प्रकार १ J1772 आणि प्रकार २ IEC 62196-2 प्रणालींची तुलना

जागतिक ईव्ही चार्जिंग मानकांसाठी निश्चित तांत्रिक मार्गदर्शक: टाईप १ J1772 आणि टाईप २ IEC 62196-2 प्रणाली, ग्रिड टोपोलॉजी, कम्युनिकेशन प्रोटोकॉल आणि स्मार्ट इन्फ्रास्ट्रक्चर यांची सर्वसमावेशक तुलना

१. प्रस्तावना: विद्युतीकरणाकडे होणारे जागतिक स्थित्यंतर आणि प्रमाणित शुल्क आकारणीची भूमिका

जागतिक वाहन उद्योग क्षेत्रात एक मोठे स्थित्यंतर होत असून, अंतर्गत ज्वलन इंजिन (ICE) पासून विद्युत प्रणोदनाकडे संक्रमण होत आहे. या स्थित्यंतराच्या केंद्रस्थानी त्याला आधार देणारी पायाभूत सुविधा आहे: इलेक्ट्रिक व्हेईकल सप्लाय इक्विपमेंट (EVSE), ज्याला सामान्यतः ईव्ही चार्जर म्हणून ओळखले जाते. इलेक्ट्रिक वाहनांचा (EVs) स्वीकार जसजसा वाढत आहे, तसतसे अभियंते, धोरणकर्ते आणि ग्राहक या सर्वांसाठी चार्जिंग मानकांमधील तांत्रिक बारकावे समजून घेणे अत्यंत महत्त्वाचे ठरत आहे.

ईव्ही चार्जिंग मानकांचा विकास ऐतिहासिकदृष्ट्या विखुरलेला राहिला आहे, ज्यावर प्रादेशिक विद्युत ग्रीडची रचना, नियामक वातावरण आणि वाहन उत्पादकांच्या धोरणात्मक हितसंबंधांचा प्रभाव आहे. आज, एसी (पर्यायी प्रवाह) चार्जिंग बाजारपेठेत दोन प्रमुख मानकांचे वर्चस्व आहे: टाईप १ (SAE J1772) आणि टाईप २ (IEC 62196-2). जरी दोन्ही मानकांचा मूलभूत उद्देश एकच असला—म्हणजे ग्रीडमधून वाहनाच्या ऑनबोर्ड चार्जरपर्यंत विद्युत ऊर्जा हस्तांतरित करणे—तरीही त्यांची तांत्रिक अंमलबजावणी, भौतिक रचना आणि संप्रेषण प्रोटोकॉल लक्षणीयरीत्या भिन्न आहेत.

हा लेख टाईप १ आणि टाईप २ चार्जिंग प्रणालींचे सखोल तांत्रिक विश्लेषण सादर करतो. यामध्ये आपण त्यांच्या रचनेतील फरक, विविध जागतिक ग्रिड रचनांशी जुळवून घेण्याची त्यांची क्षमता, त्यांच्या संवाद संकेतांमागील भौतिकशास्त्र आणि वापरकर्ता व वाहन या दोघांचेही संरक्षण करणाऱ्या सुरक्षा यंत्रणा यांचा अभ्यास करणार आहोत. याव्यतिरिक्त, विविध देशांमधील निवासी वीजपुरवठ्यावरील मर्यादा चार्जिंगच्या वेगावर कसा प्रभाव टाकतात आणि ईव्ही परिसंस्थेतील प्रमाणित, स्मार्ट आंतरजोडणीचे भविष्य घडवणारे उदयोन्मुख प्रवाह कोणते आहेत, याचाही आपण अभ्यास करणार आहोत.

२. प्रकार १ (SAE J1772) रचना: इतिहास, पिन संरचना आणि उत्तर अमेरिकेचे वर्चस्व

टाइप १ कनेक्टर, ज्याला औपचारिकपणे SAE J1772 मानक म्हणून ओळखले जाते, हा उत्तर अमेरिका आणि जपानमध्ये वापरला जाणारा प्रमुख AC चार्जिंग इंटरफेस आहे. सोसायटी ऑफ ऑटोमोटिव्ह इंजिनियर्स (SAE) द्वारे विकसित, याची रचना या प्रदेशांमध्ये आढळणाऱ्या सिंगल-फेज इलेक्ट्रिकल ग्रिडच्या विशिष्ट गरजा पूर्ण करण्यासाठी करण्यात आली होती.

२.१ ऐतिहासिक संदर्भ आणि डिझाइन तत्त्वज्ञान

J1772 मानक सर्वप्रथम २००१ मध्ये प्रस्तावित करण्यात आले आणि त्याच्या सध्याच्या स्वरूपापर्यंत पोहोचण्यासाठी त्यात अनेक सुधारणा करण्यात आल्या. लेव्हल १ (१२०V) आणि लेव्हल २ (२४०V) चार्जिंगसाठी एक सुरक्षित, मजबूत आणि वापरण्यास-सोपा इंटरफेस तयार करणे हे प्राथमिक डिझाइनचे उद्दिष्ट होते. युरोपियन ग्रिडच्या मल्टी-फेज आवश्यकतांच्या विपरीत, उत्तर अमेरिकन निवासी ग्रिड प्रामुख्याने स्प्लिट-फेज आहे, जे दोन १२०V लेग्स प्रदान करते, ज्यांना २४०V सेवेसाठी एकत्र केले जाऊ शकते. परिणामी, टाइप १ कनेक्टर उच्च-प्रवाहाच्या सिंगल-फेज वितरणासाठी अनुकूलित (ऑप्टिमाइझ) करण्यात आला होता.

