مقایسه سیستم‌های نوع ۱ J1772 و نوع ۲ IEC 62196-2

راهنمای فنی قطعی برای استانداردهای جهانی شارژ خودروهای برقی: مقایسه جامع سیستم‌های نوع ۱ J1772 و نوع ۲ IEC 62196-2، توپولوژی شبکه، پروتکل‌های ارتباطی و زیرساخت هوشمند

۱. مقدمه: تغییر جهانی به سمت برقی‌سازی و نقش شارژ استاندارد

چشم‌انداز جهانی خودرو در حال تغییر الگو است و از موتورهای احتراق داخلی (ICE) به پیشرانه‌های الکتریکی منتقل می‌شود. زیرساخت‌های پشتیبانی‌کننده از این گذار، در مرکز این تغییر قرار دارند: تجهیزات تأمین خودروهای الکتریکی (EVSE)، که معمولاً به عنوان شارژرهای خودروهای الکتریکی شناخته می‌شوند. با افزایش پذیرش خودروهای الکتریکی (EV)، درک ظرافت‌های فنی استانداردهای شارژ برای مهندسان، سیاست‌گذاران و مصرف‌کنندگان به یک اندازه اهمیت پیدا می‌کند.

توسعه استانداردهای شارژ خودروهای برقی از نظر تاریخی، تحت تأثیر معماری شبکه‌های برق منطقه‌ای، محیط‌های نظارتی و منافع استراتژیک تولیدکنندگان خودرو، تکه‌تکه شده است. امروزه، دو استاندارد اصلی بر بازار شارژ AC (جریان متناوب) تسلط دارند: نوع ۱ (SAE J1772) و نوع ۲ (IEC 62196-2). در حالی که هر دو هدف اساسی یکسانی را دنبال می‌کنند - انتقال انرژی الکتریکی از شبکه به شارژر داخلی خودرو - پیاده‌سازی فنی، طراحی‌های فیزیکی و پروتکل‌های ارتباطی آنها تفاوت قابل توجهی دارد.

این مقاله یک تحلیل فنی عمیق از سیستم‌های شارژ نوع ۱ و نوع ۲ ارائه می‌دهد. ما تفاوت‌های معماری آنها، سازگاری آنها با توپولوژی‌های مختلف شبکه جهانی، فیزیک سیگنال‌های ارتباطی آنها و مکانیسم‌های ایمنی که از کاربر و وسیله نقلیه محافظت می‌کنند را بررسی خواهیم کرد. علاوه بر این، بررسی خواهیم کرد که چگونه محدودیت‌های برق مسکونی در کشورهای مختلف بر سرعت شارژ و روندهای نوظهوری که آینده اتصال استاندارد و هوشمند را در اکوسیستم خودروهای برقی شکل می‌دهند، تأثیر می‌گذارند.

۲. معماری نوع ۱ (SAE J1772): تاریخچه، پیکربندی پین و تسلط آمریکای شمالی

کانکتور نوع ۱ که رسماً با نام استاندارد SAE J1772 شناخته می‌شود، رابط اصلی شارژ AC مورد استفاده در آمریکای شمالی و ژاپن است. این کانکتور که توسط انجمن مهندسان خودرو (SAE) توسعه یافته است، برای رفع نیازهای خاص شبکه‌های الکتریکی تک فاز موجود در این مناطق طراحی شده است.

۲.۱ زمینه تاریخی و فلسفه طراحی

استاندارد J1772 برای اولین بار در سال ۲۰۰۱ پیشنهاد شد و برای رسیدن به شکل فعلی خود، چندین بار مورد بازنگری قرار گرفت. هدف اصلی طراحی، ایجاد یک رابط کاربری ایمن، قوی و کاربرپسند برای شارژ سطح ۱ (۱۲۰ ولت) و سطح ۲ (۲۴۰ ولت) بود. برخلاف الزامات چند فازی شبکه‌های اروپایی، شبکه برق مسکونی آمریکای شمالی عمدتاً فاز تقسیم شده است و دو شاخه ۱۲۰ ولتی را فراهم می‌کند که می‌توانند برای سرویس ۲۴۰ ولت ترکیب شوند. در نتیجه، کانکتور نوع ۱ برای تحویل تک فاز با جریان بالا بهینه شده است.

۲.۲ پیکربندی پین فیزیکی

کانکتور نوع ۱ دارای طرح پنج پین است:

1. L1 (خط 1):هادی برق اولیه.
2. L2/N (خط ۲ یا خنثی):در شارژ ۱۲۰ ولت سطح ۱، این به عنوان نول عمل می‌کند. در شارژ ۲۴۰ ولت سطح ۲، این به عنوان فاز ۱۲۰ ولت دوم (L2) عمل می‌کند.
3. PE (اتصال زمین حفاظتی):اتصال زمین ایمنی، تضمین می‌کند که شاسی خودرو به زمین شبکه متصل است.
4. CP (خلبان کنترل):خط ارتباطی مورد استفاده برای مذاکره در مورد پارامترهای شارژ بین EVSE و وسیله نقلیه.
5. CS (نظارت کنترل) / خلبان مجاورت (PP):یک حلقه بازخورد که تشخیص می‌دهد آیا دوشاخه کاملاً وارد شده است یا خیر و به وسیله نقلیه اجازه می‌دهد تا هنگام شارژ، حرکت را مهار کند.

۲.۳ مشخصات و محدودیت‌های الکتریکی

استاندارد نوع ۱ از شارژ AC تا ۸۰ آمپر پشتیبانی می‌کند که در ۲۴۰ ولت به حداکثر توان ۱۹.۲ کیلووات می‌رسد. با این حال، اکثر شارژرهای نوع ۱ مسکونی بین ۱۶ آمپر (۳.۸ کیلووات) و ۴۸ آمپر (۱۱.۵ کیلووات) کار می‌کنند که با قابلیت‌های شارژرهای رایج داخلی مطابقت دارد. طراحی فیزیکی پین‌ها مقاوم است و برای تحمل بارهای حرارتی بالا در هزاران چرخه در نظر گرفته شده است. یکی از ویژگی‌های بارز دوشاخه نوع ۱، مکانیزم قفل دستی آن است که برای آزاد کردن دوشاخه از ورودی خودرو، نیاز به فشار دادن ماشه توسط کاربر دارد.

۳. معماری نوع ۲ (IEC 62196-2): استاندارد Mennekes، طراحی ماژولار و تطبیق‌پذیری اروپایی

همزمان با تلاش بازار اروپا برای استانداردسازی شارژ خودروهای برقی، با چالش متفاوتی روبرو شد: رواج سیستم‌های الکتریکی سه فاز در محیط‌های مسکونی و تجاری. راه‌حل، کانکتور نوع ۲ بود که اغلب به نام شرکت آلمانی طراح آن، دوشاخه «Mennekes» نامیده می‌شود.

۳.۱ حرکت به سمت IEC 62196-2

کمیسیون بین‌المللی الکتروتکنیک (IEC) طراحی نوع ۲ را به عنوان بخشی از استاندارد IEC 62196 پذیرفت. برخلاف کانکتور نوع ۱ که ذاتاً محدود به عملکرد تک فاز است، کانکتور نوع ۲ از ابتدا به گونه‌ای طراحی شده است که ماژولار و آینده‌نگر باشد. این کانکتور می‌تواند از انتقال برق AC تک فاز، فاز تقسیم شده و سه فاز پشتیبانی کند.

