充电系统概述
给电动汽车充电，需要将来自电网的交流电转换为直流电，而且该直流电的电压范围应该和电池的电压范围一致，电流则可大可小，大电流就充得快，小电流就充得慢。将交流电转换为直流电就需要采用基于电力电子技术的开关电源。这种开关电源做成大功率的，充电电流大，安装在车辆外面，就是“直流充电桩”这种充电设备，该充电设备连接电动汽车上的“快充口”; 也可以做成小功率的车载充电机（OBC），布置在车辆里面，电网通过“交流充电桩”这种外置充电设备将电网的交流电送到车辆上的“慢充口”，车辆内部从“慢充口”将交流电送到 OBC的输入端。交流充电桩只是起到了监控和计费的作用，并没有进行电能转换。OBC的功率大小主要有四种：基于单相220V输入的3.3kW、6.6kW，基于三相380V输入的11kW和22kW，其中6.6kW最主流。
按上述思路构建了当前主流的电动汽车充电系统，如图1所示。
多数电动汽车有两个充电口：交流充电口，俗称慢充 ; 直流充电口，俗称快充。电池上只有一个总正接口和总负接口，快充口和慢充口都需要通过高压配电盒（PDU，Power Distribution Unit）转接到铜排（电池母线）上，再接到电池的总正和总负接插件。电池需要同时连接电控、DC/DC、OBC、快充、空调、暖风机等多种组件，PDU似乎必不可少。
图1 电动汽车充电系统最简示意图
图2是充电系统的另外一种呈现。交流电从配电房引出后，可通过交流充电桩或直流充电桩，分别通过七孔国标交流充电枪头或九孔国标直流充电枪头接到车辆的慢充口或快充口。交流充电桩并没有对电网的交流电进行电能转换，接到车辆内的还是交流电，车辆内部需要有车载充电机将交流桩转换为直流电，再接到动力电池的母线，给动力电池充电。因为OBC的功率比较小（国内最大也就11kW，主流是6.6kW），所以将这种功率小的充电称为"慢充”。 慢充不等于是交流充电，只是相对大功率直流充电来说，充电速度比较慢。直流充电桩也可以做成小功率的，也可以实现慢充，但直流充电桩在普通消费者的印象中就是充电场站里大体积的充电桩。这种大功率充电桩，我喜欢称为“拖拉机充电桩"，工作起来像拖拉机一样，噪声达到了扰民的程度。
图2 充电系统示意图
为什么需要直流充电和交流充电这样两套系统？
为什么一定要在车辆里面增加一个“开关电源”呢？
为什么不能将这“开关电源”拿出来，做成外置的小功率直流充电设备？
对这些问题的深入思考和探索就产生了“慢充直流化”的概念和一种全新的充电系统。图3所示为两种充电系统的框图。随着电动汽车的普及，电动汽车的保有量越来越大，电动汽车电池的能量集合起来是非常惊人的能量储备。终极趋势必然是，这些电动汽车的电池能量将作为储能电池，参与电网的互动。交流充电桩因为不具备和电网及车辆的通信功能，无法实现这种互动。双向的直流充电桩将是分布式充电桩的主要形态和最终的唯一形态。因此，将来的车辆只会有一个充电口，慢充口将会消失。代替交流充电桩的小功率直流充电桩将如雨后春笋一般涌现，并将呈现出非常丰富的产品形态。这个趋势在逐渐演绎，要持续到2026年才能进入拐点。如图3所示代表了当前和将来充电桩及车辆接口的变化。交流充电桩和直流充电桩将继续共存达十年之久。
WattSaving能效电气联合蔚来汽车、吉利汽车、集度汽车、宝马汽车、日产汽车等众多车企，一直在引导这个变化趋势，从2017年起陆续推出了业内"第一个也是唯一一个"（First One and Only One）小功率直流充电桩系列产品。
充电桩的分类
标准上的分类
从大的方面，充电桩分为交流充电桩和直流充电桩。
在充电桩的通用标准《GB/T 18487.1-2015 ，电动汽车传导充电系统 第1部分：通用要求》里，给出了更多维度的分类，包括：按供电设备输入特性分为直流输入和交流输入，按供电设备输出电流种类，按使用环境，按输出电压分类，按安装方式，按电击防护，按充电模式等不同分类。