२.२ फिजिकल पिन कॉन्फिगरेशन

टाइप १ कनेक्टरमध्ये पाच पिनची रचना असते:

1. L1 (ओळ 1):प्राथमिक वीज वाहक.
2. L2/N (लाइन 2 किंवा न्यूट्रल):120V लेव्हल 1 चार्जिंगमध्ये, हे न्यूट्रल म्हणून काम करते. 240V लेव्हल 2 चार्जिंगमध्ये, हे दुसरा 120V फेज (L2) म्हणून काम करते.
3. पीई (संरक्षक पृथ्वी/जमीन):सेफ्टी ग्राउंड कनेक्शन, जे वाहनाच्या चेसिसला ग्रिडच्या ग्राउंडशी जोडले जाईल याची खात्री करते.
4. सीपी (कंट्रोल पायलट):EVSE आणि वाहन यांच्यामध्ये चार्जिंग पॅरामीटर्सवर वाटाघाटी करण्यासाठी वापरली जाणारी कम्युनिकेशन लाइन.
5. सीएस (कंट्रोल स्टुअर्डशिप) / प्रॉक्सिमिटी पायलट (पीपी):एक फीडबॅक लूप जो प्लग पूर्णपणे घातला आहे की नाही हे तपासतो आणि चार्जिंग चालू असताना वाहनाची हालचाल थांबवतो.

२.३ विद्युत वैशिष्ट्ये आणि मर्यादा

टाइप १ स्टँडर्ड ८० अँपिअरपर्यंत एसी चार्जिंगला सपोर्ट करते, जे २४० व्होल्टवर १९.२ किलोवॅटच्या कमाल पॉवरमध्ये रूपांतरित होते. तथापि, बहुतेक घरगुती टाइप १ चार्जर १६A (३.८ किलोवॅट) ते ४८A (११.५ किलोवॅट) दरम्यान काम करतात, जे सामान्य ऑनबोर्ड चार्जरच्या क्षमतेशी जुळते. पिन्सची भौतिक रचना मजबूत असून, हजारो सायकलमध्ये उच्च थर्मल लोड हाताळण्यासाठी बनवलेली आहे. टाइप १ प्लगचे एक वैशिष्ट्यपूर्ण गुणधर्म म्हणजे त्याची मॅन्युअल लॅचिंग यंत्रणा, ज्यामध्ये वापरकर्त्याला वाहनाच्या इनलेटमधून प्लग काढण्यासाठी एक ट्रिगर दाबावा लागतो.

३. प्रकार २ (आयईसी ६२१९६-२) आर्किटेक्चर: मेनेकेस मानक, मॉड्युलर डिझाइन आणि युरोपीय बहुउपयोगिता

युरोपियन बाजारपेठेत ईव्ही चार्जिंगचे मानकीकरण करण्याचा प्रयत्न होत असताना, त्यांच्यासमोर एक वेगळेच आव्हान उभे राहिले: निवासी आणि व्यावसायिक ठिकाणी थ्री-फेज विद्युत प्रणालींचा मोठ्या प्रमाणावर वापर. यावर उपाय होता टाईप २ कनेक्टर, ज्याला त्याची रचना करणाऱ्या जर्मन कंपनीच्या नावावरून अनेकदा “मेनेकेस” प्लग म्हटले जाते.

३.१ आयईसी ६२१९६-२ च्या दिशेने वाटचाल

आंतरराष्ट्रीय इलेक्ट्रो टेक्निकल कमिशनने (IEC) IEC 62196 मानकाचा भाग म्हणून टाईप २ डिझाइन स्वीकारले. स्वाभाविकपणे सिंगल-फेज ऑपरेशनपुरते मर्यादित असलेल्या टाईप १ कनेक्टरच्या विपरीत, टाईप २ कनेक्टरची रचना सुरुवातीपासूनच मॉड्यूलर आणि भविष्यासाठी उपयुक्त (future-proof) अशी करण्यात आली होती. ते सिंगल-फेज, स्प्लिट-फेज आणि थ्री-फेज एसी पॉवर डिलिव्हरीला सपोर्ट करू शकते.

३.२ सेव्हन-पिन लेआउट आणि कार्यक्षमता

टाईप २ कनेक्टरमध्ये सात-पिनची रचना वापरली जाते:

1. L1, L2, L3:तीन स्वतंत्र फेज कंडक्टर, ज्यामुळे तीन-फेज वीजपुरवठा शक्य होतो.
2. N (तटस्थ):तीन-फेज प्रणालींमध्ये, जिथे भार असंतुलित असण्याची शक्यता असते, तिथे एक समर्पित न्यूट्रल कंडक्टर आवश्यक असतो.
3. पीई (संरक्षक पृथ्वी):सुरक्षिततेचे मैदान.
4. सीपी (कंट्रोल पायलट):सिग्नलिंग लाइन (कार्यात J1772 सारखीच).
5. पीपी (प्रॉक्सिमिटी पायलट):प्लगची उपस्थिती ओळखण्यासाठी आणि, टाईप 2 मानकामध्ये, रेझिस्टन्स-कोडेड प्रणालीद्वारे केबलची स्वतःची विद्युत प्रवाह वाहून नेण्याची क्षमता कळवण्यासाठी वापरले जाते.

३.३ बहुउपयोगिता आणि शक्तीच्या मर्यादा

टाइप २ कनेक्टर हा टाइप १ पेक्षा लक्षणीयरीत्या अधिक शक्तिशाली आहे. थ्री-फेज कॉन्फिगरेशनमध्ये, तो प्रति फेज ६३ अँप्सपर्यंत सपोर्ट करू शकतो, ज्यामुळे सैद्धांतिकदृष्ट्या ४३ किलोवॅटपर्यंत एसी पॉवर मिळते (जरी बहुतेक सार्वजनिक आणि निवासी थ्री-फेज इन्स्टॉलेशन्ससाठी २२ किलोवॅट ही व्यावहारिक मर्यादा आहे). सिंगल-फेज मोडमध्येसुद्धा, तो टाइप १ च्या कामगिरीशी बरोबरी करू शकतो. शिवाय, वाहनावरील टाइप २ इनलेट हे हाय-स्पीड डीसी चार्जिंगसाठी सीसीएस२ (कंबाइंड चार्जिंग सिस्टम) शी सुसंगत असेल अशा प्रकारे डिझाइन केलेले आहे, ज्यामध्ये एसी इंटरफेसच्या खाली दोन मोठे डीसी पिन्स जोडलेले आहेत.