۳.۲ طرح و عملکرد هفت پین

کانکتور نوع ۲ از پیکربندی هفت پین استفاده می‌کند:

1. L1، L2، L3:سه هادی فاز جداگانه، امکان انتقال برق سه فاز را فراهم می‌کند.
2. ن (خنثی):یک هادی نول اختصاصی، که برای سیستم‌های سه فاز که در آن‌ها بار ممکن است نامتعادل باشد، ضروری است.
3. PE (خاک محافظ):زمین ایمنی.
4. CP (خلبان کنترل):خط سیگنالینگ (از نظر عملکرد با J1772 یکسان است).
5. PP (پایلوت مجاورتی):برای تشخیص وجود دوشاخه و در استاندارد نوع ۲، برای اعلام ظرفیت جریان عبوری خود کابل از طریق یک سیستم کدگذاری شده با مقاومت استفاده می‌شود.

۳.۳ تطبیق‌پذیری و محدودیت‌های قدرت

کانکتور نوع ۲ به طور قابل توجهی قدرتمندتر از نوع ۱ است. در پیکربندی سه فاز، می‌تواند تا ۶۳ آمپر در هر فاز را پشتیبانی کند و از نظر تئوری تا ۴۳ کیلووات برق AC را فراهم کند (اگرچه ۲۲ کیلووات حد عملی برای اکثر تاسیسات سه فاز عمومی و مسکونی است). حتی در حالت تک فاز، می‌تواند با عملکرد نوع ۱ مطابقت داشته باشد. علاوه بر این، ورودی نوع ۲ روی خودرو به گونه‌ای طراحی شده است که با CCS2 (سیستم شارژ ترکیبی) برای شارژ DC پرسرعت سازگار باشد و دو پین DC بزرگ زیر رابط AC اضافه می‌کند.

۴. دینامیک فاز توان: مقایسه راندمان تک فاز و تحویل توان سه فاز

اساسی‌ترین تفاوت فنی بین سیستم‌های نوع ۱ و نوع ۲ در نحوه‌ی مدیریت فازهای الکتریکی است. این صرفاً انتخاب کانکتور نیست، بلکه بازتابی از زیرساخت شبکه‌ی زیربنایی است.

۴.۱ محدودیت‌های تک فاز در نوع ۱

در سیستم نوع ۱، شارژر داخلی (OBC) خودرو به گونه‌ای طراحی شده است که از یک منبع AC واحد برق دریافت کند. برای افزایش سرعت شارژ، تنها متغیرهایی که قابل تنظیم هستند ولتاژ (۱۲۰ ولت تا ۲۴۰ ولت) و جریان (آمپراژ) هستند. از آنجا که پنل‌های مسکونی در ایالات متحده معمولاً به سرویس کلی ۲۰۰ آمپر محدود می‌شوند، مدارهای اختصاصی خودروهای برقی بالای ۵۰ آمپر نیاز به ارتقاء زیرساخت‌های قابل توجهی دارند. شارژ تک فاز با جریان بالا همچنین بار حرارتی سنگینی را بر سیم‌کشی و پین‌های کانکتور وارد می‌کند.

۴.۲ مزایای سه فاز در نوع ۲

سیستم‌های نوع ۲ از شبکه‌های سه فاز رایج در اروپا و بخش‌هایی از آسیا و اقیانوسیه بهره می‌برند. با توزیع برق در سه فاز، سیستم می‌تواند وات کل بسیار بالاتری را با آمپراژ پایین‌تر در هر فاز ارائه دهد. به عنوان مثال، یک شارژر ۱۱ کیلوواتی از ۱۶ آمپر در سه فاز استفاده می‌کند (۳ x ۲۳۰ ولت x ۱۶ آمپر ≈ ۱۱ کیلووات). برای دستیابی به همان ۱۱ کیلووات در یک سیستم تک فاز نوع ۱، جریان باید تقریباً ۴۶ آمپر باشد (۲۴۰ ولت x ۴۶ آمپر ≈ ۱۱ کیلووات).

آمپراژ پایین‌تر در هر فاز در سیستم‌های نوع ۲ منجر به موارد زیر می‌شود:

• کاهش تولید گرما:گرمایش مقاومتی کمتر در کابل‌ها و کانکتورها.
• سطح مقطع کابل کوچکتر:کابل‌های سبک‌تر و انعطاف‌پذیرتر برای همان توان خروجی.
• پایداری شبکه:شارژ سه فاز، بار متعادل‌تری را برای شبکه فراهم می‌کند و خطر عدم تعادل فاز و مشکلات جریان نول در ترانسفورماتور توزیع محلی را کاهش می‌دهد.

۴.۳ کارایی و تبدیل

از نظر فنی، راندمان شارژر داخلی نیز تحت تأثیر قرار می‌گیرد. جریان متناوب سه فاز به طور روان‌تری نسبت به جریان متناوب تک فاز به جریان مستقیم (DC) تبدیل می‌شود و برای دستیابی به ولتاژ DC پایدار برای باتری، به فیلتر خازنی کمتری نیاز دارد. این امر می‌تواند منجر به راندمان تبدیل کمی بالاتر در باتری‌های OBC سه فاز در مقایسه با همتایان تک فاز آنها شود.

(پایان بلوک ۱. ادامه در بلوک بعدی تا رسیدن به طول و عمق مورد نیاز.)

۵. یکپارچگی سیگنال و ارتباط: تحلیل دقیق عملکردهای CP (پایلوت کنترل) و PP (پایلوت مجاورتی)

ارتباط بین EVSE و EV توسط دو خط سیگنال ولتاژ پایین اختصاصی انجام می‌شود: کنترل پایلوت (CP) و کنترل پایلوت مجاورتی (PP). در حالی که کانکتورهای فیزیکی متفاوت هستند، پروتکل سیگنالینگ اساسی برای شارژ AC تحت IEC 61851-1 و SAE J1772 استاندارد شده است.

۵.۱ پایلوت کنترل (CP) و مدولاسیون پهنای پالس (PWM)

سیگنال CP یک موج مربعی ±۱۲ ولت ۱ کیلوهرتز است که توسط EVSE تولید می‌شود. این سیگنال به عنوان نشانگر اولیه وضعیت و دست‌دهی عمل می‌کند. توالی ارتباط توسط سطوح ولتاژ خاص و چرخه وظیفه سیگنال PWM تعریف می‌شود.

