CCS1 და CCS2 სტანდარტების სიღრმისეული ანალიზი: საკომუნიკაციო პროტოკოლები და NACS ინტეგრაცია

გლობალური დამუხტვის პარადოქსის გაშიფვრა: CCS1 vs. CCS2 სტანდარტების, ფიზიკური ფენის კომუნიკაციის პროტოკოლების, იზოლაციის მონიტორინგის არქიტექტურების და NACS ინტეგრაციისკენ გეოპოლიტიკური ცვლის მრავალგანზომილებიანი ტექნიკური ღრმა ანალიზი.

თავი 1: შესავალი: გლობალური ელექტროფიკაციის ლანდშაფტი და სტანდარტული ომი

გლობალური საავტომობილო ინდუსტრია ამჟამად თავისი საუკუნოვანი ისტორიის ერთ-ერთ ყველაზე მნიშვნელოვან ტექნოლოგიურ გარდამტეხ ნაბიჯს გადის: შიდა წვის ძრავებიდან (ICE) ელექტრომობილებზე (EV) გადასვლას. მიუხედავად იმისა, რომ ლითიუმ-იონური აკუმულატორების ქიმია და სილიციუმის კარბიდის (SiC) ინვერტორების ეფექტურობა ხშირად სათაურებში ხვდება, ამ რევოლუციის უცნობი გმირი - და ხშირად შემაფერხებელი მხარე - დამუხტვის ინტერფეისია.

ელექტრომობილის ეკოსისტემის ჭიპლარისებრი ელემენტი დამუხტვის სტანდარტია. ეს არ არის მხოლოდ შტეფსელი და სოკეტი; ეს არის მაღალი ძაბვის ელექტრონიკის, ციფრული საკომუნიკაციო პროტოკოლებისა და უსაფრთხოების ბლოკირების დახვეწილი სისტემა. დღესდღეობით, მსოფლიო ძირითადად იყოფა კომბინირებული დამუხტვის სისტემის (CCS) ორ ბანაკად: CCS1 (გავრცელებულია ჩრდილოეთ ამერიკასა და კორეაში) და CCS2 (გავრცელებულია ევროპასა და სხვა რეგიონების უმეტესობაში).

თუმცა, ეს ბინარული უთანასწორობა ირღვევა. ჩრდილოეთ ამერიკის დამუხტვის სტანდარტის (NACS) ამოქმედებამ, რომელიც ახლახანს კოდიფიცირებულია, როგორც SAE J3400, ინდუსტრიაში შოკისმომგვრელი ტალღები გამოიწვია და საფრთხეს უქმნის CCS1-ის მოძველებას მის შიდა ბაზარზე. ამასობაში, CCS2-ის სირთულეები აგრძელებს განვითარებას ISO 15118-20-ის დანერგვით, რაც ხელს უწყობს ისეთი ფუნქციების გამოყენებას, როგორიცაა Plug & Charge და Vehicle-to-Grid (V2G).

ეს სტატია წარმოადგენს CCS1-ისა და CCS2-ის ყოვლისმომცველ, 360-გრადუსიან ტექნიკურ ანალიზს. ჩვენ შევისწავლით მათ მექანიკურ განსხვავებებს, პულსის სიგანის მოდულაციის (PWM) და ელექტროგადამცემი ხაზის კომუნიკაციის (PLC) ძირითად სიგნალის ლოგიკას, იზოლაციის მონიტორინგის მოწყობილობების (IMD) კრიტიკულ უსაფრთხოების ფუნქციას და რთულ გეოპოლიტიკურ და მიწოდების ჯაჭვის ძალებს, რომლებმაც ჩამოაყალიბეს ეს სტანდარტები. ჩვენ ასევე განვიხილავთ ურთიერთქმედების გამოწვევებს, რომლებიც აწუხებთ საჯარო დამუხტვის ქსელებს და მესამე მხარის ადაპტერების გამოყენებასთან დაკავშირებულ მაღალი რისკის მქონე სამართლებრივ გარემოს.

თავი 2: ევოლუციური ფესვები: SAE J1772 vs. IEC 62196-2 და CCS-ისკენ მიმავალი გზა

კომბინირებული დამუხტვის სისტემის გასაგებად, პირველ რიგში, უნდა გადავხედოთ მათ წინამორბედ ცვლადი დენის დამუხტვის სტანდარტებს. CCS არსებითად არსებული ცვლადი დენის შტეფსელების „დამატებაა“, აქედან მომდინარეობს სახელწოდება „კომბინირებული“.

ტიპი 1-ის დაბადება (SAE J1772)

2000-იანი წლების დასაწყისში, ამერიკის შეერთებულ შტატებში საავტომობილო ინჟინრების საზოგადოებამ (SAE) შეიმუშავა J1772 სტანდარტი. ფიზიკური კონექტორი, რომელსაც ხშირად Yazaki შტეფსელს ან 1 ტიპის შტეფსელს უწოდებენ, შექმნილი იყო ერთფაზიანი ცვლადი დენის დამუხტვისთვის. მას ხუთი კონტაქტი ჰქონდა: L1 (ხაზი 1), N (ნეიტრალური), PE (დამცავი დამიწება), CP (მართვის პილოტი) და PP (სიახლოვის პილოტი).

ტიპი 1 ოპტიმიზებული იყო ჩრდილოეთ ამერიკის ელექტროქსელისთვის, სადაც საცხოვრებელი სახლების ელექტროენერგია, როგორც წესი, 120 ვოლტიანი ან 240 ვოლტიანი ერთფაზიანია. მექანიკური დიზაინი მოიცავდა ხელით შესაერთებელ საკეტს კონექტორის მანქანაზე დასამაგრებლად და მიკროგადამრთველს დამუხტვის სესიის დაწყებისა და დასრულების სიგნალიზაციისთვის.

ტიპი 2-ის აღზევება (IEC 62196-2)

ამავდროულად, ევროპაში საერთაშორისო ელექტროტექნიკური კომისია (IEC) მუშაობდა ევროპული ქსელისთვის შესაფერის სტანდარტზე, რომელიც მხარს უჭერდა სამფაზიან ცვლადი დენის წყაროს. შედეგად შეიქმნა მენეკესის შტეფსელი, ანუ მე-2 ტიპი, რომელიც კოდიფიცირებულია IEC 62196-2 სტანდარტის შესაბამისად.

ტიპი 1-ისგან განსხვავებით, ტიპი 2 არის შვიდპინიანი კონექტორი: L1, L2, L3, N, PE, CP და PP. სამი ფაზის მხარდაჭერით, ტიპი 2-ს შეეძლო 22 კვტ-მდე ცვლადი დენის სიმძლავრის (32 ა 400 ვოლტზე) მიწოდება, მაშინ როდესაც ტიპი 1 ზოგადად შემოიფარგლებოდა 7.4 კვტ-ით ან 19.2 კვტ-ით იშვიათ მაღალი დენის კონფიგურაციებში. გარდა ამისა, ტიპი 2-მა უარი თქვა ხელით საკეტზე და აირჩია ელექტრონული საკეტი სოლენოიდი ავტომობილის შესასვლელში.

„კომბო“ გადაწყვეტა

სწრაფი დატენვის მოთხოვნა გაიზარდა, ამიტომ ინჟინრები დილემის წინაშე დადგნენ: როგორ დაემატებინათ მაღალი სიმძლავრის მუდმივი დენის დამტენი ავტომობილზე მეორე, ცალკე პორტის გარეშე? გამოსავალი კომბინირებული დამუხტვის სისტემა იყო.

• CCS1 (კომბო 1):იღებს 1 ტიპის ცვლადი დენის კონექტორს და მის ქვეშ ამატებს ორ მასიურ მუდმივი დენის პინს (DC+ და DC-).
• CCS2 (კომბო 2):იღებს მე-2 ტიპის ცვლადი დენის კონექტორს და მის ქვეშ ამატებს იგივე ორ მუდმივი დენის პინს.

ორივე შემთხვევაში, არსებული მართვის პილოტის (CP) და დამცავი დამიწების (PE) პინები ხელახლა გამოიყენება DC ხელის შეხებისთვის, რაც უზრუნველყოფს უკუთავსებადობის გარკვეულ დონეს და ამცირებს ავტომობილის შიდა გაყვანილობის სირთულეს.

