CCS1 և CCS2 ստանդարտների խորը վերլուծություն. Հաղորդակցության արձանագրություններ և NACS ինտեգրացիա

Գլոբալ լիցքավորման պարադոքսի վերծանումը. CCS1-ի և CCS2-ի ստանդարտների, ֆիզիկական շերտի հաղորդակցման արձանագրությունների, մեկուսացման մոնիթորինգի ճարտարապետությունների և NACS ինտեգրման ուղղությամբ աշխարհաքաղաքական տեղաշարժի բազմաչափ տեխնիկական խորը վերլուծություն:

Գլուխ 1. Ներածություն. Համաշխարհային էլեկտրաֆիկացման և ստանդարտ պատերազմի լանդշաֆտը

Համաշխարհային ավտոմոբիլային արդյունաբերությունն այժմ անցնում է իր դարավոր պատմության ամենակարևոր տեխնոլոգիական շրջադարձերից մեկը՝ անցումը ներքին այրման շարժիչներից (ICE) էլեկտրական մեքենաների (EV): Մինչդեռ լիթիում-իոնային մարտկոցների քիմիան և սիլիցիումի կարբիդի (SiC) ինվերտորների արդյունավետությունը հաճախ հայտնվում են լրատվամիջոցների ուշադրության կենտրոնում, այս հեղափոխության չգովերգված հերոսը՝ և հաճախակի խոչընդոտ հանդիսացող գործոնը, լիցքավորման ինտերֆեյսն է:

Լիցքավորման ստանդարտը էլեկտրական մեքենաների էկոհամակարգի պորտալարն է։ Այն պարզապես վարդակ և խրոց չէ, այլ բարձր լարման էլեկտրական էլեկտրոնիկայի, թվային հաղորդակցման արձանագրությունների և անվտանգության կողպեքների բարդ համակարգ։ Այսօր աշխարհը հիմնականում բաժանված է համակցված լիցքավորման համակարգի (CCS) երկու ճամբարի՝ CCS1 (տարածված Հյուսիսային Ամերիկայում և Կորեայում) և CCS2 (տարածված Եվրոպայում և մյուս տարածաշրջանների մեծ մասում)։

Սակայն այս երկուական բաժանումը խաթարվում է։ Հյուսիսամերիկյան լիցքավորման ստանդարտի (NACS) ի հայտ գալը, որը վերջերս կոդավորվել է որպես SAE J3400, ցնցող ալիքներ է առաջացրել արդյունաբերության մեջ՝ սպառնալով CCS1-ը հնացած դարձնել ներքին շուկայում։ Միևնույն ժամանակ, CCS2-ի բարդությունները շարունակում են զարգանալ ISO 15118-20-ի ներդրմամբ, որը հնարավորություն է տալիս գործարկել այնպիսի գործառույթներ, ինչպիսիք են «Միացրու և լիցքավորիր» և «Տրանսպորտային միջոցից ցանց» (V2G) համակարգերը։

Այս հոդվածը ներկայացնում է CCS1-ի և CCS2-ի համապարփակ, 360 աստիճանի տեխնիկական վերլուծություն: Մենք կուսումնասիրենք դրանց մեխանիկական տարբերությունները, իմպուլսի լայնության մոդուլյացիայի (PWM) և էլեկտրահաղորդման գծի կապի (PLC) հիմքում ընկած ազդանշանային տրամաբանությունը, մեկուսացման մոնիթորինգի սարքերի (IMD) կարևորագույն անվտանգության գործառույթը և այս ստանդարտները ձևավորած բարդ աշխարհաքաղաքական և մատակարարման շղթայի ուժերը: Մենք նաև կուսումնասիրենք հանրային լիցքավորման ցանցերին բախվող փոխգործունակության մարտահրավերները և երրորդ կողմի ադապտերների օգտագործման շուրջ բարձր ռիսկային իրավական միջավայրը:

Գլուխ 2. Էվոլյուցիոն արմատներ. SAE J1772 ընդդեմ IEC 62196-2-ի և CCS-ի ուղին

Համակցված լիցքավորման համակարգը հասկանալու համար նախ պետք է նայել դրանց նախորդող փոփոխական հոսանքի լիցքավորման ստանդարտներին: CCS-ը, ըստ էության, «լրացում» է առկա փոփոխական հոսանքի վարդակների համար, այստեղից էլ՝ «համակցված» անվանումը:

1-ին տիպի շաքարախտի ծնունդը (SAE J1772)

2000-ականների սկզբին Միացյալ Նահանգների ավտոմոբիլային ինժեներների ընկերությունը (SAE) մշակեց J1772 ստանդարտը: Ֆիզիկական միակցիչը, որը հաճախ անվանում են Yazaki միակցիչ կամ 1-ին տիպի միակցիչ, նախատեսված էր միաֆազ AC լիցքավորման համար: Այն ուներ հինգ միակցիչ՝ L1 (1-ին գիծ), N (չեզոք), PE (պաշտպանիչ հողանցում), CP (կառավարման օդաչու) և PP (մոտեցման օդաչու):

1-ին տեսակը օպտիմալացված էր Հյուսիսային Ամերիկայի էլեկտրացանցի համար, որտեղ բնակելի տների համար նախատեսված էլեկտրաէներգիան սովորաբար 120 Վ կամ 240 Վ միաֆազ է: Մեխանիկական դիզայնը ներառում էր ձեռքով կառավարվող փական՝ միակցիչը մեքենային ամրացնելու համար, և միկրոանջատիչ՝ լիցքավորման սեանսի սկիզբն ու ավարտը ազդարարելու համար:

2-րդ տիպի վերելքը (IEC 62196-2)

Միաժամանակ, Եվրոպայում Միջազգային էլեկտրատեխնիկական հանձնաժողովը (IEC) աշխատում էր եվրոպական ցանցի համար հարմար ստանդարտի վրա, որը աջակցում էր եռաֆազ փոփոխական հոսանքի սնուցմանը: Արդյունքը Մեննեքսի միացուցիչն էր կամ 2-րդ տեսակը, որը կոդավորվել էր IEC 62196-2 ստանդարտի համաձայն:

Ի տարբերություն 1-ին տիպի, 2-րդ տեսակը յոթ ցցանի միակցիչ է՝ L1, L2, L3, N, PE, CP և PP: Երեք փուլը աջակցելով՝ 2-րդ տեսակը կարող էր մատակարարել մինչև 22 կՎտ փոփոխական հոսանք (32 Ա 400 Վ-ում), մինչդեռ 1-ին տեսակը սովորաբար սահմանափակվում էր 7.4 կՎտ-ով կամ 19.2 կՎտ-ով՝ հազվագյուտ բարձր հոսանքի կոնֆիգուրացիաներում: Ավելին, 2-րդ տեսակը հրաժարվեց ձեռքով կարգավորվող փականից՝ ընտրելով էլեկտրոնային կողպեքով սոլենոիդ մեքենայի մուտքի ներսում:

«Կոմբո» լուծում

Արագ լիցքավորման պահանջարկի աճին զուգընթաց, ինժեներները բախվեցին դիլեմայի. ինչպե՞ս ավելացնել բարձր հզորության հաստատուն հոսանքի լիցքավորում՝ առանց մեքենայի վրա երկրորդ, առանձին միացք պահանջելու։ Լուծումը համակցված լիցքավորման համակարգն էր։

• CCS1 (Կոմբո 1):Վերցնում է 1-ին տիպի AC միակցիչը և դրա տակ ավելացնում երկու հսկայական հաստատուն հոսանքի միակցիչներ (DC+ և DC-):
• CCS2 (Կոմբո 2):Վերցնում է 2-րդ տիպի AC միակցիչը և դրա տակ ավելացնում նույն երկու հաստատուն հոսանքի միակցիչները։

Երկու դեպքում էլ, առկա կառավարման օդաչուի (CP) և պաշտպանիչ հողանցման (PE) միացումները վերօգտագործվում են DC ձեռքսեղմման համար՝ ապահովելով հետադարձ համատեղելիության որոշակի մակարդակ և նվազեցնելով մեքենայի ներքին լարերի բարդությունը։