在直流充电桩的产品标准《NB/T 33001-2018 ， 电动汽车非车载传导式充电机技术条件》中，给出了更细的分类，除通用标准的分类之外，还包括：按安装使用场所分为工业环境和非工业环境，按使用对象分为共用型和专用型，按安装方式分为落地式和壁挂式，按结构形式分为一体式和分体式，按车辆插头数量（充电枪数量）分为一机一充还是一机多充。
在小功率直流标准《NB/T 10902-2021，20kW及以下非车载充电机技术条件及安装要求》里，增加了两种分类：
上面提到的接入方式I、II、III也是在这个小功率直流标准里面定义的:
市场上形成的分类
从输入是单相电还是三相电进行区分，是一种常见的分类维度。如下的分类将更加接近我们商业上的产品分类：
交流充电桩
1.1 单相输入的交流充电桩
1.1.1 模式二交流充电盒
A、2kW模式二交流充电盒
关于模式二的命名，我曾经写过一篇文章。
【UCC2000的产品名称就叫直流充电枪？】充电桩-充电机-充电枪-充电盒-充电墙盒：车企对充电桩的称谓
B、 3.5kW模式二交流充电盒
C、2kW/3.5kW兼容的模式二交流充电盒
1.1.2 7kW交流充电桩
1.2 三相输入的交流充电桩
1.2.1 11kW交流充电桩
1.2.2 22kW交流充电桩
2. 直流充电桩
2.1 单相输入的直流充电桩 （小功率直流的主要产品）
2.1.1 类模式二便携式直流充电机
2kW便携式直流充电机
2.1.2 移动式直流充电机
A、 3.5kW移动式直流充电机
B、7kW移动式直流充电机
SDC7000 G5 7kW移动式直流充电机
2.1.3 7kW直流充电桩
QQC7000 7kW智能直流桩
2.2 三相输入的直流充电桩
能效 T族 充电桩
2.2.1 可以壁挂式安装的直流充电桩 （也属于小功率直流的范畴，但是小功率直流的标准，定义为20kW及以下了）
A、22kW/30kW/40kW直流充电桩
B、60kW/80kW直流充电桩
2.2.2 大功率落地安装的直流充电桩
A、一体式单枪，常见功率：60kW/80kW
B、一体式双枪，常见功率：60kW/80kW/120kW/160kW/
C、分体式，整机的常见功率：360kW/480kW
3. 双向直流充电桩
充电桩的标准体系
目前全球共有五大电车充电标准，包括中国标准GB/T、欧洲标准CCS2、美国标准CCS1、日本标准CHAdeMO和特斯拉标准NACS。CCS是美国汽车工程师协会（SAE）、欧洲汽车制造商协会（ACEA），联合德国、美国八大汽车厂商联合推出的标准，分为CCS1（Type 1美国标准）和CCS2（Type 2欧洲标准）。CCS1和CCS2的软件部分是完全一样的，只是充电枪的接口定义不一样。NACS全称North American Charging Standard，简称NACS，本质上是特斯拉原本专属的TPC充电规格, 2022年11月11日进行了重新更名，当时特斯拉在官网宣布开放其充电接口标准，特此更名为“北美充电标准”，大有要一统天下之势。
NACC标准的接口确实小巧诱人。如下图所示，黑色的是NACC接口，直流和交流充电是一种枪，而且比CCS小很多。
除了NACC，国标、欧标、美标和日标，直流和充电充电是两种枪头，但是欧标和美标比国标有一个重大的好处：直流和交流的枪座可以是一样的，交流枪头比直流小，插到枪座的其中一部分接口中去，就实现了交流充电。
中国标准
和充电桩相关的标准有三类：国家标准、行业标准和企业标准。直流充电桩的型式试验遵循的是九大标准，包括国标和行标。
国家标准：
1，充电系统的通用标准：GB/T 18487.1-2015：电动汽车传导充电系统 第 1 部分：通用要求
2，供电设备的测试标准：GBT 34657.1-2017 电动汽车传导充电互操作性测试规范 第1部分：供电设备
3，充电枪的通用标准：GB/T 20234.1-2015：电动汽车传导充电用连接装置 第 1 部分：通用要求
4，直流充电枪的标准：GB/T 20234.3-2015：电动汽车传导充电用连接装置 第 3 部分：直流充电接口
