美國標準充電樁認證（III）－交流充電樁設計細節（輸入管線前端與輸出槍頭）

從產品原理的角度來看，美國標準的交流充電站與國家和歐洲標準並無不同——它們都充當大型電開關，將交流電從電網輸送到車輛的車載充電器（OBC），然後車載充電器將交流電轉換為直流電，為動力電池充電。

雖然它們總體上相同，但與國家和歐洲標準相比，在許多細節上仍然存在顯著差異。否則，如果不加任何修改就直接在美國銷售就太方便了。

（1）

在討論北美交流充電站的輸入線路之前，我們先來介紹一下美國交流電網的電壓系統。

世界上大多數國家的電網系統都與歐洲（殖民主義和戰爭）的系統接軌，也是說，普通家庭電壓為220V~230Vac 50Hz，工業三相電壓為380~400Vac 50Hz。顯然，工業電壓是家庭電壓的三倍根號－即線電壓與相電壓之差。

美國的電壓系統獨具特色，主流家用電壓為120V/240V 60Hz，主流工業電壓為480V/277Vac 60Hz。商業或高密度住宅區使用的電壓為120V/208Vac 60Hz，而一些大型重工業企業則使用347V/600Vac 60Hz。

你是否也對美國電壓系統如此混亂感到驚訝？

110伏特電壓的使用起源於愛迪生。愛迪生因發明電燈泡而聞名。經過多次實驗和比較，他發現當電壓為110伏特時，電燈泡的發光效率最高，使用壽命也最長。因此，在1882年，愛迪生在珍珠街發電站正式將110伏直流電推向市場，這是美國第一座商業直流發電廠。

但我們都知道，直流電有一個主要缺點，那就是長距離傳輸過程中會造成嚴重的能量損耗，浪費大量電能。為了避免長距離傳輸過程中能量損耗過大，尼古拉·特斯拉發明了交流電系統。儘管交流電最終取代了直流電，但當時美國家庭和工廠裡已經安裝了數以千計的110伏特電器和設備。

為了促進向交流電時代的平穩過渡，特斯拉做出了一個折衷方案：他將家用交流電電壓設定為110伏特。這不僅保護了現有用戶的設備投資，也消除了公眾對高壓交流電的恐懼（當時普遍認為高壓交流電對人體健康危害更大）。

因此，美國採用 110V 交流電是為了適應 110V 直流電而採取的措施。

隨著電氣時代的到來，工程師逐漸意識到，與後來歐洲廣泛採用的220V/240V電壓相比，美國的110V系統在傳輸高功率電力時損耗更大，需要更粗的銅線以避免發熱。但如果全面升級到220V交流電，成本又太高。美國數百萬家庭的電器、插座、保險絲，甚至整個城市的配電網絡，都是依照110V電壓設計的。

因此，美國的電氣工程師發明了一種高度智慧的「土壤方法」—分相技術。

中間的火線和零線之間形成 110V/120V 的電壓，專為手機、電視、燈泡等小型家用電器設計（安全且不燙手）。

當兩根帶電的電線疊放在一起時，它們會立即變成 220V/240V，專為空調、電熱水器和烘乾機等“電老虎”設計（具有高效率和低電線消耗）。

了解了120Vac和240Vac的由來之後，208Vac的由來也很容易理解。 208V是120V的線電壓（3倍的平方根）。

（二）

在了解了美國的電壓系統之後，現在讓我們來看看美國交流電堆的輸入電壓。

美國常用的普通交流充電樁電壓有三種，分別是120V、208V和240Vac。基本上，充電樁公司的推廣策略會基於其支援的電壓範圍，即110~120Vac或200V~240Vac。

需要注意的是，這款208V輸入的充電樁也是單相輸入，並非我們通常理解的16kW或22kW，後者通常類似於歐洲的三相五線輸入。然而，在美國市場上，三相輸入的充電樁非常少見，我們已在市場上搜索過，但尚未找到。

其中，110~120Vac 是一種常規插頭連接，可支援最大 16A 電流輸入。

對於輸入電壓為 200V~240Vac（208Vac 或 240Vac）的交流充電站，輸入線的前端可以是插頭或電纜端子。在美國，240Vac 輸入的「高壓」插座（由四根線組成：兩根火線、一條零線和一條接地線）需要由專業電工安裝。

順便一提，240V交流充電樁輸入插頭的插座應符合NEMA14-50標準，其最大承載電流為50A。根據美國電氣安裝標準NFPA 70的規定，電器使用的最大電流不應超過插座額定電流的80%。因此，功率為9.6kW的240V交流充電樁，其最大電流只能達到40A。

（3）

在討論了美國標準交流充電站輸入端的要求之後，我們跳過外殼，直接來看輸出端。

通訊充電站的輸出非常簡單，只有槍架和與槍架配對的槍線。

如果您瀏覽美國的通訊站網站，您會發現任何充電站都會提供兩種類型的槍式插座，即符合 SAE J1772 標準的 TYPE1 介面和符合 Tesla SAE J3400 標準的 NACS 介面。

具有兩個接口的槍頭和槍架的特定結構和尺寸細節可在相應的標準中找到。

從內部結構來看，特斯拉的NACS介面和SAE J 1772的TYPE 1介面並無區別，兩者都由五條線組成－L/N/PE/CP/PP。當然，特斯拉的設計非常巧妙，直流和交流介面使用的是同一套線。

就北美通訊樁市場而言，輸出充電接口正從傳統的TYPE1接口過渡到NACS接口，未來越來越多的汽車將選擇支援特斯拉介面。早期配備TYPE1介面的交流充電樁無法為新型NACS充電。

當然，您無需過於擔心，市面上有很多適配器可以幫助您。

歐洲標準IEC 61851-1:2017嚴格禁止使用槍頭轉接器，但美國UL 2594標準中沒有此類條款。因此，法律並未禁止使用，您可以直接使用。

以上就是美標交流充電站輸入輸出端的全部內容。下一篇文章，我們將分享「外殼」的設計細節。