)械。其中，能源行業(yè)主要圍繞電能整個(gè)流動(dòng)和傳輸過(guò)程所涉及的方面制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，包括車(chē)載充電《電動(dòng)汽車(chē)非車(chē)載傳導(dǎo)式充電機(jī)技術(shù)條件》（NB/T 33001—2010）、《電動(dòng)汽車(chē)交流充電樁技術(shù)條件》（NB/T 33002—2010）、《電動(dòng)汽車(chē)非車(chē)載充電機(jī)監(jiān)控單元與電池管理系統(tǒng)通信協(xié)議》（NB/T 33003—2010）、《電動(dòng)汽車(chē)充電站及電池更換站監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（NB/T 33005—2013）、《電動(dòng)汽車(chē)充換電設(shè)施建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》（NB/T 33009—2013）等；汽車(chē)行業(yè)主要圍繞電動(dòng)汽車(chē)的電能補(bǔ)充過(guò)程，針對(duì)車(chē)輛與基礎(chǔ)設(shè)施的連接制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如《電動(dòng)汽車(chē)傳導(dǎo)式充電接口》（QC/T 841—2010）、《電動(dòng)汽車(chē)電池管理系統(tǒng)與非車(chē)載充電機(jī)之間的通信協(xié)議》（QC/T 842—2010）等；機(jī)械行業(yè)則圍繞充換電基礎(chǔ)設(shè)施自身的機(jī)電性能，針對(duì)充換電設(shè)備應(yīng)用所需的功能和性能制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如《鋰離子蓄電池充電設(shè)備通用要求》（JB/T 11142—2011）、《鋰離子蓄電池充電設(shè)備接口和通訊協(xié)議》（JB/T 11143—2011）等。

1.2.3 充換電基礎(chǔ)設(shè)施地方標(biāo)準(zhǔn)

地方標(biāo)準(zhǔn)一般是根據(jù)當(dāng)?shù)毓I(yè)產(chǎn)品的安全衛(wèi)生、環(huán)保節(jié)能等要求而制定的在當(dāng)?shù)貐^(qū)域內(nèi)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)在北京和深圳推廣的時(shí)間較早、力度較大，因而這兩個(gè)地區(qū)率先制定了相關(guān)地方標(biāo)準(zhǔn)。北京市根據(jù)本地區(qū)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的總體規(guī)劃和電能供給與保障的實(shí)際需求，研究制定了《電動(dòng)汽車(chē)電能供給與保障技術(shù)規(guī)范》系列地方標(biāo)準(zhǔn)，用以規(guī)范電動(dòng)汽車(chē)的生產(chǎn)與維護(hù)，指導(dǎo)電能供給基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)與運(yùn)營(yíng)，支撐電能供給設(shè)備的制造與使用，如DB11/Z 876—2012、DB11/Z 728—2010、DB11/Z 752—2014、DB11/Z 753—2014等。深圳市為貫徹落實(shí)國(guó)家節(jié)能環(huán)保政策，促進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)的推廣應(yīng)用，延伸供電服務(wù)價(jià)值鏈，指導(dǎo)和規(guī)范深圳市電動(dòng)汽車(chē)配套充電設(shè)施建設(shè)，研究制定了《電動(dòng)汽車(chē)充電系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》系列標(biāo)準(zhǔn)，如SZDB/Z 29.1—2010、SZDB/Z 29.2—2010、SZDB/Z 29.3—2010、SZDB/Z 29.5—2010、SZDB/Z 29.6—2010等。

1.2.4 充換電基礎(chǔ)設(shè)施企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

在我國(guó)，企業(yè)一直充當(dāng)著電動(dòng)汽車(chē)充換電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的主體。為了有效推動(dòng)和規(guī)范充換電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)工作，企業(yè)一般會(huì)根據(jù)本企業(yè)范圍內(nèi)需要協(xié)調(diào)和統(tǒng)一的技術(shù)要求、管理要求和工作要求制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。如國(guó)家電網(wǎng)公司、南方電網(wǎng)公司均根據(jù)各自的電動(dòng)汽車(chē)充換電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作內(nèi)容，制定了一系列有關(guān)充換電站的布置、建設(shè)、供電、監(jiān)控系統(tǒng)以及充電設(shè)備本身的標(biāo)準(zhǔn)，為各自公司對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作的開(kāi)展提供了規(guī)范性技術(shù)文件，使相關(guān)工作有章可依，最終達(dá)到推廣電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化的目的。其中，國(guó)家電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)主要有：Q/GDW 233—2009、 Q/GDW 234—2009、 Q/GDW 235—2009、Q/GDW 236—2009、Q/GDW 237—2009、Q/ GDW238—2009、Q/GDW478—2010、Q/GDW 485—2010；南方電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)主要有：Q/CSG 11516.1—2010、 Q/CSG 11516.2—2010、Q/CSG 11516.3—2010、 Q/CSG 11516.4—2010、Q/CSG 11516.5—2010、Q/CSG 11516.6—2010、Q/CSG 11516.7—2010、Q/CSG 11516.8—2010。

