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组合充电系统

通用充电接口

组合充电系统（英语：Combined Charging System），简称CCS，包括使用CCS1（Combo 1）连接器或CCS2（Combo 2）连接器充电的电动汽车充电系统，充电功率最大可以到500kW[1]。

用于直流充电的组合连接器（仅使用Type 2 的信号针）和车辆上的组合入口（也允许交流充电）

CCS1（Combo 1）连接器及CCS2（Combo 2）连接器分别是衍生自Type 1（SAE J1772）连接器及Type 2（IEC 62196-2 Type 2）连接器，并且在这两种交流充电连接器的基础上再增加直流端子，以进行大功率直流快速充电。

组合充电系统允许根据各个国家区域使用Type 1和Type 2连接器进行交流充电。该充电环境包括充电耦合器、充电通信、充电站、电动汽车以及用于充电过程的各种功能，例如负载平衡和充电授权。如果电动汽车或电动汽车供电设备 (EVSE) 根据 CCS 列出的标准支持交流或直流充电，则它们具有 CCS 功能。使用组合充电系统的汽车制造商包括：宝马、戴姆勒、FCA、福特、捷豹、通用、本田、现代、起亚、马自达、MG、Polestar、雷诺、Rivian、特斯拉、塔塔汽车和大众汽车等。

组合充电系统连接器比较
连接器 CCS1（Combo 1） CCS2（Combo 2）
通讯接口标准(交流AC) 北美标准Type 1
（SAE J1772）		 欧洲标准Type 2
（IEC 62196-2 Type 2）
直流充电标准(DC) IEC 62196-3 EE IEC 62196-3 FF
电压/安培 1000V/500A 1000V/500A
最高功率 500kW以上 500kW以上
采用地区 北美洲、韩国和台湾 欧洲、南美洲、南非、中东、澳洲和印度、泰国、马来西亚、新加坡、香港、台湾等亚洲国家

历史

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一个 CCS1 直流充电连接器，用于北美。 它是 J1772 标准交流充电连接器的扩展。
 
CCS1 Combo 1 车辆入口显示 J1772 和两个直流快速充电引脚。
 
CCS2（左）与IEC 62196-2 Type 2（右）相比，CCS2下面添加了两个大的直流（DC）引脚，且仅保留了Type 2用于连结讯号的引脚。
 
典型的组合充电系统（Combo 2）车辆入口。

电动汽车的逐渐普及刺激了充电站的部署。最初，他们使用世界各地的各种插头接入丰富的交流电源。IEC 62196中针对高电流充电连接器的标准化带来了各种系统：Type 1主要用于北美和日本，Type 2则用于欧洲与全球其他地方。对于直流充电，SAE和欧洲汽车工业协会(ACEA) 制定了一项计划，将通用直流电线添加到现有的交流连接器类型中，以便只有一个“通用接口”适合所有直流充电站[2]。

2011 年 10 月 12 日在巴登举行的第 15 届国际VDI大会（德国汽车工业协会）上公布了“组合充电系统”(CCS) 提案。CCS 定义了车辆侧的单一连接器模式，为 Type 1 或 Type 2 连接器提供了足够的空间，并为双针直流连接器提供了空间，允许以高达 200 安培的电流充电 。七家汽车制造商（奥迪、宝马、戴姆勒、福特、通用汽车、保时捷和大众汽车）于 2011 年底同意在 2012 年年中引入 CCS[3][4]。2012 年 5 月，ACEA 批准了整个欧盟的 CCS2 连接器标准化[5] 。当月晚些时候，ACEA 加入了欧洲汽车供应商协会(CLEPA) 和电力行业联盟(EURELECTRIC)[6]。同月，在洛杉矶的 EVS26上展示了高达 100 kW 的原型实施[7]。IEC 62196-3 草案中的直流充电规范在高达 850 V 时提供高达 125 A 的范围[8]。

这七家汽车制造商还同意使用HomePlug GreenPHY作为通信协议[9]。匹配插头的原型由Phoenix Contact开发，目标是承受 10,000 次连接循环[10]。标准化提案于 2011 年 1 月提交给 IEC[11]。2009 年 9 月，宝马、戴姆勒和大众汽车在加州空气资源委员会的联合演示中提出了使用 PLC 协议进行Vehicle2Grid通信的请求ZEV 技术研讨会[12]。这与日本的CAN 总线提案（包括CHAdeMO) 和中国（GB/T 20234.3，一个单独的直流连接器标准），他们的汽车制造商都没有签署 CCS。但是，中国已经参与了额外 DC 引脚开发的早期阶段。