४. पॉवर फेज डायनॅमिक्स: सिंगल-फेज कार्यक्षमता आणि थ्री-फेज पॉवर डिलिव्हरीची तुलना

टाईप १ आणि टाईप २ प्रणालींमधील सर्वात मूलभूत तांत्रिक फरक हा विद्युत प्रावस्था (इलेक्ट्रिकल फेजेस) हाताळण्याच्या पद्धतीत आहे. हा केवळ कनेक्टरच्या निवडीचा प्रश्न नसून, तो मूळ ग्रीडच्या पायाभूत संरचनेचे प्रतिबिंब आहे.

४.१ प्रकार १ मधील एकल-फेज मर्यादा

टाइप १ प्रणालीमध्ये, वाहनाचा ऑनबोर्ड चार्जर (OBC) एकाच AC स्रोताकडून वीज घेण्यासाठी डिझाइन केलेला असतो. चार्जिंगचा वेग वाढवण्यासाठी, फक्त व्होल्टेज (१२०V ते २४०V) आणि करंट (अँपिअर) हेच घटक समायोजित केले जाऊ शकतात. अमेरिकेतील निवासी पॅनेलची क्षमता साधारणपणे २००A एकूण सेवेपुरती मर्यादित असल्यामुळे, ५०A पेक्षा जास्त क्षमतेच्या समर्पित EV सर्किट्ससाठी पायाभूत सुविधांमध्ये लक्षणीय सुधारणांची आवश्यकता असते. उच्च-करंट सिंगल-फेज चार्जिंगमुळे वायरिंग आणि कनेक्टर पिन्सवर उष्णतेचा मोठा भार देखील पडतो.

४.२ प्रकार २ मधील तीन टप्प्यांचे फायदे

टाइप २ सिस्टीम युरोप आणि आशिया व ओशिनियाच्या काही भागांमध्ये सामान्य असलेल्या थ्री-फेज ग्रिडचा वापर करतात. वीज तीन फेजेसमध्ये विभागल्यामुळे, ही सिस्टीम प्रति फेज कमी अँपिअरवर खूप जास्त एकूण वॅटेज देऊ शकते. उदाहरणार्थ, एक ११ किलोवॅटचा चार्जर तीन फेजेसमध्ये १६ अँपिअर वापरतो (३ x २३०V x १६A ≈ ११ किलोवॅट). सिंगल-फेज टाइप १ सिस्टीमवर तेच ११ किलोवॅट मिळवण्यासाठी, करंट अंदाजे ४६ अँपिअर असणे आवश्यक आहे (२४०V x ४६A ≈ ११ किलोवॅट).

टाईप २ सिस्टीममधील प्रति फेज कमी अँपिअरमुळे खालील गोष्टी घडतात:

• कमी झालेली उष्णता निर्मिती:केबल्स आणि कनेक्टर्समधील प्रतिरोधक उष्णता कमी होते.
• लहान केबल क्रॉस-सेक्शन:तेवढ्याच पॉवर आउटपुटसाठी हलक्या, अधिक लवचिक केबल्स.
• ग्रिडची स्थिरता:थ्री-फेज चार्जिंगमुळे ग्रीडला अधिक संतुलित भार मिळतो, ज्यामुळे स्थानिक वितरण ट्रान्सफॉर्मरमधील फेज असंतुलन आणि न्यूट्रल करंटच्या समस्यांचा धोका कमी होतो.

४.३ कार्यक्षमता आणि रूपांतरण

तांत्रिक दृष्ट्या, ऑनबोर्ड चार्जरच्या कार्यक्षमतेवरही परिणाम होतो. सिंगल-फेज एसीच्या तुलनेत थ्री-फेज एसीचे डीसीमध्ये रूपांतरण अधिक सहजतेने होते, ज्यामुळे बॅटरीसाठी स्थिर डीसी व्होल्टेज मिळवण्यासाठी कमी कपॅसिटिव्ह फिल्टरिंगची आवश्यकता असते. यामुळे, सिंगल-फेजच्या तुलनेत थ्री-फेज ओबीसीमध्ये रूपांतरण कार्यक्षमता किंचित जास्त असू शकते.

(ब्लॉक १ समाप्त. आवश्यक लांबी आणि खोली गाठण्यासाठी पुढील ब्लॉकमध्ये सुरू ठेवूया.)

५. सिग्नल अखंडता आणि संचार: सीपी (कंट्रोल पायलट) आणि पीपी (प्रॉक्सिमिटी पायलट) कार्यांचे सविस्तर विश्लेषण

EVSE आणि EV यांच्यातील संवाद दोन समर्पित लो-व्होल्टेज सिग्नल लाईन्सद्वारे हाताळला जातो: कंट्रोल पायलट (CP) आणि प्रॉक्झिमिटी पायलट (PP). जरी भौतिक कनेक्टर्स वेगवेगळे असले तरी, AC चार्जिंगसाठीचा मूळ सिग्नलिंग प्रोटोकॉल IEC 61851-1 आणि SAE J1772 अंतर्गत प्रमाणित आहे.

५.१ कंट्रोल पायलट (सीपी) आणि पल्स विड्थ मॉड्युलेशन (पीडब्ल्यूएम)

CP सिग्नल ही EVSE द्वारे निर्माण केलेली ±12V 1kHz स्क्वेअर वेव्ह आहे. हा सिग्नल प्राथमिक हँडशेक आणि स्थिती दर्शक म्हणून काम करतो. संप्रेषण क्रम हा विशिष्ट व्होल्टेज पातळी आणि PWM सिग्नलच्या ड्युटी सायकलद्वारे परिभाषित केला जातो.

