CHAdeMO 的最後一搏？CHAdeMO 3.0 超級充電標準優缺點全面解析

Jim Lai
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這陣子的美國快充大地震，福特、通用、賓士、Rivian、Volvo 等車廠相繼宣布導向特斯拉主導的 NACS (TPC)，原本安穩的 CCS1 立刻被邊緣化，NACS 一統北美已是進行中事。而根據宅電統計，台灣 2023 上半年 CCS2、CCS1 與 TPC 基本上仍呈現「三強鼎立」的局面。雖然不論是美國或者台灣，快充的先驅 CHAdeMO 規格都在逐漸式微中，但 CHAdeMO 仍在奮力一搏，在 2020 年時和中國合作推出融合 CHAdeMO 和 GB/T 取名為 ChaoJi (發音為 超級) 的 CHAdeMO 3.0 充電標準，更預計 2023 年發布 Ultra-ChaoJi 規格。

 

縱觀全世界的快充規格分佈，主要使用 CCS1 是北美和韓國及台灣，其他國家大多選擇的是 CCS2 的充電規格。但是在中國和日本，GB/T 和 CHAdeMO 依然是鐵板一塊。

CHAdeMO 是在2010年由由四家日本主要車廠和東京電力組成的同名組織提出的技術標準，比當時的 CCS1 和 CCS2 還要早，可以說是世界上第一個商業化的電動車快充規格。然而和 CCS 及 NACS 等後起之秀比起來，CHAdeMO 無論在充電規格和充電槍設計上比起來都顯得過時了，使得各個國家陸續都選擇了 CCS 作為官方的充電標準。

(圖片來源：Reddit u/ChuqTas)

 

另一方面，國標充電標準 GB/T 也始終面臨著走不出去中國的困境。根據 OFweek 新能源汽車網的文章，GB/T 2015 國標的問題有些是先天的硬件設計問題，有些是後天問題，大體上有以下這些：

  1. 直流接口結構設計不符合國際IPXXB防指觸等級保護。大白話說是人的手指可以插進現有國標車端充電插座裡，這會有一定的安全風險。正因為這個，IEC（國際電工委員會）標準將整個中國直流充電方案排除在歐洲標準之外，導致中國的國產車想賣到國外，必須按照當地充電標準執行，不能直接以國標出口。

  2. 充電插頭與插座的間隙公差大，在插入過程中容易產生晃動磨損。

  3. 現有直流9芯接口中的2個輔助電源接口越來越雞肋，越來越多的車型不需要充電樁提供輔助電源。

  4. 機械強度不夠，容易出現槍頭損壞。由於工作環境差，車主亂丟亂軋，時間久了，充電槍頭有不同程度的損壞，這在很多場站都出現過。

  5. 鎖止機構故障率高。這個問題很常見，經常會發生意外鎖槍，拔不下來，或者乾脆就沒鎖的情況。

  6. 接地保護的PE斷針時車樁雙方無法檢測，帶來充電過程中的安全隱患。

  7. 現有單一的CAN通信，會產生延遲或故障，缺乏物理開關阻斷。

  8. 最大充電電壓與電流的限制，無法滿足大功率充電。現行GB／T 18487．1－2015中電壓最高950V，電流最高250A，對應最高充電功率也就約250kW，而業界大功率充電需求已經到了380kW左右。

  9. 沒有考慮如何在兼容的前提下增加未來一些新功能，比如：預約充電、V2X等。

 

ChaoJi 充電規格

為了與 CCS 分庭抗禮，中國電力企業聯合會(China Electricity Council)與日本CHAdeMO協會結盟，在 2020 年共同推出了下一代大功率快充系統介面 ChaoJi，又稱 CHAdeMO 3.0，並於 IEC SC23H 獲得全票通過使其邁向國際標準。和之前的規格相比，ChaoJi 有以下的這些特點：

  • 連接器重量輕、結構緊湊，電纜直徑更小

  • 和 GB/T 協議相容的全新插頭

  • 直流充電功率超過 500kW（最大電流600A）。用 1500V 工作電壓最大可達 900kW 的功率

  • 液冷技術

  • 連接器的鎖定/解鎖機制

  • 符合 CHAdeMO 3.0 的車輛與現有直流快速充電標準（CHAdeMO、GB/T 和可能的 CCS）的兼容性。

 

