南京谢尔智充EVCC助力国产电动汽车出海，打造境外跨协议充电方案

随着电动汽车在全球逐渐普及，如何完成电动车和充电桩之间的信息交互从而管理和控制充电流程就成为亟待解决的问题。在这个背景下，EVCC（Electric Vehicle Communication Controller）产品应运而生，帮助电动汽车和充电桩交互充电需求、充电状态等信息。

一、充电标准 ​

电动汽车一般支持交流充电和直流充电两种补能方式。由于电池是直流电源，要给电池充电最终需要直流电。交流充电时，由车载充电机完成交流电到直流电的转换，直流充电时，由充电桩完成交流电到直流电的转换。不同国家和地区在直流充电、交流充电模式下，选择了不同的充电接口和通信协议标准。如下图所示:

虽然各国的充电标准不同，但是要完成充电，充电插座上必须要有高压电引脚完成能量传输，例如交流的L、N；直流电的DC+ 、DC-等。除了高压电引脚，插座上还有一些低压信号引脚；这些引脚通常是用来帮助充电桩和汽车完成充电过程中的信息交互。例如，交流充电时，电压通常是固定的，例如国内交流电的标准是单相220V，三相380V；车载充电机需要获知充电桩最大输出电流，避免输出功率太大造成充电桩烧毁，最大输出电流这个信号就需要在充电桩和汽车之间进行传递。直流充电时，充电电压和充电电流是变化的，不同汽车电池包的电压是不同的，在不同阶段所需要的充电电流也是变化的。至少，充电电压和充电电流这两个信号需要在充电桩和汽车之间进行传递。

对于EVCC来说，主要是处理充电桩和汽车之间信号传递，不需要连接高压电信号。故，对于EVCC来说，可以认为各个标准的高压电引脚是没有差异的，各个标准的差异，主要体现在充电电压、充电电流等低压信号的传递方式上。以国标和欧美标对比举例来说，交流充电时，无论欧美标 、国标都可以采用CP引脚进行信号传递，充电桩会在CP引脚上输出一个频率1KHz，占空比可调的PWM波；汽车通过采集PWM波的占空比获知充电桩的最大输出电流。直流充电时，国标是通过CAN通信，双方基于CAN报文交互实现充电电压、充电电流等信号的传递，除此之外还有电池容量、汽车状态、充电桩状态等其他信号传递；两者之间采用的GBT27930通信协议是基于CAN总线的J1939协议定制的；欧美标是采用PLC通信的方式，PLC通信的信号是通过调制解调加载在CP引脚的PWM信号上，所以CP引脚既可以传递PWM波，也可以传递PLC帧；PLC帧的组织格式和以太网帧 是一样的；区别在于代表0和1的物理层电平信号；这个差异是通过专用芯片来处理的，对于软件来说，可以将PLC通信接口等同视为以太网接口。基于PLC的通信协议，例如欧标的ISO15118协议、美标的DIN70121协议都是基于TCP/IP 协议的，类似其他以太网应用层协议http、mqtt、some/ip协议等。欧洲地区和北美地区的充电标准主要差异在于充电插座的形状，欧洲地区采用CCS2形式的充电连接器，北美地区采用CCS1形式的充电连接器，信号传递的方式是一致的。

总结来说，各个标准除接口形状的差异之外，主要差异在于充电过程中充电电压、充电电流等信号的传递方式上，尤其是直流充电时，欧美标和国标分别采用PLC 和CAN两种完全不同的通信方式，故不同地区的充电桩和电动车不能直接匹配，国产电动车不能直接使用欧美地区的充电桩充电。

二、出口车辆充电通信解决方案 ​

要解决国产电动车不能直接使用欧美地区的充电桩充电的问题，硬件上通常采用以下修改方案：将电动汽车原有的国标充电插座替换成欧美标的充电插座；增加EVCC；充电插座中PP、CP、PE等低压信号和EVCC相连；充电插座中L、N等交流高压引脚和车载充电机OBC相连；充电插座中DC+ 、DC-等直流高压引脚通过高压配电盒或者高压继电器和高压母线（电池）相连；EVCC两路CAN分别和BMS 、OBC相连。

完成交流充电，通常采用如下软件方案：EVCC通过PP信号判断和充电桩的连接、通过解析CP引脚的PWM波获知交流充电桩的状态、最大输出电流等信号，通过CAN总线基于私有定制协议发送给车载充电机OBC；OBC根据CAN报文，获知交流充电桩的信号，完成交流电到直流电的转换，同时通过另一路CAN和BMS交互实现对电池充电。

