正在制定國際標準以滿足電動汽車市場的需求。電動汽車的采用取決于完善的國際標準，這些標準可以解決電動汽車市場的安全性、可靠性和互操作性問題。

在本文中，我們將了解國際電工委員會 （IEC） 規定的不同 EV 充電模式。這些模式在處理電動汽車傳導充電系統的 IEC 61851 標準中指定。該標準描述了四種不同的充電模式，稱為模式 1、2、3 和 4。

IEC 制定了其他標準來處理 EV 充電技術的其他方面。例如，IEC 62196 討論了插頭、插座、車輛連接器和車輛入口，而 IEC 61980 則涉及電動汽車無線電力傳輸 （WPT） 系統。

不同類型的電纜連接

IEC 61851-1 描述了三種不同類型的連接，如下圖所示：

電動汽車充電電纜的三種主要類型。圖片由薩格勒布大學提供

對于 A，電纜連接到 EV，但在充電站（也稱為 EVSE——電動汽車供電設備）EVSE 側可拆卸。Case B 指定兩端可拆卸的電纜，Case C 是連接到 EVSE 的電纜。

EV充電模式1

在這種模式下，EV 直接連接到家用插座。該模式電流為16A，單相系統電壓不超過250V，三相系統電壓不超過480V。

連接到家用插座的電動汽車的基本結構。圖片由薩格勒布大學提供

模式 1 是簡單的充電模式，不支持 EV 和充電點之間的任何通信。這種充電方式在很多國家都是被禁止或限制的。

EV充電模式2

家用插座并不總是按照實際標準提供電力。此外，專為家庭應用設計的插座和插頭可能無法承受額定值的持續電流消耗。

這就是為什么將電動汽車長時間連接到沒有控制和安全功能的插座會增加觸電的風險。為了解決這個問題，們開發了充電模式2，它使用一種配備了電纜內控制和保護裝置（IC-CPD）的特殊類型的充電電纜。

IC-CPD 執行所需的控制和安全功能。該模式電流為32A，電壓不超過單相250V或三相480V。模式 2 可用于家用和工業插座。

該模式的安全功能可以檢測和監控保護接地連接。過流和過溫保護是模式 2 支持的另外兩個安全功能。此外，EVSE 可以在檢測與 EV 的連接并分析其充電功率需求時執行功能切換。

充電模式2及配套線纜如下圖所示。

充電模式 2 和相關電纜。圖片（修改后）由薩格勒布大學 和Ali Bahrami提供

雖然模式 2 可用于私人充電，但其公共用途在許多國家/地區受到限制。

EV充電模式3

此模式使用專用 EVSE 以及 EV 車載充電器。來自充電站的交流電流被施加到車載電路以對電池充電。采用多種控制和保護功能，保障公共安全。其中包括驗證保護接地連接以及 EVSE 和 EV 之間的連接。

此外，這種模式可以將充電電流調整到電纜組件的電流能力。這種充電模式的電流為 250 A，使用 250 V 單相或 480 V 三相網絡。它還支持與模式 2 兼容的工作模式，在模式 2 中，單相和三相情況下的電流限制在 32 A 以下。

三種可能的連接（情況 A、情況 B 和情況 C）中的任何一種都可以在此模式下使用。 B 和 C 如下所示。

充電模式下的 B 和 C 3. 圖片由薩格勒布大學提供

讓我們看看這種模式如何定義充電站和 EV 之間的通信。模式3的控制導頻電路如下圖所示。

模式 3 的控制先導電路。圖片（修改）由Energies提供。

根據開關 S1、S2 和 S3 的狀態，“先導觸點”上會出現不同的電壓電平。這可以用作不同充電階段的表示。EV 可以按如下方式開始充電周期：

在插入充電電纜之前，開關 S2 和 S3 斷開，S1 連接到 12 V 直流電源。在這種情況下，EVSE 在引導觸點處測得的電壓為 12 V DC（EVSE 意識到 EV 尚未連接）。

充電電纜同時連接到EV和EVSE后，EV側的控制器可以打開S3，將引導觸點的電壓降低到9 V左右。這通知EVSE電纜連接到EV和EV和EVSE。此外，先導觸點上的 DC 9 V 信號告訴 EV，EVSE 尚未準備就緒。

當 EVSE 準備好為 EV 充電時，它將 S1 連接到振蕩器。導頻觸點上的 PWM 信號告訴 EV EVSE 已準備就緒。

然后，EV 打開 S2 以在先導觸點處產生大約 6 V 的電壓，以指示它也已準備就緒。在此階段產生的電壓取決于 R3 電阻器的值。該電阻的值指定該充電區域是否需要通風。當 R3=1.3 kΩ 時，先導接觸電壓約為 6 V。這對應于不需要通風的充電區域。對于需要通風的區域，使用 R3=270 Ω，這提供了大約 3 V 的先導接觸電壓。

當車輛充電或出于任何原因想要中止充電周期時，它可以關閉 S2。這會將 PWM 的正電壓電平更改為 9 V，并通知 EVSE EV 尚未準備好充電。

EV充電模式4

這是一種結合了帶直流輸出的非車載充電器的充電模式。直流電流直接輸送到電池，車載充電器被旁路。此模式可提供600 V DC，電流為 400 A。此模式中涉及的高功率級別要求更別的通信和更嚴格的安全功能。

模式 4 僅允許 case C 連接，其中充電電纜連接到充電站。

C 類連接中的模式四。圖片由Ali Bahrami提供

結論

IEC 61851 標準涉及電動汽車傳導充電系統。該標準描述了四種不同的充電模式——模式 1–4。

前三種模式為 EV 車載充電器提供交流電流；然而，模式 4 直接向電池提供直流電流并繞過車載充電器。模式 3 采用多種控制和保護功能，以公共安全為目標。我們在本文中更詳細地研究了這種模式的控制導頻電路。