Գլուխ 3. Ֆիզիկական ճարտարապետության խորը ուսումնասիրություն. Combo 1-ի և Combo 2-ի մեխանիկական նախագծումը և pinout-ները

CCS1-ի և CCS2-ի միջև ֆիզիկական տարբերությունները միայն գեղագիտական ​​չեն. դրանք արտացոլում են ցանցային ենթակառուցվածքների և անվտանգության փիլիսոփայությունների հիմնարար տարբերությունները։

CCS1 (SAE J1772 համակցված)

CCS1 միակցիչը բնութագրվում է J1772-ից ժառանգված «կլոր վերևի» դիզայնով։

• PIN-ի կոնֆիգուրացիա՝Վերևում կա 5 միակցիչ (L1, N, PE, CP, PP) և ներքևում կա 2 մեծ միակցիչ (DC+, DC-):
• Կողպման մեխանիզմ՝CCS1-ը հիմնված է բռնակի վրա տեղադրված մեխանիկական փականների վրա։ Օգտագործողը սեղմում է կոճակը՝ խցանը բացելու համար։ Այս դիզայնը քննադատության է ենթարկվել կոտրվելու հակվածության և օգտատերերին թույլ տալու համար հանել խցանը, երբ հոսանքը դեռ կարող է հոսել (չնայած CP ազդանշանը նախատեսված է հոսանքը փականը բացելուց անմիջապես հետո դադարեցնելու համար)։
• Սառեցում:Ժամանակակից գերարագ CCS1 լիցքավորիչները (350 կՎտ+) օգտագործում են հեղուկով սառեցվող մալուխներ, որտեղ սառեցնող հեղուկը շրջանառվում է հաստատուն հոսանքի հաղորդալարերի և երբեմն՝ հենց ամրակների շուրջ՝ բարձր հոսանքի (500Ա+) սեանսների ընթացքում գերտաքացումը կանխելու համար։

CCS2 (IEC 62196-3 համակցված)

CCS2 միակցիչն օգտագործում է 2-րդ տիպի «հարթ կողմերով» դիզայնը:

• PIN-ի կոնֆիգուրացիա՝7 քորոց վերևում (L1, L2, L3, N, PE, CP, PP) և 2 մեծ քորոց ներքևում (DC+, DC-):
• Կողպման մեխանիզմ՝CCS2-ը միշտ էլեկտրոնային կերպով կողպվում է մեքենայի կողմից։ Բռնակի վրա կոճակ չկա։ Սա, ընդհանուր առմամբ, համարվում է ավելի հուսալի և անվտանգ, քանի որ մեքենան լիովին վերահսկում է, թե երբ կարող է միակցիչը հանվել։
• Ցանցի համատեղելիություն.Քանի որ CCS2-ը պարունակում է L2 և L3 միակցիչներ, CCS2-ով հագեցած մեքենան կարող է լիարժեք օգտագործել եռաֆազ փոփոխական հոսանքի լիցքավորումը տանը կամ աշխատավայրում, ինչը այն զգալիորեն ավելի բազմակողմանի է դարձնում եվրոպական և ասիական շուկաներում։

Համեմատական ​​աղյուսակ. CCS1-ի և CCS2-ի ֆիզիկական բնութագրերը

Գլուխ 4. Կառավարման ազդանշանի տրամաբանություն. PWM (Pulse Width Modulation) և հիմնարար ձեռքսեղմումը

Մինչև որևէ բարձր լարման էլեկտրոնների հոսքը, էլեկտրական տրանսպորտային միջոցի մատակարարման սարքավորումները (EVSE) և էլեկտրական տրանսպորտային միջոցը (EV) պետք է կատարեն ցածր լարման ձեռքսեղմում: Այս գործընթացը կարգավորվում է հաղորդակցության երկու շերտերով՝ հին PWM ազդանշանով և ժամանակակից PLC ազդանշանով:

PWM ազդանշան (IEC 61851-1)

Կառավարման օդաչուի (CP) գիծը օգտագործում է 12V իմպուլսային լայնության մոդուլյացիայի (PWM) ազդանշան 1 կՀց հաճախականությամբ՝ հիմնական վիճակները հաղորդելու համար: Սա հուսալի, անալոգային մեթոդ է, որը տասնամյակից ավելի է, ինչ էլեկտրական մեքենաների լիցքավորման հիմքն է հանդիսացել:

• Ա նահանգ (12 Վ):Միացված տրանսպորտային միջոց չկա։
• Բ նահանգ (9V):Մեքենան միացված է, պատրաստ չէ լիցքավորման։
• Գ նահանգ (6Վ):Տրանսպորտային միջոցը միացված է և պատրաստ է լիցքավորման (օդափոխությունը պարտադիր չէ):
• D նահանգ (3V):Տրանսպորտային միջոցը միացված է և պատրաստ է լիցքավորման (անհրաժեշտ է օդափոխություն):
• Աշխատանքային ցիկլ՝1 կՀց հաճախականության ազդանշանի «միացված» ժամանակի տոկոսը ցույց է տալիս մեքենային EVSE-ի կողմից ապահովվող առավելագույն հոսանքը։ Օրինակ, 25% աշխատանքային ցիկլը կարող է ներկայացնել 15 Ամպեր։

Անցումը դեպի Վաշինգտոն

AC հոսանքի լիցքավորման համար PWM ազդանշանը բավարար է: Սակայն, DC հոսանքի լիցքավորման համար EV-ն և EVSE-ն պետք է փոխանակեն բարդ տվյալներ, ինչպիսիք են մարտկոցի լիցքավորման վիճակը (SoC), պահանջվող լարումը և թվային ստորագրությունները՝ հաշվառման համար: Ահա թե որտեղ է PWM-ը հասնում իր սահմանին:

CCS-ում CP գիծը «վերաօգտագործվում է»։ Երբ ֆիզիկական միացում է հայտնաբերվում PWM-ի միջոցով, համակարգը բարձր հաճախականության թվային ազդանշան է ուղարկում CP գծին՝ օգտագործելով էլեկտրամատակարարման գծի հաղորդակցություն (PLC): PWM ազդանշանը մնում է ֆիքսված 5% աշխատանքային ցիկլի վրա, որը գործում է որպես «թվային անջատիչ», որը ազդանշան է տալիս էլեկտրական մեքենային՝ HomePlug Green PHY (HPGP) PLC արձանագրությունը գործարկելու համար։

Գլուխ 5. Առաջադեմ հաղորդակցություններ. ISO 15118, DIN 70121 և PLC-ի (էլեկտրահաղորդման գծի հաղորդակցություն) դերը

Թեև CCS1-ի և CCS2-ի ֆիզիկական միացումները տարբերվում են, համակարգի «ուղեղները» զարմանալիորեն նման են։ Երկուսն էլ հիմնված են ISO/IEC 15118 և DIN 70121 ստանդարտների վրա՝ հաստատուն հոսանքի հաղորդակցության համար։

DIN 70121: Կամուրջ դեպի Վաշինգտոն

DIN 70121-ը CCS-ի համար հաստատուն հոսանքի լիցքավորման հաղորդակցության առաջին իրականացումն էր: Այն ISO 15118 վաղ նախագծերի ենթախումբ է: Այն թույլ է տալիս մեքենային և լիցքավորիչին փոխանակել հետևյալ հաղորդագրությունները.

• Ծառայության հայտնաբերում:Ի՞նչ ծառայություններ (AC/DC) է առաջարկում լիցքավորիչը։
• Լիցքի Պարամետրի Հայտնաբերումը՝Որո՞նք են մարտկոցի և լիցքավորիչի լարման և հոսանքի սահմանները։
• Էլեկտրաէներգիայի մատակարարում:Էներգիայի հոսքը սկսելու կամ դադարեցնելու իրական հրամանը։

ISO 15118: Խելացի լիցքավորման ստանդարտ

ISO 15118-ը էլեկտրական մեքենաների հաղորդակցության «ոսկե ստանդարտն» է: Այն բազմաբաժին ստանդարտ է, որը ներկայացնում է մի քանի առաջադեմ հնարավորություններ.