2 我國(guó)充換電基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀分析

目前我國(guó)有關(guān)充換電基礎(chǔ)設(shè)施的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)以及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)主要涵蓋了充換電設(shè)備技術(shù)條件、充電接口及通信協(xié)議、充電計(jì)量裝置、充換電站布局建設(shè)等各個(gè)方面。本文將各標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容和規(guī)定分為充換電設(shè)備、充電接口、充電計(jì)量裝置、充換電站4類(lèi)進(jìn)行歸納總結(jié)，以明確我國(guó)充換電基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀。

2.1 充換電設(shè)備

電動(dòng)汽車(chē)的充換電設(shè)備包括交流充電樁、直流充電樁和電池箱更換設(shè)備，其中交流充電樁的主要作用是將電網(wǎng)電能轉(zhuǎn)換為車(chē)載充電機(jī)可用的交流電源；直流充電樁的主要作用則是將電網(wǎng)交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能，并采用傳導(dǎo)方式為電動(dòng)汽車(chē)充電。電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)重點(diǎn)關(guān)注充電樁的操作是否安全、簡(jiǎn)便、可靠，交流充電樁是否能夠提供安全、可靠的交流電源，直流充電樁是否能夠輸出車(chē)輛動(dòng)力電池組所需的充電電壓/電流。

對(duì)于充換電設(shè)備，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了以下基本內(nèi)容。

（1）交流充電樁和直流充電樁必須具備合理的人機(jī)交互功能，能夠顯示各狀態(tài)下的相關(guān)信息，具備手動(dòng)設(shè)置充電參數(shù)的功能；

（2）充電樁的供電模式為交流單相或三相，供電額定電壓為220V或380V，交流充電樁供電額定電流為32A；

（3）直流充電樁必須能夠?yàn)殡妱?dòng)汽車(chē)提供低壓輔助電源，用于充電過(guò)程中動(dòng)力電池組管理系統(tǒng)的供電；

（4）充電樁操作的安全性和簡(jiǎn)便性要得以基本保障，即充電樁的耐環(huán)境要求、電氣絕緣性能、電磁兼容性能要滿(mǎn)足相關(guān)要求；

（5）直流充電樁的輸出電壓范圍、輸出電壓穩(wěn)壓精度、輸出直流額定電流、輸出電流精度、輸出紋波有效值系數(shù)等參數(shù)值要滿(mǎn)足相關(guān)要求；

（6）當(dāng)直流充電樁輸出功率為額定功率的50%～100%時(shí)，功率因數(shù)應(yīng)不小于0.9，效率應(yīng)不小于90%，從而保障了充電樁在功能方面的可靠性。

對(duì)于電池箱更換設(shè)備，用戶(hù)主要關(guān)注設(shè)備運(yùn)行是否可靠、高效和安全。現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)做了如下規(guī)定。

（1）電池更換設(shè)備的各個(gè)動(dòng)作必須連續(xù)、可靠、平穩(wěn)、動(dòng)作銜接流暢，各個(gè)方向的位移定位誤差不超過(guò)2mm，旋轉(zhuǎn)定位角度誤差不超過(guò)0.2°，各個(gè)方向的運(yùn)行速度與其給定值之間的偏差應(yīng)小于2%，設(shè)備運(yùn)行噪聲值不應(yīng)大于70dB（A）。

（2）商用車(chē)的電池箱更換時(shí)間不應(yīng)大于600s，乘用車(chē)的更換時(shí)間不應(yīng)大于300s，更換設(shè)備對(duì)車(chē)輛的停靠位置、停靠姿態(tài)、電池箱安裝位置應(yīng)具備一定的適應(yīng)能力，以及更換設(shè)備本身應(yīng)滿(mǎn)足安全防護(hù)要求。

