نگاهی عمیق به استانداردهای CCS1 در مقابل CCS2: پروتکل‌های ارتباطی و ادغام NACS

رمزگشایی از پارادوکس شارژ جهانی: نگاهی عمیق و فنی چندبعدی به استانداردهای CCS1 در مقابل CCS2، پروتکل‌های ارتباطی لایه فیزیکی، معماری‌های نظارت بر عایق و تغییر ژئوپلیتیکی به سمت ادغام NACS

فصل 1: مقدمه: چشم‌انداز برق‌رسانی جهانی و جنگ استاندارد

صنعت خودروسازی جهانی در حال حاضر در حال گذر از یکی از مهم‌ترین محورهای فناوری در تاریخ یک قرن اخیر خود است: گذار از موتورهای احتراق داخلی (ICE) به خودروهای الکتریکی (EV). در حالی که شیمی باتری‌های لیتیوم-یون و راندمان اینورترهای کاربید سیلیکون (SiC) اغلب تیتر اخبار را به خود اختصاص می‌دهند، قهرمان گمنام - و گلوگاه مکرر - این انقلاب، رابط شارژ است.

استاندارد شارژ، بند ناف اکوسیستم خودروهای برقی است. این استاندارد صرفاً یک دوشاخه و یک پریز برق نیست؛ بلکه یک سیستم پیچیده از قطعات الکترونیکی قدرت با ولتاژ بالا، پروتکل‌های ارتباطی دیجیتال و قفل‌های ایمنی است. امروزه، جهان در درجه اول به دو اردوگاه سیستم شارژ ترکیبی (CCS) تقسیم می‌شود: CCS1 (مشترک در آمریکای شمالی و کره) و CCS2 (مشترک در اروپا و اکثر مناطق دیگر).

با این حال، این شکاف دوتایی در حال از بین رفتن است. ظهور استاندارد شارژ آمریکای شمالی (NACS)، که اخیراً با عنوان SAE J3400 کدگذاری شده است، موجی از شوک را در صنعت ایجاد کرده و CCS1 را در بازار داخلی خود در معرض منسوخ شدن قرار داده است. در همین حال، پیچیدگی‌های CCS2 با اجرای ISO 15118-20 همچنان در حال تکامل است و ویژگی‌هایی مانند Plug & Charge و Vehicle-to-Grid (V2G) را امکان‌پذیر می‌کند.

این مقاله یک تحلیل فنی جامع و ۳۶۰ درجه از CCS1 و CCS2 ارائه می‌دهد. ما تفاوت‌های مکانیکی آنها، منطق سیگنال زیربنایی مدولاسیون پهنای پالس (PWM) و ارتباط خطوط برق (PLC)، عملکرد ایمنی حیاتی دستگاه‌های نظارت بر عایق (IMD) و نیروهای پیچیده ژئوپلیتیکی و زنجیره تأمین که این استانداردها را شکل داده‌اند، بررسی خواهیم کرد. همچنین چالش‌های قابلیت همکاری که شبکه‌های شارژ عمومی را آزار می‌دهد و محیط قانونی پرمخاطره پیرامون استفاده از آداپتورهای شخص ثالث را بررسی خواهیم کرد.

فصل 2: ​​ریشه‌های تکاملی: SAE J1772 در مقابل IEC 62196-2 و مسیر CCS

برای درک سیستم شارژ ترکیبی، ابتدا باید به استانداردهای شارژ AC که قبل از آنها وجود داشته است نگاهی بیندازیم. CCS اساساً یک "افزودنی" به پریزهای AC موجود است، از این رو نام "ترکیبی" را دارد.

تولد نوع ۱ (SAE J1772)

در اوایل دهه ۲۰۰۰، انجمن مهندسان خودرو (SAE) در ایالات متحده استاندارد J1772 را توسعه داد. این کانکتور فیزیکی که اغلب به عنوان دوشاخه یازاکی یا نوع ۱ شناخته می‌شود، برای شارژ AC تک فاز طراحی شده بود. این کانکتور دارای پنج پین بود: L1 (خط ۱)، N (خنثی)، PE (زمین محافظ)، CP (پایلوت کنترل) و PP (پایلوت مجاورت).

نوع ۱ برای شبکه برق آمریکای شمالی بهینه شده بود، جایی که برق مسکونی معمولاً ۱۲۰ ولت یا ۲۴۰ ولت تک فاز است. طراحی مکانیکی شامل یک ضامن دستی برای محکم کردن کانکتور به وسیله نقلیه و یک میکروسوئیچ برای اعلام شروع و پایان جلسه شارژ بود.

ظهور نوع ۲ (IEC 62196-2)

همزمان، کمیسیون بین‌المللی الکتروتکنیک (IEC) در اروپا روی استانداردی مناسب برای شبکه برق اروپا کار می‌کرد که از برق سه فاز AC پشتیبانی کند. نتیجه، دوشاخه Mennekes یا نوع ۲ بود که تحت استاندارد IEC 62196-2 تدوین شده است.

برخلاف نوع ۱، نوع ۲ یک کانکتور هفت پین است: L1، L2، L3، N، PE، CP و PP. با پشتیبانی از سه فاز، نوع ۲ می‌توانست تا ۲۲ کیلووات برق AC (۳۲ آمپر در ۴۰۰ ولت) را ارائه دهد، در حالی که نوع ۱ عموماً به ۷.۴ کیلووات یا ۱۹.۲ کیلووات در پیکربندی‌های نادر جریان بالا محدود می‌شد. علاوه بر این، نوع ۲ از قفل دستی فاصله گرفت و یک سلونوئید قفل الکترونیکی را در داخل ورودی خودرو انتخاب کرد.

راه حل «ترکیبی»

با افزایش تقاضا برای شارژ سریع، مهندسان با یک معضل روبرو شدند: چگونه می‌توان شارژ DC با توان بالا را بدون نیاز به یک پورت دوم و جداگانه روی خودرو اضافه کرد؟ راه حل، سیستم شارژ ترکیبی بود.

• CCS1 (ترکیب ۱):کانکتور AC نوع ۱ را برداشته و دو پین تغذیه DC بزرگ (DC+ و DC-) را در زیر آن اضافه می‌کند.
• CCS2 (ترکیب ۲):کانکتور AC نوع ۲ را برمی‌دارد و همان دو پین برق DC را زیر آن اضافه می‌کند.

در هر دو مورد، پین‌های کنترل پایلوت (CP) و محافظ زمین (PE) موجود برای اتصال DC دوباره استفاده می‌شوند که سطحی از سازگاری با نسخه‌های قبلی را تضمین کرده و پیچیدگی سیم‌کشی داخلی خودرو را کاهش می‌دهد.

فصل 3: معماری فیزیکی - بررسی عمیق: طراحی مکانیکی و پین‌آوت‌های کمبو 1 در مقابل کمبو 2

تفاوت‌های فیزیکی بین CCS1 و CCS2 صرفاً از نظر زیبایی‌شناسی نیست؛ بلکه نشان‌دهنده تفاوت‌های اساسی در زیرساخت شبکه و فلسفه‌های ایمنی است.