• حالت الف (آماده به کار):EVSE خروجی ثابت +12 ولت DC دارد. این نشان می‌دهد که شارژر تغذیه می‌شود اما هیچ وسیله نقلیه‌ای متصل نیست.
• حالت B (خودرو متصل):وقتی دوشاخه وصل می‌شود، وسیله نقلیه یک مقاومت و یک دیود را بین خطوط CP و PE متصل می‌کند. این کار ولتاژ را از +12 ولت به +9 ولت کاهش می‌دهد. EVSE این افت را تشخیص داده و شروع به تولید سیگنال PWM 1 کیلوهرتز می‌کند.
• ایالت C (درخواست هزینه):وسیله نقلیه با بستن کلیدی که مقاومت کمتری در مدار ایجاد می‌کند و ولتاژ CP را بیشتر به +6 ولت کاهش می‌دهد، آمادگی خود را برای دریافت برق اعلام می‌کند. در این مرحله، EVSE کنتاکتورهای داخلی خود را برای تأمین برق AC می‌بندد.
• حالت D (نیاز به تهویه):اگر وسیله نقلیه نیاز به تهویه داشته باشد (که در خودروهای برقی مدرن نادر است اما بخشی از استاندارد است)، ولتاژ به +۳ ولت کاهش می‌یابد.
• حالت E/F (خطاها):سیگنال ۰ ولت یا -۱۲ ولت نشان دهنده یک خطا، مانند خطای اتصال به زمین یا قطع کامل ارتباط است.

چرخه وظیفهسیگنال PWM ارسال شده توسط EVSE حداکثر جریان مجاز برای کشیدن را به خودرو اعلام می‌کند. برای مثال:

• ۱۰٪ چرخه کاری = ۶ آمپر
• ۲۵٪ چرخه کاری = ۱۵ آمپر
• ۵۰٪ چرخه کاری = ۳۰ آمپر
• ۸۰٪ چرخه کاری = ۴۸ آمپر

این امر امکان مدیریت پویای بار را فراهم می‌کند؛ اگر مصرف انرژی خانه افزایش یابد، EVSE می‌تواند چرخه کاری را کاهش دهد تا از قطع شدن کلید اصلی جلوگیری شود.

۵.۲ پایلوت مجاورتی (PP) و اینترلاک مکانیکی

سیگنال PP تضمین می‌کند که وسیله نقلیه هنگام اتصال به برق نمی‌تواند حرکت کند و به سیستم کمک می‌کند تا ظرفیت حمل جریان کابل را تعیین کند.

• در نوع ۱ (J1772):خط PP (که اغلب پین CS نامیده می‌شود) به یک سوئیچ در دسته دوشاخه متصل است. وقتی کاربر دکمه رهاسازی را فشار می‌دهد، مدار قطع می‌شود. وسیله نقلیه فوراً این موضوع را حس می‌کند و قبل از قطع شدن پین‌های برق اصلی، جریان کشیدن را متوقف می‌کند و از قوس الکتریکی جلوگیری می‌کند.
• در نوع ۲ (IEC 62196):خط PP برای شناسایی نوع کابل استفاده می‌شود. کابل‌ها به یک مقاومت بین پین‌های PP و PE مجهز شده‌اند. یک کابل ۱۱ کیلوواتی (۱۶ آمپر) مقاومت متفاوتی نسبت به یک کابل ۲۲ کیلوواتی (۳۲ آمپر) خواهد داشت. EVSE و وسیله نقلیه از این مقاومت استفاده می‌کنند تا اطمینان حاصل شود که از محدودیت‌های حرارتی کابل تجاوز نمی‌کنند، حتی اگر وسیله نقلیه قادر به تحمل توان بالاتری باشد.

۶. طراحی مکانیکی و ایمنی: مکانیزم‌های قفل، رتبه‌بندی IP و استحکام فیزیکی

محیط فیزیکی برای شارژ خودروهای برقی خشن است - در معرض باران، برف، گرد و غبار و دمای بسیار بالا. بنابراین، طراحی مکانیکی کانکتورهای نوع ۱ و نوع ۲ بسیار مهندسی شده است.

۶.۱ مکانیزم‌های قفل: دستی در مقابل الکترونیکی

تفاوت قابل توجه بین این دو استاندارد، نحوه اتصال دوشاخه به وسیله نقلیه است.

• قفل دستی نوع ۱:دوشاخه نوع ۱ دارای یک قفل مکانیکی است که با انگشت شست فعال می‌شود. این قفل ساده و قابل اعتماد است اما امنیت ندارد؛ هر کسی می‌تواند از ماشین در حال شارژ بالا برود و آن را از برق بکشد، مگر اینکه کاربر یک قفل جداگانه به دسته آن اضافه کند.
• قفل الکترونیکی نوع ۲:استاندارد نوع ۲ به یک پین قفل شونده موتوری در ورودی خودرو متکی است. هنگامی که شارژ شروع می‌شود، خودرو به طور خودکار دوشاخه را در جای خود قفل می‌کند. این امر از سرقت کابل (در مورد شارژرهای بدون اتصال رایج در اروپا) جلوگیری می‌کند و تضمین می‌کند که دوشاخه در حین جریان برق قابل جدا شدن نیست.

۶.۲ درجه حفاظت در برابر نفوذ (IP) و آب‌بندی محیطی

هر دو کانکتور برای برآورده کردن رتبه‌بندی IP بالا (معمولاً IP54 یا بالاتر در هنگام اتصال) طراحی شده‌اند.

• کانال‌های زهکشی:کانکتورهای نوع ۲ دارای سوراخ‌های زهکشی مخصوصی هستند تا از جمع شدن آب در اطراف پین‌ها جلوگیری شود.
• علم مواد:این محفظه‌ها از پلیمرهای مقاوم در برابر ضربه و تثبیت‌شده با اشعه ماوراء بنفش مانند PBT (پلی‌بوتیلن ترفتالات) ساخته شده‌اند تا در برابر افتادن روی بتن و قرار گرفتن در معرض نور شدید خورشید مقاومت کنند.
• تماس با آبکاری:پین‌ها معمولاً با نقره آبکاری می‌شوند تا مقاومت تماسی کم و دوام بالا در طول هزاران چرخه جفت شدن تضمین شود.

۶.۳ مدیریت حرارتی

شارژرهای AC مدرن با توان بالا اغلب شامل ترمیستورها (سنسورهای NTC) هستند که درون دوشاخه تعبیه شده‌اند. این سنسورها دمای پین‌ها را به صورت بلادرنگ رصد می‌کنند. اگر دما از آستانه ایمنی فراتر رود (مثلاً به دلیل اتصال شل یا وجود آشغال در ورودی)، EVSE به وسیله نقلیه سیگنال می‌دهد که جریان شارژ را کاهش دهد یا برای جلوگیری از آتش‌سوزی کاملاً خاموش شود.

۷. توپولوژی‌های شبکه جهانی: شبکه‌های TN، TT و IT و تأثیر آنها بر نصب EVSE

طراحی و نصب EVSE به شدت تحت تأثیر سیستم‌های اتصال به زمین (ارتینگ) مورد استفاده در مناطق مختلف است. یک EVSE قبل از اینکه اجازه شروع شارژ را بدهد، باید وجود یک زمین ایمن را تشخیص دهد.

۷.۱ سیستم‌های TN (خاک خنثی)

سیستم TN در آمریکای شمالی (TN-CS) و بریتانیا رایج است. در این سیستم، نول و زمین در ورودی سرویس به هم متصل می‌شوند. اگرچه این یک مسیر قابل اعتماد برای جریان‌های خطا فراهم می‌کند، اما در صورت بروز خطای "PEN باز" (خنثی محافظ زمین) خطری ایجاد می‌کند. اگر سیم نول از شبکه قطع شود، شاسی خودروی برقی می‌تواند با ولتاژ خط برق‌دار شود. این امر منجر به توسعه دستگاه‌های تخصصی "تشخیص PEN باز" در شارژرهای مخصوص بریتانیا شده است.