5，交流充电枪的标准：GB/T 20234.2-2015：电动汽车传导充电用连接装置 第 2 部分：交流充电接口
6，充电桩和BMS之间通信协议：GB/T 27930-2015：电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议
7，充满桩和BMS之间一致性测试：GBT 34658-2017 电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议一致性测试
8，EMC标准：GB∕T 18487.2-2017 电动汽车传导充电系统 第2部分：非车载传导供电设备电磁兼容要求
９，充电站标准：GB 50966-2014 电动汽车充电站设计规范
10，充电枪电缆标准：GBT 33594-2017 电动汽车充电用电缆
11，直流桩计量标准：JJG1149-2022，电动汽车非车载充电机检定规程
12，交流桩计量标准：JJG1148-2022，电动汽车交流充电桩检定规程
行业标准：
1，直流桩产品标准：NB/T 33001-2010：电动汽车非车载传导式充电机技术条件
2，检测标准：NB/T 33008.1-2013 电动汽车充电设备检验试验规范 第 1 部分：非车载充电机
3，小功率直流标准：NB/T 10902-2021 20kW及以下非车载充电机技术条件及安装要求
4，交流桩产品标准：NB/T 33002-2018 电动汽车交流充电桩技术条件
5，交流桩产品标准：NB/T33008.2-2018 电动汽车充电设备检验试验规范 第2部分：交流充电桩
6，交流模式二充电盒产品标准：NB∕T 42077-2016 ，电动汽车模式2充电的缆上控制与保护装置(IC-CPD)
地方标准：
１，上海市地标：DB31T 1296-2021，电动汽车智能充电桩及互动响应技术要求
企业标准：
• Q/GDW 1233-201：电动汽车非车载充电机通用要求
• Q/GDW1235-2014：电动汽车非车载充电机 - 通信协议
• Q/GDW1591-2014：电动汽车非车载充电机检验技术规范
• Q/CSG1211013-2016：电动汽车非车载充电机技术规范
• Q/CSG 1211013- 2016：电动汽车交流充电桩技术规范》
CCS标准（欧标和美标）
ISO15118 & CCS包含了一致性(Conformance)和互操作(Interoperability)两部分。符合交流AC标准：IEC61851-1,SAEJ1772和GB/T18487.1-2015，符合直流DC标准：IEC 61851-1,DIN 70121, ISO 15118, SAE J1772 和IEC 61851-23. WPT(wireless power transfer)无线功率传输，无线充电标准：JSON (SAE J2954)；
为了确保电动汽车和充电桩厂商的实施符合ISO15118及CCS标准，ISO15118 & CCS 标准组制定充电通信标准的一致性测试规范和验证流程。ISO15118及CCS测试标准规范：
DIN 70122 直流充电数字通信的一致性试验 ←→GB/T 34658-2017
DIN 70122 针对DIN 70121-2014标准的一致性测试规范。
ISO 15118-4 针对ISO 15118-2标准的一致性测试规范。
ISO 15118-5 针对ISO 15118-3标准的一致性测试规范。
IEC61851
涵盖了用于为电动车辆（包括轻型电动车辆）充电的供电设备的机械、电气、通讯、EMC和性能要求
IEC61851-1：道路电动车辆充电系统第1部分：通用要求；
IEC61851-2：道路电动车辆充电系统第2部分：电动车辆与交流/直流电源的连接要求；
IEC61851-3：传导充电系统（Part3-1：LEV充电系统基本要求；Part3-2：LEV直流充电桩；Part3-3：LEV换电系统；Part3-4：LEV通信）；【开发阶段：涵盖直流输出不超过120V的EV供电设备，增强或双重绝缘或III类用作防护电击的主要手段】