 

由於 CHAdeMO 和 GB/T 當初設計時並未考慮和 J1772 及 type 2 慢充接頭的相容性，使得日本和中國的電動車都必須備配兩種充電孔來支援快充及慢充的需求。

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(圖片來源：EVOffer HK)

 

Nissan CHAdeMO 與 J1772 充電口

(圖片來源：auto123.com)

 

ChaoJi 接口在設計時也因此特別考慮到了和各種慢充規格的整合

 

可惜的是，雖然 ChaoJi 標榜的是和舊規格相容的特性，但僅限於協議的部分，不包含充電槍接口的設計。配備 ChaoJi 充電孔的車輛仍需要透過轉接頭才能使用其他規格的快充槍，無法直接插入使用。即便是親生父母的 GB/T 和 CHAdeMO 也是如此。

 

Ultra-ChaoJi

如同特斯拉專著卡車設計的 Megacharger，CHAdeMO 也正在設計給卡車甚至飛機使用的 Ultra-ChaoJi (超越超級?)。預計 2023 年發佈的 CHAdeMO 4.0 Ultra-ChaoJi 是基於原本的 ChaoJi 接頭，上面另外再加兩根 DC 針腳來提供額外的電力。應用包括大型車輛和飛機，最大輸出為 1.8MW (= 1500V x 600A x 2)。從圖中可以看到，ChaoJi的電源線為兩層結構，最大輸出是ChaoJi的兩倍。頂部中央是控制電源端子，作為飛行器的選配。這是為了通過稍微簡化飛機側的電路來減輕重量。

 

ChaoJi 未來的挑戰

和 ChaoJi 相較起來，即將統一北美的 NACS 不僅槍頭更輕巧、支援的充電功率更高，另外還可以同時支援快充和慢充的使用情境。

在中國 ChaoJi 同樣面對另一種標準的挑戰：全國汽車標準化技術委員會所主導的 2015充電國標升級版（又稱2015＋標準）。ChaoJi 標準的缺點是，雖然在技術層面勝過2015＋，但由於是全新設計，新的 ChaoJi 車輛需要配備一個轉接頭才能使用原本 GB/T 的充電樁，新的充電樁需要同時裝兩個充電口才能同時服務新舊車型，這就導致 ChaoJi 在推廣轉換過程中會帶來額外的成本，對於存量的車和樁來說，很明顯沒有人願意承擔這個成本。

 

ChaoJi 相對於前代 CHAdeMO 或者 GB/T 的規格已經有大幅的改善，然而面對其他標準的挑戰卻依然顯得相形見絀。尤其是在快慢充接口的整合上面，ChaoJi 依然採用的是分開的設計，即便 CCS 接口都會比結合後的 ChaoJi 更小，更別說是 NACS 的設計了。雖然分開慢充功能後的 ChaoJi 快充槍的確比較輕巧，但是巨大的接口放在車輛上對於車體設計是一大考驗。

另外，CCS 的設計是快慢充共用同一組線路來做為車輛與充電樁的通訊使用，DC 快充部分額外的針腳單純只是提供電力。在 ChaoJi 的接口設計是單獨負責快充的部分，因此會需要自己的通訊線路，如此一來車輛和充電槍的複雜度就更為增加，關係到的除了成本還有維修的困難度。

 

如今各大充電標準都已經各據山頭，ChaoJi 想要突破重圍除非像是特斯拉靠著自己已經建構多年的廣大充電網可以誘使各家車廠加入。否則在缺乏車廠和充電業者的支援下，一個和舊規格不相容的接頭實在很難撼動現有的勢力。

 

資料來源：

https://www.chademo.com/technology/high-power

https://www.chademo.com/wp2016/wp-content/uploads/ChaoJi202006/ChaoJiTechnicalPresentation0619.pdf

https://nev.ofweek.com/2022-06/ART-77012-8420-30564794.html

https://monoist.itmedia.co.jp/mn/articles/2209/20/news052.html

 

 

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