完成直流充电，软件上有两种方案：

方案一：BMS软件不做改动 ​

直流充电时，EVCC基于CP引脚，通过PLC帧和充电桩基于ISO15118、DIN70121协议进行交互，同时，通过CAN接口基于GBT27930协议和BMS进行交互；实现充电电压、充电电流等信号在充电桩、BMS之间的转发，以及控制BMS开关绝缘检测、开关高压继电器。

方案二：BMS修改CAN协议 ​

直流充电时，EVCC基于CP引脚，通过PLC帧和充电桩基于ISO15118、DIN70121协议进行交互；同时，通过CAN接口基于私有协议和BMS进行交互；实现充电电压、充电电流等信号在充电桩、BMS之间的转发。

三、系统框图 ​

实现国产电动车使用欧美地区的充电桩充电的方案的系统架构图，如下图所示:

充电插座中引脚功能定义如下： ​

• DC+、DC-：高压直流电引脚
• L1、L2、L3、N：高压交流电引脚，其中L1、L2、L3为火线，N为零线；
• PE：低压地线
• PP：充电枪插入检测信号，和PE引脚之间阻值会根据充电枪插入插入状态变化；
• CP：同时传递PWM波和PLC报文；

图中各模块的产品定义如下： ​

• OBC：车载充电机，完成交流电到直流电的转换；
• BMS：电池管理单元，采集电池状态，控制电池的充电电压、充电电流，计算电池剩余电量SOC等；
• VCU：和EVCC进行交互，控制BMS等；在部分系统架构中，EVCC可以直接和BMS交互，可以没有VCU；
• PDU：高压配电盒或者高压继电器，可以简单认为是一个高压开关，其开断受BMS控制。

EVCC接线图 ​

实现国产电动车使用欧美地区的充电桩充电的方案的EVCC接线图:

充电插座上附带有进行插座温度采集的传感器以及电子锁，所以充电插座除了有和充电桩相连的引线，还有三个温度传感器的引线、控制电子锁的两个引线，以及采集电子锁位置的两个引线。和EVCC相连的主要是充电插座、BMS、OBC等，以下是EVCC相连的各个引脚的功能定义:

• PE：低压地线，和EVCC的GND相连；
• PP：充电枪插入检测信号，通过和PE引脚之间阻值变化代表插入状态，和EVCC的AI采集通道相连，通过采集电阻值判断充电枪插入状态；
• CP：同时传递PWM波和PLC报文；和EVCC的CP信号相连，EVCC内部分别连接PLC通信、AI采集、IPWM采集等电路模块，用于实现通信，PWM电压采集，PWM频率、占空比采集等；
• PTC0、PTC1、PTC2：温度传感器，和EVCC的AI采集通道相连，用于采集充电插座的温度，避免充电时温度过高损耗；
• 电子锁控制：和EVCC的H桥控制引脚相连，用于控制电子锁的闭合、打开；
• 电子锁位置：和EVCC的AI通道相连，通过采集电阻值的变化，判断电子锁的开关状态；
• A+、A-：模拟国标充电桩的低压辅助输出，一般用于唤醒BMS；
• CC2：模拟国标充电桩的CC2引脚，在充电枪插入后输出CC2信号，欺骗国标BMS认为国标充电桩插入；
• CAN_1：和BMS通信，通过GBT27930协议或者私有协议；
• CAN 2：和OBC通信，通过私有CAN协议；

五、产品特点 ​

优控智行根据市场需求研发设计的EVCC产品具备如下特点:

• 能够兼容欧标、美标、日标等不同地区的各种交直流充电桩；
• 满足ISO 15118、DIN 70121和GB/T 27930标准协议以及充电协议转换；
• 支持自定义CAN协议；
• 可模拟国标充电桩输出CC2、A+、A-等信号；
• 能够支持多种充电插座的温度传感器和电子锁；
• 支持CP边沿唤醒；
• 多路CAN设计，支持多种电子电气架构；
• 多路高边输出，可用于唤醒BMS或者控制LED等；
• 满足ISO14229及ISO15765标准的统一诊断服务（UDS）；
• 支持硬件定制以集成到VCU、BMS等其他控制器；
• 通过CAN接口进行软件升级，易于更新维护；
• 支持安全传输协议TLS，即插即用PnC等功能；
• 支持ISO15118-20，能够实现智能充电、双向电力传输等功能；
• 支持基于ISO15118的VAS服务，支持HTTPS、VDV261等协议；

六、应用场景 ​

EVCC主要是面向出口欧美日等地区的新能源车辆和储能装置，具体包括如下场景:

• 道路车辆： 乘用车、轻卡、重卡、客车、房车、渣土车等各种在公开道路行驶的车辆；

特种车辆： 矿卡、环卫车、低速物流车、电动叉车、AGV、电动三轮车等各种在封闭场景运行的作业车辆；

电动摩托： 追求快速充电的各类电动两轮车；

储能装置： 移动储能或者工商业储能装置。