۷.۲ سیستم‌های TT (ترا-ترا)

سیستم TT که در بخش‌هایی از اروپای قاره‌ای (مانند فرانسه و ایتالیا) و ژاپن رایج است، از یک میله زمین محلی استفاده می‌کند که به نول شبکه متصل نیست. EVSE نصب شده در شبکه‌های TT باید نسبت به امپدانس زمین بسیار حساس باشد. اگر میله زمین به اندازه کافی عمیق نباشد یا خاک خیلی خشک باشد، شارژر ممکن است از شروع به کار خودداری کند زیرا نمی‌تواند مسیر کم مقاومت به زمین را تأیید کند.

۷.۳ سیستم‌های فناوری اطلاعات (ایزوله-ترا)

در نروژ و برخی محیط‌های صنعتی، سیستم فناوری اطلاعات هیچ ارتباط مستقیمی بین نول/فازها و زمین ندارد. این یک چالش منحصر به فرد برای خودروهای برقی است، زیرا بسیاری از شارژرهای داخلی طوری طراحی شده‌اند که انتظار یک نول متصل به زمین را داشته باشند. ترانسفورماتورهای ایزوله تخصصی اغلب برای شارژ ایمن خودروهای برقی در شبکه‌های فناوری اطلاعات مورد نیاز هستند.

۷.۴ تغییرات فرکانس و ولتاژ شبکه

در حالی که نوع ۱ و نوع ۲ عمدتاً با پشتیبانی فاز خود متمایز می‌شوند، فرکانس شبکه اصلی (۶۰ هرتز در ایالات متحده/ژاپن در مقابل ۵۰ هرتز در بیشتر نقاط جهان) نیز بر طراحی سلف‌ها و خازن‌های شارژر داخلی خودرو تأثیر می‌گذارد. با این حال، اکثر OBC های مدرن دارای برد وسیعی هستند و قادر به مدیریت ۱۰۰ ولت تا ۲۵۰ ولت و ۵۰/۶۰ هرتز می‌باشند.

۸. محدودیت‌های برق مسکونی: چگونه مقررات شبکه ملی و پنل‌های توزیع خانگی سرعت شارژ خودروهای برقی را محدود می‌کنند

سرعت‌های شارژ تئوری (مانند ۲۲ کیلووات برای نوع ۲ یا ۱۹.۲ کیلووات برای نوع ۱) به دلیل محدودیت‌های شبکه محلی و پنل برق خانه، به ندرت در محیط‌های مسکونی قابل دستیابی هستند.

۸.۱ آمریکای شمالی: محدودیت پنل ۲۰۰ آمپر

در ایالات متحده، یک خانه مدرن معمولی دارای یک پنل سرویس ۲۰۰ آمپری است. یک شارژر سطح ۲ که ۴۸ آمپر جریان می‌کشد، به یک بریکر ۶۰ آمپری نیاز دارد. طبق قانون ملی برق (NEC)، یک بار مداوم (مانند شارژ خودروهای برقی) نباید از ۸۰٪ از ظرفیت بریکر مدار تجاوز کند. برای خانه‌هایی با پنل‌های قدیمی ۱۰۰ آمپری، نصب یک EVSE پرقدرت بدون ارتقاء سرویس غیرممکن است که می‌تواند هزاران دلار هزینه داشته باشد. این امر منجر به محبوبیت شارژرهای ۳۲ آمپری (۷.۷ کیلوواتی) شده است که سرعت شارژ را با ظرفیت پنل متعادل می‌کنند.

۸.۲ بریتانیا: تسلط تک‌مرحله‌ای و PEN باز

اگرچه شبکه برق بریتانیا در سطح توزیع سه فاز است، اما اکثر خانه‌ها با یک فاز 230 ولت، 60 آمپر یا 100 آمپر تغذیه می‌شوند. این امر شارژ خانگی را به 7.4 کیلووات محدود می‌کند. به دلیل اتصال زمین TN-CS که قبلاً ذکر شد، مقررات بریتانیا شارژرها را ملزم به داشتن محافظت گران‌قیمت در برابر خطاهای اتصال نول باز می‌کند، که باعث می‌شود EVSE مخصوص بریتانیا از نظر فنی پیچیده‌تر از همتایان اروپایی خود باشد.

۸.۳ آلمان و اروپای شمالی: استاندارد ۱۱ کیلووات

در آلمان، برق سه فاز تقریباً در هر ساختمان مسکونی استاندارد است. این امر امکان نصب گسترده جعبه‌های دیواری ۱۱ کیلوواتی (۳ × ۱۶ آمپر) را فراهم می‌کند. برخلاف ایالات متحده، که ۱۱ کیلووات به یک مدار تک فاز سنگین ۶۰ آمپری نیاز دارد، در آلمان فقط به یک مدار سه فاز ۱۶ آمپری نیاز است که از سیم‌کشی بسیار نازک‌تری استفاده می‌کند و به راحتی توسط پنل‌های توزیع موجود قابل نصب است. بسیاری از شرکت‌های برق آلمان برای شارژرهای بالاتر از ۱۱ کیلووات (مانند واحدهای ۲۲ کیلوواتی) نیاز به اطلاع‌رسانی یا تأیید دارند تا از پایداری شبکه محلی اطمینان حاصل شود.

۸.۴ استرالیا و نیوزیلند: ولتاژ بالا، تک فاز

استرالیا از سیستم ۲۳۰/۲۴۰ ولت مشابه بریتانیا استفاده می‌کند. اکثر تاسیسات مسکونی تک فاز ۷.۴ کیلووات هستند. با این حال، به دلیل مسافت‌های طولانی و ماهیت روستایی شبکه، نوسانات ولتاژ رایج است. خودروهای برقی در این مناطق باید دارای حفاظت قوی در برابر اضافه ولتاژ و کاهش ولتاژ باشند تا بتوانند بدون آسیب رساندن به وسیله نقلیه، از پس "قطعی ولتاژ" یا نوسانات ناگهانی ولتاژ برآیند.

(پایان بلوک ۲. ادامه در بلوک بعدی تا رسیدن به طول و عمق مورد نیاز.)

۹. حفاظت جامع مدار: پیاده‌سازی RCDهای نوع A/B، تشخیص نشتی جریان مستقیم و حفاظت در برابر اضافه جریان در شارژ AC

ایمنی سنگ بنای طراحی خودروهای برقی است. شارژ یک خودروی برقی مستلزم ارائه مقادیر زیادی انرژی در مدت زمان طولانی، اغلب در شرایط مرطوب است. در نتیجه، مدارهای حفاظتی باید بسیار پیچیده‌تر از مدارهای حفاظتی یک لوازم خانگی استاندارد باشند.

۹.۱ کلیدهای محافظ جان (RCD): نوع A در مقابل نوع B

یک RCD برای تشخیص عدم تعادل بین جریان عبوری از خط و سیم‌های نول طراحی شده است که نشان دهنده نشتی به زمین ("خطای زمین") است. در شارژ خودروهای برقی، یک خطر خاص وجود دارد:جریان باقیمانده DC.

