美国标准充电桩认证（III）——交流充电桩设计细节（输入管线前端和输出枪头）

从产品原理的角度来看，美国标准的交流充电站与国家和欧洲标准并无不同——它们都充当大型电开关，将交流电从电网输送到车辆的车载充电器（OBC），然后车载充电器将交流电转换为直流电，为动力电池充电。

虽然它们总体上相同，但与国家和欧洲标准相比，在许多细节上仍然存在显著差异。否则，如果不加任何修改就直接在美国销售就太方便了。

（1）

在讨论北美交流充电站的输入线路之前，我们先来介绍一下美国交流电网的电压系统。

世界上大多数国家的电网系统都与欧洲（殖民主义和战争）的系统接轨，也​​就是说，普通家庭电压为220V~230Vac 50Hz，工业三相电压为380~400Vac 50Hz。显然，工业电压是家庭电压的三倍根号——即线电压与相电压之差。

美国的电压系统独具特色，主流家用电压为120V/240V 60Hz，主流工业电压为480V/277Vac 60Hz。商业或高密度住宅区使用的电压为120V/208Vac 60Hz，而一些大型重工业企业则使用347V/600Vac 60Hz。

你是否也对美国电压系统如此混乱感到惊讶？

110伏电压的使用起源于爱迪生。爱迪生因发明电灯泡而闻名。经过多次实验和比较，他发现当电压为110伏时，电灯泡的发光效率最高，使用寿命也最长。因此，在1882年，爱迪生在珍珠街发电站正式将110伏直流电推向市场，这是美国第一座商业直流发电站。

但我们都知道，直流电有一个主要缺点，那就是长距离传输过程中会造成严重的能量损耗，从而浪费大量电能。为了避免长距离传输过程中能量损耗过大，尼古拉·特斯拉发明了交流电系统。尽管交流电最终取代了直流电，但当时美国家庭和工厂里已经安装了数以千计的110伏电器和设备。

为了促进向交流电时代的平稳过渡，特斯拉做出了一个折衷方案：他将家用交流电电压设定为110伏。这不仅保护了现有用户的设备投资，也消除了公众对高压交流电的恐惧（当时人们普遍认为高压交流电对人体健康危害更大）。

因此，美国采用 110V 交流电是为了适应 110V 直流电而采取的措施。

随着电气时代的到来，工程师们逐渐意识到，与后来欧洲广泛采用的220V/240V电压相比，美国的110V系统在传输大功率电力时损耗更大，需要更粗的铜线以避免发热。但如果全面升级到220V交流电，成本又太高。美国数百万家庭的电器、插座、保险丝，甚至整个城市的配电网络，都是按照110V电压设计的。

因此，美国的电气工程师发明了一种高度智能的“土壤方法”——分相技术。

中间的火线和零线之间形成 110V/120V 的电压，专为手机、电视、灯泡等小型家用电器设计（安全且不烫手）。

当两根带电的电线叠放在一起时，它们会立即变成 220V/240V，专为空调、电热水器和烘干机等“电老虎”设计（具有高效率和低电线消耗）。

了解了120Vac和240Vac的由来之后，208Vac的由来也很容易理解。208V是120V的线电压（3倍的平方根）。

（二）

了解了美国的电压系统之后，现在让我们来看看美国交流电堆的输入电压。

美国常用的普通交流充电桩电压有三种，分别是120V、208V和240Vac。基本上，充电桩公司的推广策略会基于其支持的电压范围，即110~120Vac或200V~240Vac。

需要注意的是，这款208V输入的充电桩也是单相输入，并非我们通常理解的16kW或22kW，后者通常类似于欧洲的三相五线输入。然而，在美国市场上，三相输入的充电桩非常少见，我们已在市场上搜索过，但尚未找到。

其中，110~120Vac 是一种常规插头连接，可支持最大 16A 电流输入。

对于输入电压为 200V~240Vac（208Vac 或 240Vac）的交流充电站，输入线的前端可以是插头或电缆端子。在美国，240Vac 输入的“高压”插座（由四根线组成：两根火线、一根零线和一根地线）需要由专业电工安装。

顺便一提，240V交流充电桩输入插头的插座应符合NEMA14-50标准，其最大承载电流为50A。根据美国电气安装标准NFPA 70的规定，电器使用的最大电流不应超过插座额定电流的80%。因此，功率为9.6kW的240V交流充电桩，其最大电流只能达到40A。

（3）

在讨论了美国标准交流充电站输入端的要求之后，我们跳过外壳，直接来看输出端。

通讯充电站的输出端非常简单，只有枪架和与枪架配套的枪线。

如果您浏览美国的通信站网站，您会发现任何充电站都会提供两种类型的枪式插座，即符合 SAE J1772 标准的 TYPE1 接口和符合 Tesla SAE J3400 标准的 NACS 接口。

具有两个接口的枪头和枪架的具体结构和尺寸细节可在相应的标准中找到。

从内部结构上看，特斯拉的NACS接口和SAE J 1772的TYPE 1接口并无区别，两者都由五根线组成——L/N/PE/CP/PP。当然，特斯拉的设计非常巧妙，直流和交流接口使用的是同一套线。

就北美通信桩市场而言，输出充电接口正从传统的TYPE1接口过渡到NACS接口，未来越来越多的汽车将选择支持特斯拉接口。早期配备TYPE1接口的交流充电桩无法为新型NACS充电。

当然，您无需过于担心，市面上有很多适配器可以帮到您。

欧洲标准IEC 61851-1:2017严格禁止使用枪头适配器，但美国UL 2594标准中没有此类条款。因此，法律并未禁止使用，您可以直接使用。

以上就是美标交流充电站输入输出端的全部内容。下一篇文章，我们将分享“外壳”的设计细节。