1. Միացրեք և լիցքավորեք (PnC):Հանրային բանալիի ենթակառուցվածքի (PKI) միջոցով մեքենան կարող է անվտանգ կերպով նույնականացնել իրեն լիցքավորիչին և ավտոմատ կերպով կատարել վճարումները: RFID քարտերի կամ հավելվածների կարիք չկա:
2. Ավելացված արժեքի ծառայություններ՝Տեղեկատվություն տեղական էներգիայի գների կամ խելացի տան համակարգերի հետ ինտեգրման մասին։
3. Երկկողմանի լիցքավորում (ISO 15118-20):Հնարավորություն տալով մեքենային էլեկտրաէներգիան հետ լիցքաթափել ցանցին կամ տանը։

PLC ֆիզիկական շերտը

Դրա համար անհրաժեշտ սարքավորումները HomePlug Green PHY մոդեմն են: Քանի որ կապը տեղի է ունենում Control Pilot գծի միջոցով, որը նույնպես կրում է 1 կՀց PWM ազդանշան, կա զգալի քանակությամբ աղմուկ: PLC-ն օգտագործում է Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)՝ ապահովելու համար, որ տվյալները, որոնք փոխանցվում են 2 ՄՀց-ից մինչև 30 ՄՀց հաճախականություններով, հուսալիորեն ստացվեն՝ չնայած բարձր հզորության լիցքավորման կայանի կոշտ էլեկտրամագնիսական միջավայրին:

Գլուխ 6. Անվտանգության արձանագրություններ և մեկուսացման մոնիթորինգ (IMD). Բարձրավոլտ համակարգերում արտահոսքի հայտնաբերում

Անվտանգությունը հիմնական մտահոգությունն է DC արագ լիցքավորման դեպքում, որտեղ լարումները կարող են գերազանցել 900 Վ-ը, իսկ հոսանքները՝ հասնել 500 Ա-ի: Այս անվտանգության ճարտարապետության կարևորագույն բաղադրիչը մեկուսացման մոնիթորինգի սարքն է (IMD):

Լողացող համակարգը

Ի տարբերություն բնակելի տների փոփոխական հոսանքի, որտեղ չեզոքը միացված է հողանցմանը, հաստատուն հոսանքի լիցքավորման համակարգերը «լողացող» կամ «մեկուսացված» են։ Ո՛չ հաստատուն հոսանքի+, ո՛չ էլ հաստատուն հոսանքի գիծը միացված չէ մեքենայի շասսիին (հողանցում)։ Սա նշանակում է, որ եթե մարդը միաժամանակ դիպչի հաստատուն հոսանքի գծերից մեկին և շասսիին, դրանց միջով հոսանք չպետք է անցնի, քանի որ աղբյուրին վերադարձող ամբողջական միացում չկա։

IMD-ի դերը

Սակայն, եթե մեկուսացման խափանում կա, օրինակ՝ մաշված մալուխ կամ մարտկոցի ներսում սառեցնող հեղուկի արտահոսք, հաստատուն հոսանքի գծերից մեկը կարող է պատահաբար հողանցվել։ Եթե մյուս գծի վրա երկրորդ խափանում է առաջանում, տեղի է ունենում վտանգավոր կարճ միացում։

IMD-ն անընդհատ վերահսկում է DC լարման միացման և պաշտպանիչ հողանցման (PE) միջև դիմադրությունը։

• Նախնական լիցքավորման թեստ.Մինչև գլխավոր կոնտակտորների փակվելը՝ լիցքավորումը սկսելու համար, էլեկտրական և էլեկտրական լարման համակարգերը (EV) ստուգում են մեկուսացումը։ Եթե դիմադրությունը որոշակի շեմից ցածր է (սովորաբար 100 օհմ մեկ վոլտի համար), սեանսը ընդհատվում է։
• Անընդհատ մոնիթորինգ.Լիցքավորման ընթացքում IMD-ն շարունակում է փոքր ազդանշան ներարկել՝ վատթարացումը վերահսկելու համար։

CCS1 ընդդեմ CCS2 IMD իրականացում

Չնայած սկզբունքը նույնն է, կոնկրետ շեմերը և արձագանքման ժամանակը կարող են տարբեր լինել SAE և IEC իրականացումների միջև: Եվրոպայում CCS2 համակարգերը հաճախ IMD-ն ինտեգրում են անմիջապես EVSE-ի կառավարիչի մեջ, մինչդեռ CCS1 համակարգերը կարող են ունենալ ավելի բաշխված մոնիթորինգ էլեկտրական պահարանի և բաշխիչի միջև: Բարդությունն աճում է «տարածքի համատեղ օգտագործման» սցենարներում, երբ մի քանի բաշխիչներ կիսում են մեկ մեծ էներգիայի փոխակերպման միավոր:

Գլուխ 7. Կողպման մեխանիզմներ և ջերմային կառավարում. Ձեռքով փականներ ընդդեմ էլեկտրոնային սոլենոիդների

Խցանի մեխանիկական հուսալիությունը երկու ստանդարտների միջև հիմնական տարբերակիչ գործոնն է։

CCS1: Փակման պատասխանատվություն

CCS1/J1772 միակցիչի ձեռքով փականը դրա ամենաթույլ կետն է: Հանրային վայրերում այս փակիչները հաճախ կոտրվում են օգտատերերի կողմից կամ սառույցի պատճառով սառչում: Եթե փականը կոտրված է, Proximity Pilot (PP) միացումը կարող է չփակվել, ինչը կխանգարի մեքենային սկսել լիցքավորումը: Ավելի վատն այն է, որ մասնակիորեն կոտրված փականը կարող է թույլ տալ միակցիչին տատանվել բարձր հզորության սեանսի ընթացքում, ինչը կհանգեցնի աղեղային և ջերմային վնասման:

CCS2: Սոլենոիդի գերազանցությունը

CCS2-ը վերացնում է բռնակի փականը։ Տրանսպորտային միջոցի մուտքը ունի շարժիչով աշխատող քորոց (սոլենոիդ), որը լիովին տեղադրվելուց հետո սահում է միակցիչի անցքի մեջ։

• Միջկողպեքի անվտանգություն.Տրանսպորտային միջոցը չի փակի իր բարձր լարման կոնտակտորները, մինչև սոլենոիդը չհաստատի «կողպված» վիճակը։
• Գողության կանխարգելում.Միակցիչը չի կարող հեռացվել մինչև օգտատերը չբացի մեքենան կամ չդադարեցնի սեսիան մեքենայի ինտերֆեյսի միջոցով, կանխելով չարտոնված անջատումը։

Ջերմային կառավարում

Քանի որ լիցքավորման արագությունը մոտենում է 400 կՎտ-ի, ջերմային կառավարումը այլևս լրացուցիչ չէ: CCS1-ը և CCS2-ը օգտագործում են ջերմաստիճանի սենսորներ (սովորաբար NTC ջերմաչափեր), որոնք տեղադրված են DC միացումների մոտ:

• Դեգրադացիա՝Եթե ​​միացումների ջերմաստիճանը գերազանցում է անվտանգ սահմանը (օրինակ՝ 85°C), EVSE-ն ավտոմատ կերպով կ«նվազեցնի» կամ կնվազեցնի հոսանքը՝ պլաստիկե պատյանի հալվելը կանխելու համար։
• Հեղուկային սառեցում.Բարձր հզորության դիսպենսերներում մալուխները նկատելիորեն ավելի հաստ են, քանի որ դրանք պարունակում են գլիկոլի վրա հիմնված սառեցնող հեղուկի համար նախատեսված ալիքներ: Սա թույլ է տալիս օգտագործել ավելի բարակ պղնձե հաղորդիչներ (նվազեցնելով մալուխի քաշը)՝ միաժամանակ պահպանելով անվտանգ ջերմաստիճանը 500A-ի վրա:

Գլուխ 8. Փոխգործունակության (IOP) փորձարկում. մարտահրավերներ բազմամատակարար ենթակառուցվածքներում

Էլեկտրական մեքենայի վարորդի համար ամենահիասթափեցնող փորձառություններից մեկը «ձեռքսեղմման ձախողումն» է. մեքենան և լիցքավորիչը պարզապես հրաժարվում են խոսել: Սա փոխգործունակության (IOP) խնդիր է:

Ծրագրային ապահովման բարդությունը

CCS-ի հաղորդակցման կույտը ներառում է մի քանի շերտեր՝

1. Ֆիզիկական շերտ՝HPGP PLC ազդանշանի որակը։
2. Տվյալների կապի շերտ՝MAC հասցեներ և ցանցին միանալը։
3. Ցանցային շերտ՝IPv6 հասցեավորում (պահանջվում է ISO 15118 ստանդարտով):
4. Կիրառական շերտ՝XML-ի վրա հիմնված հաղորդագրությունների փոխանակում (EXI սեղմում):

Եթե ​​լիցքավորիչի ծրագիրը (ներդրված Linux-ում կամ իրական ժամանակի օպերացիոն համակարգում) ունի աննշան ժամանակային անհամապատասխանություն իր IPv6 Neighbor Discovery Protocol-ում, կամ եթե մեքենայի XML վերլուծիչը ակնկալում է մի փոքր այլ սխեմա, սեսիան ձախողվում է։

Փորձարկման միջոցառումներ և հավաստագրում

Դրա դեմ պայքարելու համար արդյունաբերությունը կազմակերպում է «Testivals» (Փորձարկման փառատոներ), որոնք կազմակերպվում են CharIN-ի նման կազմակերպությունների կողմից: Tesla-ի, VW-ի, ABB-ի և Siemens-ի ինժեներները իրենց մեքենաներն ու լիցքավորիչները բերում են կենտրոնական վայր՝ փորձարկելու բոլոր հնարավոր համադրությունները: Այնուամենայնիվ, EVSE-ի հին ծրագրային ապահովման և նոր մեքենաների մոդելների «երկար պոչը» ապահովում է, որ IOP-ը մնում է մշտական ​​մարտահրավեր CCS էկոհամակարգում:

Գլուխ 9. Աշխարհաքաղաքական շարժվող ավազներ. տարածաշրջանային բաժանումը և գլոբալ մատակարարման շղթայի տնտեսագիտությունը

CCS1-ի և CCS2-ի միջև ընտրությունը հազվադեպ էր կապված տեխնիկական գերազանցության հետ. այն վերաբերում էր առկա ենթակառուցվածքներին և տարածաշրջանային ինքնիշխանությանը։

Եվրոպական համախմբումը

Եվրոպան վաղաժամ ձեռնարկեց CCS2-ը պարտադիր դարձնելու քայլեր՝ այլընտրանքային վառելիքի ենթակառուցվածքների վերաբերյալ դիրեկտիվի (AFID) միջոցով: Բոլոր հանրային լիցքավորիչներին պարտադրելով ապահովել 2-րդ տիպի կամ CCS2 միջերես, Եվրոպան խուսափեց «ստանդարտ պատերազմից», որը տարիներ շարունակ տանջում էր Հյուսիսային Ամերիկան: Սա թույլ տվեց ստեղծել բաղադրիչների կայուն երկրորդային շուկա և պարզեցրեց մատակարարման շղթան եվրոպական OEM-ների համար, ինչպիսիք են BMW-ն և Renault-ն:

Հյուսիսային Ամերիկայի մասնատումը

Հյուսիսային Ամերիկան, ընդհակառակը, թույլ էր տալիս համակեցություն ունենալ մի քանի ստանդարտների՝ CCS1-ի, CHAdeMO-ի (Nissan-ի կողմից առաջ մղված) և Tesla-ի սեփական միակցիչի։ Այս մասնատումը խոչընդոտում էր հանրային ենթակառուցվածքներում ներդրումները, քանի որ կայքի հոսթինգը ստիպված էր գնել թանկարժեք բազմապրոտոկոլային դիսպենսերներ։

Հարավային Կորեան և Թայվանը

Հարավային Կորեան ընդունեց CCS1-ը՝ մեծապես հետևելով ԱՄՆ-ի օրինակին՝ GM-ի ուժեղ ներկայության և Hyundai/Kia-ի վաղ շրջանի էլեկտրական մեքենաների արտահանման վրա ԱՄՆ շուկայի ազդեցության շնորհիվ: Սակայն Թայվանը հետաքրքիր ուսումնասիրության դեպք է, որտեղ կառավարությունը սկզբում հակված էր CCS1-ին, բայց նկատել է CCS2 և NACS մեքենաների զանգվածային ներհոսք, ինչը հանգեցրել է բարդ բազմաչափ միջավայրի:

Գլուխ 10. NACS-ի խափանողը. Ինչպես է SAE J3400-ը համախմբում Հյուսիսային Ամերիկան ​​և սպառնում CCS1-ին

2022 թվականի վերջին Tesla-ն աշխարհին ներկայացրեց իր սեփական միակցիչի դիզայնը՝ վերանվանելով այն Հյուսիսամերիկյան լիցքավորման ստանդարտ (NACS): Մի քանի ամսվա ընթացքում Հյուսիսային Ամերիկայի գրեթե բոլոր խոշոր ավտոարտադրողները՝ Ford-ը, GM-ը, Rivian-ը, Volvo-ն, հայտարարեցին CCS1-ից NACS-ի անցնելու մասին:

NACS-ի (SAE J3400) տեխնիկական առավելությունները

1. Ձևի գործոն՝NACS-ը զգալիորեն ավելի փոքր և թեթև է, քան ծավալուն CCS1 միակցիչը։
2. Ինտեգրված քորոցներ՝Ի տարբերություն CCS-ի, որն ունի առանձին միացումներ փոփոխական և հաստատուն հոսանքի համար, NACS-ը օգտագործում է նույն երկու մեծ միացումները երկուսի համար էլ։ Սա նվազեցնում է մեքենայի մուտքի չափը։
3. Ժառանգված արձանագրություն՝Կարևոր է նշել, որ NACS-ը օգտագործում էնույնըISO 15118 PLC հաղորդակցման արձանագրությունը որպես CCS: Սա նշանակում էր, որ ավտոարտադրողները կարող էին փոխել ֆիզիկական միակցիչը՝ առանց իրենց ամբողջ ծրագրային փաթեթը վերաձևավորելու:

CCS1-ի մահվան ազդանշանը՞

NACS-ի SAE J3400 կոդավորմամբ, CCS1-ը փաստացի «մեռած չափանիշ» է Միացյալ Նահանգներում: Մինչդեռ հազարավոր CCS1 լիցքավորիչներ ներկայումս տեղադրվում են NEVI (Ազգային էլեկտրական տրանսպորտային միջոցների ենթակառուցվածք) ծրագրի միջոցով, ապագան անկասկած NACS-ն է: Այս փոփոխությունը ստիպել է լիցքավորիչների արտադրողներին, ինչպիսիք են SK Signet-ը և ChargePoint-ը, արագորեն փոխել իրենց հավաքման գծերը՝ ներառելով NACS մալուխներ:

Գլուխ 11. Ադապտերի շուկաներ և համապատասխանություն. Խաչաձև ստանդարտ սարքավորումների իրավական և տեխնիկական ռիսկերը

Աշխարհում տեղի ունեցող փոփոխությունների հետ մեկտեղ, ադապտերները դարձել են բազմամիլիոն դոլարանոց արդյունաբերություն։ Այժմ դուք կարող եք գնել ադապտերներ՝ CCS2-ը CCS1-ի, CCS1-ը Tesla-ի և Tesla-ն CCS1-ի փոխակերպելու համար։ Սակայն այս հարմարավետությունը կապված է զգալի ռիսկերի հետ։