CCS1 (ترکیب SAE J1772)

کانکتور CCS1 با طراحی "گرد" خود که از J1772 به ارث رسیده است، مشخص می‌شود.

• پیکربندی پین:۵ پین در بالا (L1، N، PE، CP، PP) و ۲ پین بزرگ در پایین (DC+، DC-).
• مکانیسم قفل شدن:CCS1 به یک چفت مکانیکی روی دسته متکی است. کاربر برای آزاد کردن دوشاخه، دکمه‌ای را فشار می‌دهد. این طراحی به دلیل مستعد بودن به شکستن و امکان کشیدن دوشاخه در حالی که جریان هنوز برقرار است، مورد انتقاد قرار گرفته است (اگرچه سیگنال CP به گونه‌ای طراحی شده است که جریان را بلافاصله پس از آزاد شدن چفت متوقف کند).
• خنک کننده:شارژرهای فوق سریع CCS1 مدرن (۳۵۰ کیلووات+) از کابل‌های خنک‌شونده با مایع استفاده می‌کنند که در آن مایع خنک‌کننده در اطراف رساناهای DC و گاهی اوقات خود پین‌ها گردش می‌کند تا از گرم شدن بیش از حد در طول جلسات جریان بالا (۵۰۰ آمپر+) جلوگیری شود.

CCS2 (ترکیبی از IEC 62196-3)

کانکتور CCS2 از طراحی «پهن» نوع 2 استفاده می‌کند.

• پیکربندی پین:۷ پین در بالا (L1، L2، L3، N، PE، CP، PP) و ۲ پین بزرگ در پایین (DC+، DC-).
• مکانیسم قفل شدن:قفل CCS2 همیشه به صورت الکترونیکی توسط وسیله نقلیه قفل می‌شود. هیچ دکمه‌ای روی دسته وجود ندارد. این قفل عموماً محکم‌تر و ایمن‌تر در نظر گرفته می‌شود، زیرا وسیله نقلیه کنترل کامل بر زمان جدا کردن کانکتور را دارد.
• سازگاری با شبکه:از آنجا که CCS2 شامل پین‌هایی برای L2 و L3 است، یک وسیله نقلیه مجهز به CCS2 می‌تواند از شارژ سه فاز AC در خانه یا محل کار به طور کامل بهره ببرد و این امر آن را در بازارهای اروپا و آسیا به طور قابل توجهی تطبیق‌پذیرتر می‌کند.

جدول مقایسه‌ای: مشخصات فیزیکی CCS1 در مقابل CCS2

فصل 4: منطق سیگنال کنترل: PWM (مدولاسیون پهنای پالس) و اصل دست دادن

قبل از هرگونه جریان الکترون با ولتاژ بالا، تجهیزات تامین برق خودرو (EVSE) و خودرو الکتریکی (EV) باید یک ارتباط ولتاژ پایین (low-voltage handshake) برقرار کنند. این فرآیند توسط دو لایه ارتباطی کنترل می‌شود: سیگنال PWM قدیمی و سیگنال PLC مدرن.

سیگنال PWM (IEC 61851-1)

خط کنترل پایلوت (CP) از سیگنال مدولاسیون پهنای پالس (PWM) 12 ولتی با فرکانس 1 کیلوهرتز برای انتقال حالت‌های پایه استفاده می‌کند. این یک روش آنالوگ قوی است که بیش از یک دهه است که اساس شارژ خودروهای برقی را تشکیل می‌دهد.

• حالت الف (۱۲ ولت):هیچ وسیله نقلیه ای متصل نیست.
• حالت ب (9V):خودرو متصل است، آماده شارژ نیست.
• حالت C (6V):خودرو متصل و آماده شارژ (نیازی به تهویه نیست).
• حالت D (3V):خودرو متصل و آماده شارژ (نیاز به تهویه).
• چرخه وظیفه:درصد زمان «روشن بودن» سیگنال ۱ کیلوهرتز، حداکثر جریانی را که EVSE می‌تواند ارائه دهد، به خودرو نشان می‌دهد. برای مثال، یک چرخه کاری ۲۵٪ ممکن است ۱۵ آمپر را نشان دهد.

گذار به دی‌سی

برای شارژ AC، سیگنال PWM کافی است. با این حال، برای شارژ DC، EV و EVSE نیاز به تبادل داده‌های پیچیده‌ای مانند وضعیت شارژ باتری (SoC)، ولتاژ درخواستی و امضاهای دیجیتال برای صورتحساب دارند. اینجاست که PWM به حد نهایی خود می‌رسد.

در CCS، خط CP «تغییر کاربری داده می‌شود». به محض اینکه یک اتصال فیزیکی از طریق PWM شناسایی شود، سیستم با استفاده از ارتباط خطوط برق (PLC) یک سیگنال دیجیتال فرکانس بالا را روی خط CP پوشش می‌دهد. سیگنال PWM در یک چرخه کار ثابت ۵٪ باقی می‌ماند، که به عنوان یک «تغییر وضعیت دیجیتال» عمل می‌کند و به EV سیگنال می‌دهد تا پروتکل HomePlug Green PHY (HPGP) PLC را آغاز کند.

فصل 5: ارتباطات پیشرفته: ISO 15118، DIN 70121 و نقش PLC (ارتباطات خط برق)

اگرچه پین‌های فیزیکی بین CCS1 و CCS2 متفاوت است، اما «مغز» سیستم به طرز چشمگیری مشابه است. هر دو برای ارتباط DC به استانداردهای ISO/IEC 15118 و DIN 70121 متکی هستند.

DIN 70121: پلی به سوی DC

استاندارد DIN 70121 اولین پیاده‌سازی ارتباط شارژ DC برای CCS بود. این استاندارد زیرمجموعه‌ای از پیش‌نویس‌های اولیه ISO 15118 است. این استاندارد به خودرو و شارژر اجازه می‌دهد تا پیام‌هایی مانند موارد زیر را رد و بدل کنند:

• کشف سرویس:شارژر چه خدماتی (AC/DC) ارائه می‌دهد؟
• کشف پارامتر شارژ:محدودیت ولتاژ و جریان باتری و شارژر چیست؟
• تحویل نیرو:دستور واقعی برای شروع یا توقف جریان انرژی.

ISO 15118: استاندارد شارژ هوشمند

ISO 15118 «استاندارد طلایی» برای ارتباطات خودروهای برقی است. این استاندارد چندبخشی چندین ویژگی پیشرفته را معرفی می‌کند:

1. اتصال و شارژ (PnC):با استفاده از زیرساخت کلید عمومی (PKI)، خودرو می‌تواند به طور ایمن خود را به شارژر معرفی کند و به طور خودکار صورتحساب را مدیریت کند. هیچ کارت یا برنامه RFID مورد نیاز نیست.
2. خدمات ارزش افزوده:اطلاعات مربوط به قیمت انرژی محلی یا ادغام با سیستم‌های خانه هوشمند.
3. شارژ دو جهته (ISO 15118-20):فعال کردن ماشین برای تخلیه مجدد برق به شبکه یا خانه.

