გლობალური ელექტრომობილების დამუხტვის დეკოდირება: CCS vs CHAdeMO, V2G Evolution და ChaoJi სტანდარტები

ელექტრომობილების გლობალური დამუხტვის ლანდშაფტის გაშიფვრა: CCS-ისა და CHAdeMO-ს პროტოკოლების, ISO 15118-ისა და CAN ავტობუსის კომუნიკაციის, V2G ევოლუციისა და ChaoJi სტანდარტის გაჩენის ყოვლისმომცველი ტექნიკური ანალიზი

1. შესავალი: DC სწრაფი დატენვის ევოლუცია და სტანდარტიზაციის ძიება

ელექტრომობილობაზე გადასვლა არ არის მხოლოდ საავტომობილო ძრავის ცვლილება, არამედ ენერგიის განაწილებისა და მომხმარებლის ქცევის ფუნდამენტური რესტრუქტურიზაცია. ამ გარდამავალი პერიოდის ცენტრში დევს დამუხტვის ინფრასტრუქტურა, კერძოდ, ტექნოლოგიები, რომლებიც უზრუნველყოფენ მუდმივი დენის (DC) სწრაფ დამუხტვას (DCFC). რადგან ელექტრომობილები (EV) ნიშური ექსპერიმენტული პროექტებიდან მეინსტრიმულ სატრანსპორტო გადაწყვეტილებებზე გადავიდნენ, სწრაფი, საიმედო და სტანდარტიზებული დამუხტვის საჭიროება უმნიშვნელოვანესი გახდა. თუმცა, სტანდარტიზაციის გზა სრულიად განსხვავებული იყო. ინდუსტრია განისაზღვრა ორ ძირითად არქიტექტურას შორის მრავალწლიანი კონკურენციით: კომბინირებული დამუხტვის სისტემა (CCS) და CHAdeMO სტანდარტი.

თანამედროვე ელექტრომობილების ადრეულ ეტაპზე — დაახლოებით 2000-იანი წლების ბოლოს და 2010-იანი წლების დასაწყისში — ლანდშაფტი წარმოადგენდა საკუთრებაში არსებული და ადრეული ეტაპის სტანდარტების „ველურ დასავლეთს“. 2010 წელს წარდგენილი Nissan LEAF იაპონიიდან წარმოშობილი CHAdeMO სტანდარტის დამცველი იყო. CHAdeMO ასოციაციის (TEPCO-ს, Nissan-ის, Mitsubishi-ს და სხვა კომპანიების კოალიცია) მიერ შემუშავებული, ეს იყო მსოფლიოში პირველი ფართოდ გავრცელებული DC სწრაფი დამუხტვის სისტემა. CHAdeMO-მ შესთავაზა მძლავრი, ორმხრივი მიმართულებისთვის მზა პლატფორმა, რომელიც კომუნიკაციისთვის იყენებდა Controller Area Network (CAN) ავტობუსს, პროტოკოლს, რომელიც უკვე ღრმად არის ჩადებული საავტომობილო ინჟინერიაში.

პირიქით, ევროპელმა და ამერიკელმა მწარმოებლებმა უფრო ინტეგრირებული მიდგომა მოიძიეს. ცვლადი დენის და მუდმივი დენის დამუხტვისთვის ცალკეული პორტების ნაცვლად, როგორც ამას CHAdeMO მანქანები აკეთებდნენ, მათ შემოგვთავაზეს კომბინირებული დამუხტვის სისტემა (CCS). CCS-მა გამოიყენა „კომბო“ კონექტორი, რომელიც არსებულ ცვლადი დენის სტანდარტებს (ტიპი 1 ჩრდილოეთ ამერიკაში და ტიპი 2 ევროპაში) მუდმივი დენის პინებს უმატებდა. ფიზიკური კონექტორის გარდა, CCS-მა აირჩია მნიშვნელოვნად განსხვავებული საკომუნიკაციო გზა: ელექტროგადამცემი ხაზის კომუნიკაცია (PLC), რომელიც დაფუძნებულია ISO 15118 და DIN 70121 სტანდარტებზე.

ამ არქიტექტურულმა განსხვავებამ გაორებული ბაზარი შექმნა. ათწლეულზე მეტი ხნის განმავლობაში, ელექტრომობილების მძღოლები, დამტენი სადგურების ოპერატორები (CPO) და ავტომწარმოებლები რთულ გარემოში მოძრაობდნენ, სადაც ავტომობილების თავსებადობა გეოგრაფიულ მდებარეობასა და მწარმოებლის უპირატესობაზე იყო დამოკიდებული. CCS-სა და CHAdeMO-ს შორის კონკურენცია მხოლოდ შტეფსელის ფორმას არ ეხება; ეს არის კომუნიკაციის ფილოსოფიების, წრედების ტოპოლოგიებისა და გეოპოლიტიკური გავლენის ბრძოლა.

2030-იანი წლებისკენ ხედვისას, ვითარება კვლავ იცვლება. ჩრდილოეთ ამერიკის დამუხტვის სტანდარტის (NACS) აღზევებით — რომელიც არსებითად იყენებს CCS საკომუნიკაციო პროტოკოლს განსხვავებული ფორმ-ფაქტორით — და ახალი თაობის ChaoJi სტანდარტის შემუშავებით, ინდუსტრია შესაძლო, თუმცა რთული, კონვერგენციისკენ მიისწრაფვის. ეს სტატია წარმოადგენს CCS-სა და CHAdeMO-ს შორის განსხვავებების ღრმა ტექნიკურ ანალიზს, იკვლევს მათი საკომუნიკაციო სტეკების დეტალებს, მათი კონექტორების ფიზიკას, მათი ევოლუციის მამოძრავებელ საბაზრო ძალებს და ულტრამაღალი სიმძლავრის დამუხტვის მომავალს.

2. კომუნიკაციის პროტოკოლები: ISO 15118 (PLC) vs. CHAdeMO (CAN)

CCS-სა და CHAdeMO-ს შორის ყველაზე ფუნდამენტური ტექნიკური განსხვავება მდგომარეობს იმაში, თუ როგორ ურთიერთობენ ერთმანეთთან სატრანსპორტო საშუალება (EV) და ელექტრომობილის კვების მოწყობილობა (EVSE). ეს კომუნიკაცია კრიტიკულად მნიშვნელოვანია უსაფრთხოების მართვისთვის, აკუმულატორის სტატუსის დასადასტურებლად, ძაბვისა და დენის დონეების მოლაპარაკებისთვის და გადახდის ინფორმაციის დასამუშავებლად.

2.1 CHAdeMO მიდგომა: CAN ავტობუსის კომუნიკაცია

CHAdeMO იყენებს Controller Area Network (CAN) ავტობუსის პროტოკოლს. საავტომობილო ინჟინერიის კონტექსტში, CAN არის „ლინგუა ფრანკა“. ის Bosch-მა 1980-იან წლებში შეიმუშავა ავტომობილში არსებული ელექტრონული მართვის ბლოკებს (ECU) შორის საიმედო, ხმაურისგან დაცული კომუნიკაციისთვის. CHAdeMO დამტენ კაბელში იყენებს სპეციალურ CAN წყვილს, რათა ხელი შეუწყოს დამტენსა და მანქანას შორის კავშირის დამყარებას.

CHAdeMO პროტოკოლი შედარებით მარტივია. ის მიჰყვება სიგნალების მკაცრად განსაზღვრულ თანმიმდევრობას. როდესაც CHAdeMO შტეფსელი შედის, პროცესი იწყება ფიზიკური 12 ვოლტიანი სიგნალით. შემდეგ მანქანა და დამტენი CAN ავტობუსის საშუალებით ცვლიან ძირითად ინფორმაციას, როგორიცაა ბატარეის მაქსიმალური ძაბვა და დამტენის მიერ გამომუშავებული მაქსიმალური დენი. რადგან CAN არის დაბალი შეყოვნების, რეალურ დროში მომუშავე პროტოკოლი, CHAdeMO-ს შეუძლია ძალიან სწრაფად რეაგირება მოახდინოს ბატარეის მდგომარეობის ცვლილებებზე ან უსაფრთხოების შეფერხებებზე.