2.2 充電接口

對(duì)于傳導(dǎo)式充電方式，電動(dòng)汽車(chē)必須通過(guò)充電接口與充電樁連接之后方能充電。充電接口的主要作用是在電動(dòng)汽車(chē)與充電樁之間建立物理連接，同時(shí)直流充電樁還需通過(guò)接口與車(chē)輛動(dòng)力電池組管理系統(tǒng)建立通信連接。電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)重點(diǎn)關(guān)注通過(guò)接口所建物理連接是否具有通用性，是否安全、可靠，以及所建通信連接是否具有一致性，是否有效、穩(wěn)定。

對(duì)于充電接口，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)做了如下規(guī)定。

（1）交流充電接口的額定電壓為250V或440V，額定電流為16A或32A，直流充電接口的額定電壓為750V，額定電流為125A或250A。

（2）交流充電接口和直流充電接口的觸頭數(shù)量分別為7對(duì)和9對(duì)，統(tǒng)一定義了每個(gè)觸頭的功能和額定電壓/電流值，以及布置方式和連接順序。

（3）交流充電接口和直流充電接口的結(jié)構(gòu)尺寸和安裝尺寸需滿(mǎn)足相關(guān)要求。

（4）充電接口的連接狀態(tài)可通過(guò)車(chē)輛控制裝置檢查確認(rèn)，當(dāng)確認(rèn)充電接口連接成功后，應(yīng)使車(chē)輛處于不可行駛狀態(tài)。

（5）充電接口的通用性和安全性基本得以保障。

在充電接口通信連接方面，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：①通過(guò)充電接口建立通信連接時(shí)應(yīng)采用CAN通信協(xié)議，通信速率推薦使用250kbit/s；②通信數(shù)據(jù)鏈路層CAN數(shù)據(jù)幀格式，每個(gè)CAN數(shù)據(jù)幀包含1個(gè)單一的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）；③充電過(guò)程包括4個(gè)階段：握手階段、參數(shù)配置階段、充電階段和充電結(jié)束階段，各階段充電樁和電池管理系統(tǒng)若沒(méi)有在規(guī)定時(shí)間內(nèi)收到對(duì)方報(bào)文或沒(méi)收到正確報(bào)文，即判定為超時(shí)，進(jìn)入錯(cuò)誤處理狀態(tài)；④充電過(guò)程中各階段各類(lèi)報(bào)文的參數(shù)組編號(hào)、優(yōu)先權(quán)、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、報(bào)文周期、報(bào)文格式和內(nèi)容等需滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)定；⑤直流充電樁通信協(xié)議的一致性、有效性和穩(wěn)定性得以基本保障。

2.3 充電計(jì)量裝置

充電計(jì)量裝置用于計(jì)量電動(dòng)汽車(chē)通過(guò)充電樁補(bǔ)充的電能量。從用戶(hù)體驗(yàn)的角度來(lái)講，用戶(hù)主要關(guān)注計(jì)量裝置的準(zhǔn)確度、可靠性和友好程度。對(duì)于充電計(jì)量裝置，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)做了如下規(guī)定。（1）電能計(jì)量裝置的安裝位置應(yīng)位于電流輸出端和電池接口之間。

（2）交流充電樁電能表由電流改變引起的誤差極限、起動(dòng)、潛動(dòng)、儀表常數(shù)、由其他影響量引起的誤差極限應(yīng)滿(mǎn)足GB/T 17215.321—2008第8章的要求。

（3）根據(jù)負(fù)載電流大小和電壓變化范圍，直流充電樁電能表在額定電壓和參比電流下的基本誤差極限為±1.5%或±1.0%，使得充電計(jì)量裝置的準(zhǔn)確度得以保障。

（4）為了確保電能計(jì)量裝置的可靠性，電能表的機(jī)械性能、耐氣候性能和電氣性能應(yīng)滿(mǎn)足相關(guān)要求。

（5）為了保障電能計(jì)量裝置的友好程度，除了計(jì)量功能以外，裝置還應(yīng)具備存儲(chǔ)功能、時(shí)鐘功能、測(cè)量及監(jiān)測(cè)功能、通信功能、顯示功能等。

2.4 充換電站

充換電站是為電動(dòng)汽車(chē)提供充換電服務(wù)的場(chǎng)所。用戶(hù)主要關(guān)注車(chē)輛進(jìn)出充換電站時(shí)的安全性和便捷度，以及充換電過(guò)程中的車(chē)輛安全和用戶(hù)人身安全保障。

