隨著電動車（Electric Vehicle，EV）市場的快速發展，充電基礎設施的建設變得至關重要，本文將介紹電動車充電樁的規格與類型，以及國際電工委員會（IEC）針對 EV 充電設施和電池制定的相關標準和法規。
電動車充電樁根據充電速度和用途主要分為三個級別：Level 1、Level 2 和 Level 3；Level 1 充電使用標準家用 120V 插座，充電速度最慢，適合家庭使用；Level 2 充電使用 240V 插座、或硬接線（hardwired），提供更快的充電速度，適合家庭、工作場所和公共充電站；Level 3 充電或直流快速充電（DCFC）使用高功率電源，能在 30 分鐘內充滿 80% 電量，主要用於高速公路充電站。
此外，本文還將介紹電動車充電系統的插頭、插座和車輛連接器的設計和標準化，這些連接器是確保充電設施和電動車之間安全、高效連接的重要組成部分。
國際電工委員會（IEC）制定了多項標準來規範電動車充電設施，包括 IEC 61851 和 IEC 62196 系列標準，以及針對電動車驅動鋰離子電池的 IEC 62660 系列標準，這些標準涵蓋了充電系統的通用要求、技術規範和安全要求，確保充電設施的安全性、可靠性和效率，促進電動車的廣泛應用。
電動車充電樁的規格與類型
EV 充電樁根據充電速度和用途主要分為三個級別，每個級別適用於不同的使用場景，滿足多樣化的充電需求。
Level 1 充電
Level 1 充電使用標準家用 120V 插座，充電速度最慢，通常適合家庭使用；Level 1 充電樁每小時可為電動車增加約 2-5 英里 (約為 3.2-8 公里) 的續航里程，由於不需要特別的設備安裝，Level 1 充電是電動車主最經濟的充電選擇之一，尤其適合每天行駛里程不多的用戶。
Level 2 充電
Level 2 充電使用 240V 插座或硬接線（hardwired），充電速度中等，適合家庭、工作場所和公共充電站。Level 2 充電樁每小時可增加 10-20 英里 (16-32 公里) 的續航里程；與 Level 1 相比，Level 2 充電需要專業安裝，但提供更快的充電速度，使其成為大多數電動車主的首選。
Level 3 充電（Direct Current Fast Charging，DCFC）
Level 3 充電或直流快速充電（DCFC）使用高功率電源，能在 30 分鐘內充滿 80% 電量，主要用於高速公路充電站；DCFC 充電速度最快，但安裝和運行成本也最高，通常由政府或大型企業投資建設，用於提供快速充電服務；其電源供應範圍大致如下：
50 kW 至 150 kW：這是大多數 DCFC 充電樁的常見功率範圍，適合大多數現代電動車。
150 kW 至 350 kW：這些高功率 DCFC 充電樁能在短時間內為電動車充滿電，特別適合高速公路充電站和需要快速充電的情況。
EV充電系統的插頭、插座和車輛連接器
電動車充電系統的插頭、插座和車輛連接器是確保充電設施和電動車之間安全、高效連接的重要組成部分，這些連接器的設計和標準化對於提升充電基礎設施的普及和相容性至關重要。
插頭和插座
根據充電等級和地區不同，充電插頭和插座的類型也有所差異，常見的插頭和插座類型包括：
Type 1（SAE J1772）：
Type 1（SAE J1772）是北美地區廣泛使用的電動車交流充電標準。該標準由美國汽車工程師協會（SAE）制定，主要應用於 Level 1 和 Level 2 充電。
物理特性
插頭設計：Type 1 插頭具有五個引腳，分別用於兩條交流電源線、一條接地線、和兩條通訊線；插頭的圓形設計和堅固結構使其在頻繁使用中具有良好的耐用性。
插座設計：車輛上的 Type 1 插座與插頭匹配，確保插入和拔出時的穩定性和安全性。
技術規範
電壓和電流：Type 1 插頭支援 120V（Level 1）和 240V（Level 2）交流充電，最大電流可達 80A；然而，大多數家庭和公共充電站通常提供的電流為 30A 至 32A。
通信協定：Type 1 使用 PWM（脈寬調變）通訊協定，用於充電站和電動車之間的訊息交換，這包括：充電開始和停止指令、電流承載能力檢測、以及安全狀況監控。
安全特性
接地檢測：Type 1 插頭在充電過程中持續監測接地狀況，確保充電安全。
溫度監控：插頭和插座內部整合了溫度傳感器，可在過熱情況下自動中斷充電，防止火災和設備損壞。