CHAdeMO/CAN არქიტექტურის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი უპირატესობა ორმხრივი სიმძლავრის ნაკადის (V2G/V2H) მხარდაჭერაა. რადგან კომუნიკაცია ეფუძნება მარტივ, კარგად განსაზღვრულ CAN ID-ებს, ავტომობილიდან ქსელამდე დამაკავშირებელი ფუნქციების დანერგვა თითქმის თავიდანვე შესაძლებელი იყო. CHAdeMO დამტენს საშუალებას აძლევს, მოითხოვოს ენერგია ავტომობილის აკუმულატორიდან, რაც ხელს უწყობს სიხშირის რეგულირებას და სახლის სარეზერვო ენერგიის მიწოდებას.

2.2 CCS მიდგომა: PLC და ISO 15118

CCS გაცილებით რთულ მიდგომას იყენებს ელექტროგადამცემი ხაზის კომუნიკაციის (PLC) გამოყენებით. კერძოდ, CCS იყენებს HomePlug Green PHY სტანდარტს მაღალი სიხშირის მონაცემების კონექტორის Control Pilot (CP) პინით გადასაცემად. ეს მონაცემები შემდეგ ინტერპრეტირებულია ISO 15118 და DIN 70121 სტანდარტების პრიზმით.

რატომ უნდა ავირჩიოთ PLC CAN-ის ნაცვლად? მთავარი მიზეზი მომავლისთვის მზადყოფნა და მონაცემთა გამტარუნარიანობა იყო. ISO 15118 შეიქმნა არა მხოლოდ ძირითადი დატენვის კონტროლისთვის, არამედ როგორც ყოვლისმომცველი ციფრული კომუნიკაციის ჩარჩო. ის მხარს უჭერს ისეთ მოწინავე ფუნქციებს, როგორიცაა „შეაერთე და დატენე“, სადაც მანქანა იდენტიფიცირდება და ავტომატურად ამუშავებს გადახდას RFID ბარათის ან მობილური აპლიკაციის საჭიროების გარეშე. ამ ფუნქციებისთვის საჭირო დაშიფვრისა და რთული მონაცემთა სტრუქტურების მხარდასაჭერად, საჭიროდ ჩაითვალა ტიპიური CAN ავტობუსის მიერ შემოთავაზებულზე უფრო მაღალი გამტარობა.

თუმცა, PLC-ის გამოყენება მნიშვნელოვან სირთულეს იწვევს. რადგან CP პინი ასევე გამოიყენება პულსის სიგანის მოდულაციის (PWM) ძირითადი სიგნალისთვის (J1772 AC დამუხტვის სტანდარტიდან გადმოტანილი), PLC სიგნალი უნდა გადაიტანოს ამ ანალოგურ სიგნალზე. ეს მოითხოვს დახვეწილ გადამცემ-მიმღებებსა და ფილტრებს იმის უზრუნველსაყოფად, რომ მაღალი სიმძლავრის DC დამუხტვის პროცესიდან გამოწვეულმა ელექტრულმა ხმაურმა არ დააზიანოს კომუნიკაცია. CCS-ში „ხელის ჩამორთმევის“ პროცესი მნიშვნელოვნად ნელია, ვიდრე CHAdeMO-ში, რადგან სისტემამ უნდა დაამყაროს ქსელური კავშირი, შეასრულოს IP-ზე დაფუძნებული კომუნიკაცია (TCP/IPv6) და გაცვალოს XML-ზე დაფუძნებული შეტყობინებები.

2.3 პროტოკოლის შედარების შეჯამება

CAN-სა და PLC-ს შორის კომპრომისი სიმარტივესა და შესაძლებლობებს შორისაა. CHAdeMO-ს CAN-ზე დაფუძნებული სისტემა სწრაფი, საიმედო და შედარებით მარტივი დანერგვადია, თუმცა მას არ გააჩნია დახვეწილი, ფენიანი საკომუნიკაციო არქიტექტურა, რომელიც საჭიროა შეუფერხებელი, უსაფრთხო გლობალური როუმინგისა და მაღალი დონის მონაცემთა გაცვლისთვის. CCS-ის ISO 15118/PLC სისტემა არის ძლიერი, საწარმოს დონის საკომუნიკაციო დასტა, რომელიც უზრუნველყოფს მოწინავე ჭკვიანი ქსელის ფუნქციებს, თუმცა ეს ხდება აპარატურის უფრო მაღალი სირთულისა და ფიზიკური ფენის საკომუნიკაციო გარემოს უფრო მყიფეობის ხარჯზე.

3. ძირითადი წრედის ტოპოლოგია და დენის ელექტრონიკა

CCS-სა და CHAdeMO-ს შორის განსხვავებები სცილდება პროგრამული უზრუნველყოფისა და კომუნიკაციის ფარგლებს და მოიცავს დამუხტვის პროცესის ფუნდამენტურ ელექტრულ არქიტექტურას. ორივე სისტემის მიზანია მაღალი ძაბვის მუდმივი დენის პირდაპირ აკუმულატორზე მიწოდება, ავტომობილის ჩაშენებული ცვლადი დენის მუდმივ დენად გადამყვანის გვერდის ავლით, თუმცა ისინი განსხვავებულად მართავენ კვების ელექტრონიკას და უსაფრთხოების იზოლაციას.

3.1 ხელის ჩამორთმევისა და უსაფრთხოების მარყუჟები

სწრაფი დატენვის სცენარში, EVSE არსებითად წარმოადგენს მაღალი სიმძლავრის მუდმივი დენის წყაროს, რომელსაც აკონტროლებს ავტომობილი. ამ მოწყობილობის უსაფრთხოება დამოკიდებულია აპარატურულ და პროგრამულ უზრუნველყოფასთან დაკავშირებულ ზედმეტ ურთიერთდამუხტვაზე.

CHAdeMO ტოპოლოგია:CHAdeMO დამუხტვის წრედის მდგომარეობის სამართავად ეყრდნობა ფიზიკური კონტაქტორების სერიას და 12 ვოლტიან სიგნალის ხაზებს. თანმიმდევრობა შემდეგია:

1. ფიზიკური კავშირი და აღმოჩენა.
2. 12 ვოლტიანი ხელის ჩამორთმევის სიგნალი ელექტრომობილიდან ელექტრომექანიკურ მოწყობილობამდე.
3. CAN ავტობუსის კომუნიკაცია იწყება.
4. EVSE ატარებს იზოლაციის ტესტს იმის უზრუნველსაყოფად, რომ კაბელში ან კონექტორში არ არის დამიწების ხარვეზები.
5. ავტომობილი ხურავს შიდა DC კონტაქტორებს.
6. EVSE იწყებს დენის მიწოდებას.

CHAdeMO სქემა შექმნილია ისე, რომ იყოს „უსაფრთხო“ აპარატურულ დონეზე. თუ 12 ვოლტიანი სიგნალი დაიკარგება, EVSE-მ დაუყოვნებლივ უნდა შეწყვიტოს დენის მიწოდება.

CCS ტოპოლოგია:CCS იყენებს ცვლადი დენის დამუხტვის სტანდარტებიდან მიღებულ უფრო ინტეგრირებულ ტოპოლოგიას. ის იყენებს Control Pilot (CP) და Proximity Pilot (PP) პინებს.

1. PP პინი მიუთითებს, რომ შტეფსელი ჩასმულია და საკეტი დახურულია.
2. CP პინი იყენებს PWM სიგნალს EVSE-ს მდგომარეობისა და მიმდინარე სიმძლავრის მითითებისთვის.
3. PLC კომუნიკაცია დამყარებულია CP ხაზის მეშვეობით.
4. ციფრული მოლაპარაკება ISO 15118 სტანდარტის მიხედვით ხორციელდება.
5. იზოლაციის მონიტორინგი ხორციელდება.
6. DC კონტაქტორები დახურულია.

CCS-ში ცვლადენოვანი დენიდან მუდმივ დენად დამუხტვაზე გადასვლა იგივე Control Pilot ლოგიკით ხორციელდება, რაც მწარმოებლებს აადვილებს ისეთი მანქანების აწყობას, რომლებიც ორივე ტიპის დამუხტვას ერთიანი პორტის მეშვეობით უჭერენ მხარს.

3.2 სიმძლავრის დონეები და თერმული ლიმიტები

დამტენი სადგურის ელექტრონიკას უნდა შეეძლოს ძაბვისა და დენის დინამიურად მოდულირება.