თავი 3: ფიზიკური არქიტექტურის დეტალური მიმოხილვა: Combo 1-ის და Combo 2-ის მექანიკური დიზაინი და პინების დაყენება

CCS1-სა და CCS2-ს შორის ფიზიკური განსხვავებები მხოლოდ ესთეტიკური არ არის; ისინი ასახავს ქსელის ინფრასტრუქტურასა და უსაფრთხოების ფილოსოფიაში არსებულ ფუნდამენტურ განსხვავებებს.

CCS1 (SAE J1772 კომბინირებული)

CCS1 კონექტორი ხასიათდება J1772-დან მემკვიდრეობით მიღებული „მრგვალი ზედაპირის“ დიზაინით.

• პინის კონფიგურაცია:5 პინი ზედა ნაწილში (L1, N, PE, CP, PP) და 2 დიდი პინი ქვედა ნაწილში (DC+, DC-).
• დამაგრების მექანიზმი:CCS1 ეყრდნობა სახელურზე დამონტაჟებულ მექანიკურ საკეტს. მომხმარებელი შტეფსელის გასახსნელად ღილაკს აჭერს. ეს დიზაინი გააკრიტიკეს იმის გამო, რომ მიდრეკილია გატეხვისკენ და საშუალებას აძლევს მომხმარებლებს გამოწიონ შტეფსელი, სანამ დენი შეიძლება ჯერ კიდევ მიედინება (თუმცა CP სიგნალი შექმნილია ისე, რომ დენის მიწოდება დაუყოვნებლივ შეწყვიტოს საკეტის გაშვებისთანავე).
• გაგრილება:თანამედროვე ულტრასწრაფი CCS1 დამტენები (350 კვტ+) იყენებენ სითხით გაცივებულ კაბელებს, სადაც გამაგრილებელი სითხე ცირკულირებს მუდმივი დენის გამტარების და ზოგჯერ თავად პინების გარშემო, რათა თავიდან იქნას აცილებული გადახურება მაღალი დენის (500A+) სესიების დროს.

CCS2 (IEC 62196-3 კომბინირებული)

CCS2 კონექტორი იყენებს მე-2 ტიპის „ბრტყელგვერდიან“ დიზაინს.

• პინის კონფიგურაცია:7 პინი ზედა ნაწილში (L1, L2, L3, N, PE, CP, PP) და 2 დიდი პინი ქვედა ნაწილში (DC+, DC-).
• დამაგრების მექანიზმი:CCS2 ყოველთვის ელექტრონულად იბლოკება ავტომობილის მიერ. სახელურზე ღილაკი არ არის. ეს ზოგადად უფრო საიმედოდ და უსაფრთხოდ ითვლება, რადგან ავტომობილს სრული კონტროლი აქვს კონექტორის მოხსნის დროზე.
• ქსელის თავსებადობა:რადგან CCS2 შეიცავს L2 და L3 პინებს, CCS2-ით აღჭურვილ ავტომობილს შეუძლია სრულად ისარგებლოს სამფაზიანი ცვლადი დენის დამუხტვით სახლში ან სამსახურში, რაც მას მნიშვნელოვნად უფრო მრავალმხრივს ხდის ევროპისა და აზიის ბაზრებზე.

შედარებითი ცხრილი: CCS1 vs. CCS2 ფიზიკური მახასიათებლები

თავი 4: მართვის სიგნალის ლოგიკა: PWM (პულსის სიგანის მოდულაცია) და ხელის ჩამორთმევის ფუნდამენტური მეთოდი

მაღალი ძაბვის ელექტრონების ნაკადის დაწყებამდე, ელექტრომობილის მიწოდების მოწყობილობამ (EVSE) და ელექტრომობილმა (EV) უნდა განახორციელონ დაბალი ძაბვის ხელის შეშლა. ეს პროცესი რეგულირდება კომუნიკაციის ორი დონით: ძველი PWM სიგნალით და თანამედროვე PLC სიგნალით.

PWM სიგნალი (IEC 61851-1)

Control Pilot (CP) ხაზი იყენებს 12 ვოლტიან პულსის სიგანის მოდულაციის (PWM) სიგნალს 1 კჰც სიხშირეზე ძირითადი მდგომარეობების გადასაცემად. ეს არის საიმედო, ანალოგური მეთოდი, რომელიც ათწლეულზე მეტია ელექტრომობილების დამუხტვის საფუძველია.

• შტატი A (12V):არცერთი მანქანა არ არის დაკავშირებული.
• შტატი B (9V):მანქანა დაკავშირებულია, დატენვისთვის მზად არ არის.
• შტატი C (6V):მანქანა დაკავშირებულია და დასატენად მზადაა (ვენტილაცია საჭირო არ არის).
• შტატი D (3V):მანქანა შეერთებულია და მზადაა დასატენად (საჭიროა ვენტილაცია).
• სამუშაო ციკლი:1 კჰც სიგნალის „ჩართვის“ დროის პროცენტული მაჩვენებელი ავტომობილს ეუბნება, თუ რამდენი დენის მიწოდება შეუძლია EVSE-ს. მაგალითად, 25%-იანი სამუშაო ციკლი შეიძლება წარმოადგენდეს 15 ამპერს.

გადასვლა ვაშინგტონში

ცვლადი დენის დამუხტვისთვის PWM სიგნალი საკმარისია. თუმცა, მუდმივი დენის დამუხტვისთვის, ელექტრომობილსა და ელექტრომობილს (EVSE) სჭირდებათ რთული მონაცემების გაცვლა, როგორიცაა აკუმულატორის დამუხტვის მდგომარეობა (SoC), მოთხოვნილი ძაბვა და ციფრული ხელმოწერები გადახდისთვის. სწორედ აქ აღწევს PWM თავის ზღვარს.

CCS-ში CP ხაზი „განმეორებით გამოიყენება“. როგორც კი ფიზიკური კავშირი PWM-ის საშუალებით დაფიქსირდება, სისტემა ელექტროგადამცემი ხაზის კომუნიკაციის (PLC) გამოყენებით CP ხაზზე მაღალი სიხშირის ციფრულ სიგნალს გადასცემს. PWM სიგნალი ფიქსირებულ 5%-იან სამუშაო ციკლზე რჩება, რაც „ციფრული გადამრთველის“ როლს ასრულებს და ელექტრომობილს HomePlug Green PHY (HPGP) PLC პროტოკოლის ინიცირების სიგნალს აძლევს.

თავი 5: გაფართოებული კომუნიკაციები: ISO 15118, DIN 70121 და PLC-ის (ელექტროგადამცემი ხაზის კომუნიკაცია) როლი

მიუხედავად იმისა, რომ CCS1-სა და CCS2-ს ფიზიკური პინები განსხვავებულია, სისტემის „ტვინი“ საოცრად ჰგავს ერთმანეთს. ორივე ეყრდნობა DC კომუნიკაციისთვის ISO/IEC 15118 და DIN 70121 სტანდარტებს.

DIN 70121: ხიდი ვაშინგტონისკენ

DIN 70121 იყო CCS-ისთვის DC დამუხტვის კომუნიკაციის პირველი იმპლემენტაცია. ის ISO 15118-ის ადრეული პროექტების ქვესიმრავლეა. ის საშუალებას აძლევს მანქანას და დამტენს გაცვალონ შემდეგი შეტყობინებები:

• სერვისის აღმოჩენა:რა მომსახურებას (AC/DC) სთავაზობს დამტენი?
• დამუხტვის პარამეტრის აღმოჩენა:რა არის აკუმულატორისა და დამტენის ძაბვისა და დენის ლიმიტები?
• ენერგიის მიწოდება:ენერგიის ნაკადის დაწყების ან შეჩერების ფაქტობრივი ბრძანება.