• अवस्था अ (स्टँडबाय):EVSE स्थिर +12V DC आउटपुट देते. याचा अर्थ चार्जरला वीजपुरवठा होत आहे, परंतु कोणतेही वाहन जोडलेले नाही.
• अवस्था B (वाहन जोडलेले):जेव्हा प्लग घातला जातो, तेव्हा वाहन CP आणि PE लाईन्समध्ये एक रेझिस्टर आणि एक डायोड जोडते. यामुळे व्होल्टेज +12V वरून +9V पर्यंत कमी होते. EVSE ही घट ओळखते आणि 1kHz PWM सिग्नल निर्माण करण्यास सुरुवात करते.
• अवस्था C (आकारणीची विनंती केली आहे):वाहन वीजपुरवठा स्वीकारण्यास तयार असल्याचे संकेत देण्यासाठी एक स्विच बंद करते, ज्यामुळे सर्किटमध्ये कमी रोध निर्माण होतो आणि CP व्होल्टेज आणखी कमी होऊन +6V होतो. या टप्प्यावर, EVSE एसी वीजपुरवठा करण्यासाठी आपले अंतर्गत कॉन्टॅक्टर्स बंद करते.
• अवस्था डी (वायुवीजन आवश्यक):जर वाहनाला व्हेंटिलेशनची आवश्यकता असेल (आधुनिक ईव्हीमध्ये दुर्मिळ असले तरी मानकांचा भाग आहे), तर व्होल्टेज +3V पर्यंत कमी होते.
• स्थिती E/F (त्रुटी):0V किंवा -12V सिग्नल हा दोष दर्शवतो, जसे की ग्राउंड फॉल्ट किंवा संपर्क पूर्णपणे तुटणे.

कर्तव्य चक्रEVSE द्वारे संप्रेषित केलेला PWM सिग्नल वाहनाला सांगतो की त्याला जास्तीत जास्त किती विद्युत प्रवाह घेण्याची परवानगी आहे. उदाहरणार्थ:

• १०% ड्युटी सायकल = ६ अँपिअर
• २५% ड्युटी सायकल = १५ अँपिअर
• ५०% ड्युटी सायकल = ३० अँपिअर
• ८०% ड्युटी सायकल = ४८ अँपिअर

यामुळे डायनॅमिक लोड मॅनेजमेंट शक्य होते; जर घराचा ऊर्जा वापर वाढला, तर मुख्य ब्रेकर ट्रिप होण्यापासून रोखण्यासाठी EVSE ड्युटी सायकल कमी करू शकते.

५.२ प्रॉक्सिमिटी पायलट (पीपी) आणि मेकॅनिकल इंटरलॉक

पीपी सिग्नल हे सुनिश्चित करतो की प्लग इन केलेले असताना वाहन पुढे जाऊ शकत नाही आणि केबलची विद्युत प्रवाह वाहून नेण्याची क्षमता निश्चित करण्यास सिस्टमला मदत करतो.

• प्रकार १ (जे१७७२) मध्ये:पीपी लाइन (जिला अनेकदा सीएस पिन म्हटले जाते) प्लगच्या हँडलमधील एका स्विचला जोडलेली असते. जेव्हा वापरकर्ता रिलीज बटण दाबतो, तेव्हा सर्किट खंडित होते. वाहन हे त्वरित ओळखते आणि मुख्य पॉवर पिन्स डिस्कनेक्ट होण्यापूर्वीच विद्युत प्रवाह घेणे थांबवते, ज्यामुळे विद्युत ठिणगी (आर्किंग) टळते.
• प्रकार २ मध्ये (आयईसी ६२१९६):PP लाईनचा वापर केबलचा प्रकार ओळखण्यासाठी केला जातो. केबल्समध्ये PP आणि PE पिन्सच्या दरम्यान एक रेझिस्टर बसवलेला असतो. 11 kW केबलचा (16A) रेझिस्टन्स 22 kW केबलपेक्षा (32A) वेगळा असतो. जरी वाहन जास्त पॉवरसाठी सक्षम असले तरी, EVSE आणि वाहन केबलच्या थर्मल मर्यादा ओलांडणार नाहीत याची खात्री करण्यासाठी या रेझिस्टन्सचा वापर करतात.

६. यांत्रिक रचना आणि सुरक्षितता: लॉकिंग यंत्रणा, आयपी रेटिंग आणि भौतिक मजबुती

ईव्ही चार्जिंगसाठीचे भौतिक वातावरण खडतर असते—ते पाऊस, बर्फ, धूळ आणि अति तीव्र तापमानाला सामोरे जाते. त्यामुळे, टाईप १ आणि टाईप २ कनेक्टर्सची यांत्रिक रचना अत्यंत विशेषत्वाने तयार केलेली असते.

६.१ कुलूप लावण्याच्या पद्धती: मॅन्युअल विरुद्ध इलेक्ट्रॉनिक

दोन्ही मानकांमधील एक महत्त्वाचा फरक म्हणजे प्लग वाहनाला कसा जोडला जातो.

• प्रकार १ मॅन्युअल लॅच:टाइप १ प्लगमध्ये अंगठ्याने फिरवता येणारी यांत्रिक कडी असते. ही पद्धत सोपी आणि विश्वासार्ह आहे, पण त्यात सुरक्षेचा अभाव आहे; वापरकर्त्याने हँडलला वेगळे कुलूप लावले नाही, तर कोणीही जवळ येऊन चार्ज होत असलेली गाडी सहजपणे काढू शकते.
• प्रकार २ इलेक्ट्रॉनिक कुलूप:टाइप २ मानक वाहनाच्या इनलेटमधील मोटरचलित लॉकिंग पिनवर अवलंबून असते. जेव्हा चार्जिंग सुरू होते, तेव्हा वाहन आपोआप प्लगला जागेवर लॉक करते. यामुळे केबलची चोरी टळते (युरोपमध्ये सामान्य असलेल्या अनटेथर्ड चार्जर्सच्या बाबतीत) आणि जिवंत विद्युत प्रवाह वाहत असताना प्लग काढता येणार नाही याची खात्री होते.

६.२ प्रवेश संरक्षण (आयपी) आणि पर्यावरणीय सीलिंग

दोन्ही कनेक्टर उच्च IP रेटिंग पूर्ण करण्यासाठी डिझाइन केलेले आहेत (एकत्र जोडल्यावर सामान्यतः IP54 किंवा त्याहून अधिक).