• CHAdeMO:ისტორიულად, CHAdeMO შემოიფარგლებოდა 50 კვტ-ით (500 ვ, 125 ა). მიუხედავად იმისა, რომ სტანდარტი განახლდა (CHAdeMO 2.0) 400 კვტ-მდე სიმძლავრის მხარდასაჭერად, ძალიან ცოტა მანქანას ან დამტენს აქვს დანერგილი ეს უფრო მაღალი დონეები. შეზღუდვა ხშირად თერმულია; კაბელში აქტიური თხევადი გაგრილების გარეშე, CHAdeMO კონექტორისთვის კონტაქტური წინააღმდეგობის გამო 200 ა-ზე მეტი ძაბვის შენარჩუნება რთულია.
• CCS:CCS უფრო მაღალი ჭერის გათვალისწინებით შეიქმნა. სითხით გაცივებული კაბელებისა და კონექტორების გამოყენებით, CCS2-ს (ევროპული ვერსია) შეუძლია გაუძლოს 500 ამპერამდე დენს და 1000 ვოლტამდე ძაბვას, რაც 350 კვტ-მდე და მეტი დატენვის სიჩქარის საშუალებას იძლევა. CCS-ის არქიტექტურა, განსაკუთრებით მე-2 ტიპის ფორმატში, მაღალი დენის მუდმივი დენის პინებისთვის უკეთეს ზედაპირს უზრუნველყოფს, რაც ამცირებს ინტერფეისზე გამომუშავებულ სითბოს.

3.3 იზოლაციის მონიტორინგი და დამიწება

DC წრედის ტოპოლოგიის კრიტიკული ასპექტია იზოლაციის მონიტორინგის სისტემა (IMS). ვინაიდან DC სწრაფი დამუხტვა მოიცავს ძაბვებს, რომელთა ძაბვა შეიძლება აღემატებოდეს 800 ვოლტს, სისტემამ მუდმივად უნდა აკონტროლოს წინააღმდეგობა დადებით/უარყოფით DC რელსებსა და კორპუსის დამიწებას შორის.

• CHAdeMO დამტენებს, როგორც წესი, აქვთ ინტეგრირებული IMS, რომელიც გამორთავს კვების ბლოკს, თუ იზოლაცია გარკვეულ ზღურბლზე (ჩვეულებრივ 100 ომი ვოლტზე) დაბლა დაეცემა.
• CCS სისტემები ასევე საჭიროებენ იზოლაციის მონიტორინგს, მაგრამ რადგან PLC კომუნიკაცია ხდება CP პინზე (რომელიც მიწასთან არის დაკავშირებული), არსებობს თეორიული რისკი, რომ მაღალი ძაბვის DC რელსებსა და საკომუნიკაციო სიგნალს შორის ჩარევა წარმოიშვას, თუ იზოლაცია დაირღვება. ამის შესამცირებლად საჭიროა CCS აპარატურაში გაფართოებული ფილტრაცია.

3.4 ორმხრივი დენის ელექტრონიკა

ორმხრივი დამუხტვის სქემის ტოპოლოგია თავისი არსით უფრო რთულია. ის მოითხოვს EVSE-ში (ან მანქანაში) ინვერტორს, რომელსაც შეუძლია სინქრონიზაცია ქსელის ცვლადი დენის სიხშირესთან.

• CHAdeMO:სტანდარტი განსაზღვრავს V2X (მანქანიდან ყველაფერამდე) პროტოკოლს CAN დონეზე, რაც გარე დამტენს საშუალებას აძლევს იმოქმედოს როგორც ინვერტორი. ეს ამარტივებს მანქანის ელექტრონიკას, მაგრამ „V2G დამტენს“ უფრო ძვირს ხდის.
• CCS:ISO 15118-20 სტანდარტი (უახლესი ვერსია) საბოლოოდ უზრუნველყოფს CCS-ის მძლავრ ორმხრივ მხარდაჭერას. თუმცა, ამის დანერგვა მოითხოვს მნიშვნელოვან ცვლილებებს ავტომობილის ჩაშენებულ ელექტრონიკასა და PLC საკომუნიკაციო სისტემაში, რაც იწვევს V2G ფუნქციების უფრო ნელ დანერგვას CCS-თავსებად მანქანებში, მათ CHAdeMO ანალოგებთან შედარებით.

[გაგრძელება შემდეგ განახლებაში...]

4. შემაერთებლების ინჟინერია: მექანიკური სიმტკიცე, თერმული მართვა და უსაფრთხოების ტესტირება

ელექტრომობილსა და დამტენს შორის ფიზიკური ინტერფეისი ზუსტი ინჟინერიის მიღწევაა. მან უნდა გაუძლოს ასობით კილოვატ სიმძლავრეს, გაუძლოს ათასობით შეერთების ციკლს და გაუძლოს ექსტრემალურ ამინდის პირობებს, ამავდროულად უსაფრთხო დარჩეს საშუალო მომხმარებლისთვის. CCS და CHAdeMO კონექტორების დიზაინის ფილოსოფია წარმოადგენს ამ გამოწვევების გადაჭრის ორ განსხვავებულ მიდგომას.

4.1 მექანიკური დიზაინი და საკეტი მექანიზმები

DC სწრაფი დატენვის კონექტორი არ არის მხოლოდ შტეფსელი; ეს არის ჩაკეტილი, მაღალი ძაბვის ინტერფეისი.

• CHAdeMO კონექტორი:CHAdeMO შტეფსელი ცნობილია თავისი შედარებით დიდი, მრგვალი ფორმითა და მექანიკური დამაგრების ბერკეტით. ის იყენებს ქინძისთავების სერიას როგორც დენის, ასევე სიგნალისთვის. CHAdeMO დიზაინის მთავარი მახასიათებელია ის, რომ დაბლოკვის მექანიზმი ხშირად ინტეგრირებულია თავად კონექტორში. როდესაც მომხმარებელი აჭერს ჩამკეტს და ათავსებს შტეფსელს, მექანიკური ბლოკირება უზრუნველყოფს, რომ მისი ამოღება შეუძლებელი იყოს დენის გადინების დროს. ქინძისთავები შექმნილია ისე, რომ იყოს „დაფარული“, რათა თავიდან აიცილოს შემთხვევითი კონტაქტი, ხოლო კონექტორი შექმნილია მნიშვნელოვანი ვარდნებისა და დარტყმების გასამკლავებლად.
• CCS კონექტორი (კომბო 1 და კომბინაცია 2):CCS კონექტორი წარმოადგენს 1 ტიპის (J1772) და 2 ტიპის (Mennekes) ცვლადი დენის შტეფსელების ევოლუციას. ის ცვლადი დენის პინების ნაკრების ქვემოთ ორ დიდ დენის პინს ათავსებს. CHAdeMO-სგან განსხვავებით, CCS-ის ჩამკეტი მექანიზმი, როგორც წესი, განთავსებულია ავტომობილის დამტენ პორტში და არა კონექტორში. მანქანაში არსებული ელექტრომაგნიტური აქტივატორი კონექტორზე ჭრილს აჭერს, რათა ის ადგილზე დააფიქსიროს. ეს საშუალებას იძლევა კონექტორის უფრო გლუვი დიზაინის მისაღებად, მაგრამ მექანიკური საიმედოობის ტვირთი ავტომობილის მწარმოებელს აკისრია.

4.2 მექანიკური სიმტკიცისა და გამძლეობის ტესტირება

ორივე სტანდარტი ექვემდებარება მკაცრ ტესტირების პროტოკოლებს, როგორიცაა IEC 62196-ში განსაზღვრული. ეს ტესტები მოიცავს:

• ჩასმისა და გამოყვანის ძალა:კონექტორი საკმარისად მარტივი უნდა იყოს შესაერთებლად, მაგრამ საკმარისად დამაგრებული უნდა იყოს დაბალი კონტაქტის წინააღმდეგობის შესანარჩუნებლად. დროთა განმავლობაში, ვერცხლისფერი კონტაქტები შეიძლება გაცვდეს, გაიზარდოს წინააღმდეგობა და გადახურდეს.
• დარტყმის ტესტი:როგორც CCS, ასევე CHAdeMO კონექტორები ტესტირებულია სატრანსპორტო საშუალების მიერ გადაჯდომისადმი გამძლეობაზე. კორპუსი არ უნდა გაიბზაროს ისე, რომ მაღალი ძაბვის კომპონენტები გამოაშკარავდეს.
• დარტყმის წინააღმდეგობა:შიდა იზოლაციისა და მექანიკური კომპონენტების ხელუხლებლად დარჩენის უზრუნველსაყოფად, კონექტორები ერთი მეტრის სიმაღლიდან ბეტონის იატაკზე რამდენჯერმე ვარდება.