Անվտանգության բացը

Հավաստագրված CCS միակցիչը նախատեսված է 500A լարման համար և ներառում է բարդ ջերմային մոնիթորինգ: Էլեկտրոնային առևտրի հարթակներում վաճառվող շատ երրորդ կողմի ադապտերներ չունեն այս պաշտպանությունները:

• Աղեղնահարման ռիսկ.Եթե ​​ադապտերը կատարյալ չի տեղավորվում, ինտերֆեյսում կարող է միկրոաղեղ առաջանալ, ինչը, ի վերջո, կհալեցնի ադապտերը և հնարավոր է՝ վնասի մեքենայի թանկարժեք ներկառուցված լիցքավորիչը։
• Հաղորդակցության լատենտություն՝Որոշ ադապտերներ օգտագործում են «միջնորդ-մարդ» էլեկտրոնիկա՝ արձանագրությունները թարգմանելու համար (օրինակ՝ CHAdeMO-ից CCS), ինչը կարող է առաջացնել լատենտություն, որը կարող է առաջացնել անվտանգության ժամկետի ավարտ EVSE-ում։

Պատասխանատվություն և ապահովագրություն

Իրավական տեսանկյունից, չհավաստագրված ադապտերի օգտագործումը հաճախ չեղյալ է հայտարարում մեքենայի երաշխիքը: Եթե լիցքավորման կայանում հրդեհ է առաջանում անսարք ադապտերի պատճառով, պատասխանատվությունն ամբողջությամբ ընկնում է օգտագործողի վրա: Հիմնական ստանդարտացման մարմինները այժմ շտապում են ստեղծել ադապտերների հավաստագրման ծրագրեր (օրինակ՝ UL 2251), բայց շուկան մնում է «Վայրի Արևմուտք» վաղ ընդունողների համար:

Գլուխ 12. Ապագայի հեռանկարներ. Մեգավատտ լիցքավորում (MCS), V2X և միասնական կոնվերգենցիա

Մինչ մենք նայում ենք դեպի 2030 թվականը, CCS1 ընդդեմ CCS2 բանավեճը կարող է ստվեր գցել նոր տեխնոլոգիաների վրա։

Մեգավատտ լիցքավորման համակարգ (MCS)

Ծանր բեռնատարների համար նույնիսկ 350 կՎտ-ն չափազանց դանդաղ է: Արդյունաբերությունը մշակում է MCS, որը կարող է ապահովել մինչև 3.75 մեգավատ (3000 Ա 1250 Վ-ում): Հետաքրքիր է, որ MCS միակցիչը միասնական գլոբալ դիզայն է, որը հնարավոր է վերջ դնի առևտրային ոլորտի տարածաշրջանային պառակտմանը:

Մեքենայով ամեն ինչի համար (V2X)

ISO 15118-20 ստանդարտի ինտեգրումը էլեկտրական մեքենաները կվերածի շարժական էլեկտրակայանների: Անկախ նրանից, թե մեքենան օգտագործում է CCS2, թե NACS, գագաթնակետային ժամերին ցանցը կայունացնելու հնարավորությունը էլեկտրական մեքենաների սեփականատերերի համար կլինի եկամտի հիմնական աղբյուրը:

Եզրակացություն

CCS1-ի և CCS2-ի միջև եղած տարբերությունը վկայում է համաշխարհային ստանդարտների սահմանման բարդությունների մասին: Մինչ CCS2-ը միջազգային շուկայում դարձել է անվիճելի հաղթող, NACS-ի վերելքը վերաշարադրել է կանոնները Հյուսիսային Ամերիկայի համար: Ինժեներների և քաղաքականության մշակողների համար դասը պարզ է. ֆիզիկական սարքավորումները անցողիկ են, բայց հիմքում ընկած թվային արձանագրությունները (ISO 15118) և անվտանգության սկզբունքները (IMD) էլեկտրաֆիկացված ապագայի իրական հիմքերն են: Այս տեխնիկական նրբերանգները հասկանալը կարևոր է էլեկտրական մեքենաների բարձր լարման ենթակառուցվածքների աշխարհում նավարկող յուրաքանչյուրի համար:

Գլուխ 13. Մեկուսացման դիմադրության մաթեմատիկա. R_iso ​​հաշվարկներ և արտահոսքի հոսանք

Բարձր լարման (ԲՎ) տիրույթում DC արագ լիցքավորման դեպքում մեկուսացման դիմադրությունը ($R_{iso}$) ոչ միայն անվտանգության պարամետր է, այլև չափելի փոփոխական, որը որոշում է լիցքավորման սեանսի աշխատանքային կարգավիճակը: IEC 61851-23 և SAE J1772 ստանդարտների համաձայն, համակարգը պետք է պահպանի նվազագույն մեկուսացման դիմադրություն՝ կանխելու համար վտանգավոր արտահոսքի հոսանքները ($I_{leakage}$), որոնք կարող են հոսել մարդու մարմնով շասսիի խափանման դեպքում:

Չափման սկզբունքը

Մեկուսացման մոնիթորինգի սարքը (IMD) սովորաբար օգտագործում է «անջատվող դիմադրություն» կամ «իմպուլսային ներարկման» մեթոդ՝ հաստատուն հոսանքի հաղորդիչների և պաշտպանիչ հողանցման (PE) միջև դիմադրությունը չափելու համար: Ընդհանուր մեկուսացման դիմադրությունը սահմանվում է որպես դրական գծից մինչև հող ($R_p$) և բացասական գծից մինչև հող ($R_n$) դիմադրության զուգահեռ համադրություն:

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

Անվտանգության պահանջը սովորաբար սահմանվում է 100 $\Omega/V$՝ հաստատուն հոսանքի համակարգերի համար։ 800 Վ լարմամբ լիցքավորվող մեքենայի համար թույլատրելի նվազագույն $R_{iso}$-ը կլինի՝

$$800V \times 100 \Omega/V = 80,000 \Omega = 80 կ\Omega$$

Արտահոսքի հոսանքի դինամիկա

Հոսքի հոսանքը համակարգի պարազիտային տարողունակության ($C_y$) և մեկուսացման դիմադրության ֆունկցիա է։ Կատարյալ հավասարակշռված համակարգում $R_p = R_n$ է, և գետնի նկատմամբ միջին կետում լարումը զրո է։ Սակայն, եթե դրական ռելսի վրա ($R_p \rightarrow 0$) խափանում է առաջանում, բացասական ռելսը շասսիի նկատմամբ տեղափոխվում է $-800V$։ IMD-ն պետք է հայտնաբերի այս տեղաշարժը միլիվայրկյանների ընթացքում։

Աղյուսակ՝ CCS1-ի և CCS2-ի անվտանգության շեմերը

Գլուխ 14. PLC ազդանշանի ամբողջականություն. աղմուկի կառավարում 500 կՎտ լիցքավորման միջավայրում

CCS-ում օգտագործվող էլեկտրահաղորդման գծի կապը (Power Line Communication - PLC) հիմնված է HomePlug Green PHY (HPGP) սպեցիֆիկացիայի վրա: Չնայած HPGP-ն սկզբնապես նախագծվել է ցածր էներգիայի խելացի տան կիրառությունների համար, դրա 500 կՎտ լիցքավորման միջավայրերում իրականացումը ներկայացնում է էլեկտրամագնիսական համատեղելիության (EMC) ծայրահեղ մարտահրավերներ:

Աղմուկի հատակը

Բարձր հզորության հաստատուն հոսանքի լիցքավորիչները իրենց հզորության փուլերում օգտագործում են արագ միացման սիլիցիումի կարբիդային (SiC) կամ մեկուսացված դարպասային երկբևեռ տրանզիստորներ (IGBT): Այս բաղադրիչները միանում են 20 կՀց-ից մինչև 100 կՀց հաճախականություններում՝ ստեղծելով զգալի հարմոնիկ աղմուկ: Քանի որ PLC-ն աշխատում է 2 ՄՀց-ից մինչև 30 ՄՀց տիրույթում, տեսականորեն այն գտնվում է առաջնային միացման աղմուկի տիրույթից դուրս, սակայն բարձր հաճախականության «զանգը» և ընդհանուր ռեժիմի անցումային երևույթները կարող են հեշտությամբ գերհագեցնել PLC մոդեմի առջևի մասը:

Նվազեցում և կապակցում

Կառավարման օդաչուի (CP) ազդանշանը փոխանցվում է լիցքավորման մալուխի ներսում գտնվող չպաշտպանված լարով: 30 ՄՀց հաճախականության դեպքում մալուխը գործում է որպես բարդ փոխանցման գիծ՝ զգալի ինդուկտիվ և տարողունակ կորուստներով:

• CCS1 մալուխներ՝ԱՄՆ-ում ավելի երկար, հաճախ ավելի ծանր մալուխները կարող են հանգեցնել ազդանշանի ավելի բարձր թուլացման։
• CCS2 մալուխներ՝Եվրոպայում խիտ քաղաքային բնակավայրերում կարճ մալուխները կարող են տուժել հարակից դիսպենսերների միջև խաչաձև հաղորդակցությունից։

Սա մեղմելու համար ինժեներները օգտագործում են «Սիգնալի ներարկման միավորներ» (SIU), որոնք օգտագործում են բարձր թափանցելիության ֆերիտային միջուկներ՝ PLC ազդանշանը CP գծին միացնելու համար՝ միաժամանակ արգելափակելով 1 կՀց PWM ազդանշանը և բարձր հաճախականության աղմուկը։

Գլուխ 15. ISO 15118-2 vs. -20. Հաղորդագրությունների հաջորդականությունների ճարտարապետական ​​էվոլյուցիան

Սկզբնական ISO 15118-2 ստանդարտից նոր ISO 15118-20 (հաճախ անվանում են «Dash 20») անցումը էլեկտրական մեքենաների լիցքավորման պատմության մեջ ամենակարևոր ծրագրային թարմացումն է։

ISO 15118-2: Հիմնադրամ

«-2» տարբերակը սահմանեց XML-ի վրա հիմնված հիմնական ձեռքսեղմումը.

1. Աջակցվող հավելվածի արձանագրություն՝Բանակցում է տարբերակի շուրջ։
2. Սեսիայի կարգավորում՝Հաստատում է կապը։
3. Նույնականացում՝Աշխատում է RFID կամ Plug & Charge համակարգերի հետ։
4. Լիցքի Պարամետրի Հայտնաբերումը՝Փոխարինում է մարտկոցի սահմանաչափերը։
5. Էլեկտրաէներգիայի մատակարարում:Կարգավորում է հոսքը։

ISO 15118-20. Ապագան

Dash 20-ը ներկայացնում է էներգետիկ ծառայությունների հաջորդ սերնդի համար նախատեսված բոլորովին նոր հաղորդագրությունների կառուցվածք.

• Երկկողմանի աջակցություն.Նվիրված հաղորդագրություններ V2G (տրանսպորտային միջոցից ցանց) և V2H (տրանսպորտային միջոցից տուն) լիցքաթափման համար։
• Դինամիկ ռեժիմ՝Թույլ է տալիս լիցքավորիչին իրական ժամանակում մեքենային ասել, որ փոխի իր հոսանքը՝ ցանցի ծանրաբեռնվածության հիման վրա, առանց սեսիան վերագործարկելու։
• Բարելավված անվտանգություն.TLS 1.2-ից TLS 1.3 անցումներ, որոնք ապահովում են ավելի արագ ձեռքսեղմումներ և ավելի ուժեղ կոդավորում։
• Մուլտիպլեքսավորում՝Թույլ է տալիս մի քանի ծառայություններ (օրինակ՝ լիցքավորում + տվյալների համաժամեցում) գործարկել նույն PLC միացման միջոցով։

Հաղորդագրությունների հաջորդականության աղյուսակ. Միացրեք և լիցքավորեք (PnC) vs. Արտաքին նույնականացում (EIM)

PnC-ում,Պայմանագրի ստորագրություն CertChainուղարկվում է մեքենայից լիցքավորիչին: Լիցքավորիչը ստուգում է սա իր OCSP (Առցանց վկայականի կարգավիճակի արձանագրություն) սերվերի հետ: EIM-ում օգտատերը պետք է ներկայացնի ֆիզիկական քարտ, և լիցքավորիչը ուղարկում էՀաստատելհարցումը backend-ին: PnC-ի լատենտությունը զգալիորեն ցածր է, ինչը հանգեցնում է «Tesla-անման» օգտագործողի փորձի:

Գլուխ 16. Բարձր հզորության միակցիչների ջերմատեխնիկա. նյութեր, շփման դիմադրություն և հեղուկային սառեցում

Քանի որ մենք մոտենում ենք CCS ֆիզիկական ինտերֆեյսի սահմաններին, ջերմային ինժեներիան դառնում է նախագծման հիմնական սահմանափակումը։

Կոնտակտային դիմադրություն ($R_{contact}$)

Միակցիչում առաջացող ջերմությունը սահմանվում է Ջոուլի օրենքով՝ $P_{heat} = I^2 \cdot R_{contact}$: 500 Ա լիցքի դեպքում՝

• Եթե ​​$R_{կոնտակտ} = 0.5 մ\Օմեգա$, $P_{ջերմություն} = 500^2 \cdot 0.0005 = 125 Վտ$։
• Եթե ​​$R_{contact}$-ը նվազի մինչև $2.0 մ\Օմեգա$, $P_{heat} = 500^2 \cdot 0.002 = 500 Վտ$։

Սահմանափակ պլաստիկ բռնակի մեջ 500 Վատտ ջերմությունը րոպեների ընթացքում կհանգեցնի աղետալի անսարքության: Ահա թե ինչու քորոցների արծաթապատումը կարևոր է: Արծաթն ունի ցանկացած մետաղի ամենացածր էլեկտրական դիմադրությունը և ապահովում է ինքնաքսուքվող մակերես, որը նվազեցնում է մաշվածությունը հազարավոր միացման ցիկլերի ընթացքում:

Հեղուկային սառեցման համակարգեր

350Ա-ից բարձր հոսանքները կառավարելու համար պարտադիր է հեղուկային սառեցումը: Համակարգը սովորաբար օգտագործում է փակ ցիկլով սառեցնող սարք էլեկտրական պահարանի ներսում:

• Սառեցնող հեղուկի տեսակը՝Արտահոսքի դեպքում կարճ միացումներից խուսափելու համար նախընտրելի են դիէլեկտրիկ հեղուկները, սակայն ավելի տարածված են ջուր-գլիկոլ խառնուրդները՝ իրենց գերազանց ջերմունակության շնորհիվ։
• Խողովակի դիզայն՝DC+ և DC- հաղորդիչները խոռոչ են կամ շրջապատված են սառեցնող հեղուկի ալիքներով: «Սառը թիթեղը» գտնվում է անմիջապես քորոցների հետևում՝ ջերմությունը շփման միջերեսից հեռացնելու համար:

Գլուխ 17. Փոխգործունակության ուսումնասիրություններ. VW ID.4-ի և Electrify America Chargers-ի միջև ձեռքսեղմման սխալների վերծանում

CCS1-ի փոխգործունակության խնդիրների հայտնի օրինակ է եղել VW ID.4-ի վաղ շրջանի թողարկման ժամանակ Միացյալ Նահանգներում: Շատ սեփականատերեր հայտնել են «Կարմիր օղակ» սխալների մասին (լիցքավորման ձախողում) Electrify America (EA) կայաններում:

Հիմնական պատճառը՝ ժամանակացույցը և XML-ը

Ամիսներ շարունակ տվյալների գրանցումից հետո ինժեներները հայտնաբերեցին մրցավազքի պայմանՍեսիայի կարգավորումփուլ։ EA լիցքավորիչը (արտադրված երրորդ կողմի կողմից) ուղարկում էր իրԱջակցվող հավելվածի արձանագրության լուծաչափավելի արագ, քան ID.4-ի ներկառուցված լիցքավորիչի (OBC) ծրագիրը կարող էր նախնականացնել իր IPv6 փաթեթը: Մեքենան կբաց թողներ հաղորդագրությունը, կսպառվեր ժամանակը և կդադարեցներ սեսիան:

Լուծում. Ծրագրային ապահովման բուֆերացում

Լուծումը պահանջում էր ներկառուցված ծրագրի թարմացում ինչպես մեքենայի, այնպես էլ լիցքավորիչի համար: Լիցքավորիչը փոփոխվել էր՝ առաջին PLC հաղորդագրությունը ուղարկելուց առաջ «ICMPv6 Neighbor Discovery» ազդանշանին սպասելու համար, իսկ մեքենայի լիցքավորման ժամանակը երկարաձգվել էր 2 վայրկյանից մինչև 5 վայրկյան: Այս ուսումնասիրությունը ընդգծում է, թե ինչու են «Testivals»-ը անհրաժեշտ, բայց ոչ բավարար. իրական աշխարհի շրջակա միջավայրի գործոնները և ցանցի լատենտությունը ավելացնում են բարդության այնպիսի շերտեր, որոնք լաբորատոր փորձարկումները չեն կարող լիովին վերարտադրել:

Գլուխ 18. Համաշխարհային մատակարարման շղթայի հետևանքները. պղինձ, արծաթապատում և HPGP չիպերի պակաս

CCS միակցիչների արտադրությունը բարձր մասնագիտացված արդյունաբերություն է, որը գերիշխում են մի քանի խաղացողներ, ինչպիսիք են Phoenix Contact-ը, Huber+Suhner-ը և TE Connectivity-ն։

Հումքի կախվածությունները

• Պղինձ՝Մեկ 350 կՎտ հզորությամբ հեղուկով սառեցվող մալուխը կարող է պարունակել ավելի քան 15 կգ բարձր մաքրության պղինձ: Պղնձի գների անկայունությունը անմիջականորեն ազդում է լիցքավորման ցանցերի կապիտալ ծախսերի վրա:
• Արծաթե:CCS2 ամրակների համար նախատեսված ծածկույթապատման գործընթացը պահանջում է ճշգրիտ էլեկտրոլիզացման տեխնիկա՝ միատարր 5-10 միկրոն շերտ ապահովելու համար: Ցանկացած նոսրացում հանգեցնում է դիմադրության բարձրացման և վաղաժամ ծերացման:

HPGP չիպսեթի մենաշնորհը

HPGP (HomePlug Green PHY) մոդեմի չիպերը յուրաքանչյուր CCS մեքենայի և լիցքավորիչի ուղեղն են: Տարիներ շարունակ Qualcomm-ը հիմնական մատակարարն էր (QCA7000 շարքը): 2021-2022 թվականների կիսահաղորդիչների համաշխարհային պակասի ժամանակ այս չիպերի բացակայությունը կանգնեցրեց հազարավոր լիցքավորման կայանների արտադրությունը: Սա հանգեցրեց երկրորդային մատակարարման խթանմանը, շուկա մտան Lumissil-ի և Vertexcom-ի նման ընկերություններ, սակայն ավտոմոբիլային ոլորտում նոր սիլիցիումի հավաստագրման գործընթացը հայտնի է իր դանդաղությամբ:

Գլուխ 19. Կարգավորող շրջանակներ. NEVI-ն ԱՄՆ-ում ընդդեմ AFIR-ի ԵՄ-ում

Կառավարությունները այլևս ստանդարտների ընդունումը շուկային չեն թողնում։

ԵՄ: AFIR (Այլընտրանքային վառելիքի ենթակառուցվածքների կարգավորում)

ԵՄ AFIR-ը աշխարհի ամենաագրեսիվ մանդատն է։ Այն պահանջում է.

• Արագ լիցքավորիչներ՝ գլխավոր մայրուղիների երկայնքով յուրաքանչյուր 60 կմ-ը մեկ։
• CCS2-ը որպես պարտադիր ստանդարտ։
• Ինտեգրվելու են ad-hoc վճարումներ (վարկային քարտերի կարդացող սարքեր)՝ հեռանալով փակ RFID էկոհամակարգերից։

ԱՄՆ: NEVI (Էլեկտրական տրանսպորտային միջոցների ազգային ենթակառուցվածք)

ԱՄՆ Երկկուսակցական ենթակառուցվածքների մասին օրենքը լիցքավորման համար հատկացրել է 5 միլիարդ դոլար: NEVI կանոնները սկզբնապես պարտադրում էին CCS1-ը: Այնուամենայնիվ, NACS-ի շրջադարձից հետո կանոնները փոփոխվեցին՝ թույլատրելով NACS մալուխներ այնքան ժամանակ, քանի դեռ յուրաքանչյուր վայրում առկա է առնվազն մեկ CCS1 մալուխ: Այս «հիբրիդային մոդելը» ժամանակավոր կամուրջ է, քանի որ ԱՄՆ-ն շարժվում է դեպի լիարժեք SAE J3400 ապագա:

Գլուխ 20. SAE J3400 (NACS)-ի նկատմամբ մերձեցումը և դրա ազդեցությունը CCS1 արտադրության վրա

Հյուսիսային Ամերիկայում NACS-ին (SAE J3400) անցումը հիմնարար կերպով փոխել է CCS1-ի ճանապարհային քարտեզը։

Արտադրության առանցքը

CCS1-ի ծավալուն բռնակների համար օպտիմալացված գործարանները այժմ վերազինվում են ավելի փոքր NACS դիզայնի համար: NACS-ի բարդությունը կայանում է դրա «երկակի օգտագործման» միացումների մեջ, որոնք պահանջում են մեքենայի ներսում գտնվող բարձր արագությամբ հաստատուն հոսանքի անջատիչ կոնտակտորներ՝ ներկառուցված փոփոխական հոսանքի լիցքավորիչի և հաստատուն հոսանքի մարտկոցի գծի միջև փոխարկման համար:

CCS1-ի գոյատևումը

CCS1-ը, հավանաբար, կպահպանվի Հարավային Կորեայում և որպես ժառանգական ստանդարտ ԱՄՆ-ում հաջորդ տասնամյակի ընթացքում։ Այնուամենայնիվ, CCS1-ի հետազոտությունների և զարգացման բյուջեն գործնականում զրոյական է դարձել, քանի որ արդյունաբերությունը կենտրոնանում է NACS-ի և MCS-ի վրա։ Համաշխարհային արտադրողների համար սա նշանակում է պահպանել երեք առանձին ապրանքային գծեր՝

1. CCS2:Համաշխարհային շուկայի համար։
2. NACS (J3400):Հյուսիսային Ամերիկայի համար։
3. ՄԿՍ:Համաշխարհային ծանր բեռնատարների ոլորտի համար։

Գլուխ 21. Եզրակացություն. Միասնական արձանագրությունը բաժանված ֆիզիկական աշխարհում

Ինչպես տեսանք, «CCS1-ի և CCS2-ի միջև տարբերությունը» մեկ թվային հոգու երկու ֆիզիկական դրսևորումների պատմություն է: Անկախ նրանից, թե մեքենան օգտագործում է կլոր CCS1 միակցիչը, թե հարթ CCS2 միակցիչը, ISO 15118 ստանդարտի հիմքում ընկած տրամաբանությունը, IMD մոնիթորինգի անվտանգությունը և PLC ազդանշանի ամբողջականության մարտահրավերը մնում են նույնական:

2020-ականների լիցքավորման ստանդարտների պատերազմը մեզ սովորեցրել է, որ փոխգործունակությունը միայն վարդակիցը չէ, այլ ծրագրային ապահովումը, ցանցը և օգտագործողի փորձը։ Քանի որ աշխարհը մոտենում է մի քանի գերիշխող ստանդարտների, ուշադրությունը կտեղափոխվի «Կարո՞ղ եմ միացնել»-ից դեպի «Որքա՞ն արագ և խելացի է լիցքավորումը»։ ԱՄՆ-ում NACS-ին անցումը և CCS2-ի ամրապնդումը Եվրոպայում նշանավորում են էլեկտրական մեքենաների հեղափոխության սկզբի ավարտը։ Հաջորդ տասնամյակը կորոշվի V2G-ով, մեգավատտ արագություններով և իսկապես անխափան գլոբալ լիցքավորման ցանցով։

