基于GB/T18487.1—2023和GB44263—2024充電樁 控制導引電路分析

Analysis of the Control and Guidance Circuit of Electric Vehicle Charging Piles Based on GB/T18487.1-2023 and GB 44263-2024s

XUE Li-li* TIAN Lie-yuan WANGYan-bo LI Qian-kun HOU Li-ping （Shandong Institute for Product Quality Inspection）

Abstract：During the charging process of electric vehicles，the control guidance circuit playsacrucial role.It establishesacommunicationconnection between thecharging equipment and the electric vehicle，transmits real-time chargingstatusinformation，andensures thesafetyeficiency，andstabilityofthechargingprocess.Withtheelease of the two new standards，GB/T18487.1-2023 and GB 44263-2024，new technical requirements and performance indicators have beenput forwardforthecontrol guidance circuits of charging piles.This papercompares thecontrol guidance circuits specifiedintheGB/T18487.1-2023and GB44263-2024.It analyzes the basic principlesofthecontrol guidance circuits stipulated in the standardsand delineates the diferent states of different detectionpoints under various circumstances，which provides technical guidanceand support forthe designand testingofcontrol guidance circuits.Ithelpschargingequipmentmanufacturersoptimize productdesign，improvechargingeffciencyandsafety， and will bring a better charging experience to electric vehicle users.

Keywords：charging pile，control guidance circuit， electric vehicle

0 引言

隨著全球能源結構的轉型和環境保護意識的增強，電動汽車作為新能源汽車的重要組成部分，其市場占有率正逐年攀升。據國際能源署（IEA）統計，2024年全球電動汽車保有量已突破1億輛，預計到2030年將達到3億輛。電動汽車的普及不僅對能源消費模式產生了深遠影響，也對充電基礎設施提出了更高的要求。充電樁作為電動汽車的能量補給站，其性能和可靠性直接關系到電動汽車的使用體驗和推廣進程。

在電動汽車充電過程中，控制導引電路扮演著至關重要的角色。它負責在充電設備與電動汽車之間建立通信連接，實時傳輸充電狀態信息，確保充電過程的安全、高效和穩定。隨著GB/T18487.1—2023和GB44263—2024兩項新標準的發布，對充電樁的控制導引電路提出了新的技術要求和性能指標。深入分析新標準下的控制導引電路，有助于充電設備制造商優化產品設計，提高充電效率和安全性，同時也為電動汽車用戶帶來更加優質的充電體驗。

本文梳理GB/T18487.1—2023和GB44263—2024標準中關于充電樁控制導引電路的相關規定，分析了充電樁控制導引原理，對比了在兩項標準中控制導引的不同，提出優化控制導引電路設計及檢測的建議，為充電基礎設施的建設和電動汽車的推廣應用提供理論支持和參考依據。

1 標準概述

GB/T18487.1—2023是《電動汽車傳導充電系統第1部分：通用要求》的最新修訂版本，于2023年正式發布。該標準涵蓋了電動汽車充電系統的多個方面，包括充電接口、通信協議、充電模式和控制導引等。在控制導引電路方面，GB/T18487.1—2023明確了電路的組成、功能要求以及與電動汽車之間的通信流程。例如，標準規定了控制導引電路應具備實時監測充電狀態、故障診斷和充電終止等功能，以確保充電過程的安全性和可靠性。此外，該標準還對充電接口的機械結構和電氣參數提出了具體要求，以適應不同類型的電動汽車和充電設備。

GB44263—2024《電動汽車充電基礎設施技術要求》于2024年發布。該標準主要針對電動汽車充電基礎設施的建設、運營和維護等方面提出了技術要求。在控制導引電路方面，GB44263—2024對電路的性能指標和測試方法進行了詳細規定。例如，標準要求控制導引電路在不同環境條件下應保持穩定的通信性能，通信誤碼率應低于0.1% ，響應時間不超過100毫秒。此外，該標準還強調了控制導引電路的兼容性要求，確保不同品牌和型號的充電設備與電動汽車之間能夠實現無縫連接和通信。