4.3 თერმული მართვა: მაღალი დენის გამოწვევა

სითბო სწრაფი დატენვის მტერია. დენის (I) ზრდასთან ერთად, გენერირებული სითბო (P = I²R) ექსპონენციალურად იზრდება.

• პასიური გაგრილება:ადრეული 50 კვტ სიმძლავრის დამტენები იყენებდნენ სქელ სპილენძის კაბელებს, რომლებიც პასიურ დისიპაციაზე იყო დამოკიდებული. ეს დენს დაახლოებით 125 ა-მდე ან 150 ა-მდე ზღუდავდა.
• აქტიური თხევადი გაგრილება:350 კვტ (500 ა) სიმძლავრის მისაღწევად, CCS სისტემებმა პიონერად გამოიყენეს სითხით გაგრილებადი კაბელები. გამაგრილებელი (ხშირად წყალ-გლიკოლის ნარევი ან სპეციალიზებული დიელექტრიკული ზეთი) ცირკულირებს კაბელში და კონტაქტური ქინძისთავების უკანა მხარეს აღწევს. ეს საშუალებას იძლევა მივიღოთ უფრო თხელი და მოქნილი კაბელი, ამავდროულად, გავუმკლავდეთ მასიურ სითბურ დატვირთვას.
• CHAdeMO-ს თერმული გზა:მიუხედავად იმისა, რომ CHAdeMO 2.0 მხარს უჭერს თხევად გაგრილებას, სტანდარტის უფრო გვიან გამოჩენამ მაღალი სიმძლავრის დამუხტვაში გამოიწვია ის, რომ არსებული CHAdeMO ინფრასტრუქტურის უმეტესობა 50-100 კვტ-ზე იყო გაჩერებული. CHAdeMO შტეფსელის შიდა განლაგება, რომელსაც დენის პინების გარშემო მრავალი პატარა სიგნალის პინი აკრავს, თხევად გაგრილებას უფრო რთულს ხდის CCS Combo კონექტორის უფრო სეგრეგირებულ განლაგებასთან შედარებით.

4.4 გარემოსდაცვითი დალუქვა (IP რეიტინგები)

დამტენი სადგურები წვიმის, თოვლისა და მტვრის ზემოქმედების ქვეშაა. კონექტორების უმეტესობას აქვს IP54 ან უფრო მაღალი სტანდარტი. მნიშვნელოვანი განსხვავებაა ის, თუ როგორ უმკლავდებიან ისინი ტენიანობას.გამორთულიCCS კონექტორებს ხშირად აქვთ სადრენაჟე ხვრელები, რათა თავიდან აიცილონ წყლის დაგროვება ცვლადი დენის ბუდეებში, ხოლო CHAdeMO-ს მტკიცე დამცავი და თავსახურის სისტემა შექმნილია კონექტორის მთელი ზედაპირის სიმშრალის შესანარჩუნებლად.

5. ელექტრომობილების სტანდარტების გეოპოლიტიკა: ბრძოლა გლობალური დომინირებისთვის

CCS-ისა და CHAdeMO-ს ისტორია ისეთივეა, როგორც საერთაშორისო ვაჭრობასა და რეგიონულ პროტექციონიზმს, როგორც ინჟინერიას. დამუხტვის სტანდარტის არჩევანს უდიდესი გავლენა აქვს ერის ენერგეტიკულ უსაფრთხოებასა და მისი ადგილობრივი ავტომწარმოებლების კონკურენტუნარიანობაზე.

5.1 ევროპული ციხესიმაგრე: CCS2

ევროკავშირი გადამწყვეტი მოთამაშე იყო „სტანდარტების ომებში“. ცვლადენოვანი დენის დამუხტვისთვის მე-2 ტიპის კონექტორის და მუდმივი დენის დამუხტვისთვის CCS2 ტიპის კონექტორის გამოყენების სავალდებულოდ დაწესებით, ევროკავშირმა უზრუნველყო ერთიანი ბაზარი. ამან იაპონელი და ამერიკელი მწარმოებლები აიძულა ადაპტირება მოეხდინათ. Tesla-ც კი, რომელიც დიდი ხნის განმავლობაში იყენებდა საკუთრების კონექტორს აშშ-ში, ევროპაში Model 3-ისა და Model Y-ისთვის CCS2-ზე გადავიდა. ევროკავშირის გადაწყვეტილება განპირობებული იყო საზღვრებს შორის თავსებადობის სურვილით და უფრო მოქნილი PLC/ISO 15118 საკომუნიკაციო სტეკის უპირატესობით, რაც მათ „ჭკვიანი ქსელის“ გზამკვლევს შეესაბამებოდა.

5.2 იაპონური პოზიცია: CHAdeMO-ს წარმოშობა

იაპონიის CHAdeMO-სადმი ერთგულება ელექტრომობილების ადრეულ ბაზარზე მისი ლიდერობის გაფართოება იყო. პირველი მასობრივი ბაზრის ელექტრომობილის (LEAF) ქონა ნიშნავდა, რომ იაპონია ადრეული დატენვის ნარატივს აკონტროლებდა. თუმცა, გლობალური ბაზრის ცვლილებასთან ერთად, იაპონია სულ უფრო იზოლირებული აღმოჩნდა. საპასუხოდ, შეიქმნა ChaoJi, ჩინეთთან თანამშრომლობითი ძალისხმევა, რათა შექმნილიყო ახალი თაობის სტანდარტი, რომელსაც საბოლოოდ შეეძლო ჩაენაცვლებინა როგორც CHAdeMO, ასევე ჩინური GB/T სტანდარტი.

5.3 ჩრდილოეთ ამერიკის სირთულე: CCS1 vs. NACS

ჩრდილოეთ ამერიკაში სიტუაცია ფრაგმენტული იყო. Ford-მა, GM-მა და სხვებმა CCS1 (პირველი ტიპის კომბინაცია) გამოიყენეს. ამასობაში, Tesla-მ თავისი საკუთრების კონექტორის გამოყენებით მსოფლიოში ყველაზე წარმატებული დამუხტვის ქსელი ააშენა. 2023 წელს მოვლენების შოკისმომგვრელი შემობრუნების შედეგად ინდუსტრია შეიცვალა. Ford-მა გამოაცხადა, რომ Tesla-ს კონექტორს აიღებდა, რომელსაც ჩრდილოეთ ამერიკის დამუხტვის სტანდარტი (NACS) ეწოდა. უმნიშვნელოვანესია, რომ NACS იყენებს...იგივეISO 15118 PLC საკომუნიკაციო პროტოკოლი, როგორც CCS. ამრიგად, მიუხედავად იმისა, რომ შტეფსელმა ფორმა შეიცვალა, სისტემის „ტვინი“ CCS-თან თავსებადი დარჩა. ამან ფაქტობრივად აღნიშნა CHAdeMO-ს გზის დასასრული აშშ-ს ბაზარზე, რადგან ბოლო მოწინააღმდეგემ (Nissan) გადასვლა დაიწყო.

5.4 ჩინეთის სუვერენული გზა: GB/T

ჩინეთი, მსოფლიოში უდიდესი ელექტრომობილების ბაზარი, GB/T სტანდარტით საკუთარი გზით წავიდა. CHAdeMO-ს მსგავსად, GB/T იყენებს CAN ავტობუსის კომუნიკაციას, მაგრამ განსხვავებული ფიზიკური პინოუტი აქვს. ჩინეთის ბაზრის დიდი მოცულობა ნიშნავს, რომ GB/T, პორტების რაოდენობით, მსოფლიოში ყველაზე ფართოდ გამოყენებული სტანდარტია. თუმცა, ჩინეთის ჩართულობა ChaoJi პროექტში აჩვენებს გლობალური ჰარმონიზაციისა და ულტრამაღალი სიმძლავრის შესაძლებლობების სურვილს, რასაც ამჟამინდელი GB/T სტანდარტი ადვილად ვერ აღწევს.

6. სატრანსპორტო საშუალება-ქსელის (V2G) შესაძლებლობები: ორმხრივი დატენვის პოტენციალი

„ავტომობილიდან ქსელამდე“ (V2G) ტექნოლოგია ელექტრომობილებს საშუალებას აძლევს, იმოქმედონ როგორც გიგანტური მობილური ბატარეები, პიკური მოთხოვნის დროს ელექტროენერგია ქსელს უკან მიაწოდონ ან სახლს სარეზერვო ენერგიით უზრუნველყონ (V2H).

6.1 CHAdeMO-ს უპირატესობა

წლების განმავლობაში, თუ V2G გინდოდათ, CHAdeMO მანქანას ყიდულობდით. რადგან CAN ავტობუსის კომუნიკაცია პირველივე დღიდან მარტივი და ორმხრივი იყო, CHAdeMO დამტენებს შეეძლოთ მარტივად მოეთხოვათ მანქანიდან ენერგია. Nissan LEAF-ი მსოფლიო მასშტაბით V2G პილოტებში ათწლეულზე მეტია გამოიყენება. პროტოკოლი (CHAdeMO V2X) განვითარებული და კარგად დოკუმენტირებულია.

6.2 CCS-ის ბრძოლა და ISO 15118-20

CCS V2G სტანდარტს გვიან შეუერთდა. ორიგინალ ISO 15118-2 სტანდარტს არ გააჩნდა ორმხრივი სიმძლავრის ნაკადის მყარი მხარდაჭერა. მხოლოდ ISO 15118-20-ის გამოშვებამდე ჰქონდა CCS ეკოსისტემას სტანდარტიზებული გზა V2G-სთვის საჭირო რთული მოლაპარაკებების, როგორიცაა ქსელის სინქრონიზაციის მონაცემები და განმუხტვის ლიმიტები, მართვისთვის. -20-ის დანერგვა ტექნიკურად მომთხოვნია და მოითხოვს ახალ აპარატურას როგორც მანქანაში, ასევე დამტენში. მიუხედავად იმისა, რომ CCS იკრებს ტემპს, CHAdeMO-ს მემკვიდრეობა ამ სფეროში კვლავ ძლიერი მხარეა მისი კონკრეტული ავტოპარკისა და კომუნალური პროგრამების გამოყენებისთვის.

6.3 V2G-ის ეკონომიკა

ტექნიკური განსხვავება ასევე გავლენას ახდენს ფასზე. CHAdeMO V2G სისტემაში, ძვირადღირებული DC-დან AC ინვერტორი, როგორც წესი, დამტენ სადგურშია განთავსებული. ეს ამცირებს მანქანის ხარჯებს, მაგრამ დამტენს ძალიან ძვირს ხდის (ხშირად 10,000 დოლარზე მეტს). CCS მწარმოებლები იკვლევენ როგორც „DC V2G“-ს (CHAdeMO-ს მსგავსი), ასევე „AC V2G“-ს, სადაც მანქანის ჩაშენებული დამტენი ახორციელებს ინვერსიას. ეს უკანასკნელი მნიშვნელოვნად შეამცირებს სახლის V2H სისტემების ღირებულებას, მაგრამ მოითხოვს, რომ ავტომობილის აპარატურა გაცილებით მტკიცე იყოს.

7. ბაზრის წილის ევოლუცია: CCS-ის აღზევება და CHAdeMO-ს ნიშური გადარჩენა

თუ 2015 და 2024 წლების მონაცემებს შევადარებთ, ტენდენცია ნათელია: CCS-მა მეინსტრიმული ბაზრისთვის ბრძოლა მოიგო, ხოლო CHAdeMO იაპონიის გარეთ რეგიონების უმეტესობაში მემკვიდრეობით ან ნიშური მხარდაჭერის ფაზაში გადავიდა.

7.1 გარდამტეხი მომენტი

CHAdeMO-ს კლება რამდენიმე ძირითადი ფაქტორით შეიძლება აიხსნას:

1. მწარმოებლის მიერ მიტოვება:მას შემდეგ, რაც Volkswagen-მა, BMW-მ და მოგვიანებით Ford-მა და GM-მა CCS-ზე ვალდებულება მიიღეს, დასავლეთში CHAdeMO-ს ბედი გადაწყვეტილი იყო.
2. ინფრასტრუქტურის სტიმულები:აშშ-სა და ევროპაში სამთავრობო სუბსიდიები (მაგალითად, NEVI პროგრამა აშშ-ში) სულ უფრო მეტად ანიჭებდა უპირატესობას CCS-ს, რაც CPO-ებისთვის CHAdeMO შტეფსელების დაყენებას ნაკლებად მომგებიანს ხდიდა.
3. სიმძლავრის შეზღუდვები:CHAdeMO ინფრასტრუქტურის უმეტესობის 50 კვტ-ზე მეტი სიმძლავრის შეუძლებლობამ ის ნაკლებად მიმზიდველი გახადა თანამედროვე ელექტრომობილების მფლობელებისთვის, რომლებსაც აქვთ 150 კვტ+ სიმძლავრის დიდი აკუმულატორები.

7.2 ნიშური გადარჩენა

მიუხედავად მისი კლებისა, CHAdeMO არ მომკვდარა. მილიონობით CHAdeMO-თი აღჭურვილი მანქანა კვლავ მოძრაობს გზებზე. ისეთ ბაზრებზე, როგორიცაა დიდი ბრიტანეთი და იაპონია, CHAdeMO კვლავ საზოგადოებრივი ქსელის სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვან ნაწილად რჩება. გარდა ამისა, მძიმე სატვირთო მანქანებისა და ავტობუსების სამყაროში, ზოგიერთი მწარმოებელი კვლავ უპირატესობას ანიჭებს CAN-ზე დაფუძნებულ სიმარტივეს მისი საიმედოობისა და V2G მზაობის გამო.

7.3 მონაცემთა ანალიზი: პორტები სტანდარტის მიხედვით

ბოლოდროინდელი საბაზრო ანგარიშები აჩვენებს, რომ ევროპაში CCS2 პორტების რაოდენობა ამჟამად CHAdeMO პორტებს 10-ზე მეტი თანაფარდობით აღემატება. ჩრდილოეთ ამერიკაში გადასვლა კიდევ უფრო დრამატულია, ბევრი ახალი სადგური მთლიანად უარს ამბობს CHAdeMO-ზე ორმაგი CCS/NACS კონფიგურაციების სასარგებლოდ. CHAdeMO-ს „გრძელი კუდი“, სავარაუდოდ, კიდევ ათი წლის განმავლობაში გაგრძელდება, მაგრამ მისი, როგორც დომინანტური გლობალური სტანდარტის, ერა წარსულს ჩაბარდა.

[გაგრძელება შემდეგ განახლებაში...]

8. სტანდარტთაშორისი ადაპტერები და თავსებადობის გამოწვევები: „უფსკრულის გადალახვის“ ფიზიკა

რადგან მსოფლიო რამდენიმე დომინანტური სტანდარტისკენ გადადის, ბევრი ელექტრომობილის მფლობელისთვის მილიონი დოლარის ღირებულების კითხვაა: „შემიძლია ადაპტერის გამოყენება?“ პასუხი ტექნიკურად რთულია და მხოლოდ ქინძისთავების ფიზიკურ ხელახლა შეერთებაზე მეტს მოიცავს.

8.1 მარტივი შემთხვევა: ცვლადი დენის ადაპტერები

ცვლადი დენის სტანდარტებს შორის ადაპტაცია (მაგ., ტიპი 1-დან ტიპი 2-მდე) შედარებით მარტივია. ესენი არიან „სულელური“ ადაპტერები, რომლებიც უბრალოდ სპილენძის მავთულებს ანაცვლებენ. საკომუნიკაციო პროტოკოლი (PWM სიგნალიზაცია) იდენტურია ყველა J1772 და Mennekes-ზე დაფუძნებულ ცვლადი დენის სისტემაში.

8.2 რთული შემთხვევა: მუდმივი დენის ადაპტერები

DC ადაპტერები, როგორიცაა Tesla-to-CHAdeMO ან CCS1-to-NACS ადაპტერი, გაცილებით დახვეწილია.

• პროტოკოლის თარგმანი:ორ სხვადასხვა საკომუნიკაციო ენას შორის ადაპტაციისას (მაგ., CHAdeMO მანქანა ცდილობს CCS დამტენის გამოყენებას), ადაპტერი უნდა შეიცავდეს აქტიურ მიკროკონტროლერს. ეს ჩიპი მოქმედებს როგორც „თარჯიმანი“, ისმენს მანქანიდან წამოსულ CAN ავტობუსის სიგნალებს და დამტენისთვის შესაბამის PLC/ISO 15118 სიგნალებს წარმოქმნის. ეს იწვევს შეყოვნებას და პოტენციურ უკმარისობის წერტილს.
• თერმული მონიტორინგი:რადგან ადაპტერებს დამატებითი შეხების წერტილები აქვთ, ისინი მიდრეკილნი არიან გადახურებისკენ. მაღალი ხარისხის DC ადაპტერს უნდა ჰქონდეს საკუთარი შიდა ტემპერატურის სენსორები, რომლებსაც შეუძლიათ მანქანას მისცენ სიგნალი, შეამციროს დენი, თუ კავშირი ძალიან გაცხელდება.
• ძაბვის რკალის წარმოქმნა და უსაფრთხოება:სწრაფი დატენვა მაღალი ძაბვისაა. თუ მომხმარებელი ადაპტერის გამორთვას შეეცდება დენის გადინების დროს, შეიძლება წარმოიქმნას მასიური ელექტრული რკალი, რამაც შეიძლება დააზიანოს აღჭურვილობა ან გამოიწვიოს დაზიანება. ადაპტერებს უნდა ჰქონდეთ მექანიკური ან ელექტრონული ბლოკირება, რომელიც სინქრონიზდება ავტომობილის „დატენვის შეჩერების“ ბრძანებასთან.

8.3 Tesla/NACS-ის გარდამავალი პერიოდი

ყველაზე წარმატებული DC ადაპტერის დანერგვა იყო Tesla-ს „Magic Dock“ და მისი დამოუკიდებელი CCS-to-Tesla ადაპტერები. რადგან NACS იყენებს CCS საკომუნიკაციო პროტოკოლს, ეს ადაპტერები ტექნიკურად „პასიურია“ ლოგიკის თვალსაზრისით, მაგრამ მაინც საჭიროებენ უკიდურესად მაღალი ხარისხის თერმული მართვის და ფიზიკური ფიქსაციის მექანიზმებს 250 კვტ-ზე მეტი დატენვის სიჩქარის გასატარებლად.

9. ჩაოჯი სტანდარტი: ხიდი გლობალური ჰარმონიზაციისა და ულტრამაღალი სიმძლავრისკენ

მიმდინარე CHAdeMO და GB/T სტანდარტების შეზღუდვების გათვალისწინებით, CHAdeMO ასოციაციამ და ჩინეთის ელექტროენერგიის საბჭომ (CEC) გააერთიანეს ძალები, რათა შეემუშავებინათჩაოჯი(ასევე ცნობილია როგორც CHAdeMO 3.0).

9.1 დიზაინის მიზნები: 500 კვტ-ზე მეტი

ChaoJi მომავლისთვისაა შექმნილი. მისი მთავარი მიზანია ულტრამაღალი სიმძლავრის დამუხტვის მხარდაჭერა - 900 კვტ-მდე (1500 ვოლტი და 600 ამპერი). ეს განკუთვნილია მძიმე სატვირთო მანქანებისა და ავტობუსების ბაზრისთვის, სადაც 500 კვტ/სთ სიმძლავრის აკუმულატორის 20 წუთში დამუხტვა ოპერაციული ეფექტურობისთვის აუცილებელი მოთხოვნაა.

9.2 ტექნიკური არქიტექტურა

• უკუთავსებადობა:ChaoJi-ს ერთ-ერთი ყველაზე შთამბეჭდავი მახასიათებელი მისი უკუთავსებადობაა. კონექტორი შექმნილია ისე, რომ ადაპტერებს შეუძლიათ მარტივად დააკავშირონ ChaoJi-ს მანქანები არსებულ CHAdeMO, GB/T და CCS დამტენებთანაც კი.
• გამარტივებული კონექტორი:ChaoJi შტეფსელი მნიშვნელოვნად პატარა და მსუბუქია, ვიდრე მიმდინარე CHAdeMO ან CCS Combo 2 კონექტორები. ის იყენებს პინების ახალ განლაგებას, რომელიც ოპტიმიზაციას უკეთებს დენის სიმკვრივეს და ამცირებს ჩასმისთვის საჭირო ძალას.
• გაფართოებული მართვის პილოტი:ChaoJi წარმოგიდგენთ „ორმაგი რეჟიმის“ კომუნიკაციის სტრატეგიას. მას შეუძლია როგორც ტრადიციული CAN ავტობუსის (მემკვიდრეობითი სისტემებისთვის), ასევე სამომავლო აპლიკაციებისთვის უფრო სწრაფი ციფრული პროტოკოლების მხარდაჭერა.
• უსაფრთხოების მახასიათებლები:ChaoJi მოიცავს ისეთ მოწინავე ფუნქციებს, როგორიცაა „მიწის გაჟონვის ამომრთველი“ (ELCB) და კონექტორის თავში ტენიანობის დახვეწილი დეტექტორი, რაც უზრუნველყოფს უსაფრთხოებას 1500 ვოლტზეც კი.

9.3 გლობალური შედეგები

ChaoJi წარმოადგენს პოტენციურ „გადატვირთვის“ ღილაკს სტანდარტული ომებისთვის. თუ ის ფართოდ იქნება გამოყენებული აზიასა და მსოფლიოში მძიმე ტვირთამწეობის მქონე ავტომობილებისთვის, ის შეიძლება გახდეს დე ფაქტო სტანდარტი ყველა ზომის ავტომობილისთვის, რომელიც მსუბუქი ავტომობილზე დიდია, ხოლო CCS/NACS დომინირებს სამომხმარებლო ავტომობილების ბაზარზე.

10. მომავლის პერსპექტივა: მეგავატიანი დატენვა, მყარი მდგომარეობის ელემენტები და უსადენო ინტეგრაცია

2024 წლის ტექნოლოგია მხოლოდ დასაწყისია. მომდევნო ათწლეულის განმავლობაში ენერგიის სატრანსპორტო საშუალებებში გადატანის კუთხით სამი მნიშვნელოვანი ცვლილება მოხდება.

10.1 მეგავატიანი დამუხტვის სისტემა (MCS)

ყველაზე დიდი სატრანსპორტო საშუალებებისთვის — მე-8 კლასის სატვირთო მანქანებისთვის, გემებისთვის და პატარა თვითმფრინავებისთვისაც კი — 350 კვტ-იც კი ძალიან ნელია. მეგავატიანი დამუხტვის სისტემა (MCS) ახალი სტანდარტია, რომელიც შექმნილია 3.75 მეგავატამდე (3,000A 1,250 ვოლტზე) სიმძლავრისთვის. MCS იყენებს სრულიად ახალ კონექტორს და ISO 15118 პროტოკოლის სპეციალიზებულ ვერსიას. ის PLC კომუნიკაციას CCS-დან ისესხებს, მაგრამ ფიზიკურ აპარატურას უპრეცედენტო დონემდე აფართოებს.

10.2 მყარი მდგომარეობის აკუმულატორები და დატენვის მრუდები

დღევანდელი „დატენვის მრუდი“ ლითიუმ-იონური აკუმულატორების ქიმიური თვისებებით არის შეზღუდული. აკუმულატორის დატენვისას, დაზიანების თავიდან ასაცილებლად, დატენვის სიჩქარე უნდა შენელდეს. მყარი მდგომარეობის აკუმულატორები (SSB) ამის შეცვლას გვპირდებიან. SSB-ებს შეუძლიათ გაცილებით მაღალი C-სიჩქარის გაძლება, რაც იმას ნიშნავს, რომ მათ პოტენციურად შეუძლიათ შეინარჩუნონ მაქსიმალური დატენვის სიჩქარე (მაგ., 350 კვტ) 0%-დან 80%-მდე ან 90%-მდე SoC. ეს უზარმაზარ ზეწოლას მოახდენს დამტენ სადგურებზე, რათა უზრუნველყონ მდგრადი, მაღალი სიმძლავრის გამომუშავება თერმული დათრგუნვის გარეშე.

10.3 უსადენო DC დატენვა

მიუხედავად იმისა, რომ ძირითადი ყურადღება შტეფსელებზეა გამახვილებული, უსადენო (ინდუქციური) დამუხტვა სულ უფრო და უფრო ვითარდება. სტატიკური უსადენო დამუხტვა უკვე გამოიყენება სატრანზიტო ავტობუსებში. შემდეგი ფრონტიადინამიურიუსადენო დატენვა — გზაზე ჩაშენებული კოჭები, რომლებიც ტენიან ავტომობილს მოძრაობის დროს. პროტოკოლის თვალსაზრისით, ეს, სავარაუდოდ, დაეყრდნობა ISO 15118-ის მოდიფიცირებულ ვერსიას, რომელიც ფიზიკური მართვის პილოტის მავთულის ნაცვლად, ხელის ჩამორთმევისთვის Wi-Fi-ს ან DSRC-ს გამოიყენებს.

11. ტექნიკური ანალიზი: PLC vs. CAN სიგნალის მთლიანობა და ელექტრომაგნიტური თავსებადობა (EMC)

ოთახში მყოფი ინჟინრებისთვის PLC-სა და CAN-ს შორის არჩევანი ხშირად საკამათო საგანია სიგნალის მთლიანობის თვალსაზრისით.

11.1 CAN ავტობუსის უპირატესობა

CAN დიფერენციალური სიგნალია, რაც იმას ნიშნავს, რომ ის თანდაყოლილი მდგრადია საერთო რეჟიმის ხმაურის მიმართ. 300 კვტ სიმძლავრის მუდმივი დენის დამტენის ელექტრულად ხმაურიან გარემოში — სადაც დენის ელექტრონიკის მაღალსიჩქარიანი გადართვა ქმნის ელექტრომაგნიტური ჩარევის (EMI) უზარმაზარ რაოდენობას — CAN ავტობუსი უნაკლოდ მუშაობს. ის მოითხოვს მარტივ, გრეხილ წყვილ გაყვანილობას და მისი „არევნა“ ძალიან რთულია.

11.2 სააქციო საზოგადოების გამოწვევა

PLC (HomePlug Green PHY) მუშაობს 2 MHz-დან 30 MHz-მდე დიაპაზონში. ეს იგივე სიხშირის დიაპაზონია, სადაც ბევრი DC-DC გადამყვანი გამოსცემს ხმაურს. იმისათვის, რომ PLC-მა საიმედოდ იმუშაოს CCS დამტენში, ინჟინრებმა უნდა დანერგონ:

• გაფართოებული ზოლის გამტარობის ფილტრაცია:საკომუნიკაციო სიგნალის იზოლირებისთვის დენის გადართვის ხმაურისგან.
• წინაღობის შესაბამისობა:დამტენი კაბელის წინაღობა იცვლება მისი გაშლის ან გადაადგილებისას, რამაც შეიძლება ასახოს PLC სიგნალები და გამოიწვიოს მონაცემთა დაკარგვა.
• შეცდომის გასწორება:ISO 15118 მოიცავს პროგრამული უზრუნველყოფის დონის შეცდომების ზუსტ კორექტირებას, რათა გაუმკლავდეს ელექტრული ძაბვის შედეგად გამოწვეულ „ჩავარდნილ პაკეტებს“.

სწორედ ეს ტექნიკური ხარჯებია მიზეზი, რის გამოც CCS დამტენების დიზაინი და სერტიფიცირება ხშირად უფრო ძვირია, ვიდრე CHAdeMO დამტენების.

12. დასკვნა: ელექტრომობილების ინფრასტრუქტურის ერთიანი მომავლის ნავიგაცია

CCS-სა და CHAdeMO-ს შორის მეტოქეობა მდგრადი ტრანსპორტის ისტორიაში გადამწყვეტი თავი იყო. ეს იყო კულტურათა შეჯახება: იაპონიის პრაგმატული, CAN-ზე დაფუძნებული საიმედოობა დასავლური სამყაროს ხედვის წინააღმდეგ დახვეწილი, PLC-ზე მართული ჭკვიანი ქსელის ეკოსისტემის შესახებ.

როდესაც ამ ღრმა ანალიზს ვასრულებთ, რამდენიმე ჭეშმარიტება აშკარა ხდება:

1. კონსოლიდაცია გარდაუვალია:ბაზარს არ შეუძლია სამუდამოდ შეინარჩუნოს სამი ან ოთხი განსხვავებული DC სტანდარტი. ჩრდილოეთ ამერიკაში გამარჯვებულია NACS (CCS ლოგიკის გამოყენებით). ევროპაში კი CCS2 ლიდერობს. აზიაში CHAdeMO-სა და GB/T-ს ChaoJi-ში გაერთიანება ახალ ძალას წარმოადგენს.
2. პროგრამული უზრუნველყოფა ახალი კონექტორია:რადგან ფიზიკური ადაპტერები უფრო გავრცელებული და საიმედო ხდება,ფიზიკურიშტეფსელის ფორმა ნაკლებად მნიშვნელოვანი ხდება, ვიდრეპროგრამული უზრუნველყოფაპროტოკოლი. ISO 15118/PLC-ის დომინირება, როგორც ჩანს, გარანტირებულია, რადგან ის NACS-მა და MCS-მაც კი მიიღეს.
3. V2G არის მკვლელი აპლიკაცია:„მანქანის დატენვიდან“ „ქსელის დაბალანსებაზე“ გადასვლა შემდეგი დიდი გამოწვევაა. CHAdeMO-მ გზა გვაჩვენა, მაგრამ მომავალი ISO 15118 სტანდარტის მასშტაბირებად, უსაფრთხო ჩარჩოზე იქნება აგებული.

ელექტრომობილების ინდუსტრიისთვის „სტანდარტული ომები“ არა ერთი გლობალური გამარჯვებულით, არამედ რეგიონალიზებული ჰარმონიით მთავრდება. CHAdeMO ბერკეტს შეაერთებთ თუ გლუვ NACS კონექტორს, ძირითადი მიზანი იგივე რჩება: ენერგიის სწრაფი, ეფექტური და სუფთა მოძრაობა მობილობის მომავლისთვის. CCS-ისა და CHAdeMO-ს ეპოქიდან მიღებული საინჟინრო გაკვეთილები ელექტრო ინოვაციების შემდეგი საუკუნის საფუძველს წარმოადგენს.

გაფართოებული ტექნიკური დანართი: ISO 15118 ფენების შედარებითი ანალიზი CHAdeMO CAN ჩარჩოებთან შედარებით

ამ ტექნოლოგიების სიღრმის უკეთ წარმოსაჩენად, მოდით განვიხილოთ ჩართული OSI ფენები.

CHAdeMO-ს საკომუნიკაციო დასტა:

• ფიზიკური ფენა:CAN 2.0B (500 kbps), 12V დისკრეტული სიგნალები.
• მონაცემთა კავშირის ფენა:სტანდარტული CAN ჩარჩოები კონკრეტული ID-ებით (მაგ., 0×100 EVSE სტატუსისთვის, 0×101 EV სტატუსისთვის).
• აპლიკაციის ფენა:CHAdeMO-ს საკუთრებაში არსებული შეტყობინებების ნაკრები, მკაცრად თანმიმდევრული.

CCS (ISO 15118) საკომუნიკაციო სტეკი:

• ფიზიკური ფენა:IEEE 1901 (HomePlug Green PHY) მართვის პილოტის მეშვეობით.
• მონაცემთა კავშირის ფენა:Ethernet (MAC ფენა).
• ქსელური/ტრანსპორტის ფენა:IPv6, TCP, UDP.
• სესიის/პრეზენტაციის ფენა:V2GTP (ავტომობილიდან ქსელში გადაცემის პროტოკოლი), XML/EXI (ეფექტური XML ინტერჩეინჯი) კოდირება.
• აპლიკაციის ფენა:ISO 15118-2/20 ფუნქციური შეტყობინებები (მაგ., ChargeParameterDiscovery, PowerDelivery).

CCS დასტის სირთულე CHAdeMO-სთან შედარებით გაცილებით მაღალია. ISO 15118 იმპლემენტაციას ქსელური დასტის დასამუშავებლად სრული ოპერაციული სისტემა (როგორც წესი, Linux-ის ვერსია ან დახვეწილი RTOS) სჭირდება, მაშინ როცა CHAdeMO-ს იმპლემენტაცია მარტივ 8-ბიტიან ან 16-ბიტიან მიკროკონტროლერზეა შესაძლებელი. ეს განსხვავება ხსნის, თუ რატომ აწუხებდათ CCS-ის ადრეულ დამტენებს მეტი „პროგრამული შეცდომები“ და ურთიერთქმედების პრობლემები, ვიდრე CHAdeMO დამტენებს, მაგრამ ასევე ხსნის, თუ რატომ არის CCS გაცილებით უკეთ შეეფერება მომავლის კიბერუსაფრთხოების გამოწვევებს.

ძირითადი ტექნიკური განსხვავებების საბოლოო შეჯამება

როდესაც საავტომობილო სამყარო ნულოვანი გამონაბოლქვის მომავლისკენ მიიწევს, ამ სტანდარტების კონვერგენცია ისეთი ტექნოლოგიების მეშვეობით, როგორიცაა ChaoJi და ISO 15118 საკომუნიკაციო ლოგიკის დანერგვა, ელექტრომობილების ჭეშმარიტად გლობალური ეკოსისტემის დასაწყისს აღნიშნავს. „შტეფსელების ბრძოლა“ საბოლოოდ ადგილს „შტეფსელების ჰარმონიას“ უთმობს. ChaoJi-ს მიერ წარმოდგენილი კონვერგენცია, ISO 15118 საკომუნიკაციო ლოგიკის საერთო დნმ და მეგავატიანი კლასის სისტემების (MCS) აღზევება ნიშნავს, რომ ხვალინდელი დამტენები საერთო ენაზე ილაპარაკებენ, მაშინაც კი, როდესაც მათ განსხვავებული ფიზიკური სახე აქვთ.

რას ნიშნავს სინამდვილეში „ჰარმონია“ პრაქტიკაში

ქსელის ოპერატორებისთვის, ერთიანი მომავალი სამ პრაქტიკულ დარწმუნებულობაში ითარგმნება:

• პროტოკოლის კონვერგენცია:ISO 15118-20 საფუძვლად დაედება V2G, Plug & Charge და ჭკვიან დატენვას ყველა კონექტორის სტანდარტში. დამტენი, რომელიც დღეს ISO 15118-ს აკმაყოფილებს, ათი წლის განმავლობაში პროგრამული უზრუნველყოფის თვალსაზრისით აქტუალური დარჩება, მაშინაც კი, როდესაც კონექტორები ევოლუციონირებენ.
• ფიზიკური თავსებადობა:ორმაგი შემაერთებელი დისპენსერები (CCS + NACS ან CCS + ChaoJi ადაპტერები) და ველში ჩანაცვლებადი შემაერთებელი მოდულები ნიშნავს, რომ აპარატურას აღარ უწევს ერთ სტანდარტზე „ფსონის“ დადება.
• ჩინეთ-იაპონიის შეთანხმება:ჩინეთისა და იაპონიის სტანდარტიზაციის ორგანოებს შორის ChaoJi-ს თანამშრომლობა ყველაზე მკაფიო სიგნალია იმისა, რომ ისტორიულად კონკურენტი სტანდარტებიც კი შეიძლება გაერთიანდეს - ChaoJi შექმნილია, როგორც გლობალური DC სწრაფი დატენვის ინტერფეისი, რომელიც თავსებადია GB/T, CHAdeMO და CCS ეკოსისტემებთან ადაპტერების საშუალებით.

სტრატეგიული დასკვნა

„შტეფსელების ბრძოლამ“ უზარმაზარი ინჟინერიული და მარკეტინგული ენერგია მოიხმარა, თუმცა გამარჯვებულები ყოველთვის ის სატრანსპორტო საშუალებები და ქსელები რჩებოდნენ, რომლებიც მოქნილები დარჩნენ. სტანდარტები თანხვედრაშია, რადგან ფიზიკა საერთოა: საბოლოოდ, ყველა სტანდარტი ქსელთან დაკავშირებული გადამყვანიდან აკუმულატორში გადასცემს მუდმივ დენის ენერგიას და საკომუნიკაციო ფენები ISO 15118-ის გარშემო ერთიანდება. განმასხვავებელი ნიშანი აღარ არის დამტენის მიერ გამოყენებული კონექტორი, არამედ ის, თუ რამდენად კარგად იტენება ის - ენერგიის მიწოდების თანმიმდევრულობა, ეფექტურობა, მუშაობის ხანგრძლივობა და კიბერუსაფრთხოება.

V2G დივიდენდი

კონვერგენცია მხოლოდ კოსმეტიკური არ არის - ის ხსნის ინდუსტრიის უდიდეს გამოუყენებელ ღირებულების ნაკადს: ავტომობილიდან ქსელამდე. ISO 15118-20 არის პირველი გლობალური სტანდარტი, რომელიც განსაზღვრავს ორმხრივ ენერგიის გადაცემას, V2G ტარიფებს და უსაფრთხო Plug & Charge ავთენტიფიკაციას ერთ თანმიმდევრულ ჩარჩოში. როდესაც CCS2 დამტენი და NACS დამტენი საუბრობენ ერთსა და იმავე ISO 15118 ენაზე, ევროპულ და ჩრდილოეთ ამერიკულ ავტომობილს შეუძლია მონაწილეობა მიიღოს მოთხოვნაზე რეაგირების ერთსა და იმავე პროგრამებში, სიხშირის რეგულირების ბაზრებსა და საგანგებო სიტუაციების ენერგიის სქემებში. CHAdeMO-მ დააარსა V2G, მაგრამ მისი CAN-ზე დაფუძნებული პროტოკოლი არასოდეს იყო შექმნილი ინტერნეტ მასშტაბის უსაფრთხოებისა და ჭკვიანი დატენვის მოლაპარაკებებისთვის, რომელსაც ISO 15118 უზრუნველყოფს. სწორედ ამიტომ, სტანდარტი, რომელმაც „წააგდო“ კონექტორების ომი, იმარჯვებს ენერგეტიკულ ომში - და ამიტომ ყველა სერიოზული ქსელის ოპერატორი ახლა განსაზღვრავს ISO 15118-20 შესაძლებლობებს ახალ აპარატურაში.

ძირითადი დასკვნები

• CCS-ის PLC-ზე დაფუძნებულმა ISO 15118 არქიტექტურამ საკომუნიკაციო ომი მოიგო, რადგან ის V2G, Plug & Charge და მომავალი მეგავატიანი აპლიკაციებისთვის მასშტაბირდება, მაშინ როცა CHAdeMO-ს CAN ავტობუსი მემკვიდრეობით მიღებულ ხერხემალს წარმოადგენს.
• ჩაოჯი აჩვენებს, რომ ჩინეთს, იაპონიას და CCS ეკოსისტემას შეუძლიათ გაერთიანდნენ ერთიან მაღალი სიმძლავრის DC ინტერფეისზე.
• ოპერატორებისთვის სტანდარტების რისკი მართვადია: აირჩიეთ ISO 15118 სტანდარტის შესაბამისი აპარატურა ურთიერთშემცვლელი კონექტორებით და თქვენ დაცული იქნებით, მიუხედავად იმისა, თუ რომელი შტეფსელი გაიმარჯვებს რეგიონალურად.
• შემდეგი კონკურენტული ბრძოლის ველი კონექტორი არ არის - ეს არის დატენვის სიჩქარე, საიმედოობა და ქსელში ინტეგრაცია.

დაუკავშირდით MIDA Power-ს. კომპანია აწარმოებს DC სწრაფ დამტენებს, რომლებიც მზად არიან ერთიანი მომავლისთვის: ISO 15118 Plug & Charge-ის მხარდაჭერა, OCPP-ის შესაბამისობა და ველზე კონფიგურირებადი კონექტორები, მათ შორის CCS1, CCS2, CHAdeMO, NACS და GB-T. მიუხედავად იმისა, აწყობთ თუ არა ქარხნულ დამტენებს ჩინეთის, ევროპის თუ ჩრდილოეთ ამერიკის ბაზრისთვის, ჩვენი აპარატურა შექმნილია სტანდარტების შესაბამისობის შესანარჩუნებლად. დაგვიკავშირდით ტექნიკური სპეციფიკაციებისა და ფასის შეთავაზებისთვის.