現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定充換電站的選址應(yīng)充分利用就近的供電、交通、消防、給排水及防排洪等公用設(shè)施，宜靠近城市道路，應(yīng)符合防火安全要求，不宜設(shè)在多塵、有腐蝕性氣體、有劇烈振動(dòng)或高溫的場(chǎng)所，以保障用戶(hù)進(jìn)出站時(shí)的安全與便捷。

為了確保充換電過(guò)程中的車(chē)輛安全和用戶(hù)人身安全，充換電站均應(yīng)配備監(jiān)控系統(tǒng)。現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定充電站的監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)由站控層、間隔層及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成，其中站控層應(yīng)實(shí)現(xiàn)充電站內(nèi)運(yùn)行各系統(tǒng)的人機(jī)交互，實(shí)現(xiàn)相關(guān)信息的收集和實(shí)時(shí)顯示，實(shí)現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)程控制及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢(xún)和統(tǒng)計(jì)，并可與相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行通信；間隔層應(yīng)能采集設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)上傳至站控層、接收和執(zhí)行站控層控制命令的功能。電池更換站的監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)包括供電監(jiān)控系統(tǒng)、充電監(jiān)控系統(tǒng)、電池箱更換監(jiān)控系統(tǒng)和安防監(jiān)控系統(tǒng)等，其中電池箱更換監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具備對(duì)電池箱充電狀態(tài)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、更換過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制的功能。

為了進(jìn)一步保障電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)進(jìn)出站時(shí)的安全與便捷，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：充換電站應(yīng)配備安全消防、行車(chē)道、停車(chē)位、營(yíng)業(yè)室、休息室、衛(wèi)生室等輔助設(shè)施；換電站還應(yīng)配備電池箱存儲(chǔ)設(shè)備、電池箱轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備、車(chē)輛導(dǎo)引系統(tǒng)和電池檢測(cè)與維護(hù)設(shè)備等；充電站運(yùn)營(yíng)管理的場(chǎng)站要求、人員要求、服務(wù)要求、安全管理要求、突發(fā)事件處理等應(yīng)滿(mǎn)足相關(guān)條件。

3 用戶(hù)充換電服務(wù)需求分析

電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)的充換電流程如圖1所示，大致包括如下4個(gè)步驟：首先選擇合適位置的充換電設(shè)備（站）；然后駛?cè)脒x定的充換電站；再將充電樁接口與車(chē)輛接口加以連接并開(kāi)始充電，或者將車(chē)輛駛?cè)胫付ㄎ恢美秒姵叵渥詣?dòng)更換裝置開(kāi)始換電；最后對(duì)充換電所補(bǔ)充的電能進(jìn)行計(jì)量和支付，至此車(chē)輛即完成充換電過(guò)程。

圖1 電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)的充換電流程

圖1所示各步驟都對(duì)電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)的充換電體驗(yàn)質(zhì)量有著重要影響。我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)充換電基礎(chǔ)設(shè)施的現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)主要對(duì)充換電設(shè)備、充電接口及通信協(xié)議、充電計(jì)量裝置、充換電站等方面進(jìn)行了統(tǒng)一規(guī)定，基本確保了電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)在進(jìn)行步驟2～步驟4時(shí)的體驗(yàn)質(zhì)量。而就整個(gè)充換電流程而言，步驟1中充換電位置的選擇以及步驟4中的支付方面均存在標(biāo)準(zhǔn)缺失問(wèn)題。

具體而言，未來(lái)還需要通過(guò)制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以解決電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)在目前實(shí)際操作中遇到的如下問(wèn)題，并使其充換電體驗(yàn)質(zhì)量得以提高。

（1）用戶(hù)常遇到充換電設(shè)備的工作模式、適用車(chē)輛類(lèi)型與用戶(hù)車(chē)輛不符，或者設(shè)備提示正處于故障狀態(tài)等情況。如果用戶(hù)能預(yù)先知道各個(gè)位置充換電設(shè)備的工作模式、適用車(chē)型、故障信息等，從而用戶(hù)能夠根據(jù)自身車(chē)輛狀態(tài)和充換電設(shè)備狀態(tài)合理選擇使用某個(gè)位置的充換電設(shè)備，這必然會(huì)給用戶(hù)帶來(lái)更加良好的充換電體驗(yàn)。