لایه فیزیکی PLC

سخت‌افزار مورد نیاز برای این کار، مودم HomePlug Green PHY است. از آنجا که ارتباط از طریق خط Control Pilot انجام می‌شود، که سیگنال PWM با فرکانس ۱ کیلوهرتز را نیز حمل می‌کند، مقدار قابل توجهی نویز وجود دارد. PLC از Multiplexing Orthogonal Frequency Division (OFDM) استفاده می‌کند تا اطمینان حاصل شود که داده‌ها - که در فرکانس‌های بین ۲ مگاهرتز و ۳۰ مگاهرتز منتقل می‌شوند - با وجود محیط الکترومغناطیسی خشن یک ایستگاه شارژ پرقدرت، به طور قابل اعتمادی دریافت می‌شوند.

فصل 6: پروتکل‌های ایمنی و پایش عایق (IMD): تشخیص نشتی در سیستم‌های ولتاژ بالا

ایمنی مهم‌ترین نگرانی در شارژ سریع DC است، جایی که ولتاژها می‌توانند از 900 ولت و جریان‌ها به 500 آمپر برسند. یکی از اجزای مهم این معماری ایمنی، دستگاه نظارت بر عایق (IMD) است.

سیستم شناور

برخلاف برق AC خانگی، که در آن نول به زمین متصل است، سیستم‌های شارژ DC «شناور» یا «ایزوله» هستند. نه خط DC+ و نه خط DC- به شاسی خودرو (زمین) متصل نیستند. این بدان معناست که اگر شخصی به طور همزمان یکی از خطوط DC و شاسی را لمس کند، هیچ جریانی نباید از آنها عبور کند زیرا هیچ مدار کاملی به منبع تغذیه وجود ندارد.

نقش IMD

با این حال، اگر نقص عایقی وجود داشته باشد - مانند کابل فرسوده یا نشت مایع خنک‌کننده در داخل باتری - یکی از خطوط جریان مستقیم ممکن است ناخواسته به زمین متصل شود. اگر خطای دوم در خط دیگر رخ دهد، یک اتصال کوتاه خطرناک رخ می‌دهد.

IMD دائماً مقاومت بین باس DC و زمین محافظ (PE) را کنترل می‌کند.

• تست پیش شارژ:قبل از اینکه کنتاکتورهای اصلی برای شروع شارژ بسته شوند، EV و EVSE بررسی عایقی انجام می‌دهند. اگر مقاومت کمتر از یک آستانه مشخص (معمولاً ۱۰۰ اهم در هر ولت) باشد، جلسه قطع می‌شود.
• نظارت مداوم:در طول شارژ، IMD همچنان سیگنال کوچکی را برای نظارت بر تخریب ارسال می‌کند.

پیاده‌سازی IMD در CCS1 در مقابل CCS2

اگرچه اصول کار یکسان است، اما آستانه‌های خاص و زمان‌های پاسخ می‌توانند بین پیاده‌سازی‌های SAE و IEC متفاوت باشند. سیستم‌های CCS2 در اروپا اغلب IMD را مستقیماً در کنترل‌کننده EVSE ادغام می‌کنند، در حالی که سیستم‌های CCS1 ممکن است نظارت توزیع‌شده‌تری بین کابینت برق و توزیع‌کننده داشته باشند. پیچیدگی در سناریوهای «اشتراک‌گذاری سایت» که در آن چندین توزیع‌کننده یک واحد تبدیل برق بزرگ را به اشتراک می‌گذارند، افزایش می‌یابد.

فصل 7: مکانیزم‌های قفل و مدیریت حرارتی: چفت‌های دستی در مقابل سلونوئیدهای الکترونیکی

قابلیت اطمینان مکانیکی دوشاخه، وجه تمایز اصلی بین این دو استاندارد است.

CCS1: مسئولیت لچ

قفل دستی دوشاخه CCS1/J1772 ضعیف‌ترین نقطه آن است. در مکان‌های عمومی، این قفل‌ها اغلب توسط کاربران شکسته می‌شوند یا توسط یخ منجمد می‌شوند. اگر این قفل شکسته باشد، مدار Proximity Pilot (PP) ممکن است بسته نشود و مانع از شروع شارژ خودرو شود. حتی بدتر از آن، یک قفل نیمه شکسته ممکن است به کانکتور اجازه دهد در طول یک جلسه با قدرت بالا تکان بخورد و منجر به قوس الکتریکی و آسیب حرارتی شود.

CCS2: برتری سلونوئید

در CCS2 قفل دسته حذف شده است. ورودی خودرو دارای یک پین موتوری (سلونوئید) است که پس از قرار گرفتن کامل کانکتور، به داخل سوراخی در آن می‌لغزد.

• ایمنی اینترلاک:تا زمانی که سلونوئید حالت «قفل شده» را تأیید نکند، کنتاکتورهای ولتاژ بالای خودرو بسته نخواهند شد.
• پیشگیری از سرقت:کانکتور را نمی‌توان جدا کرد تا زمانی که کاربر قفل خودرو را باز کند یا جلسه را از طریق رابط خودرو متوقف کند، که از قطع اتصال غیرمجاز جلوگیری می‌کند.

مدیریت حرارتی

با افزایش سرعت شارژ به سمت ۴۰۰ کیلووات، مدیریت حرارتی دیگر اختیاری نیست. هر دو CCS1 و CCS2 از حسگرهای دما (معمولاً ترمیستورهای NTC) که در نزدیکی پین‌های DC تعبیه شده‌اند، استفاده می‌کنند.

• کاهش سرعت:اگر دمای پین‌ها از حد مجاز (مثلاً ۸۵ درجه سانتیگراد) فراتر رود، EVSE به طور خودکار جریان را کاهش می‌دهد تا از ذوب شدن محفظه پلاستیکی جلوگیری کند.
• خنک‌کننده مایع:در توزیع‌کننده‌های توان بالا، کابل‌ها به طور قابل توجهی ضخیم‌تر هستند زیرا حاوی کانال‌هایی برای خنک‌کننده مبتنی بر گلیکول هستند. این امر امکان استفاده از رساناهای مسی نازک‌تر (کاهش وزن کابل) را فراهم می‌کند و در عین حال دمای ایمن را در 500 آمپر حفظ می‌کند.

فصل 8: تست قابلیت همکاری (IOP): چالش‌ها در زیرساخت چند فروشنده‌ای

یکی از ناامیدکننده‌ترین تجربیات برای یک راننده خودروهای برقی، «عدم توانایی در دست دادن» است - ماشین و شارژر به سادگی از صحبت کردن امتناع می‌کنند. این یک مشکل قابلیت همکاری (IOP) است.