防水設計：Type 1 插頭和插座通常具備良好的防水性能，可在各種天氣條件下安全使用。
優點和應用
廣泛使用：Type 1 是北美地區最常見的電動車充電標準，許多汽車製造商如特斯拉（需轉接器）、福特、通用和日產的電動車型都支援此種接口。
相容性：由於其廣泛的使用和標準化設計，Type 1 充電設備在北美市場具有很高的相容性，易於找到合適的充電設施。
Type 2（Mennekes）：
Type 2（Mennekes）是歐洲地區廣泛使用的電動車充電標準，適用於交流（AC）充電和直流（DC）快速充電，該標準由德國公司 Mennekes 開發，後來成為歐洲電動車充電的標準接口。
物理特性
插頭設計：Type 2 插頭有七個引腳，包括三條相線（L1, L2, L3）、一條中性線（N）、一條接地線（PE）以及兩條通訊線，這種設計允許插頭支援單相和三相充電，並提供更高的靈活性。
插座設計：車輛上的 Type 2 插座與插頭匹配，確保插入和拔出時的穩定性和安全性。
技術規範
電壓和電流：Type 2 插頭支援 400V 三相交流充電，最大電流可達 63A，充電功率最高可達 43.5 kW；單相充電時，電壓為 230V，最大電流可達 32A。
通訊協定：Type 2 使用 PLC（Power Line Communication）進行充電站和電動車之間的訊息交換，這包括充電開始和停止指令、電流承載能力檢測以及安全狀況監控。
安全特性
接地檢測：Type 2 插頭在充電過程中持續監測接地狀況，確保充電安全。
溫度監控：插頭和插座內部整合了溫度傳感器，可在過熱情況下自動中斷充電，防止火災和設備損壞。
防水設計：Type 2 插頭和插座通常具備良好的防水性能，可在各種天氣條件下安全使用。
優點和應用
廣泛使用：Type 2 是歐洲地區最常見的電動車充電標準，許多汽車製造商如 BMW、賓士、奧迪和大眾的電動車型都支援此接口。
相容性：由於其廣泛的使用和標準化設計，Type 2 充電設備在歐洲市場具有很高的相容性，易於找到合適的充電設施。
CCS（Combined Charging System）：
CCS（Combined Charging System）是目前全球廣泛使用的一種電動車充電標準，適用於交流（AC）和直流（DC）快速充電，該標準結合了 Type 1 或 Type 2 插頭，用於支援更高功率的直流充電，從而縮短充電時間。
物理特性
插頭設計：CCS 插頭的設計乃基於 Type 1 或 Type 2 插頭的設計，並在其下方添加了兩個大功率直流引腳，形成一個整合的充電接口，這樣的設計允許同一插頭支援交流和直流充電。
插座設計：車輛上的 CCS 插座能夠匹配 Type 1 或 Type 2 插頭，以及附加的直流引腳，確保兼容性和穩定性。
技術規範
電壓和電流：CCS 支持高達 1000V 和 500A 的直流充電，充電功率最高可達 350 kW。這表示電動車可以在短短 20 至 30 分鐘內充電至 80%。
通訊協定：CCS 使用 PLC（Power Line Communication）進行充電站和電動車之間的訊息交換，這包括充電開始和停止指令、電流承載能力檢測以及安全狀況監控。
安全特性
接地檢測：CCS 插頭在充電過程中持續監測接地狀況，確保充電安全。
溫度監控：插頭和插座內部整合了溫度傳感器，可在過熱情況下自動中斷充電，防止火災和設備損壞。
防水設計：CCS 插頭和插座通常具備良好的防水性能，可在各種天氣條件下安全使用。
優點和應用
廣泛使用：CCS 是歐洲和北美地區最常見的快速充電標準之一，許多汽車製造商如 BMW、福特、大眾、奧迪和保時捷的電動車型都支援此接口。
高效充電：CCS 的高功率直流充電能力使其成為高速公路和城市快速充電站的理想選擇，大大縮短了充電時間，提高了充電便利性和效率。
CHAdeMO：
CHAdeMO 是一種專為電動車快速充電而設計的直流充電標準，最早由日本電動車快速充電聯盟（CHAdeMO Association）開發。該標準主要在日本及其他亞洲國家使用，也在歐洲和北美部分地區普及。
物理特性
插頭設計：CHAdeMO 插頭具有大功率直流充電所需的多個引腳，包括兩條直流電源線、一條接地線、和多條通訊線，其堅固的結構和符合人體工學的設計確保在充電過程中的穩定性和安全性。