大众汽车于 2013 年 6 月在沃尔夫斯堡建造了第一个提供 50 kW 直流电的公共 CCS 快速充电站，以试驾将配备用于 CCS 的直流快速充电器连接器的大众汽车 E-Up [13]。两周后，BMW 开设了第一个 CCS 快速充电站，以支持BMW i3[14]。至少从2013年6月的第二届EV世界峰会开始，CHAdeMO协会、大众汽车和日产都提倡多标准直流充电器，因为双协议充电站的额外成本仅为5%[15]。

自2014年以来，欧盟要求在欧洲电动汽车充电网络中提供 Type 2 或 CCS2 。

在德国，充电接口倡议e。V. ( CharIN ) 由汽车制造商和供应商（奥迪、宝马、戴姆勒、Mennekes、欧宝、菲尼克斯电气、保时捷、TÜV SÜD 和大众汽车）创立，旨在促进 CCS 的采用。他们在一份新闻稿中指出，大多数汽车的充电速度不能超过 50kW，因此这是 2015 年建造的第一个共同功率输出的 CCS 站点。下一步是他们在 10 月份展示的 150kW 输出站的标准化2015 年，展望未来输出功率为 350 kW 的系统[16]。

技术设计

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充电组件术语

规格版本

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组合充电系统旨在根据客户的需求进行开发。1.0 版涵盖了 AC 和 DC 充电的当前通用功能，而 2.0 版则解决了近期和中期的未来。CCS 1.0 和 CCS 2.0 的规范和基础标准在表 1 中描述了直流充电，在表 2 中描述了交流充电。[17]

支持 CCS 的汽车制造商承诺在 2018 年迁移到 CCS 2.0。因此，建议充电站制造商从 2018 年起也支持 CCS 2.0。

CCS 3.0 的规范尚未精确定义。应保留以前版本的所有功能以确保向后兼容。潜在的附加功能包括：

  1. 反向功率传输
  2. 感应充电
  3. 无线充电通讯
  4. 带“受电弓”集电器的公交车充电

充电通信

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与取决于地区位置的连接器和插座不同，充电通信在全球范围内都是相同的。通常可以区分两种类型的通信。

基本信号 (BS) 是使用脉宽调制 (PWM) 信号完成的，该信号根据IEC 61851-1通过控制导频 (CP) 触点传输。此通信用于安全相关功能，例如指示连接器是否已插入、触点是否带电（或通电）以及充电站和电动汽车是否已准备好充电。仅使用 PWM 信号即可进行交流充电。在这种情况下，充电站使用 PWM 的占空比来通知车载充电器充电站的最大可用电流（5% 的脉冲宽度表示应使用 HLC）。 高级通信 (HLC) 是通过调制 CP 触点上的高频信号（也称为电力线通信或 PLC）来传输更复杂的信息来完成的，这些信息可用于 DC 充电或其他服务，例如“即插即用”或负载平衡。高级通信基于标准 DIN SPEC 70121 和ISO/IEC 15118 系列。

负载平衡

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CCS 区分两种负载平衡方法。

无功负载平衡允许将从电动汽车供电设备 (EVSE) 到 EV 的能量流瞬时更改为特定限值。 预定的负载平衡支持无功负载平衡，另外还支持从 EVSE 到 EV 的能量流规划，例如随时间变化的不同功率限制和成本指标。例如，它可以用于优化智能电网中的能量分配。

充电授权模式

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对于收费授权，通常预见到两种方法。

通过“即插即用”，用户插入他们的车辆并启动自动验证和授权过程，无需任何进一步的用户交互。付款是自动执行的。 “外部支付”，用户需要在终端使用RFID卡进行身份识别，或者使用支付卡进行支付，才能进行计费。

车辆耦合器

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CCS 组合连接器
 
CCS1（Combo 1）
 
CCS2（Combo 2）

车辆耦合器由安装在柔性电缆末端的车辆连接器和位于车辆内的连接器对应的车辆入口组成。CCS 耦合器基于北美标准 Type 1 耦合器和欧洲标准 Type 2 耦合器，如 IEC 62196-2 中所述。组合充电系统的挑战之一是开发一种与现有交流车辆连接器和附加直流触点兼容的车辆插座。对于 Type 1 和 Type 2 ，这是通过在现有交流和通信触点下方使用两个额外的直流触点扩展入口来实现的。由此产生的新配置通常称为 Combo 1 和 Combo 2。

对于直流车辆连接器，CCS1 和 CCS2 之间的实现略有不同。在 CCS1 的情况下，连接器由两个直流触点扩展，而连接器的 Type 1 部分与交流触点（L1 和N) 未使用。对于 CCS2，交流触点（L1、L2、L3 和 N）已完全从连接器上移除，因此连接器的 Type 2 部分只剩下三个触点——两个通信触点和一个保护接地。车辆入口可以保留 AC 触点以允许非 CCS AC 充电。