پیچیدگی پشته نرم‌افزاری

پشته ارتباطی برای CCS شامل چندین لایه است:

1. لایه فیزیکی:کیفیت سیگنال HPGP PLC.
2. لایه پیوند داده:آدرس‌های MAC و اتصال به شبکه
3. لایه شبکه:آدرس‌دهی IPv6 (الزامی توسط ISO 15118).
4. لایه کاربردی:پیام‌رسانی مبتنی بر XML (فشرده‌سازی EXI).

اگر نرم‌افزار شارژر (که در لینوکس یا یک سیستم عامل بلادرنگ پیاده‌سازی شده است) اختلاف زمانی کمی در پروتکل کشف همسایه IPv6 خود داشته باشد، یا اگر تجزیه‌کننده XML خودرو انتظار طرحواره‌ای کمی متفاوت داشته باشد، جلسه با شکست مواجه می‌شود.

رویدادهای تست و صدور گواهینامه

برای مقابله با این، صنعت «جشنواره‌های آزمایش» (Testing Festivals) را به میزبانی سازمان‌هایی مانند CharIN برگزار می‌کند. مهندسان تسلا، فولکس واگن، ABB و زیمنس خودروها و شارژرهای خود را به یک مکان مرکزی می‌آورند تا هر ترکیب ممکن را آزمایش کنند. با وجود این، «دنباله طولانی» میان‌افزار قدیمی EVSE و مدل‌های جدید خودرو تضمین می‌کند که IOP همچنان یک چالش مداوم در اکوسیستم CCS است.

فصل 9: تغییر شرایط ژئوپلیتیکی: شکاف منطقه‌ای و اقتصاد زنجیره تأمین جهانی

انتخاب بین CCS1 و CCS2 به ندرت به برتری فنی مربوط می‌شد؛ بلکه به زیرساخت‌های موجود و حاکمیت منطقه‌ای مربوط می‌شد.

اتحاد اروپایی

اروپا خیلی زود از طریق دستورالعمل زیرساخت سوخت‌های جایگزین (AFID) به سمت اجباری کردن CCS2 حرکت کرد. با مجبور کردن همه شارژرهای عمومی به ارائه رابط Type 2 یا CCS2، اروپا از «جنگ استاندارد» که سال‌ها آمریکای شمالی را درگیر کرده بود، اجتناب کرد. این امر باعث ایجاد یک بازار ثانویه قوی برای قطعات شد و زنجیره تأمین را برای تولیدکنندگان اصلی تجهیزات اروپایی مانند BMW و رنو ساده کرد.

تجزیه آمریکای شمالی

در مقابل، آمریکای شمالی اجازه داد چندین استاندارد در کنار هم وجود داشته باشند: CCS1، CHAdeMO (که توسط نیسان ارائه شده بود) و کانکتور اختصاصی تسلا. این چندپارگی، سرمایه‌گذاری در زیرساخت‌های عمومی را دلسرد کرد، زیرا میزبانان سایت مجبور به خرید توزیع‌کننده‌های چند پروتکلی گران‌قیمت شدند.

کره جنوبی و تایوان

کره جنوبی به دلیل حضور پررنگ جنرال موتورز و تأثیر بازار آمریکا بر صادرات اولیه خودروهای برقی هیوندای/کیا، CCS1 را تا حد زیادی به دنبال ایالات متحده پذیرفت. با این حال، تایوان یک مطالعه موردی جذاب است، جایی که دولت در ابتدا به CCS1 تمایل داشت اما شاهد هجوم گسترده خودروهای CCS2 و NACS بوده است که منجر به یک محیط پیچیده چند استانداردی شده است.

فصل 10: عامل اخلالگر NACS: چگونه SAE J3400 در حال تثبیت جایگاه آمریکای شمالی و تهدید CCS1 است

در اواخر سال ۲۰۲۲، تسلا طرح اختصاصی کانکتور خود را به جهانیان عرضه کرد و نام آن را به استاندارد شارژ آمریکای شمالی (NACS) تغییر داد. ظرف چند ماه، تقریباً تمام خودروسازان بزرگ در آمریکای شمالی - فورد، جنرال موتورز، ریویان، ولوو - تغییر از CCS1 به NACS را اعلام کردند.

مزایای فنی NACS (SAE J3400)

1. فاکتور فرم:NACS به طور قابل توجهی کوچکتر و سبک تر از کانکتور حجیم CCS1 است.
2. پین‌های یکپارچه:برخلاف CCS که پین‌های جداگانه‌ای برای AC و DC دارد، NACS از همان دو پین بزرگ برای هر دو استفاده می‌کند. این امر اندازه ورودی خودرو را کاهش می‌دهد.
3. پروتکل قدیمی:نکته مهم این است که NACS از ... استفاده می‌کند.همانپروتکل ارتباطی PLC با استاندارد ISO 15118 به عنوان CCS. این به این معنی بود که خودروسازان می‌توانستند بدون طراحی مجدد کل پشته نرم‌افزاری خود، دوشاخه فیزیکی را تغییر دهند.

ناقوس مرگ برای CCS1؟

با کدگذاری NACS به عنوان SAE J3400، CCS1 عملاً به یک «استاندارد مرده و در حال اجرا» در ایالات متحده تبدیل شده است. در حالی که هزاران شارژر CCS1 در حال حاضر از طریق برنامه NEVI (زیرساخت ملی خودروهای الکتریکی) نصب می‌شوند، آینده به وضوح از آن NACS است. این تغییر، تولیدکنندگان شارژر مانند SK Signet و ChargePoint را مجبور کرده است تا به سرعت خطوط مونتاژ خود را به سمت استفاده از کابل‌های NACS سوق دهند.

فصل 11: بازارهای آداپتور و انطباق: خطرات قانونی و فنی سخت‌افزارهای چند استاندارده

با تغییر و تحولات جهانی، آداپتورها به یک صنعت چند میلیون دلاری تبدیل شده‌اند. اکنون می‌توانید آداپتورهایی برای تبدیل CCS2 به CCS1، CCS1 به تسلا و تسلا به CCS1 خریداری کنید. با این حال، این راحتی با خطرات قابل توجهی همراه است.

شکاف ایمنی

یک کانکتور CCS دارای گواهینامه برای تحمل جریان ۵۰۰ آمپر طراحی شده و شامل مانیتورینگ حرارتی پیشرفته است. بسیاری از آداپتورهای شخص ثالث که در پلتفرم‌های تجارت الکترونیک فروخته می‌شوند، فاقد این محافظت‌ها هستند.