插座設計：車輛上的 CHAdeMO 插座與插頭匹配，確保安全穩定的電氣連接，允許快速高效的充電過程。
技術規範
電壓和電流：CHAdeMO 支持高達 500V 和 400A 的直流充電，充電功率最高可達 200 kW，這使得電動車可以在短時間內充電至 80%。
通訊協定：CHAdeMO 使用 CAN（Controller Area Network）通訊協定，用於充電站和電動車之間的訊息交換，這包括充電開始和停止指令、電流承載能力檢測以及安全狀況監控。
安全特性
接地檢測：CHAdeMO 插頭在充電過程中持續監測接地狀況，確保充電安全。
溫度監控：插頭和插座內部整合了溫度傳感器，可在過熱情況下自動中斷充電，防止火災和設備損壞。
防水設計：CHAdeMO 插頭和插座通常具備良好的防水性能，可在各種天氣條件下安全使用。
優點和應用
廣泛使用：CHAdeMO 是日本最常見的快速充電標準，許多汽車製造商如日產和三菱的電動車型都支援此接口，在歐洲和北美，CHAdeMO 充電樁也廣泛分佈於公共充電網路中。
雙向充電：CHAdeMO 標準支援雙向充電（V2X），允許電動車不僅可以充電，還可以向電網或家庭供電，增強了電動車的應用靈活性。
GB/T：
GB/T 是中國針對電動車充電設施的國家標準，該標準確保充電設施的安全性和相容性，GB/T 系列標準包括了充電接口、通訊協定和充電設施的技術要求。
物理特性
插頭設計：GB/T 插頭具有多個引腳，包括直流和交流充電所需的電源線、接地線和通訊線，其設計主要確保插頭和插座之間的穩定和安全連接。
插座設計：車輛上的 GB/T 插座與插頭匹配，確保充電過程中的安全性和可靠性。
技術規範
電壓和電流：GB/T 插頭支援 750V 和 250A 的直流充電，充電功率最高可達 200 kW，此外，GB/T 也支持 380V 和 63A 的三相交流充電。
通信協定：GB/T 使用 CAN（Controller Area Network）和 PLC（Power Line Communication）進行充電站和電動車之間的訊息交換，這包括充電開始和停止指令、電流承載能力檢測以及安全狀況監控。
安全特性
接地檢測：GB/T 插頭在充電過程中持續監測接地狀況，確保充電安全。
溫度監控：插頭和插座內部整合了溫度傳感器，可在過熱情況下自動中斷充電，防止火災和設備損壞。
防水設計：GB/T 插頭和插座通常具備良好的防水性能，可在各種天氣條件下安全使用。
優點和應用
廣泛使用：GB/T 是中國最常見的電動車充電標準，許多本地和國際汽車製造商如比亞迪、蔚來、特斯拉（中國市場）的電動車型都支援此接口。
高效充電：GB/T 的高功率充電能力使其成為城市和高速公路快速充電站的理想選擇，大大縮短了充電時間，提高了充電便利性和效率。
車輛連接器
車輛連接器是指電動車上的充電接口，這些連接器必須與充電樁的插頭和插座匹配，才能進行安全、有效的充電；國際電工委員會（IEC）針對車輛連接器制定了一系列標準，以確保不同廠商的充電設備和電動車之間的相容性。
IEC 對於EV充電樁的規範與法規
國際電工委員會（IEC）制定了多項標準來規範電動車充電設施，確保其安全性和相容性，這些標準涵蓋了充電系統的各個方面，從技術規範到安全要求，為全球電動車充電基礎設施的發展提供了統一的框架。
IEC 61851 系列標準
IEC 61851 系列標準涵蓋了電動車充電系統的通用要求、交流和直流充電系統的具體規範，以及通訊協定的要求，這些標準的目的是確保充電設施的安全性、可靠性和效率，促進電動車的廣泛應用。
IEC 61851-1：電動車非車載充電設備的一般要求：
該標準規定了電動車非車載充電設備的一般要求，包括充電模式、接口和安全要求。
IEC 61851-21-2 非車載充電設備的一般要求：
IEC 61851-1 是國際電工委員會（IEC）制定的標準，涵蓋了電動車（EV）非車載充電設備的一般要求，這一標準確保了充電設施的安全性和可靠性，為電動車充電基礎設施的建設提供了統一的技術規範。
適用範圍：
IEC 61851-1 標準適用於所有設計為電動車充電的非車載設備，這些設備使用交流電源，電壓範圍在 100V 到 1000V 之間，或使用直流電源，電壓範圍在 100V 到 1500V 之間。
充電模式：標準定義了四種充電模式（Mode 1 到 Mode 4），每種模式對應不同的充電功率和通訊能力：