（2）由于大部分充電設(shè)施均存在無(wú)人值守、運(yùn)營(yíng)維護(hù)不到位、充電樁通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)不夠細(xì)化、不同汽車(chē)廠(chǎng)制定的通信協(xié)議互操作性差等問(wèn)題，導(dǎo)致用戶(hù)常遇到充電樁無(wú)法使用、車(chē)樁不兼容等情況，進(jìn)一步降低了現(xiàn)有充換電設(shè)施的利用率。未來(lái)標(biāo)準(zhǔn)若能夠在直流充電樁通信協(xié)議的一致性、互操作性等方面進(jìn)行更加詳細(xì)的規(guī)定，則可避免因通信協(xié)議不匹配而造成無(wú)法充電的情況，從而全面保障直流充電樁的兼容性，提高用戶(hù)的充換電體驗(yàn)質(zhì)量。

（3）我國(guó)充換電服務(wù)運(yùn)營(yíng)商大都采用相對(duì)獨(dú)立的支付平臺(tái)，用戶(hù)所購(gòu)置的充換電卡在各支付平臺(tái)之間無(wú)法通用，這導(dǎo)致用戶(hù)的充換電支付過(guò)程非常不便。未來(lái)如果能夠通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)建立統(tǒng)一的充換電支付清算方式，使電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)可實(shí)現(xiàn)一卡通用，必然能夠進(jìn)一步提高用戶(hù)的充換電體驗(yàn)質(zhì)量。

（4）充換電設(shè)施存在較為嚴(yán)重的利用不均衡現(xiàn)象，某些地區(qū)的充換電站用戶(hù)經(jīng)常需要長(zhǎng)時(shí)間排隊(duì)等候，而某些地區(qū)充換電站內(nèi)的充換電設(shè)備則長(zhǎng)期處于閑置狀態(tài)。未來(lái)標(biāo)準(zhǔn)若在充換電站選址、規(guī)模設(shè)計(jì)等方面提供更加詳細(xì)的建設(shè)規(guī)劃指導(dǎo)，充分結(jié)合考慮當(dāng)?shù)仉妱?dòng)汽車(chē)保有量的變化趨勢(shì)和車(chē)輛的充電需求，必然能夠在避免資源浪費(fèi)的同時(shí)確保充換電設(shè)施的均衡、充分利用，從而進(jìn)一步使電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)獲得更好的充換電體驗(yàn)。

4 充換電基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展建議

針對(duì)實(shí)際中電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)的充換電服務(wù)需求，從提高用戶(hù)充換電體驗(yàn)質(zhì)量的角度出發(fā)，對(duì)我國(guó)未來(lái)充換電基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)的制修訂提出以下幾點(diǎn)建議。

（1）為了使電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)提前獲取充換電設(shè)備的狀態(tài)信息，建議統(tǒng)一規(guī)定充換電設(shè)備必須配置監(jiān)控終端，且使其具備統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集方式和數(shù)據(jù)發(fā)送功能。該終端要求能夠采集充換電設(shè)備的屬性信息（包括設(shè)備的IP地址或地理位置、額定充電電壓和電流等）和工作狀態(tài)信息（包括設(shè)備故障信息、預(yù)約信息、充電剩余時(shí)間等），同時(shí)可按統(tǒng)一的格式和通訊方式將采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行傳輸發(fā)送，以便有充換電需求的電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)進(jìn)行查詢(xún)。

（2）為了保障直流充電樁的兼容性，對(duì)直流充電樁與電動(dòng)汽車(chē)電池管理系統(tǒng)之間的通信協(xié)議進(jìn)行更加細(xì)化的規(guī)定，在通信協(xié)議的一致性、互操作性、性能和魯棒性等方面制定統(tǒng)一要求，并給出與之對(duì)應(yīng)的協(xié)議一致性、協(xié)議互操作性、協(xié)議性能和協(xié)議魯棒性測(cè)試方法，使生產(chǎn)廠(chǎng)商能夠在充分統(tǒng)一的限制條件下進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，確保所有直流充電樁與電池管理系統(tǒng)之間通信的有效性和可靠性。