• पाण्याचा निचरा करणारे कालवे:टाईप २ कनेक्टरमध्ये पिनभोवती पाणी साचू नये म्हणून विशेष निचरा छिद्रे असतात.
• पदार्थ विज्ञान:ही आवरणे काँक्रीटवर पडणे आणि तीव्र सूर्यप्रकाशाचा सामना करण्यासाठी पीबीटी (पॉलीब्युटिलीन टेरेफ्थालेट) सारख्या अतिनील-स्थिर, आघात-प्रतिरोधक पॉलिमरपासून बनवलेली आहेत.
• संपर्क प्लेटिंग:कमी संपर्क प्रतिरोध आणि हजारो जोडणी चक्रांमध्ये उच्च टिकाऊपणा सुनिश्चित करण्यासाठी पिन्सना सहसा चांदीचा मुलामा दिलेला असतो.

६.३ औष्णिक व्यवस्थापन

आधुनिक उच्च-शक्तीच्या एसी चार्जरमध्ये अनेकदा प्लगमध्येच थर्मिस्टर (एनटीसी सेन्सर) बसवलेले असतात. हे सेन्सर पिन्सच्या तापमानावर रिअल-टाइममध्ये लक्ष ठेवतात. जर तापमान सुरक्षिततेच्या मर्यादेपेक्षा जास्त झाले (उदा. सैल कनेक्शनमुळे किंवा इनलेटमध्ये कचरा अडकल्यामुळे), तर आग लागण्यापासून बचाव करण्यासाठी ईव्हीएसई (EVSE) वाहनाला चार्जिंग करंट कमी करण्याचा किंवा पूर्णपणे बंद होण्याचा संकेत देईल.

७. जागतिक ग्रिड टोपोलॉजी: टीएन, टीटी आणि आयटी नेटवर्क्स आणि ईव्हीएसई स्थापनेवरील त्यांचा परिणाम

वेगवेगळ्या प्रदेशांमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या ग्राउंडिंग (अर्थिंग) प्रणालींचा EVSE च्या डिझाइन आणि स्थापनेवर मोठा प्रभाव असतो. चार्जिंग सुरू करण्यापूर्वी, EVSE ने सुरक्षित ग्राउंडची उपस्थिती ओळखणे आवश्यक आहे.

७.१ टीएन प्रणाली (टेरा-न्यूट्रल)

टीएन प्रणाली उत्तर अमेरिका (टीएन-सीएस) आणि यूकेमध्ये सामान्य आहे. या रचनेत, सर्व्हिस एन्ट्रन्सवर न्यूट्रल आणि ग्राउंड जोडलेले असतात. यामुळे फॉल्ट करंटसाठी एक विश्वसनीय मार्ग उपलब्ध होत असला तरी, 'ओपन पेन' (प्रोटेक्टिव्ह अर्थ न्यूट्रल) फॉल्ट झाल्यास धोका निर्माण होतो. जर ग्रीडमधून येणारी न्यूट्रल वायर तुटली, तर ईव्ही चेसिस लाइन व्होल्टेजवर विद्युतप्रवाहित होऊ शकते. यामुळे यूके-स्पेक चार्जर्समध्ये विशेष 'ओपन पेन डिटेक्शन' उपकरणांचा विकास झाला आहे.

७.२ टीटी सिस्टीम्स (टेरा-टेरा)

युरोप खंडातील काही भागांमध्ये (जसे की फ्रान्स आणि इटली) आणि जपानमध्ये सामान्य असलेल्या टीटी प्रणालीमध्ये, एक स्थानिक ग्राउंड रॉड वापरला जातो जो ग्रीडच्या न्यूट्रलला जोडलेला नसतो. टीटी नेटवर्कवर स्थापित केलेले ईव्हीएसई (EVSE) ग्राउंड इम्पेडन्सबाबत अत्यंत संवेदनशील असणे आवश्यक आहे. जर ग्राउंड रॉड पुरेसा खोल नसेल किंवा माती खूप कोरडी असेल, तर चार्जर सुरू होण्यास नकार देऊ शकतो, कारण त्याला पृथ्वीपर्यंतचा कमी-प्रतिरोधक मार्ग सत्यापित करता येत नाही.

७.३ आयटी सिस्टीम्स (आयसोले-टेरा)

नॉर्वे आणि काही औद्योगिक परिसरांमध्ये आढळणाऱ्या आयटी प्रणालीमध्ये न्यूट्रल/फेजेस आणि अर्थ यांच्यात थेट जोडणी नसते. यामुळे ईव्हींसाठी एक वेगळेच आव्हान निर्माण होते, कारण अनेक ऑनबोर्ड चार्जर्स ग्राउंडेड न्यूट्रलची अपेक्षा ठेवून डिझाइन केलेले असतात. आयटी नेटवर्क्सवर ईव्हींना सुरक्षितपणे चार्ज करण्यासाठी अनेकदा विशेष आयसोलेशन ट्रान्सफॉर्मर्सची आवश्यकता असते.

७.४ ग्रिड वारंवारता आणि व्होल्टेजमधील बदल

जरी टाईप १ आणि टाईप २ हे मुख्यत्वे त्यांच्या फेज सपोर्टवरून ओळखले जातात, तरी मूळ ग्रिड फ्रिक्वेन्सी (अमेरिका/जपानमध्ये ६०Hz, तर उर्वरित जगात ५०Hz) देखील वाहनाच्या ऑनबोर्ड चार्जरमधील इंडक्टर्स आणि कपॅसिटर्सच्या डिझाइनवर परिणाम करते. तथापि, बहुतेक आधुनिक OBCs हे वाइड-रेंज असतात, जे १००V-२५०V आणि ५०/६०Hz हाताळण्यास सक्षम असतात.

८. निवासी विजेवरील मर्यादा: राष्ट्रीय ग्रीडचे नियम आणि घरगुती वितरण पॅनेल ईव्ही चार्जिंगच्या वेगावर कशी मर्यादा घालतात

स्थानिक ग्रीड आणि घराच्या इलेक्ट्रिकल पॅनलच्या मर्यादांमुळे, निवासी ठिकाणी सैद्धांतिक चार्जिंग गती (जसे की टाइप 2 साठी 22 kW किंवा टाइप 1 साठी 19.2 kW) क्वचितच साध्य होते.