Գլուխ 22. Մոտիկության օդաչուի (PP) և կառավարման օդաչուի (CP) սխեմաների մանրամասն վերլուծություն

CCS-ի ինժեներական գործունեությունը իսկապես գնահատելու համար պետք է ուսումնասիրել փորձնական գծերի համարժեք սխեման։ Այս գծերը լիցքավորման համակարգի «նյարդերն» են՝ ապահովելով, որ բացված կոնտակտների վրա երբեք բարձր լարում չլինի, և որ մեքենան չկարողանա հեռանալ միացված վիճակում։

Կառավարման օդաչուի (CP) սխեման

CP սխեման EVSE-ի կողմից գեներացվող 1 կՀց, $\pm 12V$ ազդանշան է: Մեքենայի կողմից սխեման բաղկացած է դիոդից և դիմադրությունների շարքից ($R_1, R_2, R_3$), որոնք մեքենան կարող է միացնել սխեմային՝ օգտագործելով տրանզիստորներ կամ ռելեներ:

• Դիոդի նպատակը.Դիոդը ապահովում է, որ PWM ազդանշանի միայն դրական մասը ազդվի մեքենայի դիմադրություններից: Սա թույլ է տալիս EVSE-ին հայտնաբերել «գետնին կարճ միացում», եթե PWM ազդանշանի բացասական մասը անսպասելիորեն ազդվում է մեքենայի դիմադրությունների ցանցում առկա խափանման պատճառով՝ կարևոր անվտանգության ստուգում, որը կանխում է EVSE-ի կողմից վնասված մալուխի կամ միակցիչի լիցքավորումը:

Աշխատանքային ցիկլի ընթերցում

EVSE-ն կոդավորում է 1 կՀց քառակուսի ալիքի PWM աշխատանքային ցիկլում առկա հոսանքը, և մեքենան մեկնաբանում է այն գլխավոր կոնտակտորները փակելուց առաջ։

• 5% աշխատանքային ցիկլ։EVSE-ն պատրաստ չէ. լիցքավորումը թույլատրված չէ (օգտագործվում է կարգավիճակի ազդանշանման համար):
• 10% աշխատանքային ցիկլ։EVSE-ի համար պատրաստ, օդափոխության կարիք չկա (ժամանակակից փակ DC համակարգերի ստանդարտ վիճակ):
• 16-85% աշխատանքային ցիկլ։Հասանելի հոսանքը համեմատական ​​է աշխատանքային ցիկլին, օրինակ՝ 50%-ը ցույց է տալիս 50 Ա սահմանաչափ, ինչը թույլ է տալիս մեքենայի ներկառուցված լիցքավորիչին ճիշտ չափել իր սպառման ծավալը։
• 90-97% աշխատանքային ցիկլ։Պահուստավորված է հատուկ վիճակների համար, ինչպիսիք են օդափոխության անհրաժեշտությունը (հնացած կապար-թթվային) կամ որոշակի DC ազդանշանային համակարգի դեպքում։

CP համակարգի գեղեցկությունը դրա անխափան ասիմետրիան է. եթե մեքենան չի տեսնում վավեր քառակուսի ալիք, այն ենթադրում է վատագույնը և հրաժարվում է լիցքավորվել, եթե EVSE-ն չի տեսնում վավեր արձագանք, այն հրաժարվում է լիցքավորվել: Երկու կողմերից էլ անջատվելը նշանակում է, որ լիցքավորման սեանսը չի կարող վտանգավոր կերպով սկսվել:

Մոտիկության օդաչուի (PP) սխեման

PP սխեման միակցիչի մեխանիկական «գիտակցությունն» է։ Այն օգտագործում է պարզ դիմադրություն՝ միակցիչի ներսում հողանցման համար՝ երկու կողմերին էլ տեղեկացնելու համար, թե արդյոք մալուխը լիովին տեղադրված է, և կանխելու համար միացված մալուխի հետ դրա հեռացումը։

• Ռեզիստորի արժեքները՝150Ω դիմադրությունը ցույց է տալիս, որ մալուխը միացված է մեքենային, բայց կողպված չէ։ 680Ω դիմադրությունը ցույց է տալիս, որ մալուխը միացված է և կողպված։ Բաց միացումը (ռեզիստոր չկա) նշանակում է, որ միակցիչն անջատված է։ EVSE-ն և մեքենան անընդհատ կարդում են այս արժեքները։
• Մեքենայով հեռանալուց պաշտպանություն.Եթե ​​մեքենայի համակարգը հայտնաբերի 150Ω վիճակը, երբ կայանման արգելակը ազատված է, այն թույլ չի տա փոխանցման տուփը միանալ: Եթե մալուխը կողպված է (680Ω), մեքենան թույլ չի տա միակցիչն ազատել լիցքավորման հոսանքի ընթացքում՝ վերացնելով «լարը դուրս քաշելու» վտանգը:
• Մալուխի ներկայության հայտնաբերում.DC համակարգերի վրա PP գիծը նաև հաստատում է, որ լիցքավորման մալուխը ճիշտ տեղադրված է երկու ծայրերում, նախքան EVSE-ն թույլ կտա փակել բարձր լարման կոնտակտորները։

Ինչու են օդաչուները կարևոր իրական աշխարհում

Միասին, CP և PP սխեմաները պատճառն են, որ լիցքավորման սեանսը անվտանգ լինի նույնիսկ հազար ամպեր հոսելու դեպքում: Դրանք նաև առաջին տեղն են, որին ինժեներները նայում են, երբ սեանսը չի կարողանում մեկնարկել. կոռոզիայի ենթարկված PP հողանցումը, չիպավորված CP դիմադրությունը կամ վնասված փորձնական միացումը կազմում են «լիցքավորիչը չի մեկնարկում» ծառայության զանգերի զարմանալիորեն մեծ մասը: Այս սխեմաների հասկացողությունը խորհրդավոր խափանումը վերածում է 10 րոպեանոց ախտորոշման:

Հիմնական եզրակացություններ

• CP սխեման կրում է 1 կՀց PWM ազդանշան, որի աշխատանքային ցիկլը կոդավորում է առկա հոսանքը։ Դրա դիոդային դիզայնը հնարավորություն է տալիս հայտնաբերել կարճ միացումը գետնին։
• PP սխեման օգտագործում է դիմադրության ցանց՝ մալուխի առկայությունը և կողպված վիճակը հայտնաբերելու համար, ապահովելով հեռացման պաշտպանություն և միակցիչի տեղադրման հաստատում:
• Երկու շղթաներն էլ անխափան են. բացակայող կամ անվավեր օդաչուական ազդանշանը ընդհատում է սեանսը մինչև որևէ բարձր լարման կոնտակտորի փակվելը։
• Փորձնական գծի խափանումները լիցքավորիչի մեկնարկի ամենատարածված խափանումներից են. մուլտիմետրը և այս սխեմայի վերաբերյալ գիտելիքները լուծում են դրանց մեծ մասը րոպեների ընթացքում։

Կապվեք MIDA Power-ի ինժեներների հետ՝ CCS1/CCS2 լիցքավորիչներով, որոնք ունեն դաշտային ախտորոշման համար նախատեսված փորձնական սխեմաներ. հստակ նշված փորձարկման կետեր, ստանդարտացված խափանման կոդեր և սպասարկման փաստաթղթեր, որոնք տեխնիկներին կուղեկցեն CP/PP խնդիրների լուծման գործընթացում: Կապվեք մեզ հետ՝ տեխնիկական փաստաթղթերի, ուսուցման աջակցության և արտադրանքի տեխնիկական բնութագրերի համար: