车网互动(V2G)的远景与交流桩的潜力车网互动(Vehicle-to-Grid,V2G)是比智能充电更进一步的创新概念。它设想电动车不仅从电网取电,还能在必要时向电网送电,成为一个移动的分布式储能单元。虽然目前V2G的实现主要依赖于双向直流充电桩,但交流桩也具备实现双向功能的潜力,即通过双向车载充电机(Bi-directionalOBC)和支持双向通信与控制的交流桩(通常称为V2G桩)来实现。在这种模式下,白天当大量电动车停放在办公区时,如果电网用电紧张,可以通过V2G技术将这些车辆的电池中储存的电能反向输送给电网,提供短时的调峰服务;待到夜间用电低谷时,再为车辆充满电。车主可以通过向电网“售电”获得收益。这虽然对电池的循环寿命有一定影响,但技术正在不断进步以弱化其负面影响。V2G如果大规模应用,将极大地增强电网的灵活性和对可再生能源(如波动性的风电、光伏)的消纳能力。ISO15118标准有专门的V2G协议,欧标新规要求增加交流桩PLC以支持该标准。增加交流桩PLC后会使交流桩成本增加很多,不利于交流桩的普及。欧洲交流充电协议控制板交流桩PLC通信板

CCS(combined charging system)交直流组合插头,有两种:CCS1(CCS EE配置,美标)和CCS2(CCS FF配置,欧标)。插头内集成了直流线和交流线,既可以充交流也可以充直流,统一在一个结构里面,相对于国标交流口和直流口分体的结构,节省了很多空间。CC1包含Type1交流口,CC2包含Type2交流口。CCS1和CCS2物理结构尺寸不同;CCS1插头带了按键,CCS2没按键;软件通讯协议基本上相同,差别在PP信号的处理方式。如果要在CCS1和CCS2之间转接,只需要物理结构适配就行不需要电路板。而CCS1或CCS2和国标充电接头区别就很大,除了结构外观明显不同,协议软件也完全不同,需要加电路板和软件程序。交流桩增加充电协议的支持,CCS线缆硬件和结构不需要改动,单改软件程序就行,软件程序运行在交流桩PLC模块上,有可能需要增加这个协议板。国标交流桩还没有增加协议软件下要求。欧洲交流充电协议控制板交流桩PLC通信板交流桩PLC使得交流桩的支付和网络更安全。

即插即充(PnC,plug and charge)技术详解。即插即充(基于ISO 15118标准)的出发点就是便捷的充电体验。其技术点是公钥基础设施(PKI)和数字证书。在车辆和充电桩制造商出厂前,会为其预置根证书和各自的数字证书。当车辆插入充电枪后,两者会建立安全的通信链路,交换并验证对方的数字证书。车辆将其包含VIN和支付合约信息的“代币”发送给充电桩,桩再将此信息上传至后台认证平台。平台验证通过后,授权充电桩开始充电,并在结束后自动从车主绑定的账户扣款。整个过程完全自动化,无需手机或RFID卡。这不仅提升了便利性,也通过加密技术增强了支付安全性。尽管该技术的普及还面临证书管理、跨运营商互认等挑战,但无疑是未来的发展方向。常规交流桩需要增加交流桩PLC模块才能支持PnC。
交流充电桩是电动汽车充电设施的重要组成部分,其通过交流电网为电动汽车提供电能,广泛应用于家庭、商业场所及公共区域。相较于直流充电桩,交流充电桩结构简单、成本较低,但充电速度较慢。交流充电桩的充电速度受限于电动汽车车载充电机的功率。一般而言,交流充电桩的充电功率在3kW至22kW之间,充满一辆电动汽车需要数小时至十数小时不等。因此,交流充电桩更适合夜间或长时间停放的充电场景,以及直流桩普及不到的区域,和不能铺设大功率电网的地方,比如农村和老旧小区等。交流桩PLC和车通讯后可以在输出电压电流前获悉车安全的充电电压电流 。

技术创新与未来发展趋势,交流充电桩的技术仍在不断创新演进。功率等级正在向更高发展,例如支持三相44kW甚至更快的AC充电,但这依赖于车辆OBC的同步升级。功率密度的提升,使得同样功率的桩体体积更小、更美观。材料科学的发展带来了更耐候、抗UV、阻燃的外壳材料。连接技术方面,自动连接机器臂(automatic connection device pantograph)的研发,旨在实现“一键充电”,车辆停好后由机器人自动完成接插动作,极大提升便利性。通信技术将向更低延迟、更高带宽发展,以支持V2G等复杂应用的实时控制。此外,与光伏、储能相结合的离网或并网式光储充一体化交流充电站,也是一个重要方向,它能实现能源的本地生产与消纳,减轻电网压力。其实新的ISO15118标准已经定义了这些功能,需要增加一片交流桩PLC协议板来执行该标准。如果交流桩要增加通信功能只能选择ISO15118标准,即增加交流桩PLC协议板。欧洲交流充电协议控制板交流桩PLC通信板
交流桩PLC利用充电线内的CP信号线和车通讯。欧洲交流充电协议控制板交流桩PLC通信板
车载充电机(OBC)的角色与瓶颈在交流充电的链条中,车载充电机(OBC)扮演着不可替代的角色。它是一个高度集成的电力电子设备,主要功能是将来自交流充电桩的交流电,转换成动力电池所需的直流电,并控制充电的电流和电压,执行恒流、恒压等精确的充电策略,以保护电池健康、延长其寿命。OBC的功率等级直接决定了交流充电的速度。目前,主流家用电动车的OBC功率在6.6kW到11kW之间,部分车型支持22kW。这就是为什么即使安装了更高功率的交流桩,充电速度也可能无法提升的根本原因。OBC的技术发展也面临着挑战,如提升功率密度(在有限体积内实现更高功率)、提升转换效率(减少能量损耗)、集成车载DC-DC转换器等功能,以及降低成本。未来,随着电池容量的增大,用户对充电速度期望的提高,支持更高功率的OBC可能会成为趋势,但这需要平衡成本、重量和车辆空间布局。欧标要求交流桩支持ISO15118协议,这要求车内除了OBC还得加一个对接交流桩PLC的协议板。欧洲交流充电协议控制板交流桩PLC通信板
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