ISO 15118: ჭკვიანი დატენვის სტანდარტი

ISO 15118 ელექტრომობილების კომუნიკაციის „ოქროს სტანდარტია“. ეს არის მრავალნაწილიანი სტანდარტი, რომელიც რამდენიმე მოწინავე ფუნქციას ნერგავს:

1. შეაერთე და დატენე (PnC):საჯარო გასაღების ინფრასტრუქტურის (PKI) გამოყენებით, მანქანას შეუძლია უსაფრთხოდ მოახდინოს საკუთარი თავის იდენტიფიცირება დამტენთან და ავტომატურად დაამუშაოს გადახდის სისტემა. RFID ბარათები ან აპლიკაციები არ არის საჭირო.
2. დამატებითი ღირებულების მქონე სერვისები:ინფორმაცია ადგილობრივი ენერგიის ფასების ან ჭკვიანი სახლის სისტემებთან ინტეგრაციის შესახებ.
3. ორმხრივი დატენვა (ISO 15118-20):მანქანისთვის ელექტროენერგიის ქსელში ან სახლში დაბრუნების შესაძლებლობის მიცემა.

PLC ფიზიკური ფენა

ამისათვის საჭირო აპარატურაა HomePlug Green PHY მოდემი. რადგან კომუნიკაცია ხდება Control Pilot ხაზის მეშვეობით, რომელიც ასევე ატარებს 1 kHz PWM სიგნალს, არსებობს მნიშვნელოვანი რაოდენობის ხმაური. ​​PLC იყენებს ორთოგონალურ სიხშირის გაყოფის მულტიპლექსირებას (OFDM) იმის უზრუნველსაყოფად, რომ მონაცემები - გადაცემული 2 MHz-დან 30 MHz-მდე სიხშირეებზე - საიმედოდ იქნას მიღებული მაღალი სიმძლავრის დამტენი სადგურის მკაცრი ელექტრომაგნიტური გარემოს მიუხედავად.

თავი 6: უსაფრთხოების პროტოკოლები და იზოლაციის მონიტორინგი (IMD): გაჟონვის აღმოჩენა მაღალი ძაბვის სისტემებში

უსაფრთხოება უმთავრესი საზრუნავია DC სწრაფი დატენვისას, სადაც ძაბვამ შეიძლება 900 ვოლტს გადააჭარბოს, ხოლო დენის სიმძლავრემ 500 ა-ს მიაღწიოს. ამ უსაფრთხოების არქიტექტურის კრიტიკული კომპონენტია იზოლაციის მონიტორინგის მოწყობილობა (IMD).

მცურავი სისტემა

საცხოვრებელი სახლების ცვლადი დენის წყაროსგან განსხვავებით, სადაც ნეიტრალური მიწიდან მიწასთან არის დაკავშირებული, მუდმივი დენის დამუხტვის სისტემები „მცურავი“ ან „იზოლირებულია“. არც DC+ და არც DC- ხაზი არ არის დაკავშირებული ავტომობილის შასთან (მიწასთან). ეს ნიშნავს, რომ თუ ადამიანი ერთდროულად შეეხება ერთ-ერთ DC ხაზს და შასის, მათში დენი არ უნდა გაიაროს, რადგან წყაროსთან სრული წრედი არ არის.

IMD-ის როლი

თუმცა, თუ იზოლაციის დაზიანებაა — მაგალითად, გაცვეთილი კაბელი ან გამაგრილებლის გაჟონვა აკუმულატორის ბლოკში — ერთ-ერთი მუდმივი დენის ხაზი შეიძლება შემთხვევით დამიწდეს. თუ მეორე ხაზზე მეორე გაუმართაობა წარმოიქმნება, სახიფათო მოკლე ჩართვა მოხდება.

IMD მუდმივად აკონტროლებს წინააღმდეგობას DC ავტობუსსა და დამცავ დამიწებას (PE) შორის.

• დატენვამდე ტესტი:მთავარი კონტაქტორების დატენვის დასაწყებად დახურვამდე, ელექტრომობილი და ელექტრომობილი ამოწმებენ იზოლაციას. თუ წინააღმდეგობა გარკვეულ ზღურბლზე ნაკლებია (როგორც წესი, 100 ომი ვოლტზე), სესია წყდება.
• უწყვეტი მონიტორინგი:დატენვის დროს IMD აგრძელებს მცირე სიგნალის ინექციას დეგრადაციის მონიტორინგის მიზნით.

CCS1 vs. CCS2 IMD იმპლემენტაცია

მიუხედავად იმისა, რომ პრინციპი იგივეა, კონკრეტული ზღურბლები და რეაგირების დრო შეიძლება განსხვავდებოდეს SAE და IEC იმპლემენტაციებს შორის. ევროპაში CCS2 სისტემები ხშირად IMD-ს პირდაპირ EVSE-ს კონტროლერში ინტეგრირებენ, მაშინ როცა CCS1 სისტემებს შეიძლება ჰქონდეთ უფრო განაწილებული მონიტორინგი კვების კარადასა და დისპენსერს შორის. სირთულე იზრდება „ადგილმდებარეობის გაზიარების“ სცენარებში, სადაც მრავალი დისპენსერი იყენებს ერთ დიდ სიმძლავრის გადამყვან ერთეულს.

თავი 7: საკეტის მექანიზმები და თერმული მართვა: მექანიკური საკეტები ელექტრონული სოლენოიდების წინააღმდეგ

შტეფსელის მექანიკური საიმედოობა ორ სტანდარტს შორის მთავარი განმასხვავებელი ნიშანია.

CCS1: ჩაკეტვის პასუხისმგებლობა

CCS1/J1772 შტეფსელის მექანიკური საკეტი მისი ყველაზე სუსტი წერტილია. საზოგადოებრივ ადგილებში, ეს საკეტები ხშირად ზიანდება მომხმარებლების მიერ ან იყინება ყინულით. თუ საკეტი გატეხილია, შესაძლოა, Proximity Pilot (PP) წრედი არ დაიხუროს, რაც ხელს შეუშლის მანქანის დატენვას. უარესი ის არის, რომ ნაწილობრივ გაფუჭებულმა საკეტმა შეიძლება კონექტორი ირყევოს მაღალი სიმძლავრის სესიის დროს, რაც გამოიწვევს რკალის წარმოქმნას და თერმულ დაზიანებას.

CCS2: სოლენოიდის უპირატესობა

CCS2 გამორიცხავს სახელურის საკეტს. ავტომობილის შესასვლელს აქვს მოტორიზებული ქინძისთავი (სოლენოიდი), რომელიც სრულად ჩასმის შემდეგ კონექტორში არსებულ ხვრელში სრიალებს.

• ურთიერთდაბლოკვის უსაფრთხოება:ავტომობილი მაღალი ძაბვის კონტაქტორებს მანამ არ დახურავს, სანამ სოლენოიდი „ჩაკეტილ“ მდგომარეობას არ დაადასტურებს.
• ქურდობის პრევენცია:კონექტორის მოხსნა შეუძლებელია მანამ, სანამ მომხმარებელი არ განბლოკავს მანქანას ან არ შეწყვეტს სესიას ავტომობილის ინტერფეისის მეშვეობით, რაც ხელს შეუშლის არაავტორიზებული გათიშვას.

თერმული მართვა

რადგან დატენვის სიჩქარე 400 კვტ-ს მიაღწევს, თერმული მართვა აღარ არის არჩევითი. როგორც CCS1, ასევე CCS2 იყენებს ტემპერატურის სენსორებს (ჩვეულებრივ NTC თერმისტორებს), რომლებიც ჩაშენებულია DC პინებთან ახლოს.

• დერატირება:თუ შემაერთებელ წერტილებში ტემპერატურა უსაფრთხო ზღვარს (მაგ., 85°C) გადააჭარბებს, EVSE ავტომატურად „შეამცირებს“ ან შეამცირებს დენს, რათა პლასტმასის კორპუსის დნობა თავიდან აიცილოს.
• თხევადი გაგრილება:მაღალი სიმძლავრის დისპენსერებში კაბელები შესამჩნევად სქელია, რადგან ისინი შეიცავს გლიკოლზე დაფუძნებული გამაგრილებლის არხებს. ეს საშუალებას იძლევა გამოყენებულ იქნას უფრო თხელი სპილენძის გამტარები (რაც ამცირებს კაბელის წონას) და ამავდროულად შენარჩუნდეს უსაფრთხო ტემპერატურა 500A-ზე.

თავი 8: თავსებადობის (IOP) ტესტირება: გამოწვევები მრავალმომწოდებლიან ინფრასტრუქტურაში

ელექტრომობილის მძღოლისთვის ერთ-ერთი ყველაზე იმედგაცრუებული გამოცდილება „ხელის ჩამორთმევის უუნარობაა“ - მანქანა და დამტენი უბრალოდ უარს ამბობენ საუბარზე. ეს ურთიერთთავსებადობის (IOP) პრობლემაა.

პროგრამული უზრუნველყოფის დასტის სირთულე

CCS-ის საკომუნიკაციო დასტა მოიცავს რამდენიმე ფენას:

1. ფიზიკური ფენა:HPGP PLC სიგნალის ხარისხი.
2. მონაცემთა კავშირის ფენა:MAC მისამართები და ქსელთან დაკავშირება.
3. ქსელის ფენა:IPv6 მისამართირება (საჭიროა ISO 15118 სტანდარტით).
4. აპლიკაციის ფენა:XML-ზე დაფუძნებული შეტყობინებები (EXI შეკუმშვა).

თუ დამტენის პროგრამულ უზრუნველყოფას (რომელიც Linux-ში ან რეალურ დროში მომუშავე ოპერაციულ სისტემაში არის დანერგილი) IPv6 Neighbor Discovery Protocol-ში მცირე დროის შეუსაბამობა აქვს, ან თუ მანქანის XML პარსერი ოდნავ განსხვავებულ სქემას ელის, სესია ვერ ხერხდება.

სატესტო ღონისძიებები და სერტიფიკაცია

ამასთან საბრძოლველად, ინდუსტრია აწყობს „ტესტირების ფესტივალებს“, რომლებსაც ისეთი ორგანიზაციები მასპინძლობენ, როგორიცაა CharIN. Tesla-ს, VW-ს, ABB-სა და Siemens-ის ინჟინრები თავიანთ მანქანებსა და დამტენებს ცენტრალურ ადგილას მიაქვთ, რათა ყველა შესაძლო კომბინაცია გამოსცადონ. ამის მიუხედავად, ძველი EVSE პროგრამული უზრუნველყოფისა და ახალი ავტომობილების მოდელების „გრძელი კუდი“ უზრუნველყოფს, რომ IOP კვლავ მუდმივ გამოწვევად რჩება CCS ეკოსისტემაში.

თავი 9: გეოპოლიტიკური ცვალებადი ქვიშები: რეგიონული უთანასწორობა და გლობალური მიწოდების ჯაჭვის ეკონომიკა

CCS1-სა და CCS2-ს შორის არჩევანი იშვიათად იყო ტექნიკურ უპირატესობაზე დამოკიდებული; საქმე არსებულ ინფრასტრუქტურასა და რეგიონულ სუვერენიტეტს ეხებოდა.

ევროპული კონსოლიდაცია

ევროპამ CCS2-ის სავალდებულოდ დანერგვა ალტერნატიული საწვავის ინფრასტრუქტურის დირექტივის (AFID) მეშვეობით ადრევე დაიწყო. ყველა საჯარო დამტენის მე-2 ტიპის ან CCS2 ინტერფეისის უზრუნველყოფის იძულებით, ევროპამ თავიდან აიცილა „სტანდარტული ომი“, რომელიც წლების განმავლობაში აწუხებდა ჩრდილოეთ ამერიკას. ამან კომპონენტების ძლიერი მეორადი ბაზარი შექმნა და ევროპელი მწარმოებლებისთვის, როგორიცაა BMW და Renault, მიწოდების ჯაჭვი გაამარტივა.

ჩრდილოეთ ამერიკის ფრაგმენტაცია

ჩრდილოეთ ამერიკა, პირიქით, რამდენიმე სტანდარტის თანაარსებობის საშუალებას იძლეოდა: CCS1, CHAdeMO (Nissan-ის მიერ დანერგილი) და Tesla-ს საკუთრების კონექტორი. ამ ფრაგმენტაციამ საჯარო ინფრასტრუქტურაში ინვესტიციები შეაფერხა, რადგან საიტის მასპინძლები იძულებულნი იყვნენ ძვირადღირებული მრავალპროტოკოლიანი დისპენსერები შეეძინათ.

სამხრეთ კორეა და ტაივანი

სამხრეთ კორეამ CCS1 სისტემა დანერგა, დიდწილად აშშ-ის მაგალითს მიჰყვა GM-ის ძლიერი წარმომადგენლობისა და აშშ-ის ბაზრის გავლენის გამო Hyundai/Kia-ს ელექტრომობილების ადრეულ ექსპორტზე. თუმცა, ტაივანი საინტერესო კვლევის მაგალითს წარმოადგენს, სადაც მთავრობა თავდაპირველად CCS1-ისკენ იყო მიდრეკილი, მაგრამ შემდეგ CCS2 და NACS მანქანების მასიური შემოდინება დაფიქსირდა, რამაც რთული მრავალსტანდარტული გარემოს შექმნა გამოიწვია.

თავი 10: NACS-ის დამანგრეველი ფაქტორი: როგორ აძლიერებს SAE J3400 ჩრდილოეთ ამერიკას და ემუქრება CCS1

2022 წლის ბოლოს, Tesla-მ მსოფლიოსთვის საკუთარი კონექტორის დიზაინი გააცნო და მას ჩრდილოეთ ამერიკის დამუხტვის სტანდარტი (NACS) უწოდა. რამდენიმე თვეში ჩრდილოეთ ამერიკის თითქმის ყველა მსხვილმა ავტომწარმოებელმა - Ford-მა, GM-მა, Rivian-მა, Volvo-მ - CCS1-დან NACS-ზე გადასვლის შესახებ გამოაცხადა.

NACS-ის (SAE J3400) ტექნიკური უპირატესობები

1. ფორმის ფაქტორი:NACS მნიშვნელოვნად პატარა და მსუბუქია, ვიდრე მოცულობითი CCS1 კონექტორი.
2. ინტეგრირებული ქინძისთავები:CCS-ისგან განსხვავებით, რომელსაც ცვლადი და მუდმივი დენის ცალკეული შემაერთებლები აქვს, NACS ორივესთვის ერთსა და იმავე ორ დიდ შემაერთებელს იყენებს. ეს ამცირებს ავტომობილის შესასვლელის ზომას.
3. მემკვიდრეობით მიღებული პროტოკოლი:უმნიშვნელოვანესია, რომ NACS იყენებსიგივეISO 15118 PLC საკომუნიკაციო პროტოკოლი, როგორც CCS. ეს ნიშნავდა, რომ ავტომწარმოებლებს შეეძლოთ ფიზიკური შტეფსელის შეცვლა მთელი პროგრამული უზრუნველყოფის დასტის ხელახლა დიზაინის გარეშე.

CCS1-ის სიკვდილის ზარი?

NACS-ის SAE J3400-ად კოდიფიცირებით, CCS1 ფაქტობრივად „მკვდარი სტანდარტია“ შეერთებულ შტატებში. მიუხედავად იმისა, რომ ამჟამად NEVI-ის (ეროვნული ელექტრომობილების ინფრასტრუქტურის) პროგრამის მეშვეობით ათასობით CCS1 დამტენი დამონტაჟებულია, მომავალი აშკარად NACS-ია. ამ ცვლილებამ დამტენების მწარმოებლები, როგორიცაა SK Signet და ChargePoint, აიძულა სწრაფად გადაეკეთებინათ თავიანთი ასაწყობი ხაზები NACS კაბელების დასამატებლად.

თავი 11: ადაპტერების ბაზრები და შესაბამისობა: ჯვარედინი სტანდარტების აპარატურის სამართლებრივი და ტექნიკური რისკები

მსოფლიო ცვლილებების ფონზე, ადაპტერები მრავალმილიონიან ინდუსტრიად იქცა. ახლა თქვენ შეგიძლიათ შეიძინოთ ადაპტერები CCS2-ის CCS1-ად, CCS1-ის Tesla-ად და Tesla-ს CCS1-ად გადასაყვანად. თუმცა, ამ მოხერხებულობას მნიშვნელოვანი რისკები ახლავს თან.

უსაფრთხოების ხარვეზი

სერტიფიცირებული CCS კონექტორი შექმნილია 500A-ის დასამუშავებლად და მოიცავს დახვეწილ თერმულ მონიტორინგს. ელექტრონული კომერციის პლატფორმებზე გაყიდულ ბევრ მესამე მხარის ადაპტერს არ გააჩნია ეს დაცვა.

• თაღოვანი კონსტრუქციის რისკი:თუ ადაპტერი იდეალურად არ დამაგრდება, ინტერფეისზე შეიძლება მიკრორკალი წარმოიქმნას, რაც საბოლოოდ ადაპტერს გადნებს და პოტენციურად დააზიანებს ავტომობილის ძვირადღირებულ ჩაშენებულ დამტენს.
• კომუნიკაციის შეყოვნება:ზოგიერთი ადაპტერი პროტოკოლების თარგმნისთვის იყენებს „შუამავალი ადამიანის“ ელექტრონიკას (მაგ., CHAdeMO-დან CCS-მდე), რამაც შეიძლება გამოიწვიოს შეყოვნება, რაც EVSE-ში უსაფრთხოების ტაიმაუტებს იწვევს.

პასუხისმგებლობა და დაზღვევა

იურიდიული თვალსაზრისით, არასერტიფიცირებული ადაპტერის გამოყენება ხშირად აუქმებს ავტომობილის გარანტიას. თუ დამტენ სადგურზე გაუმართავი ადაპტერის გამო ხანძარი გაჩნდება, პასუხისმგებლობა მთლიანად მომხმარებელს ეკისრება. ძირითადი სტანდარტიზაციის ორგანოები ამჟამად ჩქარობენ ადაპტერებისთვის სერტიფიცირების პროგრამების შექმნას (მაგალითად, UL 2251), მაგრამ ბაზარი ადრეული მომხმარებლებისთვის „ველურ დასავლეთად“ რჩება.

თავი 12: მომავლის პერსპექტივა: მეგავატიანი დამუხტვა (MCS), V2X და გაერთიანებული კონვერგენცია

2030 წლისკენ მოახლოებულ მომენტში, CCS1-სა და CCS2-ს შორის დებატები შესაძლოა ახალმა ტექნოლოგიებმა დაჩრდილოს.

მეგავატიანი დამუხტვის სისტემა (MCS)

მძიმე სატვირთო მანქანებისთვის 350 კვტ-იც კი ძალიან ნელია. ინდუსტრია ავითარებს MCS-ს, რომელსაც შეუძლია 3.75 მეგავატამდე (3000 ა 1250 ვოლტზე) სიმძლავრის მიწოდება. საინტერესოა, რომ MCS კონექტორი წარმოადგენს ერთიან გლობალურ დიზაინს, რაც პოტენციურად დაასრულებს კომერციული სექტორის რეგიონულ უთანასწორობას.

მანქანიდან ყველაფრისკენ (V2X)

ISO 15118-20 სტანდარტის ინტეგრაცია ელექტრომობილებს მობილურ ელექტროსადგურებად გადააქცევს. მიუხედავად იმისა, იყენებს თუ არა მანქანა CCS2-ს თუ NACS-ს, პიკის საათებში ქსელის სტაბილიზაციის შესაძლებლობა ელექტრომობილების მფლობელებისთვის შემოსავლის მთავარი წყარო იქნება.

დასკვნა

CCS1-სა და CCS2-ს შორის განსხვავება გლობალური სტანდარტების დადგენის სირთულეების დასტურია. მიუხედავად იმისა, რომ CCS2 საერთაშორისო ბაზარზე აშკარა გამარჯვებულად გამოვიდა, NACS-ის აღზევებამ ჩრდილოეთ ამერიკის წესები შეცვალა. ინჟინრებისა და პოლიტიკის შემქმნელებისთვის გაკვეთილი ნათელია: ფიზიკური აპარატურა გარდამავალია, მაგრამ ძირითადი ციფრული პროტოკოლები (ISO 15118) და უსაფრთხოების პრინციპები (IMD) ელექტრიფიცირებული მომავლის ნამდვილი საფუძველია. ამ ტექნიკური ნიუანსების გაგება აუცილებელია ყველასთვის, ვინც ელექტრომობილების ინფრასტრუქტურის მაღალი ძაბვის სამყაროში ნავიგაციისთვის მუშაობს.

თავი 13: იზოლაციის წინააღმდეგობის მათემატიკა: R_iso ​​გამოთვლები და გაჟონვის დენი

სწრაფი დატენვის მაღალი ძაბვის (HV) დომენში, იზოლაციის წინაღობა ($R_{iso}$) არ არის მხოლოდ უსაფრთხოების პარამეტრი, არამედ გაზომვადი ცვლადი, რომელიც განსაზღვრავს დატენვის სესიის ოპერატიულ სტატუსს. IEC 61851-23 და SAE J1772 სტანდარტების თანახმად, სისტემამ უნდა შეინარჩუნოს მინიმალური იზოლაციის წინაღობა, რათა თავიდან აიცილოს საშიში გაჟონვის დენები ($I_{leakage}$), რომლებიც შეიძლება გაიაროს ადამიანის სხეულში შასის გაუმართაობის შემთხვევაში.

გაზომვის პრინციპი

იზოლაციის მონიტორინგის მოწყობილობა (IMD) როგორც წესი, იყენებს „გადართვადი რეზისტორის“ ან „იმპულსური ინექციის“ მეთოდს მუდმივი დენის გამტარებსა და დამცავ დამიწებას (PE) შორის წინაღობის გასაზომად. სრული იზოლაციის წინაღობა განისაზღვრება, როგორც დადებითი ხაზიდან მიწამდე ($R_p$) და უარყოფითი ხაზიდან მიწამდე ($R_n$) წინაღობის პარალელური კომბინაცია:

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

DC სისტემებისთვის უსაფრთხოების მოთხოვნა, როგორც წესი, 100 $\Omega/V$-ზეა დადგენილი. 800 ვოლტზე დამუხტვის შემთხვევაში, მინიმალური დასაშვები $R_{iso}$ იქნება:

$$800V \ჯერ 100 \Omega/V = 80,000 \Omega = 80 k\Omega$$

გაჟონვის დენის დინამიკა

გაჟონვის დენი სისტემის პარაზიტული ტევადობის ($C_y$) და იზოლაციის წინაღობის ფუნქციაა. იდეალურად დაბალანსებულ სისტემაში, $R_p = R_n$, და ძაბვა შუა წერტილში მიწასთან მიმართებაში ნულის ტოლია. თუმცა, თუ დადებით რელსზე ($R_p \rightarrow 0$) ხარვეზი წარმოიქმნება, უარყოფითი რელსი კორპუსთან მიმართებაში $-800V$-მდე გადაინაცვლებს. IMD-მ ეს ცვლილება მილიწამებში უნდა აღმოაჩინოს.

ცხრილი: CCS1-ის და CCS2-ის უსაფრთხოების ზღვრული მაჩვენებლები

თავი 14: PLC სიგნალის მთლიანობა: ხმაურის მართვა 500 კვტ დამუხტვის გარემოში

CCS-ში გამოყენებული ელექტროგადამცემი ხაზის კომუნიკაცია (PLC) ეფუძნება HomePlug Green PHY (HPGP) სპეციფიკაციას. მიუხედავად იმისა, რომ HPGP თავდაპირველად დაბალი სიმძლავრის ჭკვიანი სახლის აპლიკაციებისთვის იყო შექმნილი, მისი 500 კვტ სიმძლავრის დამუხტვის გარემოში დანერგვა ელექტრომაგნიტური თავსებადობის (EMC) ექსტრემალურ გამოწვევებს წარმოადგენს.

ხმაურის სართული

მაღალი სიმძლავრის მუდმივი დენის დამტენები სიმძლავრის საფეხურებში იყენებენ სწრაფი გადართვის სილიციუმის კარბიდის (SiC) ან იზოლირებული კარიბჭის ბიპოლარულ ტრანზისტორებს (IGBT). ეს კომპონენტები გადართვას ახდენენ 20 kHz-დან 100 kHz-მდე სიხშირეებზე, რაც ქმნის მნიშვნელოვან ჰარმონიულ ხმაურს. რადგან PLC მუშაობს 2 MHz-დან 30 MHz-მდე დიაპაზონში, თეორიულად ის პირველადი გადართვის ხმაურის დიაპაზონის გარეთაა, მაგრამ მაღალი სიხშირის „ზარის“ და საერთო რეჟიმის გარდამავალ მოვლენებს შეუძლიათ ადვილად დატენონ PLC მოდემის წინა მხარე.

შესუსტება და შეერთება

მართვის პილოტის (CP) სიგნალი გადაიცემა დამტენი კაბელის შიგნით არსებული დაუცველი მავთულის მეშვეობით. 30 MHz სიხშირეზე კაბელი მოქმედებს როგორც რთული გადამცემი ხაზი მნიშვნელოვანი ინდუქციური და ტევადობითი დანაკარგებით.

• CCS1 კაბელები:აშშ-ში უფრო გრძელმა, ხშირად უფრო მძიმე კაბელებმა შეიძლება სიგნალის უფრო მაღალი შესუსტება გამოიწვიოს.
• CCS2 კაბელები:ევროპაში, მჭიდროდ დასახლებულ ურბანულ ადგილებში მოკლე კაბელებმა შესაძლოა მიმდებარე დისპენსერებს შორის ჯვარედინი კომუნიკაციის გამო იმოქმედოს.

ამის შესამცირებლად, ინჟინრები იყენებენ „სიგნალის ინექციის ერთეულებს“ (SIU), რომლებიც იყენებენ მაღალი გამტარობის ფერიტის ბირთვებს PLC სიგნალის CP ხაზთან დასაკავშირებლად, ამავდროულად ბლოკავენ 1 kHz PWM სიგნალს და მაღალი სიხშირის ხმაურს.

თავი 15: ISO 15118-2 vs. -20: შეტყობინებების თანმიმდევრობების არქიტექტურული ევოლუცია

ორიგინალური ISO 15118-2 სტანდარტიდან ახალ ISO 15118-20 სტანდარტზე (რომელსაც ხშირად „Dash 20“-ს უწოდებენ) გადასვლა ელექტრომობილების დამუხტვის ისტორიაში ყველაზე მნიშვნელოვან პროგრამულ განახლებას წარმოადგენს.

ISO 15118-2: საფუძვლები

„-2“ ვერსიამ დაამკვიდრა XML-ზე დაფუძნებული ძირითადი ხელის შეხება:

1. მხარდაჭერილი აპლიკაციის პროტოკოლი:ვერსიაზე მოლაპარაკებას აწარმოებს.
2. სესიის დაყენება:კავშირს ამყარებს.
3. იდენტიფიკაცია:მუშაობს RFID ან Plug & Charge ტექნოლოგიაზე.
4. დამუხტვის პარამეტრის აღმოჩენა:ცვლის ბატარეის ლიმიტს.
5. ენერგიის მიწოდება:აკონტროლებს ნაკადს.

ISO 15118-20: მომავალი

Dash 20 წარმოგიდგენთ სრულიად ახალ შეტყობინებების სტრუქტურას, რომელიც შექმნილია ენერგეტიკული სერვისების შემდეგი თაობისთვის:

• ორმხრივი მხარდაჭერა:V2G (მანქანიდან ქსელამდე) და V2H (მანქანიდან სახლში) განმუხტვისთვის განკუთვნილი შეტყობინებები.
• დინამიური რეჟიმი:დამტენს საშუალებას აძლევს, რეალურ დროში, ქსელის დატვირთვის მიხედვით, მანქანას მისცეს დენი შეცვლის, სესიის გადატვირთვის გარეშე.
• გაძლიერებული უსაფრთხოება:TLS 1.2-დან TLS 1.3-ზე გადასვლა, რაც უზრუნველყოფს უფრო სწრაფ დაკავშირების სერვისს და უფრო ძლიერ დაშიფვრას.
• მულტიპლექსირება:საშუალებას აძლევს რამდენიმე სერვისს (მაგ., დატენვა + მონაცემთა სინქრონიზაცია) იმუშაოს იმავე PLC კავშირის საშუალებით.

შეტყობინებების თანმიმდევრობის დიაგრამა: შეერთება და დატენვა (PnC) vs. გარე იდენტიფიკატორი (EIM)

PnC-ში,კონტრაქტის ხელმოწერის სერტიფიცირებული ქსელიიგზავნება მანქანიდან დამტენზე. დამტენი ამოწმებს ამას მის backend OCSP (ონლაინ სერტიფიკატის სტატუსის პროტოკოლი) სერვერთან. EIM-ში მომხმარებელმა უნდა წარმოადგინოს ფიზიკური ბარათი და დამტენი აგზავნისავტორიზაციამოთხოვნა ბექენდზე. PnC-ის შეყოვნება მნიშვნელოვნად დაბალია, რაც მომხმარებლისთვის „ტესლას მსგავს“ გამოცდილებას ქმნის.

თავი 16: მაღალი სიმძლავრის კონექტორების თერმული ინჟინერია: მასალები, კონტაქტური წინააღმდეგობა და თხევადი გაგრილება

როდესაც CCS ფიზიკური ინტერფეისის საზღვრებს ვუახლოვდებით, თერმული ინჟინერია დიზაინის მთავარ შეზღუდვად იქცევა.

კონტაქტის წინააღმდეგობა ($R_{კონტაქტი}$)

კონექტორზე გამომუშავებული სითბო განისაზღვრება ჯოულის კანონით: $P_{სითბო} = I^2 \cdot R_{კონტაქტი}$. 500A დამუხტვისთვის:

• თუ $R_{კონტაქტი} = 0.5 მ\ომეგა$, $P_{სითბო} = 500^2 \cdot 0.0005 = 125 W$.
• თუ $R_{კონტაქტი}$ დაეცემა $2.0 m\Omega$-მდე, $P_{სითბო} = 500^2 \cdot 0.002 = 500 W$.

პლასტმასის სახელურში 500 ვატი სითბო რამდენიმე წუთში კატასტროფულ მარცხს გამოიწვევს. სწორედ ამიტომ არის კრიტიკულად მნიშვნელოვანი ქინძისთავების ვერცხლისფერი მოპირკეთება. ვერცხლს ნებისმიერ ლითონს შორის ყველაზე დაბალი ელექტრული წინაღობა აქვს და უზრუნველყოფს თვითშეზეთვად ზედაპირს, რომელიც ამცირებს ცვეთას ათასობით შეერთების ციკლის განმავლობაში.

თხევადი გაგრილების სისტემები

350A-ზე მეტი დენის გასატარებლად აუცილებელია თხევადი გაგრილება. სისტემა, როგორც წესი, იყენებს დახურული ციკლის მქონე გამაგრილებელ ბლოკს ელექტრო კარადაში.

• გამაგრილებლის ტიპი:გაჟონვის შემთხვევაში მოკლე ჩართვის თავიდან ასაცილებლად სასურველია დიელექტრიკული სითხეები, თუმცა წყალ-გლიკოლის ნარევები უფრო ხშირია მათი მაღალი სითბოსუნარიანობის გამო.
• შლანგის დიზაინი:DC+ და DC- გამტარები ღრუა ან გარშემორტყმულია გამაგრილებლის არხებით. „ცივი ფირფიტა“ მდებარეობს უშუალოდ ქინძისთავების უკან, რათა სითბო კონტაქტური ინტერფეისიდან მოიშოროს.

თავი 17: თავსებადობის შემთხვევების შესწავლა: VW ID.4-სა და Electrify America Chargers-ს შორის ხელის ჩამორთმევის გამართვა

CCS1-თან თავსებადობის პრობლემების ცნობილი მაგალითი აშშ-ში VW ID.4-ის ადრეულ ეტაპზე გამოჩნდა. ბევრმა მფლობელმა Electrify America (EA)-ს სადგურებზე „წითელი რგოლის“ შეცდომების (დატენვის წარუმატებლობის) შესახებ განაცხადა.

ძირითადი მიზეზი: დრო და XML

რამდენიმეთვიანი მონაცემთა შეგროვების შემდეგ, ინჟინრებმა აღმოაჩინეს რასობრივი მდგომარეობასესიის დაყენებაფაზა. EA დამტენი (წარმოებული მესამე მხარის მიერ) აგზავნიდა თავისმხარდაჭერილი აპლიკაციის პროტოკოლის რესუფრო სწრაფად, ვიდრე ID.4-ის ჩაშენებული დამტენის (OBC) პროგრამული უზრუნველყოფა შეძლებდა მისი IPv6 სტეკის ინიციალიზაციას. მანქანა გამოტოვებდა შეტყობინებას, ამოიწურებოდა დრო და შეწყვეტდა სესიას.

გამოსწორება: პროგრამული უზრუნველყოფის ბუფერიზაცია

გადაწყვეტას როგორც მანქანისთვის, ასევე დამტენისთვის პროგრამული უზრუნველყოფის განახლება სჭირდებოდა. დამტენი მოდიფიცირებული იყო ისე, რომ პირველი PLC შეტყობინების გაგზავნამდე დალოდებოდა „ICMPv6 Neighbor Discovery“ სიგნალს, ხოლო მანქანის დატვირთვის ვადა 2 წამიდან 5 წამამდე გაიზარდა. ეს კვლევა ხაზს უსვამს, თუ რატომ არის „ტესტირება“ აუცილებელი, მაგრამ არასაკმარისი; რეალური გარემო ფაქტორები და ქსელის შეყოვნება ზრდის სირთულეს, რომლის სრულად რეპლიკაციაც ლაბორატორიულ ტესტირებას არ შეუძლია.

თავი 18: გლობალური მიწოდების ჯაჭვის შედეგები: სპილენძი, ვერცხლის მოოქროვილი და HPGP ჩიპების დეფიციტი

CCS კონექტორების წარმოება მაღალსპეციალიზებული ინდუსტრიაა, რომელსაც რამდენიმე მოთამაშე დომინირებს, როგორიცაა Phoenix Contact, Huber+Suhner და TE Connectivity.

ნედლეულზე დამოკიდებულებები

• სპილენძი:ერთი 350 კვტ სიმძლავრის სითხით გაცივებული კაბელი შეიძლება შეიცავდეს 15 კგ-ზე მეტ მაღალი სისუფთავის სპილენძს. სპილენძის ფასების ცვალებადობა პირდაპირ გავლენას ახდენს დამუხტვის ქსელების კაპიტალურ ხარჯებზე.
• ვერცხლი:CCS2 ქინძისთავების მოოქროვების პროცესი მოითხოვს ელექტრომოოქროვების ზუსტ ტექნიკას, რათა უზრუნველყოფილი იყოს ერთგვაროვანი 5-10 მიკრონიანი ფენა. ნებისმიერი გათხელება იწვევს წინააღმდეგობის გაზრდას და ნაადრევ დაბერებას.

HPGP ჩიპსეტის მონოპოლია

HPGP (HomePlug Green PHY) მოდემის ჩიპები ყველა CCS ავტომობილისა და დამტენის ტვინია. წლების განმავლობაში, Qualcomm იყო მთავარი მიმწოდებელი (QCA7000 სერია). 2021-2022 წლებში ნახევარგამტარების გლობალური დეფიციტის დროს, ამ ჩიპების ნაკლებობამ ათასობით დამტენი სადგურის წარმოება შეაფერხა. ამან გამოიწვია მეორადი წყაროების მოთხოვნა, ბაზარზე ისეთი კომპანიების შემოსვლით, როგორიცაა Lumissil და Vertexcom, თუმცა საავტომობილო სექტორში ახალი სილიკონის სერტიფიცირების პროცესი ცნობილია თავისი ნელი ტემპით.

თავი 19: მარეგულირებელი ჩარჩოები: NEVI აშშ-ში AFIR-ის წინააღმდეგ ევროკავშირში

მთავრობები სტანდარტების დანერგვას ბაზარს აღარ უტოვებენ.

ევროკავშირი: AFIR (ალტერნატიული საწვავის ინფრასტრუქტურის რეგულაცია)

ევროკავშირის AFIR მსოფლიოში ყველაზე აგრესიული მანდატია. ის მოითხოვს:

• სწრაფი დამტენები ყოველ 60 კილომეტრში მთავარ მაგისტრალებზე.
• CCS2, როგორც სავალდებულო სტანდარტი.
• დახურული RFID ეკოსისტემებიდან გადასვლის მიზნით, ინტეგრირებული იქნება ad-hoc გადახდა (საკრედიტო ბარათების წამკითხველები).

აშშ: NEVI (ელექტრომობილების ეროვნული ინფრასტრუქტურა)

აშშ-ის ორპარტიული ინფრასტრუქტურის შესახებ კანონით დარიცხვისთვის 5 მილიარდი დოლარი გამოიყო. NEVI-ის წესები თავდაპირველად CCS1-ს ავალდებულებდა. თუმცა, NACS-ის გარდაქმნის შემდეგ, წესები შეიცვალა ისე, რომ NACS კაბელების გამოყენება დაშვებულიყო იმ პირობით, რომ თითოეულ ობიექტზე მინიმუმ ერთი CCS1 კაბელი იქნებოდა წარმოდგენილი. ეს „ჰიბრიდული მოდელი“ დროებითი ხიდია, რადგან აშშ სრულ SAE J3400 მომავლისკენ მიიწევს.

თავი 20: SAE J3400 (NACS)-ისკენ კონვერგენცია და მისი გავლენა CCS1 წარმოებაზე

ჩრდილოეთ ამერიკაში NACS-ზე (SAE J3400) გადასვლამ CCS1-ის გეგმა ფუნდამენტურად შეცვალა.

წარმოების პივოტი

მოცულობითი CCS1 სახელურებისთვის ოპტიმიზებული ქარხნები ახლა უფრო პატარა NACS დიზაინისთვის გადაკეთდება. NACS-ის სირთულე მის „ორმაგი გამოყენების“ პინებშია, რომლებიც საჭიროებენ მანქანაში არსებულ მაღალსიჩქარიან DC გადართვის კონტაქტორებს, რათა გადართონ ცვლადი დენის დამტენსა და აკუმულატორის ავტობუსს შორის.

CCS1-ის გადარჩენა

CCS1, სავარაუდოდ, გადარჩება სამხრეთ კორეაში და აშშ-ში, როგორც მემკვიდრეობითი სტანდარტი, მომდევნო ათწლეულის განმავლობაში. თუმცა, CCS1-ის კვლევისა და განვითარების ბიუჯეტი ფაქტობრივად ნულამდე შემცირდა, რადგან ინდუსტრია ფოკუსირებულია NACS-სა და MCS-ზე. გლობალური მწარმოებლებისთვის ეს ნიშნავს სამი ცალკეული პროდუქტის ხაზის შენარჩუნებას:

1. CCS2:გლობალური ბაზრისთვის.
2. NACS (J3400):ჩრდილოეთ ამერიკისთვის.
3. MCS:გლობალური მძიმე ტვირთამწეობის სექტორისთვის.

თავი 21: დასკვნა: ერთიანი პროტოკოლი გაყოფილ ფიზიკურ სამყაროში

როგორც ვნახეთ, „განსხვავება CCS1-სა და CCS2-ს შორის“ ერთი ციფრული სულის ორი ფიზიკური გამოვლინების ისტორიაა. მიუხედავად იმისა, იყენებს თუ არა მანქანა მრგვალ CCS1 შტეფსელს თუ ბრტყელ CCS2 შტეფსელს, ISO 15118 სტანდარტის ლოგიკა, IMD მონიტორინგის უსაფრთხოება და PLC სიგნალის მთლიანობის პრობლემა იდენტური რჩება.

2020-იანი წლების დამუხტვის სტანდარტების ომმა გვასწავლა, რომ ურთიერთქმედება მხოლოდ შტეფსელში არ არის დამოკიდებული - ეს პროგრამულ უზრუნველყოფას, ქსელსა და მომხმარებლის გამოცდილებას ეხება. როდესაც მსოფლიო რამდენიმე დომინანტური სტანდარტისკენ იხრება, ყურადღება „შემიძლია თუ არა შევერთო?“-დან „რამდენად სწრაფი და ჭკვიანურია დამუხტვა?“-ზე გადაინაცვლებს. აშშ-ში NACS-ზე გადასვლა და ევროპაში CCS2-ის განმტკიცება ელექტრომობილების რევოლუციის დასასრულია. მომდევნო ათწლეული განისაზღვრება V2G-ით, მეგავატიანი სიჩქარით და ჭეშმარიტად შეუფერხებელი გლობალური დამუხტვის ქსელით.

თავი 22: სიახლოვის პილოტის (PP) და მართვის პილოტის (CP) სქემების დიაგრამების დეტალური ანალიზი

CCS-ის ინჟინერიის ჭეშმარიტად დასაფასებლად, აუცილებელია საპილოტე ხაზების ეკვივალენტური წრედის შესწავლა. ეს ხაზები დამუხტვის სისტემის „ნერვებს“ წარმოადგენს, რაც უზრუნველყოფს, რომ მაღალი ძაბვა არასდროს იყოს ღია ქინძისთავებზე და რომ მანქანა ვერ შეძლებს გასვლას შეერთებული მდგომარეობაში.

მართვის პილოტის (CP) წრედი

CP წრედი არის 1 kHz, $\pm 12V$ სიგნალი, რომელიც გენერირდება EVSE-ს მიერ. ავტომობილის მხრიდან, წრედი შედგება დიოდისა და რეზისტორების სერიისგან ($R_1, R_2, R_3$), რომელთა ჩართვაც ავტომობილს შეუძლია წრედში ტრანზისტორების ან რელეების გამოყენებით.

• დიოდის დანიშნულება:დიოდი უზრუნველყოფს, რომ ავტომობილის რეზისტორები მხოლოდ PWM სიგნალის დადებით ნაწილზე მოახდენენ გავლენას. ეს საშუალებას აძლევს EVSE-ს აღმოაჩინოს „დამიწებასთან მოკლე ჩართვა“, თუ PWM სიგნალის უარყოფით ნაწილზე მოულოდნელად გავლენას ახდენს ავტომობილის რეზისტორების ქსელში არსებული გაუმართაობა - ეს არის აუცილებელი უსაფრთხოების შემოწმება, რომელიც ხელს უშლის EVSE-ს დაზიანებული კაბელის ან კონექტორის ენერგიით ჩართვაში.

სამუშაო ციკლის წაკითხვა

EVSE აკოდირებს 1kHz კვადრატული ტალღის PWM სამუშაო ციკლში არსებულ დენს და მანქანა ინტერპრეტირებს მას მთავარი კონტაქტორების დახურვამდე:

• 5%-იანი სამუშაო ციკლი:EVSE მზად არ არის - დატენვა დაუშვებელია (გამოიყენება სტატუსის სიგნალიზაციისთვის).
• 10%-იანი სამუშაო ციკლი:EVSE მზადაა, ვენტილაცია არ არის საჭირო (თანამედროვე დალუქული DC სისტემების სტანდარტული მდგომარეობა).
• 16-85% სამუშაო ციკლი:ხელმისაწვდომი დენი სამუშაო ციკლის პროპორციულია — მაგალითად, 50% მიუთითებს 50 ამპერის ლიმიტს, რაც საშუალებას აძლევს ავტომობილის ჩაშენებულ დამტენს სწორად განსაზღვროს მისი მოხმარება.
• 90-97% სამუშაო ციკლი:დაცულია განსაკუთრებული მდგომარეობებისთვის, როგორიცაა ვენტილაციის საჭიროება (მემკვიდრეობითი ტყვია-მჟავა) ან სპეციფიკური DC სიგნალიზაცია.

CP სისტემის მშვენიერება მისი უსაფრთხო ასიმეტრიაა: თუ ავტომობილი ვერ ხედავს ვალიდურ კვადრატულ ტალღას, ის უარესს ვარაუდობს და უარს ამბობს დატენვაზე; თუ EVSE ვერ ხედავს ვალიდურ რეაგირებას, ის უარს ამბობს ენერგიით დატენვაზე. ორივე მხარის გაუმართაობა ნიშნავს, რომ დატენვის სესია სახიფათოდ ვერ დაიწყება.

სიახლოვის პილოტის (PP) წრედი

PP წრედი კონექტორის მექანიკური „შეგნებაა“. ის იყენებს მარტივ რეზისტორს შტეფსელის შიგნით დასამიწებლად, რათა ორივე მხარეს აცნობოს, სრულად არის თუ არა კაბელი ჩასმული და თავიდან აიცილოს მისი გაფანტვა დაკავშირებული კაბელის შემთხვევაში.

• რეზისტორის მნიშვნელობები:150Ω რეზისტორი მიუთითებს, რომ კაბელი შეერთებულია მანქანაში, მაგრამ არ არის ჩაკეტილი; 680Ω რეზისტორი მიუთითებს, რომ კაბელი შეერთებული და ჩაკეტილია; ღია წრედი (რეზისტორის არარსებობა) ნიშნავს, რომ კონექტორი გათიშულია. EVSE და მანქანა განუწყვეტლივ კითხულობენ ამ მნიშვნელობებს.
• მანქანიდან გასვლისგან დაცვა:თუ ავტომობილის სისტემა სადგომი მუხრუჭის მოხსნისას 150Ω მდგომარეობას აღმოაჩენს, ის გადაცემათა კოლოფის ჩართვას არ დაუშვებს. თუ კაბელი ჩაკეტილია (680Ω), ავტომობილი არ დაუშვებს კონექტორის მოხსნას დამუხტვის დენის გადინებისას - რაც გამორიცხავს „დამტენი შტეფსელის გამოწევის“ საფრთხეს.
• კაბელის არსებობის აღმოჩენა:DC სისტემებში, PP ხაზი ასევე ადასტურებს, რომ დამტენი კაბელი სწორად არის დამაგრებული ორივე ბოლოში, სანამ EVSE მაღალი ძაბვის კონტაქტორებს დახურვას მისცემს.

რატომ არის პილოტები მნიშვნელოვანი რეალურ სამყაროში

CP და PP წრედების ერთად დატენვის სესიის უსაფრთხოების მიზეზია, მაშინაც კი, როდესაც ათასი ამპერი დენი მიედინება. ისინი ასევე პირველი ადგილია, რომელსაც ინჟინრები ყურადღებას აქცევენ, როდესაც სესია ვერ ირთვება: კოროზირებული PP დამიწება, დაზიანებული CP რეზისტორი ან დაზიანებული პილოტი პინი „დამტენი არ ირთვება“-ს შეტყობინებით მომსახურების ზარების გასაკვირი წილია. ამ წრედების გაგება იდუმალ გაუმართაობას 10-წუთიან დიაგნოზად აქცევს.

ძირითადი დასკვნები

• CP წრედი ატარებს 1kHz PWM სიგნალს, რომლის სამუშაო ციკლი აკოდირებს ხელმისაწვდომ დენს; მისი დიოდზე დაფუძნებული დიზაინი საშუალებას იძლევა დამიწებასთან მოკლე ჩართვის აღმოჩენის.
• PP წრედი იყენებს რეზისტორების ქსელს კაბელის არსებობისა და დაბლოკვის მდგომარეობის დასადგენად, რაც უზრუნველყოფს გაქცევისგან დაცვას და კონექტორის დაკავების დადასტურებას.
• ორივე სქემა უსაფრთხოა: დაკარგული ან არასწორი საპილოტე სიგნალი წყვეტს სესიას ნებისმიერი მაღალი ძაბვის კონტაქტორის დახურვამდე.
• პილოტური ხაზის გაუმართაობა დამტენის ჩართვისას წარმოქმნილ ყველაზე გავრცელებულ გაუმართაობებს შორისაა — მულტიმეტრი და ამ წრედის ცოდნა მათ უმეტესობას წუთებში აგვარებს.

დაუკავშირდით MIDA Power-ის ინჟინრებს მისი CCS1/CCS2 დამტენებისთვის, რომლებიც აღჭურვილია საველე დიაგნოსტიკისთვის შექმნილი საპილოტე სქემებით: მკაფიოდ მონიშნული სატესტო წერტილები, სტანდარტიზებული გაუმართაობის კოდები და მომსახურების დოკუმენტაცია, რომელიც ტექნიკოსებს CP/PP პრობლემების მოგვარებაში დაეხმარება. დაგვიკავშირდით ტექნიკური დოკუმენტაციის, ტრენინგის მხარდაჭერისა და პროდუქტის სპეციფიკაციებისთვის.