GB/T18487.1—2023和GB44263—2024兩項標準在控制導引電路方面既有聯系又有區別。GB/T18487.1—2023更側重于充電系統的基本要求和通信協議，強調電路的功能性和與電動汽車的協同工作。而GB44263—2024則更關注充電基礎設施的性能指標和測試方法，注重電路的穩定性和兼容性。兩個標準相互補充，共同為充電樁控制導引電路的設計和應用提供了全面的技術指導。然而，在實際應用中，充電設備制造商需要同時滿足兩項標準的要求，這在一定程度上增加了設計和生產的復雜性。例如，在電路設計時，既要考慮與電動汽車的通信兼容性，又要滿足嚴格的性能指標，如通信誤碼率和響應時間等。

2 控制導引分析

2.1控制導引基本原理

當電動汽車充電時，應使用控制導引電路進行充電連接裝置的連接確認及額定電流參數的判斷1。控制引導電路的基本功能就是以充電控制時序、接口連接狀態作為控制引導對象，根據汽車電池連接充電樁狀態及下達充電操控命令情況加以控制充電模塊，同時提供引導服務[2]

控制導引電路的基本工作原理是通過在充電設備與電動汽車之間建立穩定的通信連接，實時傳輸充電狀態信息，實現對充電過程的精確控制。在充電開始時，控制導引電路首先檢測電動汽車的連接狀態，確認連接正常后，向電動汽車發送充電準備信號。隨后，電動汽車根據自身電池狀態和充電需求，向充電設備發送充電參數信息，如電池電壓、充電電流等。充電設備根據接收到的信息，調整充電參數，開始充電過程。在充電過程中，控制導引電路持續監測充電狀態，如電流、電壓、溫度等，并將信息實時反饋給電動汽車和充電設備，以便及時調整充電策略，確保充電安全和效率。當充電完成或出現異常情況時，控制導引電路會發送充電終止信號，終止充電過程，并進行必要的故障處理和記錄。本文主要分析了GB18487.1—2023和GB44263一2024對直流充電樁的控制導引電路的規定。

2.2GB18487.1一2023中控制導引電路分析

GB18487.1—2023附錄B中介紹了采用GB/T20234.3規定的充電連接裝置的直流充電控制導引電流與控制原理，圖1為直流充電安全保護系統原理圖。充電機的控制電源控制低壓輔助供電回路。充電機應具備電流防反灌、泄放功能以及絕緣監測裝置（IMD），其中泄放電路和絕緣檢測電路應具備投切功能控制裝置。在整個充電過程中，設備控制器應能監測直流接觸器C1和C2狀態、開關S3和S4狀態，并控制其接通及關斷；車輛控制器應能監測車輛斷開裝置C5和C6狀態，并控制其接通及關斷3]

充電機通過檢測點1相對于設備的電壓來判斷車輛插頭是否完全插入車輛插座，電動汽車是否與充電機完全連接。圖2為檢測點1的原理圖，檢測點1通過電阻R4、R2、開關S與設備地相連，通過R1與電壓U1相連，U1為12V。

當車輛插頭與車輛插座沒有連接，完全斷開時，整個回路是斷開的，檢測點1的電壓為

當車輛插頭與車輛插座連接，但是還沒有啟動充電即S斷開，此時檢測點1的電壓為R4兩端的電壓為6V。

當車輛車頭與車輛插座連接，且開始啟動充電即S閉合，此時檢點1的電壓為R4和R2并聯后兩端的電壓為4V。

車輛控制器通過檢測檢測點2的電壓來判斷車輛插頭是否完全插入到車輛插座。圖3為檢測點2電路原理圖。

當車輛插頭與車輛插座完全不連接時，整個電路是斷開的，檢測點2的電壓為 12V 0

當車輛插頭與車輛插座完全連接后，檢測點2的電壓即為R3的電壓為6V。

通過分析，依據GB18487.1—2023，充電機通過識別3種不同的電壓： 12V，6V，4V 來判定車輛接頭與車輛插座的連接狀態。而電動汽車通過識別2種不同的電壓：12V、6V來判定車輛接頭與車輛插座的連接狀態。