• کلیدهای محافظ جان نوع A:این‌ها در پنل‌های مسکونی رایج هستند و می‌توانند جریان‌های باقیمانده AC و DC ضربان‌دار را تشخیص دهند. با این حال، می‌توانند توسط نشت DC ملایم "کور" شوند. اگر نقصی در شارژر داخلی خودروی برقی باعث نشت بیش از 6 میلی‌آمپر DC ملایم به سمت AC شود، هسته ترانسفورماتور داخلی RCD نوع A می‌تواند اشباع شود و حتی در صورت بروز یک خطای خطرناک AC از قطع آن جلوگیری کند.
• کلیدهای محافظ جان نوع B:اینها برای تشخیص جریان‌های AC، DC ضربان‌دار و جریان‌های باقیمانده DC هموار طراحی شده‌اند. در حالی که محافظت بهتری ارائه می‌دهند، به طور قابل توجهی گران‌تر هستند.
• دستگاه تشخیص جریان مستقیم پسماند (RDC-DD):برای کاهش هزینه‌ها و در عین حال حفظ ایمنی، بسیاری از EVSE های مدرن یک ماژول RDC-DD (مطابق با IEC 62955) را در خود جای داده‌اند. این ماژول نشتی DC روان بالای 6 میلی‌آمپر را تشخیص داده و شارژر را قطع می‌کند. هنگامی که RDC-DD وجود دارد، می‌توان از یک RCD استاندارد (و ارزان‌تر) نوع A در پنل توزیع بالادست استفاده کرد.

۹.۲ حفاظت در برابر اضافه جریان و اتصال کوتاه

هر مدار EVSE باید توسط یک قطع‌کننده مدار مینیاتوری (MCB) محافظت شود. از آنجا که شارژ EV یک بار مداوم است، MCB باید کم ولتاژ شود. در ایالات متحده (NEC)، یک بار شارژ ۴۰ آمپری به یک قطع‌کننده مدار ۵۰ آمپری نیاز دارد. در اروپا، انتخاب MCB (منحنی نوع B، C یا D) به جریان هجومی مورد انتظار شارژر داخلی خودرو بستگی دارد. یک قطع‌کننده مدار "C" معمولاً برای جلوگیری از قطع ناخواسته در مرحله اتصال اولیه ترجیح داده می‌شود.

۹.۳ محافظت در برابر نوسانات برق (SPD)

EVSE اغلب در فضای باز نصب می‌شوند و به یک جسم فلزی بزرگ (خودرو) متصل می‌شوند و آنها را در برابر برخورد غیرمستقیم صاعقه و نوسانات شبکه آسیب‌پذیر می‌کنند. نصب دستگاه محافظ نوسانات نوع ۲ (SPD) برای محافظت از قطعات الکترونیکی حساس شارژر و خودرو اکیداً توصیه می‌شود (و در برخی مناطق، مانند آلمان، اجباری است).

۹.۴ کنتاکتورها و ایزولاسیون گالوانیک

قلب سیستم انتقال قدرت EVSE،کنتاکتوراین یک رله‌ی سنگین است که پین‌های برق AC را به صورت فیزیکی وصل یا قطع می‌کند. برای ایمنی، کنتاکتور باید "معمولاً باز" باشد، به این معنی که برق فقط زمانی تأمین می‌شود که سیگنال CP "وضعیت C" (آماده شارژ) را نشان دهد. EVSE با کیفیت بالا از کنتاکتورهای چهار قطبی برای سیستم‌های سه فاز استفاده می‌کند تا اطمینان حاصل شود که تمام فازها و نول در هنگام عدم استفاده ایزوله هستند. برخی از واحدهای پیشرفته همچنین شامل "تشخیص کنتاکت جوش داده شده" هستند که وضعیت کنتاکتور را رصد می‌کند. اگر کنتاکت‌ها به هم جوش بخورند (از قطع برق جلوگیری شود)، EVSE یک آلارم سخت‌افزاری را فعال می‌کند و در حالت خطا باقی می‌ماند.

۱۰. شارژ هوشمند و ISO 15118: حرکت فراتر از PWM به سمت ارتباطات دیجیتال و اتصال و شارژ

در حالی که سیگنالینگ پایه CP/PP برای شارژ ساده AC کافی است، آینده اکوسیستم خودروهای برقی به تبادل داده‌های غنی و دیجیتال متکی است. اینجاست که استاندارد ISO 15118 وارد عمل می‌شود.

۱۰.۱ محدودیت‌های PWM

سیگنالینگ استاندارد PWM فقط حداکثر جریان موجود را مخابره می‌کند. این سیگنال، وضعیت شارژ (SoC) خودرو، ظرفیت باتری یا شناسه منحصر به فرد آن را به EVSE اطلاع نمی‌دهد. بدون این اطلاعات، پیاده‌سازی ویژگی‌هایی مانند صورتحساب خودکار، شارژ آگاه از شبکه و انتقال توان دو طرفه دشوار است.

۱۰.۲ ارتباط فیزیکی و PLC در HomePlug Green

معرفی استاندارد ISO 15118ارتباط خطوط برق (PLC)از طریق سیم کنترل پایلوت (CP). با همپوشانی یک سیگنال دیجیتال فرکانس بالا (HomePlug Green PHY) بر روی سیگنال CP 1 کیلوهرتز، وسیله نقلیه و EVSE می‌توانند یک اتصال TCP/IP برقرار کنند. این امر امکان موارد زیر را فراهم می‌کند:

• وصل و شارژ کنید:وسیله نقلیه به طور خودکار خود را به شارژر معرفی می‌کند. شارژر با یک سرور پشتیبان ارتباط برقرار می‌کند تا جلسه را تأیید کند و پرداخت را بدون نیاز به کارت RFID یا برنامه تلفن همراه انجام دهد.
• ادغام شبکه هوشمند:خودروی برقی می‌تواند زمان حرکت برنامه‌ریزی‌شده و نیازهای انرژی خود را اعلام کند. سپس شبکه برق (یا سیستم مدیریت انرژی خانگی - HEMS) می‌تواند شارژ را برای زمانی که قیمت برق پایین‌ترین یا تولید انرژی تجدیدپذیر بالاترین است، برنامه‌ریزی کند.

۱۰.۳ آینده شارژ دوطرفه (V2G، V2H، V2X)

یکی از هیجان‌انگیزترین جنبه‌های ISO 15118 (به‌ویژه ویرایش -20) پشتیبانی از شارژ AC دوطرفه است. در حالی که اکثر پیاده‌سازی‌های خودرو به شبکه (V2G) در حال حاضر از DC (از طریق CHAdeMO یا CCS) استفاده می‌کنند، شارژ AC دوطرفه به خودرو اجازه می‌دهد تا از شارژر داخلی خود به عنوان اینورتر برای بازگرداندن برق به خانه یا شبکه استفاده کند. این امر مستلزم آن است که EVSE به عنوان یک دروازه‌بان پیشرفته عمل کند و اطمینان حاصل کند که برق ورودی به شبکه کاملاً با فاز و فرکانس شبکه مطابقت دارد.