• خطر قوس الکتریکی:اگر آداپتور به طور کامل در جای خود قرار نگیرد، ممکن است در محل اتصال، قوس‌های ریز ایجاد شود که در نهایت آداپتور را ذوب کرده و به طور بالقوه به شارژر گران‌قیمت خودرو آسیب می‌رساند.
• تأخیر ارتباطی:برخی از آداپتورها از الکترونیک «مرد-در-میان» برای ترجمه پروتکل‌ها (مثلاً CHAdeMO به CCS) استفاده می‌کنند که می‌تواند تأخیری ایجاد کند که باعث وقفه‌های ایمنی در EVSE می‌شود.

مسئولیت و بیمه

از دیدگاه قانونی، استفاده از آداپتور بدون گواهینامه اغلب گارانتی خودرو را باطل می‌کند. اگر در یک ایستگاه شارژ به دلیل آداپتور معیوب آتش‌سوزی رخ دهد، مسئولیت آن مستقیماً بر عهده کاربر است. نهادهای استاندارد اصلی اکنون در تلاشند تا برنامه‌های صدور گواهینامه برای آداپتورها (مانند UL 2251) ایجاد کنند، اما بازار برای پذیرندگان اولیه همچنان مانند "غرب وحشی" است.

فصل 12: چشم‌انداز آینده: شارژ مگاواتی (MCS)، V2X و همگرایی یکپارچه

با نگاه به سال ۲۰۳۰، بحث CCS1 در مقابل CCS2 ممکن است تحت الشعاع فناوری‌های جدید قرار گیرد.

سیستم شارژ مگاوات (MCS)

برای حمل و نقل سنگین، حتی ۳۵۰ کیلووات هم خیلی کند است. این صنعت در حال توسعه MCS است که می‌تواند تا ۳.۷۵ مگاوات (۳۰۰۰ آمپر در ۱۲۵۰ ولت) برق ارائه دهد. جالب اینجاست که کانکتور MCS یک طراحی جهانی واحد است و به طور بالقوه به شکاف منطقه‌ای برای بخش تجاری پایان می‌دهد.

ارتباط خودرو با همه چیز (V2X)

ادغام ISO 15118-20 خودروهای برقی را به نیروگاه‌های سیار تبدیل خواهد کرد. چه یک خودرو از CCS2 استفاده کند و چه از NACS، توانایی تثبیت شبکه در ساعات اوج مصرف، یک جریان درآمد کلیدی برای دارندگان خودروهای برقی خواهد بود.

نتیجه‌گیری

واگرایی بین CCS1 و CCS2 گواهی بر پیچیدگی‌های تعیین استاندارد جهانی است. در حالی که CCS2 به عنوان برنده قطعی در بازار بین‌المللی ظهور کرده است، ظهور NACS قوانین را برای آمریکای شمالی از نو نوشته است. برای مهندسان و سیاست‌گذاران، درس عبرت واضح است: سخت‌افزار فیزیکی گذرا است، اما پروتکل‌های دیجیتال زیربنایی (ISO 15118) و اصول ایمنی (IMD) پایه‌های واقعی آینده الکتریکی هستند. درک این ظرافت‌های فنی برای هر کسی که در دنیای ولتاژ بالای زیرساخت‌های خودروهای برقی فعالیت می‌کند، ضروری است.

فصل ۱۳: ریاضیات مقاومت عایقی: محاسبات R_iso ​​و جریان نشتی

در حوزه ولتاژ بالا (HV) شارژ سریع DC، مقاومت عایق (R_{iso}$) فقط یک پارامتر ایمنی نیست، بلکه یک متغیر قابل اندازه‌گیری است که وضعیت عملیاتی جلسه شارژ را تعیین می‌کند. طبق IEC 61851-23 و SAE J1772، سیستم باید حداقل مقاومت عایق را حفظ کند تا از جریان‌های نشتی خطرناک (I_{leakage}$) که می‌توانند در صورت بروز نقص در شاسی از بدن انسان عبور کنند، جلوگیری شود.

اصل اندازه‌گیری

دستگاه پایش عایق (IMD) معمولاً از روش «مقاومت سوئیچ‌شده» یا «تزریق پالس» برای اندازه‌گیری مقاومت بین هادی‌های DC و زمین حفاظتی (PE) استفاده می‌کند. مقاومت عایق کل به صورت ترکیب موازی مقاومت از خط مثبت به زمین ($R_p$) و خط منفی به زمین ($R_n$) تعریف می‌شود:

$$R_{iso} = \frac{R_p \cdot R_n}{R_p + R_n}$$

الزامات ایمنی معمولاً برای سیستم‌های DC روی ۱۰۰ Ω/V$ تنظیم می‌شود. برای خودرویی که با ۸۰۰ ولت شارژ می‌شود، حداقل R_{iso}$ مجاز به صورت زیر خواهد بود:

800 ولت ضربدر 100 \امگا/ولت = 80,000 \امگا = 80 کیلو اهم

دینامیک جریان نشتی

جریان نشتی تابعی از ظرفیت خازنی پارازیتی سیستم ($C_y$) و مقاومت عایق است. در یک سیستم کاملاً متعادل، $R_p = R_n$ و ولتاژ در نقطه میانی نسبت به زمین صفر است. با این حال، اگر خطایی در ریل مثبت ($R_p \rightarrow 0$) رخ دهد، ریل منفی نسبت به شاسی به $-800V$ تغییر مکان می‌دهد. IMD باید این تغییر را در عرض میلی‌ثانیه تشخیص دهد.

جدول: آستانه‌های ایمنی برای CCS1 در مقابل CCS2

فصل 14: یکپارچگی سیگنال PLC: مدیریت نویز در محیط شارژ 500 کیلووات

ارتباط خط برق (PLC) مورد استفاده در CCS بر اساس مشخصات HomePlug Green PHY (HPGP) است. در حالی که HPGP در ابتدا برای کاربردهای خانه هوشمند کم مصرف طراحی شده بود، پیاده‌سازی آن در محیط‌های شارژ ۵۰۰ کیلوواتی چالش‌های سازگاری الکترومغناطیسی (EMC) شدیدی را به همراه دارد.

کف سر و صدا

شارژرهای جریان مستقیم پرقدرت از سیلیکون کاربید (SiC) با سوئیچینگ سریع یا ترانزیستورهای دوقطبی با گیت عایق (IGBT) در طبقات قدرت خود استفاده می‌کنند. این اجزا در فرکانس‌هایی از 20 کیلوهرتز تا 100 کیلوهرتز سوئیچ می‌کنند و نویز هارمونیک قابل توجهی ایجاد می‌کنند. از آنجایی که PLC در محدوده 2 مگاهرتز تا 30 مگاهرتز کار می‌کند، از نظر تئوری خارج از باند نویز سوئیچینگ اولیه است، اما «زنگ» فرکانس بالا و گذراهای حالت مشترک می‌توانند به راحتی جلوی مودم PLC را اشباع کنند.

میرایی و کوپلینگ

سیگنال کنترل پایلوت (CP) از طریق یک سیم بدون شیلد درون کابل شارژ حمل می‌شود. در فرکانس 30 مگاهرتز، کابل مانند یک خط انتقال پیچیده با تلفات القایی و خازنی قابل توجه عمل می‌کند.