2.3GB44263一2024中控制導引電路分析

GB44263—2024標準規定，車輛接口滿足GB/T20234.3的要求，附錄A給出了直流充電控制導引電路的基本方案。圖4為直流充電控制導引電路原理圖。電路中包括非車載充電機控制器（設備充電控制器）、電阻（R1、R2、R3、R4、R5、R6）、開關（S、S1、S2、S3）、直流供電回路接觸器K1和K2、低壓控制（輔助）供電回路（額定電壓： 12V±1.8V（ DC）；額定電流：10A（DC）；測量點為車輛插頭觸頭）接觸器K3和K4、車輛接觸器K5和K6以及車輛控制器（車輛充電控制器）[4]

充電機通過檢測點1的電壓來判斷直流供電設備與車輛是否完全連接或者連接狀態。圖5為檢測點1的電路原理圖。其開關S為車輛插頭的內部常閉開關，當車輛插頭與車輛插座完全連接后，開關S閉合。開關S1為直流供電設備內部的常閉開關，S2為內部常閉開關電動汽車內部常閉開關3

當直流供電設備內沒有插入電動汽車時，或者已經連接但是S斷開的，整個電路是斷開的，連接檢測點1電壓等于U1為12V。

當直流供電設備插入電動汽車，車輛與直流供電設備完全連接后車輛和直流供電設備未開啟充電狀態，即S閉合，S1、S2斷開，此時等效電路圖為圖6。此時檢測點1電壓為8V。

當直流供電設備插入電動汽車，車輛與直流供電設備完全連接后，直流供電設備開啟充電狀態而車輛未開啟充電狀態，即S閉合，S1閉合、S2斷開，此時等效電路為圖7，此時檢測點1電壓為 10V

當直流供電設備插入電動汽車，車輛與直流供電設備完全連接后，直流供電設備與車輛均開啟充電狀態，即S閉合，S1S2閉合，此時等效電路為圖8。此時檢測點1電壓為4V。

當直流供電設備插入電動汽車，車輛與直流供電設備完全連接后，車輛開啟充電狀態而直流供電設備未開啟充電狀態，即S閉合，S1斷開、S2閉合，此時等效電路圖為圖9。此時檢測點1電壓為2V。

電動汽車通過車輛控制器檢測檢測點2和檢測點3的電壓來判斷車輛插頭與車輛插座的連接狀態。圖10為檢測點2的電路圖，圖11為檢測點3的電路圖。

當車輛插頭與車輛插座未連接時，電路是斷開的，故檢測點2的電壓等于U2為 12V_c

當車輛插頭與車輛插座完全連接但開關S3未閉合時，檢測點2通過R3與設備相連，由于S3未閉合，整個電路是斷開的，故此時檢測點2電壓為0V。

當車輛插頭與車輛插座完全連接且S3閉合時，檢測點2等效電路圖為圖12，其電壓為6V。

通過圖11可以看出來，當S閉合后，檢測點3的電壓狀態與檢測點1的電壓狀態相同。因此，當車輛插頭與車輛插座未連接時，即S斷開時，檢測點3通過R4、R6與設備相連，故此時電壓值為0。當S閉合，S1斷開、S2斷開時，檢測點3電壓為8V；當S閉合，S1閉合、S2斷開時，檢測點3電壓值為10V；當S閉合，S1閉合、S2閉合時，檢測點3電壓值為4V;當S閉合，S1斷開、S2閉合時，檢測點3電壓值為2V。