۱۱. تحلیل استانداردهای منطقه‌ای: GB/T (چین) در مقابل نوع ۲

در حالی که نوع ۱ و نوع ۲ بیشتر جهان را پوشش می‌دهند، چین - بزرگترین بازار خودروهای برقی جهان - از استاندارد خاص خود استفاده می‌کند:GB/T 20234.

۱۱.۱ شباهت‌های فیزیکی با نوع ۲

از نظر فیزیکی، کانکتور GB/T AC بسیار شبیه به کانکتور نوع ۲ است. این کانکتور دارای طرح هفت پین است. با این حال، جنس پین‌ها برعکس است: دوشاخه دارای پین (نر) و خودرو دارای سوکت (ماده) است که برعکس استاندارد نوع ۲ است.

۱۱.۲ تفاوت‌های ارتباطی

سیگنال‌دهی در GB/T AC نیز بر اساس همان اصل PWM نوع ۱ و نوع ۲ است. با این حال، مقادیر دقیق مقاومت برای اتصال PP و CP کمی متفاوت است. این بدان معناست که یک ماشین اروپایی نوع ۲ نمی‌تواند از یک شارژر چینی GB/T (یا برعکس) بدون یک آداپتور تخصصی که نه تنها پین‌های فیزیکی را تغییر می‌دهد، بلکه حاوی یک مدار تبدیل سیگنال نیز هست، استفاده کند.

۱۱.۳ تأثیر بازار

واگرایی استاندارد GB/T، عوامل ژئوپلیتیکی و اقتصادی مؤثر بر استانداردسازی فنی را برجسته می‌کند. چین با ایجاد استاندارد خاص خود، اطمینان حاصل کرد که تولیدکنندگان داخلی‌اش از یک اکوسیستم محافظت‌شده برخوردار هستند و در عین حال از درس‌های فنی آموخته‌شده از استانداردهای IEC بهره می‌برند.

۱۲. آزمایش، صدور گواهینامه و تضمین کیفیت: UL، CE و فراتر از آن

قبل از اینکه یک EVSE بتواند فروخته شود، باید آزمایش‌های دقیقی را پشت سر بگذارد تا اطمینان حاصل شود که باعث برق گرفتگی کاربر یا آتش‌سوزی نمی‌شود.

۱۲.۱ UL 2594 و UL 2231 (آمریکای شمالی)

در آمریکای شمالی، آزمایشگاه‌های Underwriters (UL) استانداردهای EVSE را تعریف می‌کنند. UL 2594 ساختار اولیه و ایمنی ایستگاه شارژ را پوشش می‌دهد، در حالی که UL 2231 بر سیستم‌های حفاظت پرسنل (عملکرد RCD/GFCI) تمرکز دارد. یکی از الزامات کلیدی برای صدور گواهینامه UL، «مقاومت در برابر ضربه» است - شارژر باید بتواند در برابر ضربه سنگین بدون قرار گرفتن در معرض قطعات برق‌دار مقاومت کند.

۱۲.۲ CE و IEC 61851 (اروپا/جهانی)

در اروپا، علامت CE نشان دهنده انطباق با دستورالعمل ولتاژ پایین و دستورالعمل EMC (سازگاری الکترومغناطیسی) است. استاندارد فنی اولیه ...کمیسیون مستقل انتخابات ۶۱۸۵۱آزمایش شامل موارد زیر است:

• قدرت دی الکتریک:اطمینان از اینکه عایق می‌تواند نوسانات ولتاژ بالا را تحمل کند.
• افزایش دما:شارژر را ساعت‌ها با حداکثر جریان روشن بگذارید تا مطمئن شوید بیش از حد گرم نمی‌شود.
• تاب‌آوری محیطی:آزمایش‌های اسپری نمک برای مناطق ساحلی و آزمایش‌های ورود گرد و غبار برای مناطق خشک.

۱۲.۳ اهمیت آزمایش قابلیت همکاری

فراتر از ایمنی، چالش دیگری هم وجود داردقابلیت همکاریهر خودرویی با هر شارژری کاملاً کار نمی‌کند. گروه‌هایی مانند CharIN (ابتکار رابط شارژ) «آزمایش‌هایی» انجام می‌دهند که در آن تولیدکنندگان خودروها و شارژرهای خود را می‌آورند تا تأیید کنند که پروتکل‌های ارتباطی و هندشیک‌ها در برندهای مختلف بی‌نقص کار می‌کنند.

(پایان بلوک ۳. ادامه‌ی بسط جزئیات فنی در مورد پریزهای هوشمند و استانداردسازی‌های آینده.)

۱۳. تجزیه و تحلیل پیشرفته قطعات: مهندسی داخلی یک جعبه دیواری مدرن

برای درک تفاوت بین سیستم‌های نوع ۱ و نوع ۲ در سطح جزئی، باید به درون خود «جعبه دیواری» نگاه کرد. EVSE فقط یک سیم رابط مجلل نیست؛ بلکه یک کامپیوتر مدیریت توان پیشرفته است.

۱۳.۱ کنترل‌کننده اصلی (MCU)

مغز EVSE معمولاً یک میکروکنترلر ۳۲ بیتی (مانند سری ARM Cortex-M) است. این تراشه تولید سیگنال CP با فرکانس ۱ کیلوهرتز را مدیریت می‌کند، مقاومت PP را رصد می‌کند و منطق ایمنی را اجرا می‌کند. در شارژرهای هوشمند، این MCU همچنین پشته Wi-Fi یا Ethernet را مدیریت می‌کند و از طریق پروتکل‌های MQTT یا HTTP با برنامه تلفن همراه کاربر ارتباط برقرار می‌کند.

۱۳.۲ حسگری جریان: اثر هال در مقابل شنت

برای نظارت بر انرژی تحویل داده شده و تشخیص موقعیت‌های اضافه جریان، EVSE از حسگرهای جریان استفاده می‌کند.

• سنسورهای اثر هال:این‌ها میدان مغناطیسی تولید شده توسط جریان را اندازه‌گیری می‌کنند. آن‌ها ایزولاسیون گالوانیکی را فراهم می‌کنند و برای کاربردهای جریان بالا عالی هستند.
• مقاومت‌های شنت:این‌ها افت ولتاژ را در یک مقاومت معلوم اندازه‌گیری می‌کنند. اگرچه بسیار دقیق هستند، اما به مدار ایزولاسیون پیچیده‌تری نیاز دارند.

در شارژرهای سه فاز نوع ۲، MCU باید سه مسیر جریان جداگانه را به طور همزمان رصد کند تا از تعادل فازها اطمینان حاصل کند و تشخیص دهد که آیا یک فاز از کار افتاده است یا خیر.

۱۳.۳ منبع تغذیه کمکی

قطعات الکترونیکی داخلی (MCU، ماژول Wi-Fi، صفحه نمایش و سیم پیچ های کنتاکتور) به یک منبع تغذیه DC با ولتاژ پایین (معمولاً 12 ولت یا 5 ولت) نیاز دارند. در یک سیستم سه فاز نوع 2، منبع تغذیه کمکی اغلب به گونه ای طراحی شده است که حتی اگر فقط یک فاز وجود داشته باشد، کار کند و به شارژر اجازه دهد "آنلاین" بماند و خطای قطع فاز را به کاربر گزارش دهد.