८.१ उत्तर अमेरिका: २००A पॅनेलची मर्यादा

अमेरिकेत, एका सामान्य आधुनिक घरात २००A चे सर्व्हिस पॅनल असते. ४८A वीज वापरणाऱ्या लेव्हल २ चार्जरसाठी ६०A ब्रेकरची आवश्यकता असते. नॅशनल इलेक्ट्रिकल कोड (NEC) नुसार, सततच्या लोडने (जसे की EV चार्जिंग) सर्किटच्या ब्रेकर रेटिंगच्या ८०% पेक्षा जास्त असू नये. ज्या घरांमध्ये जुने १००A चे पॅनल आहेत, तिथे सर्व्हिस अपग्रेड केल्याशिवाय उच्च-शक्तीचे EVSE बसवणे अशक्य आहे, ज्यासाठी हजारो डॉलर्स खर्च येऊ शकतो. यामुळे ३२A (७.७ kW) चार्जर्स लोकप्रिय झाले आहेत, जे चार्जिंगचा वेग आणि पॅनलची क्षमता यांच्यात संतुलन साधतात.

८.२ युनायटेड किंगडम: एकल-टप्प्यातील वर्चस्व आणि ओपन पेन

जरी यूके ग्रिड वितरण स्तरावर थ्री-फेज असले तरी, बहुतेक घरांना सिंगल २३०V, ६०A किंवा १००A फेजचा पुरवठा केला जातो. यामुळे निवासी चार्जिंग ७.४ kW पर्यंत मर्यादित राहते. पूर्वी नमूद केलेल्या TN-CS अर्थिंगमुळे, यूकेच्या नियमांनुसार चार्जर्सना ओपन न्यूट्रल फॉल्टपासून संरक्षणासाठी महागडे प्रोटेक्शन असणे आवश्यक आहे, ज्यामुळे यूके-विशिष्ट EVSE त्यांच्या युरोपियन समकक्षांपेक्षा तांत्रिकदृष्ट्या अधिक गुंतागुंतीचे बनतात.

८.३ जर्मनी आणि उत्तर युरोप: ११ किलोवॅट मानक

जर्मनीमध्ये, जवळजवळ प्रत्येक निवासी इमारतीमध्ये थ्री-फेज वीजपुरवठा मानक आहे. यामुळे ११ किलोवॅट (३ x १६A) वॉल-बॉक्सची मोठ्या प्रमाणावर स्थापना करणे शक्य होते. अमेरिकेच्या विपरीत, जिथे ११ किलोवॅटसाठी जड ६०A सिंगल-फेज सर्किटची आवश्यकता असते, जर्मनीमध्ये त्यासाठी फक्त १६A थ्री-फेज सर्किटची आवश्यकता असते, ज्यामध्ये खूप पातळ वायर वापरली जाते आणि ते सध्याच्या वितरण पॅनेलमध्ये सहजपणे बसवता येते. स्थानिक ग्रीडची स्थिरता सुनिश्चित करण्यासाठी, अनेक जर्मन वीज कंपन्या ११ किलोवॅटपेक्षा जास्त क्षमतेच्या चार्जर्ससाठी (जसे की २२ किलोवॅट युनिट्स) सूचना किंवा मंजुरी घेणे आवश्यक मानतात.

८.४ ऑस्ट्रेलिया आणि न्यूझीलंड: उच्च व्होल्टेज, सिंगल फेज

ऑस्ट्रेलियामध्ये यूकेप्रमाणेच २३०V/२४०V प्रणाली वापरली जाते. बहुतेक निवासी प्रतिष्ठापने सिंगल-फेज ७.४ किलोवॅटची असतात. तथापि, लांब अंतर आणि ग्रीडच्या ग्रामीण स्वरूपामुळे, व्होल्टेजमधील चढउतार सामान्य आहेत. या प्रदेशांमधील ईव्हीएसईमध्ये वाहनाचे नुकसान न होता "ब्राऊनआउट्स" किंवा व्होल्टेजमधील वाढ हाताळण्यासाठी मजबूत ओव्हर-व्होल्टेज आणि अंडर-व्होल्टेज संरक्षण असणे आवश्यक आहे.

(ब्लॉक २ चा शेवट. आवश्यक लांबी आणि खोली गाठण्यासाठी पुढील ब्लॉकमध्ये सुरू ठेवूया.)

९. सर्वसमावेशक सर्किट संरक्षण: एसी चार्जिंगमध्ये टाइप ए/बी आरसीडी, डीसी लीकेज डिटेक्शन आणि ओव्हरकरंट प्रोटेक्शनची अंमलबजावणी

सुरक्षितता हा EVSE डिझाइनचा आधारस्तंभ आहे. EV चार्ज करण्यामध्ये दीर्घ कालावधीसाठी, अनेकदा ओल्या परिस्थितीत, मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा पोहोचवणे समाविष्ट असते. परिणामी, संरक्षण सर्किटरी ही एका सामान्य घरगुती उपकरणापेक्षा खूपच अधिक अत्याधुनिक असणे आवश्यक आहे.

९.१ अवशिष्ट प्रवाह उपकरणे (RCDs): प्रकार A विरुद्ध प्रकार B

आरसीडी (RCD) हा लाइन आणि न्यूट्रल वायर्समधून वाहणाऱ्या विद्युत प्रवाहातील असंतुलन शोधण्यासाठी डिझाइन केलेला असतो, जे ग्राउंडकडे होणारी गळती (एक “ग्राउंड फॉल्ट”) दर्शवते. ईव्ही चार्जिंगमध्ये एक विशिष्ट धोका असतो:डीसी अवशिष्ट प्रवाह.