2.4 GB18487.1—2023與GB44263—2024中控制 導引電路的對比

GB18487.1—2023附錄B與GB44263—2024附錄A中介紹的控制導引電路均適用于采用20234.3的直流充電設備。

在GB18487.1—2023中充電機通過檢測檢測點1的電壓（CC1與PE之間的電壓）來判斷車輛插頭與車輛插座的連接狀態，通過表1可以看出其有3種狀態；車輛控制器通過檢測檢測點2的電壓（CC2與PE之間的電壓）判斷車輛插頭與車輛插座的連接狀態，通過表1可以看出其有2種狀態。

在GB44263—2024中充電機通過檢測檢測點1的電壓（CC1與PE之間的電壓）來判斷車輛插頭與車輛插座的連接狀態，通過表1可以看出其有5種狀態；車輛控制器通過檢測檢測點2的電壓（CC2與PE之間的電壓）和檢測點3的電壓（CC1與PE之間的電壓）判斷車輛插頭與車輛插座的連接狀態，通過表1可以看出檢測點2有3種狀態，檢測點3有5種狀態。

GB/T18487.1—2023和GB44263—2024兩項標 準在控制導引電路方面既有聯系又有區別。GB/T18487.1一2023更側重于充電系統的基本要求和通信協議，強調電路的功能性和與電動汽車的協同工作。而GB44263—2024則更關注充電基礎設施的性能指標和測試方法，注重電路的穩定性和兼容性。兩個標準相互補充，共同為充電樁控制導引電路的設計和應用提供了全面的技術指導。然而，在實際應用中，充電設備制造商需要同時滿足兩項標準的要求，這在一定程度上增加了設計和生產的復雜性。例如，在電路設計時，既要考慮與電動汽車的通信兼容性，又要滿足嚴格的性能指標，如通信誤碼率和響應時間等。

針對充電樁控制導引電路的設計和應用，本文提出以下建議：首先，加強標準化建設，推動不同國家和地區之間的通信協議兼容，減少因協議差異導致的兼容性問題。為了把握新能源汽車行業轉型的戰略機遇，我國應加快在超大功率充電、智慧充電、無線充電等領域的標準對標、調研與制定，引導我國電動汽車行業在全球競爭中占據領先位置5。其次，提高電路的抗干擾能力，采用多種抗干擾技術，確保電路在復雜電磁環境下的穩定運行。此外，注重電路的可靠性設計，采用高可靠性的元器件和冗余設計等措施，延長電路的使用壽命。最后，加強產學研合作，促進科研成果的轉化和應用，推動充電基礎設施的建設和電動汽車的普及。

3結語

本文通過對GB/T18487.1—2023和GB44263—2024標準的分析，以及對現有文獻的綜述，系統地探討了充電樁控制導引電路的相關問題。研究表明，控制導引電路在電動汽車充電過程中具有重要作用，其性能直接影響充電的安全性和效率。新標準對控制導引電路提出了更高的技術要求，推動了相關技術的發展和應用。

參考文獻

[1]張建偉，楊芳，秦儉，等.電動汽車交流充電控制導引系統設計[J].電測與儀表，2014，51（5）：78-82.

[2]錢建華.新能源汽車充電樁控制系統設計研究[J].裝備制造技術.2022（6）：114-116.

[3]中國電力企業聯合會.電動汽車傳導充電系統第1部分：通用要求：GB/T18487.1—2023[S].北京：中國標準出版社，2023：9.

[4]中華人民共和國工業和信息化部、國家能源局.電動汽車傳導充電系統安全要求：GB44263—2024[S].北京：中國標準出版社，2024：7.

[5]楊文東，廖宏偉，黃昭昆.國內外電動汽車充電系統標準綜述[C]//中國汽車工程學會2020中國汽車工程學會年會論文集，2020：300-307.

作者簡介

薛麗麗，通信作者，碩士研究生，工程師，研究方向為檢驗檢測。

（責任編輯：馬磊）