正在開發國際標準來滿足電動汽車市場的需求。全球電動汽車的普及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，我們將研究國際電工委員會（IEC）指定的不同EV充電模式。這些模式在涉及電動車輛導電充電系統的IEC 61851標準中指定。該標準描述了四種不同的充電模式，分別稱為模式1、2、3和4。

IEC已經制定了其他有關EV充電技術其他方面的標準。例如，IEC 62196討論了插頭，插座，車輛連接器和車輛入口，而IEC 61980討論了電動汽車無線功率傳輸（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：

EV充電電纜的三種主要類型。

對于情況A，電纜永久連接到EV，但在EVSE充電站（也稱為EVSE-電動汽車供電設備）上是可拆卸的。情況B指定了兩端可拆卸的電纜，情況C是永久連接到EVSE的電纜。

EV充電模式1

在此模式下，EV直接連接到家用插座。該模式的最大電流為16 A，對于單相系統，其電壓不應超過250 V；對于三相網絡，其電壓不應超過480V。

EV連接到家用插座的基本結構。

模式1是最簡單的充電模式，并且不支持EV和充電點之間的任何通信。在許多國家/地區禁止或限制這種充電方式。

EV充電模式2

家用插座并不總是根據實際標準提供電源。此外，專為家庭應用而設計的插座和插頭可能無法承受最大額定值下的連續電流消耗。

這就是為什么將EV長時間連接至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，專家們開發了充電模式2，該充電模式使用一種特殊的充電電纜，該電纜配備了電纜內的控制和保護裝置（IC-CPD）。

IC-CPD執行所需的控制和安全功能。該模式的最大電流為32 A，其最大電壓不應超過250 V單相或480 V三相。模式2可與家用和工業插座一起使用。

該模式的安全功能可以檢測和監視保護接地。過電流和過熱保護是模式2支持的另外兩個安全功能。此外，EVSE可以在檢測到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和相關的電纜如下圖所示。

充電模式2和關聯的電纜

雖然模式2可以用于私人收費，但在許多國家/地區，其公共使用受到限制。

EV充電模式3

該模式利用專用的EVSE以及EV車載充電器。來自充電站的交流電被施加到車載電路以對電池充電。采用了幾種控制和保護功能來保證公共安全。其中包括驗證保護性接地連接以及EVSE與EV之間的連接。

此外，此模式可以將充電電流調整為電纜組件的最大電流容量。對于250 V 1相或480 V 3相網絡，此充電模式的最大電流為250A。它還支持與模式2兼容的工作模式，其中在1相和3相情況下，最大電流均限制為小于32A。

在此模式下，可以使用三個可能的連接（情況A，情況B和情況C）中的任何一個。情況B和情況C如下所示。

充電模式下的情況B和情況C 3。

讓我們看看該模式如何定義充電站與EV之間的通信。下圖顯示了模式3的控制先導電路。

模式3的控制先導電路

根據開關S1，S2和S3的狀態，不同的電壓電平將出現在“先導觸點”上。這可以用作不同充電階段的表示。EV可以開始如下充電循環：

在插入充電電纜之前，請關閉開關S2和S3，并將S1連接到12 V DC電源。在這種情況下，EVSE在先導觸點處測量的電壓為12 V DC（EVSE意識到尚未連接EV）。

將充電電纜同時連接到EV和EVSE之后，EV側的控制器可以打開S3，以將控制觸點的電壓降低到大約9V。這通知EVSE，電纜已同時連接到EV和EVSE。此外，先導觸點上的DC 9 V信號告訴EV EVSE尚未準備好。

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

然后，EV接通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。該電阻器的值指定該充電區域是否需要通風。在R3 = 1.3kΩ時，先導觸點電壓約為6V。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 ,，這將提供約3 V的引導接觸電壓。

當車輛充電或出于任何原因要中止充電周期時，可以關閉S2。這樣會將PWM的正電壓電平更改為9 V，并通知EVSE EV不再準備充電。

EV充電模式4

這是唯一將非車載充電器與DC輸出結合在一起的充電模式。直流電流直接傳送到電池，并且旁路車載充電器。這種模式可提供600 V DC 400 A的最大電流。此模式涉及的高功率級別要求更高級別的通信和更嚴格的安全功能。

模式4僅允許情況C連接，其中充電電纜永久連接到充電站。

C類連接中的模式四

結論

IEC 61851標準涉及電動汽車的導電充電系統。該標準描述了四種不同的充電模式-模式1-4。

前三種模式將交流電流傳送到EV車載充電器；但是，模式4將直流電流直接提供給電池，并旁路了車載充電器。模式3以公共安全為目標，采用了幾種控制和保護功能。我們在本文中更詳細地研究了這種模式的控制先導電路。