在这两种情况下，通信和保护接地功能都包含在连接器的原始 Type 1 或 Type 2 部分中。IEC 62196-2 中描述了 Type 1 和 Type 2 连接器，而 CCS1 和 CCS2 连接器在 IEC 62196-3 中描述为配置 EE 和 FF。

其他竞争标准

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其他可以进行高功率直流充电的充电系统包括CHAdeMO（日本），国标推荐标准20234（中国）和特斯拉主导的美国新型标准“北美充电标准” (NACS)。

制定和推广组合充电系统（CCS）的CharIN协会推荐尚未制定充电规格共同标准的国家，建议采用更先进的 Type 2 与 CCS2 规格[18][19]。

参见

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参考资料

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  1. ^ Phoenix Contact. 组合式充电系统（CCS）. （原始内容存档于2020-06-08） （中文）. 
  2. ^ ACEA position and recommendations for the standardization of the charging of electrically chargeable vehicles (PDF). ACEA – European Automobile Manufacturers Association. 2011-03-02. （原始内容存档 (PDF)于2012-12-02）. 
  3. ^ Universal charging for electric cars. Auto123.com. 2011-11-15 [2023-02-21]. （原始内容存档于2011-12-28）. 
  4. ^ Seven Auto Manufacturers Collaborate on Harmonized Electric Vehicle Fast Charging Solution. Ford. [2012-04-09]. （原始内容存档于2012-03-08）. |
  5. ^ [Updated] ACEA position and recommendations for the standardization of the charging of electrically chargeable vehicles (PDF) (新闻稿). European Automobile Manufacturers' Association. 4 May 2012 [16 August 2021]. （原始内容存档 (PDF)于2022-08-11）. 
  6. ^ ACEA, CLEPA and EURELECTRIC promote single standard for charging electrically-chargeable vehicles (PDF) (新闻稿). European Automobile Manufacturers' Association. 25 May 2012 [16 August 2021]. （原始内容存档 (PDF)于2022-08-17）. 
  7. ^ Weltweit tätige Automobilhersteller zeigen Schnellladen an Elektrofahrzeugen auf der EVS26. Volkswagen AG. 2012-05-03 [2012-05-08]. （原始内容存档于2012-12-17）. 
  8. ^ Solutions for E-Mobility (PDF). Phoenix Contact. 2013 [2015-10-08]. （原始内容 (PDF)存档于2016-03-04）. 
  9. ^ Seven Automakers Agree On Combined EV Charging System. 2011-10-12 [2012-04-09]. （原始内容存档于2014-02-01）. 
  10. ^ E-Mobility "Two In One". EuE24. Interview with Phoenix Contact. April 2012 [2012-04-09]. （原始内容存档于2014-02-03）. 
  11. ^ Combined Charging: das universelle Ladesystem für Elektrofahrzeuge wird erstmals an Fahrzeugen deutscher Hersteller gezeigt.. BMW Group. 2011-10-11 [2012-04-09]. （原始内容存档于2023-02-21）. 
  12. ^ BMW, Daimler and VW Propose Global e-mobility Standardization on Vehicle2Grid Communication, Harmonization of Chargers. 2009-09-26 [2012-04-09]. （原始内容存档于2023-02-21）. 
  13. ^ Erste öffentliche 50 KW DC Schnellladesäule auf der e-Mobility-Station in Wolfsburg eingeweiht. Landesinitiative Elektromobilität Niedersachsen. 2013-06-20 [2013-07-09]. （原始内容存档于2013-06-27）. 
  14. ^ Schnellladestation an der BMW Welt eröffnet.. BMW Group. press release. 2013-07-04 [2013-07-09]. （原始内容存档于2013-09-30）. 
  15. ^ 2013 World EV Summint in Norway – Chademo, Nissan and Volkswagen align on promoting multi-standard fast chargs to accelerate infrastructure deployment and EV adoption (PDF). Chademo Association Europe. 2013-06-11 [2013-07-09]. （原始内容 (PDF)存档于2013-09-25）. 
  16. ^ CharIN e. V. demonstrates the next level of electric vehicle fast charging (PDF). 2015-10-14 [2015-12-14]. [永久失效链接]
  17. ^ Combined Charging System Specification. 2017-09-26 [2017-11-17]. （原始内容存档于2018-02-12） （英语）. 
  18. ^ CharIN Worldmap (PDF). [2022-08-09]. （原始内容存档 (PDF)于2019-12-22）. 
  19. ^ Directive 2014/94/EU (报告). European Parliament. 22 October 2014 [2022-07-07]. （原始内容 (on the deployment of alternative fuels infrastructure)存档于2022-07-08）. Appendix II … Technical specifications for recharging points … Direct current (DC) high power recharging points for electric vehicles shall be equipped, for interoperability purposes, at least with connectors of the combined charging system 'Combo 2' as described in standard EN 62196-3. 

外部链接

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