全世界電動汽車采用同一個充電接口——這個雄心勃勃的目標,由中國主導發起,而且已經取得日本的支持,正向國際標準、乃至唯一標準努力。
ChaoJi充電的LOGO
這個名為ChaoJi充電接口和標準,支持大功率充電、向前兼容、更加安全、更具擴展性。“ChaoJi接口不只是解決大功率問題,是解決傳導充電的一整套技術方案。”1月底,中國電力企業聯合會標準化管理中心主任、能源行業電動汽車充電設施標準化技術委員會秘書長劉永東對《電動汽車觀察家》說。 “就是做一個世界統一的方案,解決一臺車出口到全球的問題。”南京南瑞集團技術研究中心副主任、能源行業電動汽車充電設施標準技術化委員會副秘書長、ChaoJi國際合作項目的中方技術協調人倪峰說。“日本已經接受了這個方案,下一步要做的,是把中日共同形成的ChaoJi方案和歐洲標準進行協同,最終目標是希望歐洲也接受這個方案,做一個全球統一的方案。” 對于ChaoJi標準參與者而言,借助后發優勢,打造出其他標準不具備的優勢,讓中國第一次在國際標準制定上有這么大聲量,而且,如果促成全球電動汽車充電接口統一,是了不起的成就。 對于消費者而言,在ChaoJi接口下,可以享受350kw以上的大功率充電,相當于10分鐘可以補上300公里以上續航。這就將為電動汽車吸引越來越多的用戶。 對于中國車企而言,如果借助應用ChaoJi充電的先行機會,為自己的產品打造突出的充電體驗,也能為開拓海外市場提供便利。 對于充電運營商而言,大功率有望帶來更高的資產利用率,充電不賺錢的魔咒,有望打破…… 在ChaoJi到來之前,我們應該好好來認識它。 1 發端于大功率充電研討 ChaoJi充電,源自大功率充電研討會。 2016年3月,剛剛忙完2015版充電標準修訂的一幫人:中電聯、國家電網、南京南瑞集團、奧特迅等電動汽車上下游公司技術專家,在深圳召開了第一次大功率充電技術研討會。 “一轉眼都快5年了。”劉永東回憶說。當時,業界一個共識是充電時間長、體驗差,是阻礙電動汽車發展一個問題。“我們就想研究大功率充電。 
當時,歐洲明確提出要建設大功率充電網絡體系,但是國內的聲音不統一。反對的理由包括:很多車輛續航里程在300公里左右,沒必要搞大功率充電;大功率充電,如何保證安全;動力電池能不能2C、3C,乃至5C、6C充電;對電網的沖擊…… “我們就先開展了一個調研工作:中國到底需不需要大功率充電?研究完以后我們得出結論,有幾個應用場景是有必要的。”劉永東說,比如高速公路的充電站;一線城市的無樁私家車主;出租車、物流車、共享車、重卡、大巴等純電動商用車…… 總部在深圳的奧特迅算這次研討會的半個東道主。奧特迅的總工程師李志剛對《電動汽車觀察家》說,“奧特迅做了30年充電產品,我們判斷將來的發展趨勢就是大功率。” 李志剛認為,電動車要取代燃油車,要做到和燃油車加油差不多的體驗,不走大功率的話,沒辦法解決充電時間長的問題。 從場景和消費者體驗來說,都有必要,但有沒有可行性呢? 在動力電池方面,李志剛提及,大功率充電本身早在2011年就已經商用,只是當時用的是鈦酸鋰電池。而如今三元等其他電池技術還是進步挺快的,能夠支持大功率充電。 在大功率工作組中,寧德時代、微宏新能源等電池企業也參與了。 可用于大功率快充的電池,看起來也已經準備好。寧德時代中國區乘用車解決方案部總裁項延火1月27日在GNEV11大會上表示,“我們具備了1.6C、2.2C、3C、4C、5C的快充電池技術,結合行業今后幾年推進的350kW以上的快充樁布局,我們認為采用4C以上的閃充技術,有望實現充電一刻鐘,續航400公里的目標。” 也有人擔心大功率充電會影響電池壽命。多年從事電池安全研究的清華大學教授褚政宇認為,大功充電是在一定的安全范圍內,通過電芯級內部檢測、智能熱管理,能夠實現電池性能在快充、溫升和壽命的一個平衡。 充電基礎設置既有投資怎么辦?李志剛說,不必擔心浪費的問題。“我們把和舊標準接口的兼容問題都已經想好了,并不是推倒重來。” 在大功率的車型方面,國內外很多車企都在開發高電壓平臺車型。李志剛還提醒,將來大功率充電的車型出來之后,用戶接受程度比較高的情況下,一定會倒逼著所有的車企不得不發展大功率。 小鵬汽車副總裁劉明輝告訴《電動汽車觀察家》,電動車要想和傳統車競爭,有兩個缺點會持續比較長時間,一個是充電、續航,第二個是成本。細究充電和續航,不同車企有不同解決方案,但是充電相對比較重要。小鵬汽車也會提供有極致充電體驗的產品。而極致充電體驗,其中一個要點就是要快。 目前,國際上特斯拉、保時捷已經推出高電壓平臺車型,寶馬、奔馳、奧迪都有規劃。國內,一汽、北汽等車企都已經在測試高電壓平臺車型。 電網支不支持大功率充電站呢?不會對電網形成沖擊嗎?國家電網公司營銷部武斌處長談到,“這么大功率一定是要建專門變壓器,要申請容量,電網把容量給到你了,你用滿對電網也不會有任何問題”。 李志剛說,對電網來說,劇烈的波動肯定也不友好,可以在充電站內引入儲能,來平抑波動。充電站也可以和供電部門建立符合動力響應機制。同時,李志剛也提醒,目前充電場站的運營當中,到了用電高峰期時,就會按照變壓器的能承受的能力來限制充電機的輸出,就是已經在降功率了,“大功率做上來也是一樣的”。 確認了大功率充電的必要性、可行性后,中電聯牽頭,在2017年7月成立了大功率充電技術與標準預研工作組。由此,中國展開了大功率充電標準的研制。 其間,由于大功率充電是國際熱門趨勢。正逢中德、中日之間有充電標準合作機制,中國的大功率充電標準研究,得到了德國、日本專家的響應和支持。 2017年10月,中國與德國簽署了開展大功率充電技術及標準合作協議,德方因此參與了大功率充電技術研發、新接口設計方案和示范項目建設工作。 2018 年,中電聯與日本電動汽車快速充電器協會(CHAdeMO協會)簽署了技術和標準合作協議,共同推動大功率充電領域技術研究與國際標準制定。 毫無疑問的是,德國、日本國內也在研究下一代基于大功率的充電標準,準備替代過去的CCS和CHAdeMO 2.0版本。
中國、德國、日本——電動汽車汽車發展的主力大國聚齊,既是競爭、也是合作,發力研發大功率充電標準。 ChaoJi的誕生 中國大功率預研工作組,首先聚焦在充電接口上。 在此前的大功率技術討論基礎上,工作組形成了《大功率充電接口的可行性分析報告》,一開始形成了兩個路線。 路線一,是在2015版充電接口基礎上,向后兼容大功率充電。優點顯而易見,幾乎是無縫連接。缺點是,2015版充電接口的老問題,將延續下去。 路線二,是新開發大功率充電接口。優缺點和路線一正好相反。 對于2015版快充接口,標準制定者們自己,也有不少遺憾。 “2015年版接口有幾個核心的問題,有些安全隱患。它端子的粗細和端面孔,不符合IPXXB的那種要求。就是人的手指可能觸摸到,這是一個安全風險隱患問題。”劉永東說。 根據ICE的電氣設備機殼的防護標準,IPXXB當中的字母“B”,代表手指接近防護,要求機殼不能有超過12毫米直徑的進入孔。而2015年版快充插座兩個大的端口,直徑就在12mm。
這一項缺陷,也使得中國GB標準車輛是不能進入歐洲銷售的。 此外,李志剛介紹,2015 版接口電子鎖在充電樁一側,經常有鎖不上或者解鎖不了的問題。還有,在插拔的時候有可能會拉弧(指電流通過某些絕緣介質,例如空氣,所產生的瞬間火花),帶來安全隱患。 “雖然我們在2015版接口上加冷卻,可以解決大功率充電問題,但是2015版的老問題長時間就帶下去?還是說我們要從根上解決問題?”劉永東說,大家傾向于重新設計。 大功率工作組發動工作組內的充電連接器廠商提交設計,供工作組討論,經過多輪淘汰賽,也吸收德國專家的意見。2018年3月,工作組確定了七針、方形的新型充電接口方案。 
這個方案,出自鄒志平之手。他提出方案時是沃爾新能源充電連接器主任,現在是友誠新能源的產品經理。 “我們要讓接口超越CCS,要比它的小。”鄒志平對《電動汽車觀察家》說,“以大功率為前提的條件下,去想迷你化。” 追求“小”的理由有多個。鄒志平說,首先,學習歐洲CCS的COMBO方案,能讓交流和直流組合為一個接口;其次,接口小一點,車輛的接口設計能更美觀;第三,未來,這一充電接口還可以用到電動摩托車或者其他接口上。 
新方案只有7孔,比2015版直流口9孔少了兩個。鄒志平解釋,老版接口當中,有兩個輔助電源的接口,基本沒有用,于是去掉了。 當然,大功率也需要解決發熱問題,端子越大越好;但還要避免2015版本不符合IPXXB的問題,由此,新接口取了個平衡。充電端子的直徑10mm,符合IBXXB要求,又比CCS和CHAdeMO的大2mm和1mm。 過去各國的充電接口基本都是圓形的,因為圓形強度大一點。這個方形的接口,一開始讓參與方對其強度也有疑問。 鄒志平說,如果尺寸一樣大,當然是圓形的方形的好。但是方形的尺寸更小,從仿真來看,壓潰實驗結果表明,接口強度沒問題。后來,友誠新能源還特意開模生產了幾百個樣品,發給國內外廠家測試,接口樣品的強度在實測當中,也得到了驗證。 鄒志平的方案,經過工作組,中德、中日大功率充電交流會多輪討論,略有微調,但基本保持原樣。 2018年夏天,ChaoJi國際聯合工作組成立,來自中、日、德、意、荷、澳等多個國家的專家成立了4個工作組(其中兩個由中國牽頭)從接口開始,到連接器、導引電路、安全標準、通訊協議、乃至充電系統。ChaoJi的每個工作組以月度會議的形式體系化地推進新技術和標準的研制。 而作為核心的接口,從它誕生,到被選中,一直還是叫大功率充電接口,給它命名的,還是個日本人。 2019年7月,這個接口亮相在日本東京舉辦的中日第一屆大功率充電國際會議上。 CHAdeMO的代表、日產汽車的研發工程師上島宇貴提議,應該給這一接口命名。對中國文化深有研究的他,建議叫“超級”這一中文名字。 中日文化同源,“超級”的含義,雙方都一目了然,都很滿意。但是后續的討論中,鑒于這一標準要走向世界,最終,“超級”中文漢字變成了中文拼音“ChaoJi”。 參與者仍然覺得,這是一個很好的名字。 劉永東說,“Cha前三個字母和CHAdeMO的前三個字母是一樣的,而且發音也相似;同時ChaoJi和日文及英文的充電(charge)又有點像;當然ChaoJi作為超級中文的拼音字母,中國味比較濃,同時,超級的英文概念是super,表明它不完全只是解決充電快的問題,所以含義相對比較豐富。” 由此,“Chaoji”不僅呱呱墜地,而且開始闖出名號。

現行全球各種充電接口
GBT 20234.3-2015 直流充電接口的尺寸

示范站中的ChaoJi充電接口

CHAdeMO的介紹中提及,與中國合作的下一代充電接口最高能達到900kW,并能用于各種交通工具