Mode 1：使用標準家用插座進行充電，沒有專門的通訊功能。
Mode 2：在標準家用插座上增加了通訊和安全功能。
Mode 3：使用專門的充電設備，具備通訊能力和高功率充電功能。
Mode 4：直流快速充電模式，使用專門的直流充電設備。
安全要求：IEC 61851-1 規定了充電設備必須具備的安全特性，包括過電流保護、漏電保護和過溫保護等，確保在充電過程中的安全性。
通訊協定：此標準還涵蓋了充電站與電動車之間的通訊協定，用於交換充電狀態和控制訊息，確保充電過程的高效和安全。
IEC 61851-23：直流電動車充電站的要求
IEC 61851-23 是國際電工委員會（IEC）制定的一個標準，規範了電動車（EV）直流充電站的技術要求和測試方法，這一標準在確保直流充電站的安全性、可靠性和性能，促進電動車充電基礎設施的發展。
適用範圍
IEC 61851-23 標準適用於所有設計為電動車提供直流電源的充電站，這些充電站通常使用高功率直流電源，電壓範圍從 100V 到 1000V，電流可達 400A 以上。
技術要求
電壓和電流：標準規定了直流充電站的輸出電壓和電流範圍，確保能夠安全有效地為不同電壓和容量的電動車電池充電。
效率和性能：IEC 61851-23 規定了充電站的效率要求，確保能源利用的最大化，並減少充電過程中的能量損失。
通訊協定：標準詳細說明了充電站與電動車之間的通訊協定，確保在充電過程中能夠傳遞和接收必要的訊息，如充電狀態、電池狀況和故障報警等。
安全要求
過電流保護：標準規定了直流充電站必須具備過電流保護裝置，以防止電流過大對設備和電動車電池造成損害。
漏電保護：充電站應具有漏電保護功能，確保在漏電發生時能夠自動斷開電源，保護用戶安全。
過熱保護：充電站內部需安裝溫度監控和過熱保護裝置，防止因設備過熱引起的火災和損壞。
測試方法
性能測試：IEC 61851-23 標準規定了直流充電站的性能測試方法，包括充電效率、電壓和電流穩定性等測試項目。
安全測試：標準還詳細列出了各種安全測試方法，如過電流、漏電和過熱保護功能的測試，確保充電站在各種運行條件下的安全性。
IEC 62196 標準
IEC 62196 標準由國際電工委員會（IEC）制定，涵蓋了電動車（EV）充電接口和插頭的設計和測試，確保全球範圍內的兼容性和互操作性。這一標準對於電動車充電基礎設施的統一和發展起到了至關重要的作用。
IEC 62196 標準包括以下幾部分：
IEC 62196-1：通用要求
適用範圍：標準適用於電動車充電系統中的連接器、插頭、車輛耦合器和插座。
技術要求：涵蓋了機械、電氣和熱性能要求，包括耐久性、絕緣電阻、抗衝擊性和耐火性等。
測試方法：規定了各項性能要求的測試方法，確保連接器和插頭在不同使用條件下的可靠性和安全性。
IEC 62196-2：交流充電插頭和插座
Type 1（SAE J1772）：主要在北美使用，適用於單相交流充電。
Type 2（Mennekes）：主要在歐洲使用，適用於單相和三相交流充電。
Type 3：設計為增加安全的充電系統，但在市場上應用較少。
IEC 62196-3：直流快速充電插頭和插座
CCS（Combined Charging System）：結合了 Type 1 或 Type 2 插頭和兩個直流引腳，用於高功率直流快速充電，支援高達 350 kW 的充電功率。
CHAdeMO：主要在日本及其他亞洲國家使用，支援高達 200 kW 的直流快速充電。
IEC 62660 系列標準
IEC 62660 系列標準由國際電工委員會（IEC）制定，針對電動車（EV）驅動的二次鋰離子電池，這些標準涵蓋了電池的性能、安全性和壽命測試等方面的要求；該系列標準重點在確保電池在不同運行條件下的安全性和可靠性，促進電動車市場的發展。
IEC 62660 系列標準包括以下幾部分：
IEC 62660-1：電性能測試
適用範圍：該標準適用於電動車用鋰離子電池單體，規定了其電性能的測試方法。
測試方法：包括容量、能量效率、內阻和功率性能測試，確保電池在各種運行條件下的性能穩定。
測試條件：詳細說明了不同溫度和放電倍率下的測試條件，以模擬電池在實際使用中的行為。
IEC 62660-2：安全性測試
適用範圍：該標準針對電動車用鋰離子電池單體，規定了其安全性能的測試方法。