• टाइप ए आरसीडी:हे निवासी पॅनेलमध्ये सामान्यपणे आढळतात आणि एसी (AC) व स्पंदित डीसी (DC) अवशिष्ट प्रवाह ओळखू शकतात. तथापि, मंद डीसी गळतीमुळे ते 'अंध' होऊ शकतात. जर ईव्हीच्या (EV) ऑनबोर्ड चार्जरमधील बिघाडामुळे एसी बाजूला ६mA पेक्षा जास्त मंद डीसी प्रवाह गळतीला लागला, तर टाइप ए आरसीडीचा (RCD) अंतर्गत ट्रान्सफॉर्मर कोर संपृक्त होऊ शकतो, ज्यामुळे धोकादायक एसी बिघाड झाल्यासही तो ट्रिप होण्यापासून रोखला जातो.
• प्रकार बी आरसीडी:हे एसी, स्पंदित डीसी आणि स्मूथ डीसी अवशिष्ट प्रवाह शोधण्यासाठी डिझाइन केलेले आहेत. ते उत्कृष्ट संरक्षण देत असले तरी, ते लक्षणीयरीत्या अधिक महाग आहेत.
• आरडीसी-डीडी (अवशिष्ट थेट प्रवाह शोधक उपकरण):सुरक्षितता कायम ठेवत खर्च कमी करण्यासाठी, अनेक आधुनिक EVSE मध्ये RDC-DD मॉड्यूल (IEC 62955 अनुरूप) समाविष्ट केलेले असते. हे मॉड्यूल 6mA पेक्षा जास्त स्मूथ डीसी लीकेज ओळखते आणि चार्जरला ट्रिप करते. जेव्हा RDC-DD असते, तेव्हा अपस्ट्रीम डिस्ट्रिब्युशन पॅनलमध्ये एक मानक (आणि स्वस्त) टाइप A RCD वापरला जाऊ शकतो.

९.२ ओव्हरकरंट आणि शॉर्ट-सर्किट संरक्षण

प्रत्येक EVSE सर्किट मिनिएचर सर्किट ब्रेकर (MCB) द्वारे संरक्षित असणे आवश्यक आहे. EV चार्जिंग हा एक सततचा लोड असल्यामुळे, MCB ची क्षमता कमी (डिरेटेड) असणे आवश्यक आहे. अमेरिकेत (NEC), 40A चार्जिंग लोडसाठी 50A ब्रेकरची आवश्यकता असते. युरोपमध्ये, MCB ची निवड (टाइप B, C, किंवा D कर्व्ह) वाहनाच्या ऑनबोर्ड चार्जरच्या अपेक्षित इनरश करंटवर अवलंबून असते. सुरुवातीच्या कनेक्शनच्या टप्प्यात अनावश्यक ट्रिपिंग टाळण्यासाठी सामान्यतः “C” कर्व्ह ब्रेकरला प्राधान्य दिले जाते.

९.३ सर्ज प्रोटेक्शन (एसपीडी)

EVSE (इलेक्ट्रिक व्हेइकल स्टोरेज) बहुतेकदा घराबाहेर स्थापित केले जातात आणि एका मोठ्या धातूच्या वस्तूला (उदा. कार) जोडलेले असतात, ज्यामुळे ते अप्रत्यक्ष वीजप्रहार आणि ग्रीड सर्जेससाठी असुरक्षित बनतात. चार्जर आणि वाहन या दोन्हींच्या संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक्सचे संरक्षण करण्यासाठी टाइप २ सर्ज प्रोटेक्टिव्ह डिव्हाइस (SPD) स्थापित करण्याची अत्यंत शिफारस केली जाते (आणि जर्मनीसारख्या काही प्रदेशांमध्ये ते अनिवार्य आहे).

९.४ कॉन्टॅक्टर्स आणि गॅल्व्हॅनिक आयसोलेशन

EVSE च्या वीज वितरणाचा गाभा हा आहेसंपर्ककर्ताहा एक हेवी-ड्यूटी रिले आहे जो एसी पॉवर पिन्सना प्रत्यक्षपणे जोडतो किंवा डिस्कनेक्ट करतो. सुरक्षेसाठी, कॉन्टॅक्टर 'नॉर्मली ओपन' असणे आवश्यक आहे, म्हणजेच जेव्हा सीपी सिग्नल 'स्टेट सी' (चार्ज करण्यासाठी तयार) दर्शवतो, तेव्हाच वीजपुरवठा केला जातो. उच्च-गुणवत्तेचे ईव्हीएसई (EVSE) थ्री-फेज सिस्टीमसाठी फोर-पोल कॉन्टॅक्टर्स वापरतात, जेणेकरून वापरात नसताना सर्व फेजेस आणि न्यूट्रल आयसोलेटेड राहतील. काही प्रगत युनिट्समध्ये 'वेल्डेड कॉन्टॅक्ट डिटेक्शन' देखील समाविष्ट असते, जे कॉन्टॅक्टरच्या स्थितीवर लक्ष ठेवते; जर कॉन्टॅक्ट्स एकमेकांना चिकटले (ज्यामुळे वीजपुरवठा खंडित होण्यास प्रतिबंध होतो), तर ईव्हीएसई एक हार्डवेअर अलार्म ट्रिगर करेल आणि फॉल्ट स्थितीत राहील.

१०. स्मार्ट चार्जिंग आणि आयएसओ १५११८: पीडब्ल्यूएमच्या पलीकडे डिजिटल कम्युनिकेशन आणि प्लग अँड चार्जकडे वाटचाल

साध्या एसी चार्जिंगसाठी मूलभूत सीपी/पीपी सिग्नलिंग पुरेसे असले तरी, ईव्ही इकोसिस्टमचे भविष्य समृद्ध, डिजिटल डेटा देवाणघेवाणीवर अवलंबून आहे. इथेच आयएसओ १५११८ मानकाची भूमिका महत्त्वाची ठरते.

१०.१ पीडब्ल्यूएमच्या मर्यादा

मानक PWM सिग्नलिंग केवळ जास्तीत जास्त उपलब्ध करंटची माहिती देते. ते EVSE ला वाहनाची चार्ज स्थिती (SoC), त्याची बॅटरी क्षमता किंवा त्याचा विशिष्ट ओळख क्रमांक सांगत नाही. या माहितीशिवाय, स्वयंचलित बिलिंग, ग्रिड-अवेअर चार्जिंग आणि द्विदिशीय पॉवर ट्रान्सफर यांसारखी वैशिष्ट्ये लागू करणे अवघड होते.

