1. 序言与背景
随着全球电动汽车市场的快速增长，充电基础设施标准不断完善。SAE J1772 标准作为北美电动汽车传导充电的事实标准，由美国国际汽车工程师学会制定，旨在规范车辆与充电设备（EVSE）之间的电气接口、通信协议及安全要求。虽然近年来随着技术演进，该标准在部分市场已被北美充电标准（如 SAE J3400）取代，但 SAE J1772 依然在很多地区被广泛应用，且其部分通信协议也已纳入国际标准 IEC 62196-2 中。
2. SAE J1772 标准概述
2.1 历史沿革与产业影响
SAE J1772 的发展始于 2001 年，当时由加州空气资源局（CARB）推动采用传导充电方式，替代早期使用感应耦合器的方案。早期的 Avcon 连接器曾应用于 Ford Ranger EV 等车型，但由于功率传输能力受限，后来 Yazaki 等公司推出了新版设计，满足 120–240 V 单相交流充电要求，输出功率可达 19.2 kW，最大电流可达 80A。2009 年，SAE 委员会正式投票通过 SAE J1772-2009 版本，并得到福特、通用、丰田、本田、日产和特斯拉等主要厂商的支持。国际上，SAE J1772 连接器被称为 IEC 62196-2 Type 1 或 J plug，成为北美及日本的主流充电连接器。
2.2 连接器基本规格与结构
SAE J1772-2009 电动载具连接器的主要规格包括：
- 尺寸： 长度约 33.5 毫米，直径约 43.8 毫米
- 引脚： 共 5 个引脚，包括 L1（交流火线）、N（中性线）、CP（控制导引）、PP（接近导引）和 PE（保护接地）
- 电力信号： 支持单相交流供电
在 CCS Combo 1 系统中，除了上述引脚外，还增加了两个直流大电流端子以支持直流快充。
3. 电气与数据特性
3.1 电力信号与传导特性
SAE J1772 标准规定了充电器的电气参数：
- 电压： AC 充电器支持 120 V 或 240 V
- 电流： 基本充电器通常为 12 A，部分产品可达到更高电流
- 功率： AC 充电等级从约 1.44 kW 至 19.2 kW不等；直流充电等级（如 DC Level 1、DC Level 2）则依据设计需求可达更高水平
3.2 控制导引与接近导引信号
-
控制导引 (CP)：
- 在充电过程中，充电桩在 CP 端输出 ±12 V、1 kHz 的方波信号，用于指示充电状态和可供电流。
- 车辆通过并联特定阻值（如 2.7 kΩ、880 Ω 或 240 Ω）调整该电压，以请求充电、准备充电或要求空调辅助。
-
接近导引 (PP)：
- 通过 PP 信号，充电器确认连接器是否正确插入。例如，插入时会使 PP-PE 形成约 150 Ω 的电阻；当拔出时，电阻值上升至约 330 Ω，从而触发车辆停止充电。
下表列出了典型的 CP/PP 信号状态：
| 状态 | 描述 | CP-PE 电阻 | 测量电压 |
|---|---|---|---|
| 状态 A | 待机 (Standby) | 开路或 ∞ Ω | +12 V |
| 状态 B | 检测到车辆 | ≈2740 Ω | +9 ± 1 V |
| 状态 C | 准备充电 | ≈882 Ω (并联约1300 Ω) | +6 ± 1 V |
| 状态 D | 需要空调 (With ventilation) | ≈246 Ω (并联约270 Ω) | +3 ± 1 V |
| 状态 E | 无电源 (电路切断) | — | 0 V |
| 状态 F | 错误 | — | −12 V |
此外，CP 信号的 PWM 占空比用于指示最大允许电流，例如：16% 表示 10 A，25% 表示 16 A，50% 表示 32 A，90% 表示快速充电模式。
4. 充电系统与应用
4.1 充电等级及参数
SAE J1772 标准定义了不同充电等级：
- AC Level 1： 120 V 单相，电流通常为 12 A
- AC Level 2： 208-240 V 单相，电流可达 80 A（依据 NEC 标准）
- DC Level 1 & Level 2： 直流充电规格根据设计而定
例如，2020 年 Chevrolet Bolt 配备 66-kWh 锂离子电池及 7.2 kW 车载充电器，支持不同充电模式以满足续航和充电速度要求。
4.2 组合充电系统（CCS）的发展
在 SAE J1772 标准的基础上，国际汽车工程师学会开发了组合充电系统（CCS），其中 CCS Combo 1 充电插座在原有 SAE J1772 连接器上增加额外引脚，支持直流快充（200–450 V，功率最高可达 90 kW）。这为现代电动车提供了更高效的充电解决方案。与 CCS 相关的技术还包括电力线通信（PLC），实现车辆、充电站和智能电网间的信息交换。
5. 安全性与测试方法
5.1 电气安全测试
关键测试包括：
- 绝缘电阻测试： 施加高 DC 电压，确保绝缘阻值达到兆欧级。
- 过流与短路测试： 模拟故障条件，验证保护装置（如断路器）能迅速切断电流。
- 残余电流装置 (RCD) 测试： 模拟漏电，确保 RCD 在规定时间内动作。
5.2 通讯与导引信号测试
对 CP 和 PP 信号进行测试：
- 控制导引测试： 使用信号发生器模拟车辆端输入，检测 CP 信号电压及 PWM 占空比是否准确。
- 接近导引测试： 测量 PP 电路的电阻，确认是否符合设计标准，确保连接器的正确接合。
5.3 环境与机械耐久性测试
包括：
- 热循环测试： 在 -40°C 至 +85°C 环境下测试设备性能。
- 振动与冲击测试： 采用振动台模拟运输和安装条件，验证结构完整性。
详细测试流程请参阅我们的 电动汽车测试完整指南 。
6. 其他竞争标准与相容性
在全球范围内，除了 SAE J1772，还有 IEC 62196 系列（Type 2、Type 3）等标准。
- 欧洲市场： 多数采用 IEC 62196-2 Type 2 连接器，其支持三相充电，功率更高。
- 转换器： 市场上也有专门的转换器，将 SAE J1772 与 IEC 62196 标准互转，使得车厂可以根据市场需求选择合适的充电接口。
此外，CHAdeMO 标准也是高压直流快充的一种主要方案，由日本厂商主导。竞争标准的存在推动了充电器技术的不断进步。
7. 相关内部资源与测试解决方案
了解更多关于 EV 充电器测试及相关技术的内容，请参阅以下内部资源：
这些资源提供了详细的测试流程、设备介绍及最新的技术趋势，帮助工程师更好地进行产品研发和质量保证。
8. 参考资料与外部链接
- SAE International. SAE J1772 – Standard for Electric Vehicle Conductive Charging Systems. Retrieved from https://www.sae.org/standards/content/j1772_201701/
- Intertek. EVSE Testing and Global Certifications. Retrieved from https://www.intertek.com/
- Tektronix. EV Charging Standards and Testing Solutions. Retrieved from https://www.tek.com/en/solutions/industry/automotive-test-solutions/evse-testing/ev-charging-standards
- Wikipedia. SAE J1772. Retrieved from https://en.wikipedia.org/wiki/SAE_J1772
- 其他相关资料请参考公开技术文件与标准草案。