• کابل‌های CCS1:کابل‌های طولانی‌تر و اغلب سنگین‌تر در ایالات متحده می‌توانند منجر به تضعیف بیشتر سیگنال شوند.
• کابل‌های CCS2:در اروپا، کابل‌های کوتاه‌تر در مکان‌های شهری متراکم ممکن است از تداخل سیگنال بین توزیع‌کننده‌های مجاور رنج ببرند.

برای کاهش این مشکل، مهندسان از «واحدهای تزریق سیگنال» (SIU) استفاده می‌کنند که از هسته‌های فریت با نفوذپذیری بالا برای اتصال سیگنال PLC به خط CP استفاده می‌کنند و در عین حال سیگنال PWM 1 کیلوهرتز و نویز فرکانس بالا را مسدود می‌کنند.

فصل ۱۵: ISO 15118-2 در مقابل -20: تکامل معماری توالی‌های پیام

گذار از استاندارد اولیه ISO 15118-2 به استاندارد جدید ISO 15118-20 (که اغلب «Dash 20» نامیده می‌شود) نشان‌دهنده مهم‌ترین ارتقاء نرم‌افزاری در تاریخ شارژ خودروهای برقی است.

ISO 15118-2: بنیاد

نسخه «-۲» یک handshake پایه مبتنی بر XML را ایجاد کرد:

1. پروتکل برنامه پشتیبانی شده:در مورد نسخه مذاکره می‌کند.
2. تنظیمات جلسه:ارتباط را برقرار می‌کند.
3. شناسایی:از RFID یا Plug & Charge پشتیبانی می‌کند.
4. کشف پارامتر شارژ:محدودیت‌های باتری را تغییر می‌دهد.
5. تحویل نیرو:جریان را کنترل می‌کند.

ایزو ۱۵۱۱۸-۲۰: آینده

دش ۲۰ ساختار پیام کاملاً جدیدی را معرفی می‌کند که برای نسل بعدی خدمات انرژی طراحی شده است:

• پشتیبانی دو طرفه:پیام‌های اختصاصی برای تخلیه بار V2G (خودرو به شبکه) و V2H (خودرو به خانه).
• حالت پویا:به شارژر اجازه می‌دهد تا به خودرو دستور دهد جریان خود را به صورت آنی و بر اساس بار شبکه، بدون نیاز به راه‌اندازی مجدد، تغییر دهد.
• امنیت پیشرفته:انتقال از TLS 1.2 به TLS 1.3، که باعث ایجاد handshake سریع‌تر و رمزگذاری قوی‌تر می‌شود.
• مالتی‌پلکسینگ:اجازه می‌دهد چندین سرویس (مثلاً شارژ + همگام‌سازی داده‌ها) از طریق یک اتصال PLC اجرا شوند.

نمودار توالی پیام: اتصال و شارژ (PnC) در مقابل شناسایی خارجی (EIM)

در پی ان سی،ContractSignatureCertChainاز ماشین به شارژر ارسال می‌شود. شارژر این را با سرور OCSP (پروتکل وضعیت گواهی آنلاین) خود تأیید می‌کند. در EIM، کاربر باید یک کارت فیزیکی ارائه دهد و شارژر یک ... ارسال می‌کند.مجاز کردندرخواست به بک‌اند. تأخیر PnC به طور قابل توجهی کمتر است و منجر به یک تجربه کاربری "شبیه تسلا" می‌شود.

فصل 16: مهندسی حرارتی کانکتورهای توان بالا: مواد، مقاومت تماس و خنک‌سازی با مایع

با نزدیک شدن به محدودیت‌های رابط فیزیکی CCS، مهندسی حرارتی به محدودیت اصلی طراحی تبدیل می‌شود.

مقاومت تماسی ($R_{contact}$)

گرمای تولید شده در کانکتور توسط قانون ژول تعریف می‌شود: $P_{heat} = I^2 \cdot R_{contact}$. برای شارژ ۵۰۰ آمپر:

• اگر $R_{تماس} = 0.5 m\Omega$، $P_{گرما} = 500^2 \cdot 0.0005 = 125 W$ باشد.
• اگر $R_{contact}$ به $2.0 m\Omega$ کاهش یابد، $P_{heat} = 500^2 \cdot 0.002 = 500 W$.

۵۰۰ وات گرما در یک دسته پلاستیکی محدود، در عرض چند دقیقه منجر به خرابی فاجعه‌باری می‌شود. به همین دلیل است که آبکاری نقره روی پین‌ها بسیار مهم است. نقره کمترین مقاومت الکتریکی را در بین فلزات دارد و یک سطح خود روان‌کننده ایجاد می‌کند که سایش را در طول هزاران چرخه جفت شدن کاهش می‌دهد.

سیستم‌های خنک‌کننده مایع

برای مدیریت جریان‌های بالاتر از ۳۵۰ آمپر، خنک‌سازی با مایع الزامی است. این سیستم معمولاً از یک واحد چیلر حلقه بسته در داخل کابینت برق استفاده می‌کند.

• نوع مایع خنک کننده:سیالات دی‌الکتریک برای جلوگیری از اتصال کوتاه در صورت نشتی ترجیح داده می‌شوند، اما مخلوط‌های آب-گلیکول به دلیل ظرفیت گرمایی برترشان رایج‌تر هستند.
• طراحی شیلنگ:هادی‌های DC+ و DC- توخالی هستند یا توسط کانال‌های خنک‌کننده احاطه شده‌اند. «صفحه سرد» مستقیماً پشت پین‌ها قرار دارد تا گرما را از سطح تماس دور کند.

فصل 17: مطالعات موردی قابلیت همکاری: اشکال‌زدایی Handshake بین VW ID.4 و شارژرهای Electrify America

یک نمونه معروف از مشکلات مربوط به قابلیت همکاری CCS1 در اوایل عرضه VW ID.4 در ایالات متحده رخ داد. بسیاری از مالکان، خطاهای "حلقه قرمز" (شارژ ناموفق) را در ایستگاه‌های Electrify America (EA) گزارش کردند.

علت اصلی: زمان‌بندی و XML

پس از ماه‌ها ثبت داده‌ها، مهندسان متوجه یک وضعیت رقابتی در ... شدند.تنظیمات جلسهمرحله. شارژر EA (ساخته شده توسط شخص ثالث) در حال ارسال آن بودپروتکل برنامه پشتیبانی شدهسریع‌تر از آنکه نرم‌افزار شارژر داخلی (OBC) خودروی ID.4 بتواند پشته IPv6 خود را راه‌اندازی کند. ماشین پیام را از دست می‌داد، زمان از دست می‌رفت و جلسه را لغو می‌کرد.