IEC61851-21-1：道路电动车辆充电系统 车载充电机EMC要求；
IEC61851-21-2：道路电动车辆充电系统 非车载充电系统EMC要求；
IEC61851-22：电动汽车传导充电系统 第22部分：交流电动车辆充电站；
IEC61851-23：电动汽车传导充电系统 第23部分：直流电动车辆充电站；
IEC61851-24：电动汽车传导充电系统 第24部分：电动汽车和充电桩之间直流充电控制数字通信
ISO 15118
电动汽车与充电设施通信，车与电网通信和无线充电。
ISO 15118-1: V2G基本信息；
ISO 15118-2: V2G拓扑和OSI层；
ISO 15118-3: V2G物理&数据链路层；
ISO 15118-4 Ed.1: V2G网络和拓扑；
ISO 15118-5 Ed.1: V2G物理&数据链路层测试；
ISO 15118-6 Ed. 1.0: V2G无线充电
ISO 15118-20 是ISO 15118标准系列的最新版本，是面向未来的电动汽车（EV）充电通信标准。ISO/IEC 联合工作组于2015年底开始对其进行开发，并专注于添加未纳入 ISO 15118-2 的新功能。此外，新版本消除了在不同市场供应商实现 ISO 15118-2 时发现的限制。ISO 15118-20 旨在成为服务于所有用例的标准，以支持各种电动交通工具，无论是汽车、摩托车、卡车、公共汽车、船舶和飞机。ISO 15118-2 规定了 EV 和充电站交换的消息，以控制 AC 和 DC 充电会话。15118-20标准还支持智能充电功能和方便用户且安全的即插即充电功能。ISO 15118-20 是 ISO 15118-2 的扩展，它支持无线电力传输 (WPT)。
EC61980
ISO15118除了传统传导式充电外，还涉及到了V2G(向电网回馈电能)和无线充电部分内容。
无线充电部门的要求为IEC61980，具体如下：
IEC61980‐1: 无线充电基本要求；
IEC61980‐2: 无线充电通信；
IEC61980‐3: 特殊要求
IEC62196
IEC62196-2014等效于国标20234标准要求，定义充电枪头，枪座的基本要求。
IEC62196-1: 插头插座基本要求；
IEC62196‐2: 交流尺寸和互换性要求；
主要包含Type1(美国、加拿大、韩国、日本、澳大利亚等地)、Type2(欧盟)和中国标准三种；
IEC62196‐3: 直流尺寸和互换性要求。
包含在Type1和Type2上演进Combo1&2系统和中国直流充电接口和CHAdeMO四种类型，其中前两者使用的控制逻辑都是一样的基于PLC的，而后两个都是基于CAN协议的；
IEC62196-4：LEV插头插座基本要求；
DIN70121
在联合充电系统中，直流电动汽车充电站和电动汽车之间的数字通信，用于控制直流充电，即通信协议，等效于国标GB/T 27930《电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议》；
日标
接口标准：IEC 62196-3、JEVS G105、JEVS G109、IEC 60146-1-1、IEC 60146-1-2、IEC 60146-1-3、
电源标准：ISO 17409、IEC 61851-1、IEC 61851-23、IEC 61851-24
通讯标准：ISO 11898-1、ISO 11898-2、CHAdeMO 1.2、CHAdeMO 2.0、CHAdeMO 3.20
EMC相关标准：CISPR 11、CISPR 25、CISPR 16-1-2、CISPR 16-2-3、IEC 60364-4-43、IEC 61000-3-6、IEC 61000-4-4、IEC 61000-4-5、IEC 61000-4-6、IEC 61000-4-8