۱۴. پریزهای هوشمند و اتصال استاندارد: آینده شارژ قابل حمل

در حالی که شارژرهای دیواری ثابت استاندارد طلایی هستند، بسیاری از دارندگان خودروهای برقی به شارژرهای قابل حمل (که اغلب «کابل‌های مادربزرگ» یا «IC-CPD» - دستگاه‌های کنترل و حفاظت درون کابلی - نامیده می‌شوند) متکی هستند.

۱۴.۱ خطرات فنی پریزهای خانگی

شارژ کردن یک خودروی برقی از یک پریز برق خانگی استاندارد (NEMA 5-15 در ایالات متحده یا Schuko در اروپا) از نظر فنی چالش برانگیز است. این پریزها برای ارائه جریان ۱۰ تا ۱۶ آمپر به طور مداوم به مدت ۱۲ ساعت طراحی نشده‌اند.

• فرار حرارتی:با گذشت زمان، تنش در اتصالات فلزی سوکت می‌تواند ضعیف شود و منجر به مقاومت بالا و گرمای شدید شود.
• پریزهای هوشمند برای نجات:شارژرهای قابل حمل با کیفیت بالا اکنون دارای حسگرهای دما هستند که مستقیماً در پریز برق خانگی تعبیه شده‌اند. اگر پریز شروع به گرم شدن بیش از حد کند، IC-CPD به خودرو سیگنال می‌دهد که جریان مصرفی را کاهش دهد و از ذوب شدن سوکت جلوگیری کند.

۱۴.۲ شارژر قابل حمل «جهانی»

در اکوسیستم نوع ۲، یک روند جدید، شارژرهای قابل حمل ماژولار (مانند Juice Booster یا Tesla Mobile Connector) هستند. این دستگاه‌ها از مجموعه‌ای از آداپتورهای قابل تعویض استفاده می‌کنند. دستگاه تشخیص می‌دهد که کدام آداپتور متصل است (با استفاده از یک سیستم کدگذاری شده با مقاومت مشابه پین ​​PP) و به طور خودکار حداکثر جریان شارژ را تنظیم می‌کند. این یک راه‌حل شارژ «جهانی» ارائه می‌دهد که در کشورهای مختلف و انواع سوکت‌ها کار می‌کند و در عین حال ایمنی یک شارژر دیواری ثابت را حفظ می‌کند.

۱۵. گذار آمریکای شمالی: از نوع ۱ (J1772) به NACS (SAE J3400)

در حال حاضر یک تغییر عمده در بازار آمریکای شمالی در حال رخ دادن است که مقایسه نوع ۱ در مقابل نوع ۲ را پیچیده می‌کند: پذیرش استاندارد شارژ آمریکای شمالی (NACS)، که توسط تسلا پیشگام شده و اکنون با عنوان SAE J3400 استاندارد شده است.

۱۵.۱ بررسی فنی NACS

برخلاف نوع ۱ و نوع ۲ که پین‌های جداگانه‌ای برای شارژ AC و DC دارند، کانکتور NACS از دو پین اصلی یکسان برای هر دو استفاده می‌کند. این کانکتور طراحی زیبا و جمع‌وجوری دارد که هم AC تک فاز و هم DC پرسرعت را پشتیبانی می‌کند.

۱۵.۲ همگرایی پروتکل‌ها

نکته مهم این است که اگرچه کانکتور فیزیکی NACS متفاوت است، اما از ... استفاده می‌کند.پروتکل‌های ارتباطی یکسانطبق استانداردهایی که در موردشان صحبت کردیم. برای شارژ AC، از سیگنالینگ PWM J1772 استفاده می‌کند. برای شارژ DC، از ارتباط PLC ISO 15118 استفاده می‌کند. این بدان معناست که با یک آداپتور غیرفعال ساده، یک ماشین نوع ۱ می‌تواند در یک ایستگاه AC NACS شارژ شود و برعکس. این گذار، حرکتی به سمت فشردگی فیزیکی را بدون قربانی کردن منطق سیگنالینگ استاندارد که قابلیت همکاری جهانی را تضمین می‌کند، برجسته می‌کند.

۱۶. تأثیر توپولوژی شارژر داخلی (OBC) بر عملکرد شارژ AC

کانکتور و شارژر دیواری تنها نیمی از ماجرا هستند. شارژر داخلی خودرو (OBC) در نهایت سرعت شارژ را تعیین می‌کند.

۱۶.۱ سیستم انتقال قدرت تک فاز در مقابل سیستم انتقال قدرت سه فاز

بسیاری از خودروهای برقی سطح پایه (و هیبریدی‌های پلاگین) حتی در بازارهای نوع ۲، فقط یک OBC تک فاز دارند. اگر خودرویی با OBC تک فاز ۷ کیلوواتی را به یک شارژر سه فاز ۲۲ کیلوواتی نوع ۲ وصل کنید، فقط ۷ کیلووات از یکی از سه فاز موجود برق می‌کشد. این یک نکته رایج برای سردرگمی مصرف‌کنندگان است.

۱۶.۲ طرح‌های ماژولار OBC

برخی از تولیدکنندگان (مانند تسلا و رنو) از OBC های ماژولار استفاده می‌کنند. در بازار نوع ۲، خودرو ممکن است سه ماژول شارژ یکسان ۳.۷ کیلوواتی داشته باشد. وقتی به برق سه فاز متصل می‌شود، هر ماژول یک فاز را مدیریت می‌کند که در مجموع ۱۱ کیلووات می‌شود. وقتی به یک شارژر تک فاز نوع ۱ (در ایالات متحده) متصل می‌شود، خودرو می‌تواند این ماژول‌ها را موازی کند تا از یک فاز با آمپراژ بالا تا ۱۱ کیلووات برق دریافت کند. این ماژولار بودن، شاهکاری از مهندسی الکترونیک قدرت است که امکان فروش جهانی همان پلتفرم خودرو را با حداقل تغییرات در معماری ولتاژ بالای آن فراهم می‌کند.

۱۷. نقش نرم‌افزار: OCPP و مدیریت بار مبتنی بر ابر

همچنان که به سمت اتصال هزاران شارژر به یک شبکه حرکت می‌کنیم، نرم‌افزار به اندازه مس و سیلیکون اهمیت پیدا می‌کند.

۱۷.۱ پروتکل نقطه شارژ باز (OCPP)

OCPP زبان استاندارد صنعتی است که بین یک EVSE و یک سیستم مدیریت مرکزی (CMS) استفاده می‌شود. این زبان امکان موارد زیر را فراهم می‌کند:

• تشخیص از راه دور:یک تکنسین می‌تواند از هزاران مایل دورتر، شارژر را مجدداً راه‌اندازی کند یا سیستم عامل آن را به‌روزرسانی کند.
• متعادل‌سازی بار پویا:در یک آپارتمان با ۲۰ شارژر اما فقط با جریان ۱۰۰ آمپر، CMS می‌تواند با استفاده از OCPP به هر شارژر بگوید که چه مقدار جریان می‌تواند به صورت بلادرنگ ارائه دهد و تضمین کند که کلید اصلی ساختمان هرگز قطع نمی‌شود و در عین حال کل انرژی تحویلی به همه خودروها به حداکثر می‌رسد.