راه حل: بافرینگ نرم‌افزاری

این راهکار نیازمند به‌روزرسانی میان‌افزار هم برای خودرو و هم برای شارژر بود. شارژر طوری اصلاح شد که قبل از ارسال اولین پیام PLC منتظر سیگنال «ICMPv6 Neighbor Discovery» بماند و زمان انتظار خودرو از ۲ ثانیه به ۵ ثانیه افزایش یافت. این مطالعه موردی نشان می‌دهد که چرا «آزمایش‌ها» ضروری هستند اما کافی نیستند؛ عوامل محیطی دنیای واقعی و تأخیر شبکه، لایه‌هایی از پیچیدگی را اضافه می‌کنند که آزمایش‌های آزمایشگاهی نمی‌توانند به طور کامل آنها را تکرار کنند.

فصل 18: پیامدهای زنجیره تأمین جهانی: مس، آبکاری نقره و کمبود تراشه‌های HPGP

تولید کانکتورهای CCS یک صنعت بسیار تخصصی است که تحت سلطه چند بازیگر مانند Phoenix Contact، Huber+Suhner و TE Connectivity قرار دارد.

وابستگی به مواد اولیه

• مس:یک کابل خنک‌شده با مایع ۳۵۰ کیلووات می‌تواند بیش از ۱۵ کیلوگرم مس با خلوص بالا داشته باشد. نوسانات قیمت مس مستقیماً بر هزینه سرمایه‌ای (CAPEX) شبکه‌های شارژ تأثیر می‌گذارد.
• نقره:فرآیند آبکاری پین‌های CCS2 نیازمند تکنیک‌های دقیق آبکاری الکتریکی است تا از ایجاد یک لایه یکنواخت ۵ تا ۱۰ میکرونی اطمینان حاصل شود. هرگونه نازک شدن منجر به افزایش مقاومت و فرسودگی زودرس می‌شود.

انحصار چیپست HPGP

تراشه‌های مودم HPGP (HomePlug Green PHY) مغز هر وسیله نقلیه و شارژر CCS هستند. سال‌ها، کوالکام تأمین‌کننده اصلی (سری QCA7000) بود. در طول کمبود جهانی نیمه‌هادی‌ها در سال‌های 2021-2022، کمبود این تراشه‌ها تولید هزاران ایستگاه شارژ را متوقف کرد. این امر منجر به فشار برای تأمین منابع ثانویه شده است و شرکت‌هایی مانند Lumissil و Vertexcom وارد بازار شده‌اند، اما روند صدور گواهینامه برای سیلیکون جدید در بخش خودرو به طرز چشمگیری کند است.

فصل ۱۹: چارچوب‌های نظارتی: NEVI در ایالات متحده در مقابل AFIR در اتحادیه اروپا

دولت‌ها دیگر پذیرش استاندارد را به بازار واگذار نمی‌کنند.

اتحادیه اروپا: AFIR (مقررات زیرساخت سوخت‌های جایگزین)

AFIR اتحادیه اروپا، تهاجمی‌ترین دستور کار در جهان است. این دستور مستلزم موارد زیر است:

• ایستگاه‌های شارژ سریع هر ۶۰ کیلومتر در امتداد بزرگراه‌های اصلی.
• CCS2 به عنوان استاندارد اجباری.
• پرداخت‌های موردی (کارت‌خوان‌های کارت اعتباری) ادغام می‌شوند و از اکوسیستم‌های بسته RFID فاصله می‌گیرند.

ایالات متحده: NEVI (زیرساخت ملی خودروهای برقی)

قانون زیرساخت دو حزبی ایالات متحده، ۵ میلیارد دلار برای هزینه‌یابی اختصاص داد. قوانین NEVI در ابتدا CCS1 را الزامی می‌دانستند. با این حال، پس از تغییر رویکرد NACS، قوانین اصلاح شدند تا کابل‌های NACS تا زمانی که حداقل یک کابل CCS1 در هر سایت وجود داشته باشد، مجاز باشند. این «مدل ترکیبی» یک پل موقت است، زیرا ایالات متحده به سمت آینده‌ای کاملاً SAE J3400 حرکت می‌کند.

فصل 20: همگرایی به سمت SAE J3400 (NACS) و تأثیر آن بر تولید CCS1

تغییر به NACS (SAE J3400) در آمریکای شمالی، نقشه راه CCS1 را اساساً تغییر داده است.

محور تولید

کارخانه‌هایی که برای دسته‌های حجیم CCS1 بهینه‌سازی شده بودند، اکنون برای طراحی کوچکتر NACS در حال تجهیز مجدد هستند. پیچیدگی NACS در پین‌های «دو منظوره» آن نهفته است که برای سوئیچ بین شارژر داخلی AC و باس باتری DC به کنتاکتورهای سوئیچینگ DC پرسرعت در داخل خودرو نیاز دارند.

بقای CCS1

CCS1 احتمالاً در کره جنوبی و به عنوان یک استاندارد قدیمی در ایالات متحده برای دهه آینده باقی خواهد ماند. با این حال، بودجه تحقیق و توسعه برای CCS1 عملاً به صفر رسیده است زیرا صنعت بر NACS و MCS تمرکز دارد. برای تولیدکنندگان جهانی، این به معنای حفظ سه خط تولید جداگانه است:

1. سی سی اس ۲:برای بازار جهانی.
2. ان‌ای‌سی‌اس (J3400):برای آمریکای شمالی.
3. ام سی اس:برای بخش سنگین جهانی.

فصل ۲۱: نتیجه‌گیری: پروتکل یکپارچه در یک دنیای فیزیکی تقسیم‌شده

همانطور که دیدیم، «تفاوت بین CCS1 و CCS2» داستان دو تجلی فیزیکی از یک روح دیجیتال واحد است. چه وسیله نقلیه از دوشاخه گرد CCS1 استفاده کند و چه از دوشاخه تخت CCS2، منطق اساسی ISO 15118، ایمنی نظارت IMD و چالش یکپارچگی سیگنال PLC یکسان باقی می‌ماند.

جنگ استانداردهای شارژ در دهه ۲۰۲۰ به ما آموخته است که قابلیت همکاری فقط مربوط به دوشاخه نیست - بلکه مربوط به نرم‌افزار، شبکه و تجربه کاربری است. با همگرایی جهان به سمت چند استاندارد غالب، تمرکز از «آیا می‌توانم به برق وصل شوم؟» به «شارژ چقدر سریع و هوشمند است؟» تغییر خواهد کرد. گذار به NACS در ایالات متحده و تثبیت CCS2 در اروپا، پایان آغاز انقلاب خودروهای برقی را نشان می‌دهد. دهه آینده با V2G، سرعت مگاوات و یک شبکه شارژ جهانی واقعاً یکپارچه تعریف خواهد شد.

