参考文件和监管框架。
像插电式电动汽车 (PEV) 市场这样的新兴市场可能面临的主要问题之一是缺乏明确的监管框架，而该框架允许基于标准化组件和系统的网络和车辆的扩展。市场标准化是汽车和电动汽车行业抓住这一新机遇的关键。
纵观美国、欧洲和日本等主要市场，我们发现大多数法规和标准目前仍在最终定稿阶段。我们将回顾 SAE、UL、IEC 和 ISO 的相关法规。
美国汽车工程师协会 (SAE) 参考文件 美国
汽车工程师协会 (SAE) 制定了一系列工作文件，阐述了车辆与智能电网之间通信的各个方面。除了规定连接器类型注意事项的 J1772 之外，还有 J2836 和 J2847。每份文件都分为五个部分，分别侧重于以下几个方面：
1. 建议中包含激励措施水平。2
. 详细说明车载直流充电器（即电动汽车供电设备 (EVSE)）的设备要求。3
. 制定用于定义未来能源从车辆向电网过渡的指标。4
. 建立充电系统的诊断系统。5
. 将包含不同汽车制造商的具体选项。
此外，我们还发现以下法规：
- SAE J2894（充电器电源质量要求）制定了一系列车载充电器标准。-
SAE J2293（电动汽车能量传输系统）定义了辅助设备的规范。-
SAE J2464（电动和混合动力电动汽车可充电储能系统（RESS）安全性和滥用测试）记录了一系列储能系统的测试建议、程序和数据分析。
最后，我们可以在 J2931 文件中找到关于使用 PLC（电力线载波通信）作为车辆与 EVSE 之间通信元件的不同要求。.
UL
制定了一系列参考标准，例如：
电动汽车（EV）充电系统设备——UL 2202，该标准规定了充电站安全性的一系列先决条件，并与SAE法规进行了一系列协调。其他参考标准包括：
- UL 1998，可编程组件中的软件。-
UL 2231，电动汽车（EV）电源电路的个人防护设备。-
UL 2251，一系列关于连接器（电动汽车插头、插座和耦合器）的更新。-
UL 2594，新的连接器标准。-
UL 1741，关于通用设备（用于分布式能源的逆变器、转换器、控制器和互连系统设备）的标准。
IEC
- IEC 61851（IEC TC69/WG4），电动汽车传导式充电系统，传导式充电（第1、21、22、23部分）。-
IEC 61851-24（IEC TC69/WG4），电动汽车传导式充电系统，传导式充电，车辆与电网之间的通信（第4部分：车辆与充电站之间的通信）
。- IEC 62196（IEC TC23/SC23H）- 耦合器和连接器（第1部分：插头、插座和车辆耦合器 - 电动汽车的传导式充电）
。- IEC 62196（IEC TC23/SC23H）- 耦合器和连接器（第2部分：针式和接触管式车辆耦合器的尺寸互换性要求）。
ISO
12405-1（ISO/TC22/SC21）是锂离子电池在电力应用中的测试规范。ISO
/TC 22/SC 23 与 IEC TC69 联合制定：车辆-电网通信接口。ISO
TC22 将整合 IEC TC69 与其他工作组（SC3/WG1、SC21）的工作。
出发点：未来充电架构。
为了构建未来的充电架构，必须了解随着新型车辆和技术的出现而不断演变的充电和通信需求。我们可以从当今的混合动力汽车（特别是全混合动力汽车，即HEV）（例如丰田普锐斯、本田Insight、雷克萨斯等）中找到估算电池充电需求的起点。在这些车辆中，我们可以估算出电池充电需求约为1.5千瓦时。在这种情况下，显然不需要外部能源，因为车辆本身就能提供所需的动力。我们可以看到，在插电式混合动力汽车（PHEV，即插电式混合动力电动汽车）中，电池充电需求增加到8千瓦时。最终，即将上市的纯电动汽车（BEV）将把电池充电的功率需求提高到25千瓦时（图1）。
鉴于其隶属于涵盖美国、欧洲和亚太地区的模式，初始文件 J1772 确立了车辆与电动汽车充电设备 (EVSE) 系统（包括连接器）之间接口的基本原理。该车载外置充电系统可分为三种架构：
- 1 级，我们理解这是为支持美国/日本地区的家用电池充电而开发的基础级别。功率需求范围为 1.5-2 kWh（约 120 V，15-20 A）。充电时间可能有所不同，但我们确定电池可在 6 至 8 小时内充满电。-
2 级，约 240 V，单相，可达到 19.2 kWh（80 A）。-
3 级，直流超快充电，旨在直接为电池充电并最大限度地缩短充电时间。在这种充电方式中，车辆与电动汽车充电设备系统（外部充电器）之间的通信尤为重要，工作文件 J2293 中规定的要求
——SAE 指示中规定的贡献被合并到 ISO/IEC 系统中，我们发现了模式 1、2、3 和 4，后者还规定了各种情况，这些情况可能因国家/地区而异。
如果我们把充电时间和传输功率绘制成图表（图 2），我们可以发现，在 3 小时的充电时间内（240 V，30 A），我们可以达到 7 kW 的峰值功率。.