測試方法：包括過充電、過放電、短路、熱失控和機械衝擊測試，確保電池在極端條件下的安全性。
安全要求：標準規定了電池在不同測試條件下的安全性要求，避免電池發生爆炸、燃燒等危險情況。
IEC 62660-3：壽命測試
適用範圍：該標準適用於電動車用鋰離子電池單體，規定了其循環壽命和儲存壽命的測試方法。
測試方法：包括不同充放電循環和存儲條件下的壽命測試，確保電池在長期使用中的性能穩定。
壽命評估：標準詳細說明了電池壽命的評估方法，以確定其在實際使用中的可用壽命。
總結
隨著電動車市場的蓬勃發展，充電基礎設施的建設變得至關重要，本文深入探討了電動車充電樁的規格與類型，包括 Level 1、Level 2 和 Level 3 充電，並介紹了多種充電接口和連接器如 Type 1（SAE J1772）、Type 2（Mennekes）、CCS（Combined Charging System）、CHAdeMO 和 GB/T 的詳細資訊；此外，我們還討論了國際電工委員會（IEC）制定的多項標準，包括 IEC 61851 系列、IEC 62196 和 IEC 62660 系列標準，這些標準涵蓋了充電設備和電池的技術規範和測試要求。
這些標準和規範不僅確保了充電設備和電池的技術性能和安全性，還為監管機構和製造商提供了合規參考，推動了電動車的廣泛應用和普及；透過統一的技術規範和全球範圍內的相容性，電動車市場將變得更加安全、高效和可持續。
未來，隨著技術的不斷進步和標準的進一步完善，我們可以期待電動車充電基礎設施變得更加便捷和高效，為推動綠色交通和可持續發展作出更大貢獻。
參考資料
在撰寫本文時，我們參考了以下資源以提供關於電動車充電樁及其相關標準的詳細資訊。
FreeWire Technologies： 提供關於不同級別 EV 充電的詳細解釋，幫助我們了解 Level 1、Level 2 和 Level 3 充電樁的特點和應用場景。 FreeWire Technologies - Difference Between EV Charging Levels
ScienceDirect： 透過科學研究文章，提供了有關 EV 充電系統技術和應用的深入分析。 ScienceDirect - EV Charging Systems
Bacancy Systems： 介紹了電動車充電控制器的設計和功能，詳細說明了充電技術和系統架構。 Bacancy Systems - EV Charge Controller
Chorley Group： 提供了有關不同類型 EV 充電器的詳細說明，包括家庭充電和公共充電選項。 Chorley Group - Types of Charger
China Electric Vehicle Charging Infrastructure Promotion Alliance： 提供關於 GB/T 標準的詳細訊息 China Electric Vehicle Charging Infrastructure Promotion Alliance
IEC e-tech： 介紹了 IEC 針對 EV 充電樁的標準和法規，包括 IEC 61851 和 IEC 62196 系列標準，以及電動車驅動鋰離子電池的 IEC 62660 標準。 IEC e-tech - How to Boost the Adoption of Electric Vehicles
SAE International：提供 SAE J1772 標準的詳細訊息。 SAE International - J1772 Standard
IEC e-tech：提供關於 IEC 61851-1 標準的詳細訊息。 IEC e-tech - IEC 61851-1 Overview
IEC e-tech：提供關於 IEC 62196 標準的詳細訊息。 IEC e-tech - IEC 62196 Overview
IEC e-tech：提供關於 IEC 61851-23 標準的詳細訊息。 IEC e-tech - IEC 61851-23 Overview
IEC e-tech：提供關於 IEC 62660 系列標準的詳細訊息。 IEC e-tech - IEC 62660 Overview
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