（3）為了方便用戶(hù)支付，可為移動(dòng)終端、IC卡等現(xiàn)有支付手段制定統(tǒng)一的支付清算系統(tǒng)，規(guī)定存儲(chǔ)于移動(dòng)終端或IC卡內(nèi)的用戶(hù)信息必須格式統(tǒng)一，使所有運(yùn)營(yíng)商均可進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取；規(guī)定用戶(hù)通過(guò)移動(dòng)終端或IC卡發(fā)送的支付授權(quán)信息格式也必須統(tǒng)一，使所有運(yùn)營(yíng)商都能夠接收，從而確保電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)可在不同運(yùn)營(yíng)商的充換電站實(shí)現(xiàn)支付終端或IC卡的通用；規(guī)定各運(yùn)營(yíng)商之間的清算方式、清算周期以及清算申請(qǐng)指令等清算業(yè)務(wù)的統(tǒng)一要求，確保支付清算系統(tǒng)的運(yùn)行效率和運(yùn)營(yíng)商的合法收益。

（4）為了確保充換電設(shè)施的均衡利用和充分利用，可以根據(jù)當(dāng)?shù)仉妱?dòng)汽車(chē)的保有量和運(yùn)行特征，建立標(biāo)準(zhǔn)用于描述區(qū)域電動(dòng)汽車(chē)充電需求和時(shí)空分布的標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)體系；根據(jù)充換電站的設(shè)備數(shù)量和區(qū)域分布，建立能夠描述充換電站規(guī)模和布局的標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)體系；根據(jù)電動(dòng)汽車(chē)充電需求和時(shí)空分布指標(biāo)，建立標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定充換電站規(guī)模和布局指標(biāo)必須達(dá)到的條件，以確保充換電站的規(guī)模、布局與電動(dòng)汽車(chē)的充電需求相對(duì)應(yīng)，保障設(shè)施得以充分、均衡地利用。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上可知，我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)充換電基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定，已經(jīng)為確保電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)良好的充換電體驗(yàn)質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)。未來(lái)應(yīng)圍繞充換電設(shè)備的監(jiān)控終端、直流充電樁的兼容性、統(tǒng)一支付清算、充換電站建設(shè)規(guī)劃等方面，加快開(kāi)展我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)充換電基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作，從而在源頭上盡可能地消除電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)體驗(yàn)的不良影響因素，進(jìn)一步確保和提升電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)的充換電體驗(yàn)質(zhì)量，促進(jìn)我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)順利實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的推廣與應(yīng)用。

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Status and Development Proposals of Standards about Electric Vehicle Charging/Battery Swap Infrastructure in China

LIU Wen-feng,ZHU Cong,LI Bin,ZHANG Mo
(Research Institute of Highway Ministry of Transport,Beijing 100088,China)

In order to reasonably develop and revise the standards about charging/battery swap infrastructure of China in the future,and further promote the realization of the popularization and application target of electric vehicle,the existing standards about charging/battery swap infrastructure of China were studied.Firstly,some international standards about the charging/battery swap infrastructure were summarized,and some relative standards of China were introduced including the main national standards,industrial standards,provincial standards and company standards.Secondly,the provisions on charging/ battery swap equipment,charging coupler and communication protocols,electric energy metering equipment,charging/battery swap station in the existing standards of China were separately discussed,and the importance of the provisions for ensuring the experience quality of electric vehicle user was demonstrat-ed.Thirdly,according to the whole procedure of charging/battery swap of electric vehicle user,the service requirements existing in practical charging/battery swap for user were analyzed.Finally,the development proposals for future standards on charging/battery swap infrastructure were provided based on the service requirements.The research results indicate that the usability and operability of charging/battery swap equipment,the universality of DC(Direct Current)charging spot,the accuracy of metering device and the operation safety of charging/battery swap station can be basically ensured by existing standards of China,and standards about the status inquiry of charging equipment,the compatibility of DC charging spot,the uniform payment,the scale and layout of charging/battery swap station should be developed in the future,for improving the experience quality of users and further promoting the application of electric vehicles.

electric vehicle;charging/battery swap infrastructure;standard;experience quality of user;service requirement

U469.72

A

2095-9931（2015）06-0001-07

10.16503/j.cnki.2095-9931.2015.06.001

2015-08-14

交通運(yùn)輸部軟科學(xué)研究項(xiàng)目（2015-312-223-070）

劉文峰（1978—），男，陜西西安人，副研究員，碩士，研究方向?yàn)樾履茉雌?chē)在交通運(yùn)輸行業(yè)的應(yīng)用推廣。E-mail:zhucong@itsc.cn。