فصل 22: تحلیل دقیق نمودارهای مدار پایلوت مجاورتی (PP) و پایلوت کنترلی (CP)

برای درک واقعی مهندسی پشت CCS، باید مدار معادل خطوط پیلوت را بررسی کرد. این خطوط «اعصاب» سیستم شارژ هستند و تضمین می‌کنند که ولتاژ بالا هرگز روی پین‌های بدون پوشش وجود نداشته باشد و وسیله نقلیه نتواند در حین اتصال حرکت کند.

مدار کنترل پایلوت (CP)

مدار CP یک سیگنال 1 کیلوهرتز، 12 ولت است که توسط EVSE تولید می‌شود. در سمت خودرو، این مدار از یک دیود و یک سری مقاومت ($R_1، R_2، R_3$) تشکیل شده است که خودرو می‌تواند با استفاده از ترانزیستورها یا رله‌ها آنها را به مدار سوئیچ کند.

• هدف دیود:دیود تضمین می‌کند که فقط بخش مثبت سیگنال PWM تحت تأثیر مقاومت‌های خودرو قرار می‌گیرد. این امر به EVSE اجازه می‌دهد تا در صورت تأثیر غیرمنتظره‌ی بخش منفی سیگنال PWM بر اثر نقص در شبکه‌ی مقاومت خودرو، «اتصال کوتاه به زمین» را تشخیص دهد - یک بررسی ایمنی ضروری که مانع از برق‌دار شدن کابل یا کانکتور آسیب‌دیده توسط EVSE می‌شود.

خواندن چرخه وظیفه

EVSE جریان موجود در چرخه وظیفه PWM موج مربعی ۱ کیلوهرتز را کدگذاری می‌کند و وسیله نقلیه قبل از بستن کنتاکتورهای اصلی آن را تفسیر می‌کند:

• چرخه کاری ۵٪:EVSE آماده نیست—شارژ مجاز نیست (برای سیگنالینگ وضعیت استفاده می‌شود).
• چرخه کاری ۱۰٪:آماده برای EVSE، بدون نیاز به تهویه (وضعیت استاندارد برای سیستم‌های DC آب‌بندی شده مدرن).
• چرخه کاری ۱۶-۸۵٪:جریان موجود متناسب با چرخه‌ی کار است - برای مثال، ۵۰٪ نشان‌دهنده‌ی محدودیت ۵۰ آمپر است و به شارژر داخلی خودرو اجازه می‌دهد تا جریان مصرفی خود را به درستی اندازه‌گیری کند.
• چرخه کاری ۹۰-۹۷٪:برای حالت‌های خاص مانند نیاز به تهویه (باتری سرب-اسید قدیمی) یا سیگنال‌دهی DC خاص رزرو شده است.

زیبایی سیستم CP در عدم تقارن ایمن در برابر خرابی آن است: اگر وسیله نقلیه هیچ موج مربعی معتبری نبیند، بدترین حالت را در نظر می‌گیرد و از شارژ شدن خودداری می‌کند؛ اگر EVSE هیچ پاسخ معتبری نبیند، از روشن شدن خودداری می‌کند. بسته شدن هر یک از طرفین به این معنی است که جلسه شارژ نمی‌تواند به طور خطرناکی شروع شود.

مدار آزمایشی مجاورتی (PP)

مدار PP وظیفه مکانیکی کانکتور را بر عهده دارد. این مدار از یک مقاومت ساده برای اتصال به زمین در داخل دوشاخه استفاده می‌کند تا به هر دو طرف بگوید که آیا کابل به طور کامل وارد شده است یا خیر - و از خارج شدن کابل متصل جلوگیری کند.

• مقادیر مقاومت‌ها:یک مقاومت ۱۵۰ اهمی نشان می‌دهد که کابل به خودرو متصل است اما قفل نشده است؛ یک مقاومت ۶۸۰ اهمی نشان می‌دهد که کابل متصل و قفل شده است؛ یک مدار باز (بدون مقاومت) به معنای قطع اتصال کانکتور است. EVSE و خودرو این مقادیر را به طور مداوم می‌خوانند.
• محافظت در برابر خروج از خودرو:اگر سیستم خودرو هنگام آزاد بودن ترمز دستی، وضعیت ۱۵۰ اهم را تشخیص دهد، اجازه درگیر شدن دنده را نمی‌دهد. اگر کابل قفل شده باشد (۶۸۰ اهم)، خودرو اجازه آزاد شدن کانکتور را در حین جریان شارژ نمی‌دهد - و خطر "کشیدن ناگهانی دوشاخه برق‌دار" را از بین می‌برد.
• تشخیص حضور کابل:در سیستم‌های DC، خط PP همچنین تأیید می‌کند که کابل شارژ قبل از اینکه EVSE اجازه بسته شدن کنتاکتورهای ولتاژ بالا را بدهد، به درستی در هر دو انتها قرار گرفته است.

چرا خلبانان در دنیای واقعی اهمیت دارند؟

مدارهای CP و PP در کنار هم دلیل ایمن بودن یک جلسه شارژ حتی با وجود جریان هزار آمپر هستند. همچنین آنها اولین جایی هستند که مهندسان هنگام شروع نشدن یک جلسه به آن نگاه می‌کنند: خوردگی زمین PP، لب‌پریدگی مقاومت CP یا آسیب دیدن پین پیلوت، سهم شگفت‌آوری از تماس‌های سرویس «شارژر روشن نمی‌شود» را تشکیل می‌دهند. درک این مدارها، یک خرابی مرموز را به یک تشخیص ده دقیقه‌ای تبدیل می‌کند.

نکات کلیدی

• مدار CP یک سیگنال PWM با فرکانس ۱ کیلوهرتز حمل می‌کند که چرخه وظیفه آن جریان موجود را کدگذاری می‌کند؛ طراحی مبتنی بر دیود آن امکان تشخیص اتصال کوتاه به زمین را فراهم می‌کند.
• مدار PP از یک شبکه مقاومتی برای تشخیص وجود کابل و وضعیت قفل استفاده می‌کند و محافظت در برابر خروج از مدار و تأیید محل اتصال کانکتور را فراهم می‌کند.
• هر دو مدار در برابر خرابی ایمن هستند: یک سیگنال پایلوت مفقود یا نامعتبر، قبل از بسته شدن هر کنتاکتور ولتاژ بالا، جلسه را لغو می‌کند.
• خطاهای خط پیلوت از جمله رایج‌ترین خطاهای مربوط به استارت شارژر هستند - یک مولتی‌متر و این دانش مداری اکثر آنها را در عرض چند دقیقه حل می‌کند.

با مهندسان MIDA Power در مورد شارژرهای CCS1/CCS2 خود که دارای مدار آزمایشی ساخته شده برای تشخیص میدانی هستند، تماس بگیرید: نقاط تست با برچسب واضح، کدهای خطای استاندارد و مستندات خدماتی که تکنسین‌ها را در عیب‌یابی CP/PP راهنمایی می‌کند. برای دریافت مستندات فنی، پشتیبانی آموزشی و مشخصات محصول با ما تماس بگیرید.