电池充电与充电时间
。此时，分析电池如何在保持健康状态 (SOH) 的同时进行充电，从而最大限度地延长其使用寿命，就显得尤为重要。这在电动汽车领域尤为关键，因为这些电池（通常是锂离子聚合物电池）的成本相当高昂（根据制造工艺的不同，我们估计平均每千瓦时电池的成本在 400 至 700 美元之间）。每次快速充电都会降低电池的健康状态，如果过度使用，还会缩短电池寿命。健康状态的概念相当复杂，因为它必须能够对电池的充放电行为进行参数化，才能预测（甚至可能保证）其未来的使用寿命。
相比之下，荷电状态 (SOC) 测量值则更为直观，它反映了电池的荷电状态。正如我们之前提到的，尤其是在使用三相或直流充电以缩短充电时间的充电系统中，测量这一参数并将其纳入监控系统至关重要，这有助于确保我们不会显著影响电池的未来寿命。为了确定典型的充电时间，我们需要分析待传输的功率以及充电器的位置（车内或车外，车载或非车载）。表 I 显示了根据启动功率和车辆类型划分的典型充电时间。
观察充电时间如何随启动功率变化也很有意思。
同一张表格显示，车辆与电动汽车充电设备（EVSE）监控元件之间的PLC连接对于保证车辆与充电桩之间的通信至关重要；如果充电器位于车外，则此连接是绝对必要的。
对于充电速度较慢的系统，这种连接也被认为是必要的，因为它将为系统提供一个强大的工具，可以确保高效快速充电，并增强车辆在能量测量和通信方面的智能。图3所示的系统就是一个将车辆纳入完整智能电网系统的典型示例。为了确保这种通信，除了监控充电参数（电流、电压）之外，PREMO公司还与Nagares公司合作，正在为纯电动汽车（BEV）和插电式混合动力汽车（PHEV）开发所谓的滤波和监控模块技术。这些系统主要功能是让车辆了解其正在接收的充电类型，并过滤车辆用于电池充电的电流。电压电流信息由一组传感器提供，包括每条线路的电压、交流电流和直流电流测量，以及差分模式下的高精度电流测量，从而可以建立安全水平，以防止充电操作期间出现缺陷或绝缘故障（图 4）。
结论：
我们讨论了诸多要点，例如既定的充电等级，以及如何通过车辆控制（1级和2级）和使用具备车辆通信功能的直流充电器进行远程控制来影响充电。
分析不同公司和组织设定的趋势和目标，我们可以了解到，在智能电网上为纯电动汽车 (BEV) 和插电式混合动力汽车 (PHEV) 充电将实现以下四个基本目标：
1. 分时电价 (TOU) 管理和网络使用管理系统。2
. 它将为所谓的直接负载控制 (DLC) 开辟一系列可能性，从而可以分析联网车辆网络。3
. 为用户量身定制的周期/小时定价 (P/HP) 方案。4
. 将电池充电作为有源负载进行管理的能力。
J2836最佳实践文档还为车辆与电网之间的消息结构（智能能源配置文件2.0消息结构）建立了参考协议。对于用例开发，我们还可以参考J2847参考文档。PREMO
集团及其在国内外项目中的众多合作伙伴致力于开发电动和混合动力汽车的技术，特别是用于高效转换器的电感元件、电池充电电流监控系统以及滤波和通信模块。PREMO
与NAGARES合作开发滤波、通信和能量测量系统技术。两家公司在2010年底特律举行的SAE大会上均被评为创新型公司
。
作者：Felipe Jerez，PREMO 集团首席技术官