۱۷.۲ تجربه کاربری (UX) و «اقتصاد اپلیکیشن»

برای مصرف‌کننده، تفاوت بین نوع ۱ و نوع ۲ اغلب پشت یک برنامه تلفن هوشمند ناپدید می‌شود. با این حال، استحکام فنی اتصال - اینکه اتصال CP چقدر سریع انجام می‌شود، یا اینکه Wi-Fi پس از قطع برق چقدر قابل اعتماد دوباره وصل می‌شود - همچنان پایه و اساس یک تجربه کاربری مثبت است.

۱۸. نتیجه‌گیری: پیمایش پیچیدگی‌های دنیای شارژ هیبریدی

تفاوت بین شارژرهای نوع ۱ و نوع ۲ خودروهای برقی چیزی بیش از تعداد پین‌ها یا شکل پلاستیک است. این تفاوت، بازتابی از دو فلسفه متفاوت از زیرساخت‌های الکتریکی است.

• نوع ۱ (J1772)یک راهکار قوی و جریان بالا است که برای شبکه برق تک فاز ۱۲۰ ولت/۲۴۰ ولت اسپلیت که در آمریکای شمالی و ژاپن غالب است، بهینه شده است. طراحی پنج پین آن - دو منبع تغذیه، یک اتصال زمین، دو سیگنال - عمداً ساده است و شارژ قابل اعتماد سطح ۲ را تا ۸۰ آمپر (۱۹.۲ کیلووات) در مدار ۲۴۰ ولت ارائه می‌دهد. این دستگاه برای جهانی طراحی شده است که بیشتر شارژها در خانه یا محل کار، در طول ساعت‌ها انجام می‌شود و سادگی و هزینه بر اصول مهندسی غلبه دارند.
• نوع ۲ (IEC 62196-2)یک پلتفرم هفت پین است که برای شبکه سه فاز ۴۰۰ ولت اروپا و بخش عمده‌ای از آسیا ساخته شده است. این پلتفرم همان دو پین سیگنال را دارد اما پین‌های برق سه فاز را اضافه می‌کند که امکان شارژ AC تا ۴۳ کیلووات (یا ۲۲ کیلووات در اکثر تاسیسات دنیای واقعی) را فراهم می‌کند و از چگالی توان بالاتری که زیرساخت‌های مسکونی و تجاری اروپا به آن نیاز دارند، پشتیبانی می‌کند. تطبیق‌پذیری آن به DC نیز گسترش می‌یابد: خانواده کانکتور نوع ۲ از ورودی ترکیبی CCS2 پشتیبانی می‌کند، در حالی که طراحی J1772 نوع ۱، CCS1 را ایجاد کرده است.
• نکته‌ی پایانی:هیچ‌کدام از این استانداردها به معنای مطلق «بهتر» نیستند - هر کدام یک پاسخ مهندسی وفادار به شبکه خانگی خود هستند. نوع ۱ انتخاب اقتصادی و قوی برای مناطق تک فاز است؛ نوع ۲ پلتفرم پرقدرت و انعطاف‌پذیر برای آینده برای مناطق سه فاز است. نقطه شکست کانکتور نیست، بلکه سخت‌افزاری است که از سازگاری امتناع می‌کند: شارژرها و خودروهای برقی که فقط از یک استاندارد پشتیبانی می‌کنند، صاحبان خود را از شبکه رو به رشد رومینگ جهانی محروم می‌کنند.

مسیر پیش رو

برای تولیدکنندگان و اپراتورها، پاسخ عملی، سخت‌افزار چند استاندارده است. شارژرهای DC با دو استاندارد (CCS1 + CCS2، CCS + CHAdeMO و به طور فزاینده‌ای NACS) اجازه می‌دهند یک محصول واحد به هر منطقه‌ای خدمات ارائه دهد، در حالی که اکوسیستم‌های آداپتور، خودروهای قدیمی را گسترش می‌دهند. برای مصرف‌کنندگان، درس ساده‌تر است: خودروها و شارژرهایی را انتخاب کنید که از استانداردهای شبکه‌هایی که واقعاً از آنها استفاده خواهید کرد، پشتیبانی می‌کنند - و انتظار داشته باشید که همگرایی صنعت در NACS در آمریکای شمالی و CCS2 در اروپا، سازگاری را با گذشت هر سال، کمتر دردسرساز کند.

نکته‌ای در مورد گواهینامه ایمنی

پشت شکل دوشاخه، لایه‌ای از مهندسی نهفته است که مصرف‌کنندگان هرگز نمی‌بینند، اما هر نصابی باید به آن احترام بگذارد: گواهینامه. سخت‌افزار نوع ۱ دارای فهرست UL 2594 / UL 2594-1 و CSA در آمریکای شمالی است، در حالی که سخت‌افزار نوع ۲ باید IEC 61851-1 و برای نصب‌های تجاری، گواهینامه اجزای IEC 62196-2 را در اروپا برآورده کند. علامت CE، UKCA و انطباق فزاینده با کد شبکه محلی (به عنوان مثال، VDE-AR-N 4100 در آلمان) تعیین می‌کند که آیا یک شارژر می‌تواند به طور قانونی به شبکه متصل شود یا خیر. اپراتورهایی که سخت‌افزار را برای مناطق مختلف تهیه می‌کنند، باید گواهینامه‌هایی را درخواست کنند که با هر حوزه قضایی نصب مطابقت داشته باشد - الزامی که به طور نامتناسبی به نفع تولیدکنندگانی است که هر نوع منطقه‌ای را آزمایش و تأیید می‌کنند، نه اینکه یک طرح واحد را دوباره علامت‌گذاری کنند.

نکات کلیدی

• نوع ۱ (J1772) نشان دهنده زیرساخت تک فاز آمریکای شمالی است؛ نوع ۲ (IEC 62196-2) نشان دهنده زیرساخت سه فاز اروپایی است.
• طرح‌های پنج پین نوع ۱ و هفت پین نوع ۲ هر دو به منطق سیگنالینگ CP/PP یکسانی متکی هستند، بنابراین «زبان» الکتریکی حتی زمانی که هندسه متفاوت باشد، مشترک است.
• قابلیت سه فاز نوع ۲، توان AC بسیار بالاتری را ممکن می‌سازد، در حالی که سادگی نوع ۱، هزینه و پیچیدگی را پایین نگه می‌دارد.
• مدیریت شبکه مبتنی بر OCPP و سخت‌افزار چند استاندارده، دنیای شارژ هیبریدی را برای اپراتورها قابل مدیریت و برای رانندگان یکپارچه می‌کند.

با شرکت MIDA Power تماس بگیرید. این شرکت شارژرهایی برای دنیای ترکیبی تولید می‌کند: سیستم‌های AC و DC، گزینه‌های کانکتور CCS1/CCS2/CHAdeMO/NACS و نرم‌افزار شبکه سازگار با OCPP که هر ترکیبی از استانداردها را از یک داشبورد مدیریت می‌کند. برای راهنمایی در مورد سازگاری، مشخصات فنی و دریافت قیمت متناسب با زیرساخت منطقه خود، با تیم ما تماس بگیرید.