電動汽車 （EV） 的廣泛采用取決于駕駛員方便地使用公共充電站的能力，與車輛本身的成本和質量一樣重要。反過來，公共網絡的成功取決于采用幾乎任何電動汽車都可以使用的通用充電接口。

Tesla 通過在美國各地積極部署具有自己專有接口的充電器車隊1 來克服這個問題。與此同時，北美市場的其他電動汽車制造商（和充電服務）在最終采用基于 SAE J17722,3 標準的某些變體或其直流變體組合充電系統 （CCS）4 的充電接口之前，嘗試了幾種競爭技術（圖 1）。

圖1. 組合式充電系統 （CCS） 接口支持交流和直流連接。

不斷發展的標準

SAE 的 J1772 標準定義了為車輛車載充電器 （OBC） 提供交流電源的 EV 導電充電系統和耦合器的物理、電氣、通信協議和性能要求。隨后，它將交流電轉換為為電池充電所需的直流電壓。

J1772 包括常用 J 插頭或 Type 1 連接器的規格。自 2001 年首次采用以來，其功能和外形尺寸經歷了多次升級，最終采用了“Yakazi 式”五針圓形連接器，該連接器在北美、歐洲和日本普遍使用（圖 2）。

圖2. SAE J1772 標準規定的連接器通常被稱為“Yakazi 連接器”，指的是最初設計和制造它的公司。

在其最新版本中，J1772 支持各種功率水平的單相交流充電，從 15 A 家用插座 （1.44 kW） 提供的 120 V 連接到可提供高達 19.2 kW （80 A @ 240 V） 的硬連線 240 V 設備。 為確保安全，該標準包括一個聯鎖電路，可防止連接器的引腳在未插接時通電，并保持這種狀態，直到車輛發出命令。

連接器引腳排列如圖 3 所示。除了用于交流電源引腳（L1 和 L2）和安全接地（又名保護接地 （PE））的兩個插座外，該連接器還有另外兩個引腳，可實現安全充電并在車輛和充電器之間提供通信路徑。

圖3. 此 J1772 連接器的圖紙帶有標記的引腳布局，是面向插頭末端的視圖。

接近導頻 （PP） 引腳，也稱為“插頭存在”，支持多種功能。它用于提醒車輛的車載充電器 （OBC） 插頭的存在，并向車輛的控制系統提供信號，以便它可以在連接到充電站時抑制傳動系統運動。它還連接到連接器釋放按鈕中的開關，該開關用于在充電完成后實際斷開充電電源引腳之前啟動受控關閉。

第五個引腳稱為 Control Pilot （CP），用作插入后信號連接。它支持額外的安全功能以及車輛和充電站之間的兩種通信方式。安全機制包括位于 CP 和 PE 引腳之間的電阻器和二極管，它通過將充電站傳輸的導頻電壓從 +12 V 降至 +9 V 來發出連續性信號。

在 CP-PE 電路激活之前，公共充電站的火線（L1 和 L2）保持其默認的非活動狀態（例外是該標準允許模式 1 中的充電電流，即高達 16 A @ 120 V ac）。一旦 CP-PE 回路閉合，充電站現在就能夠驗證保護性接地是否存在，從而允許車輛使用 CP 和 PE 引腳之間的電阻來請求特定的充電模式（圖 4）。

圖4. 下表說明了 J1772 連接器的 CP-PE 回路支持的各種模式。車輛的 CP 和 PE 引腳之間存在的電阻和電壓表明它是否準備好充電，以及在哪種模式下能夠充電。

一旦檢測到 CP-PE 連續性，充電站就開始向 CP 引腳 （±12.0 ± 0.4 V） 傳輸可變脈寬調制 （PWM） 1 kHz 方波，CP 引腳使用其占空比通知車輛它可以提供的最大充電電流。

例如，如果車輛看到 16% PWM 信號，充電器最大可提供 10 A 電流，25% PWM 表示最大 16 A，50% PWM 表示最高 32 A 可用電流。具有 90% PWM 的 PE 信號表示，如果車輛配備了組合充電系統 （CCS） 組合連接器，充電器也可以支持直流快速充電。下一節將討論 CCS 的基礎知識。

更高功率的選擇

組合式充電系統 （CCS） 組合接口（1 型和 2 型）通過在 IEC 62196 標準5,6 中增加兩個額外的引腳，用于 1 型 （SAE J1772） 和 2 型7,8 連接器，從而為直流快速充電提供支持。在當前版本中，IEC 63196 可在高達 1200 V 的電壓下支持高達 350 kW 的充電速率。

CCS Type 1 連接器（圖 5）是 SAE 1772 連接器的擴展，主要分布在北美和中美洲、韓國和臺灣。9,10 Type 2 和 Combo 2 型連接器（本文未討論）主要用于歐洲、南美、南非、澳大利亞、阿拉伯、印度、新加坡、臺灣和香港。9 對于這兩種連接器類型，兩個直流觸點的集成方式在機械上向后兼容適合該地區的純交流充電站。

圖5. CCS Combo 1 車輛插座為 J1772 交流充電接口增加了兩個直流快速充電引腳。

盡管有幾種不同類型的 CCS 連接器，但它們都使用相同的通信協議來協商和控制充電過程。CCS 接口使用兩種基本類型的通信。

第一種模式稱為基本信號 （BS），與 J1772 交流充電系統用于安全相關功能的 CP 觸點傳輸的 PWM 方案相同，在交流充電的情況下，用于公布充電站的可用功率水平。組合連接器的唯一補充是該站可以傳輸 5% 的脈沖寬度，這表明應使用高級通信 （HLC） 協議。

HLC 協議涉及根據標準 DIN SPEC 70121 和 ISO/IEC 15118 標準11 通過 CP 觸點（也稱為電力線通信或 PLC）傳輸調制高頻信號，可用于傳輸數字命令和信息。除了控制直流充電作外，HLC 還可用于支持其他高級服務，例如車輛到電網 （V2G） 負載共享。 

不可避免的標準之爭

與幾乎所有新興技術一樣，電動汽車充電并非沒有成長的痛苦。就在 CCS 連接器成為北美市場廣泛接受的快速充電接口時，特斯拉宣布已開放其以前專有的充電標準，供所有充電網絡運營商和汽車制造商使用。12

Tesla 充電連接器和充電端口（現在稱為北美充電標準 （NACS））的設計和規格文件可供下載。特斯拉表示，它正在積極與相關標準機構合作，將其充電連接器編纂為公共標準。雖然 NACS 技術確實比 CCS 技術具有一些潛在優勢，但目前尚不清楚有多少制造商會接受它，以及它將對電動汽車行業產生什么樣的影響。

未來的電動汽車駕駛員會發現自己從里程焦慮中解脫出來，還是不得不拖著裝滿充電適配器的后備箱來保持電池充滿電？請繼續關注以了解有關此和其他電氣化發展的更多信息。