१०.२ होमप्लग ग्रीन PHY आणि PLC कम्युनिकेशन

आयएसओ १५११८ सादर करतेपॉवर लाईन कम्युनिकेशन (पीएलसी)कंट्रोल पायलट (CP) वायरद्वारे. 1kHz CP सिग्नलवर उच्च-फ्रिक्वेन्सी डिजिटल सिग्नल (होमप्लग ग्रीन PHY) आच्छादित करून, वाहन आणि EVSE एक TCP/IP कनेक्शन स्थापित करू शकतात. यामुळे खालील गोष्टी शक्य होतात:

• प्लग अँड चार्ज:वाहन चार्जरला स्वतःची ओळख आपोआप करून देते. चार्जर, RFID कार्ड किंवा मोबाईल ॲपची गरज न भासता, सेशनला अधिकृत करण्यासाठी आणि पेमेंट हाताळण्यासाठी बॅक-एंड सर्व्हरशी संवाद साधतो.
• स्मार्ट ग्रिड एकीकरण:ईव्ही (EV) त्याच्या नियोजित निघण्याची वेळ आणि ऊर्जेची गरज कळवू शकते. त्यानंतर ग्रीड (किंवा होम एनर्जी मॅनेजमेंट सिस्टम – HEMS) विजेचे दर सर्वात कमी असताना किंवा नवीकरणीय ऊर्जेचे उत्पादन सर्वाधिक असताना चार्जिंगचे वेळापत्रक ठरवू शकते.

१०.३ द्विदिशात्मक चार्जिंगचे भविष्य (व्ही२जी, व्ही२एच, व्ही२एक्स)

आयएसओ १५११८ (विशेषतः -२० आवृत्ती) च्या सर्वात रोमांचक पैलूंपैकी एक म्हणजे द्विदिशीय एसी चार्जिंगसाठी असलेले समर्थन. सध्या बहुतेक व्हेईकल-टू-ग्रीड (V2G) अंमलबजावणीमध्ये डीसी (CHAdeMO किंवा CCS द्वारे) वापरला जात असला तरी, द्विदिशीय एसी चार्जिंगमुळे वाहनाला स्वतःच्या ऑनबोर्ड चार्जरचा इन्व्हर्टर म्हणून वापर करून घरात किंवा ग्रीडमध्ये वीज परत पाठवता येते. यासाठी ईव्हीएसईला (EVSE) एका अत्याधुनिक गेटकीपरची भूमिका बजावावी लागते, जेणेकरून ग्रीडमध्ये परत पाठवली जाणारी वीज ही ग्रीडच्या फेज आणि फ्रिक्वेन्सीशी तंतोतंत जुळेल याची खात्री करता येते.

११. प्रादेशिक मानकांचे विश्लेषण: जीबी/टी (चीन) विरुद्ध प्रकार २

जरी टाईप १ आणि टाईप २ मानके जगाच्या बहुतांश भागाला व्यापतात, तरी जगातील सर्वात मोठी ईव्ही बाजारपेठ असलेला चीन स्वतःचे मानक वापरतो:जीबी/टी २०२३४.

११.१ प्रकार २ शी शारीरिक साम्य

भौतिकदृष्ट्या, GB/T AC कनेक्टर हा टाईप २ कनेक्टरसारखाच दिसतो. यात सात-पिनची रचना असते. तथापि, यात जेंडर (लिंग) उलट असतात: प्लगमध्ये पिन्स (मेल) असतात आणि गाडीमध्ये सॉकेट्स (फिमेल) असतात, जे टाईप २ मानकाच्या अगदी उलट आहे.

११.२ संवादातील फरक

GB/T AC मधील सिग्नलिंग देखील टाईप 1 आणि टाईप 2 प्रमाणेच PWM तत्त्वावर आधारित आहे. तथापि, PP आणि CP हँडशेकसाठी रेझिस्टरची अचूक मूल्ये किंचित भिन्न असतात. याचा अर्थ असा की, एक युरोपियन टाईप 2 कार एका विशेष अडॅप्टरशिवाय चायनीज GB/T चार्जर वापरू शकत नाही (किंवा याउलट), जो केवळ फिजिकल पिन्सच बदलत नाही, तर त्यात सिग्नल-कन्व्हर्जन सर्किटदेखील समाविष्ट असते.

११.३ बाजारावरील परिणाम

GB/T मानकांमधील भिन्नता तांत्रिक मानकीकरणावर प्रभाव टाकणाऱ्या भू-राजकीय आणि आर्थिक घटकांवर प्रकाश टाकते. स्वतःचे मानक तयार करून, चीनने IEC मानकांमधून मिळालेल्या तांत्रिक धड्यांचा लाभ घेतानाच, आपल्या देशांतर्गत उत्पादकांसाठी एक संरक्षित परिसंस्था सुनिश्चित केली.

१२. चाचणी, प्रमाणीकरण आणि गुणवत्ता हमी: UL, CE, आणि त्यापलीकडे

ईव्हीएसई विकण्यापूर्वी, वापरकर्त्याला विजेचा धक्का लागणार नाही किंवा आग लागणार नाही याची खात्री करण्यासाठी त्याची कठोर चाचणी करणे आवश्यक आहे.

१२.१ यूएल २५९४ आणि यूएल २२३१ (उत्तर अमेरिका)

उत्तर अमेरिकेत, अंडररायटर्स लॅबोरेटरीज (UL) ईव्हीएसई (EVSE) साठी मानके निश्चित करते. UL 2594 चार्जिंग स्टेशनची मूलभूत रचना आणि सुरक्षितता यांचा समावेश करते, तर UL 2231 कर्मचारी संरक्षण प्रणालींवर (RCD/GFCI कार्यक्षमता) लक्ष केंद्रित करते. UL प्रमाणपत्रासाठी एक प्रमुख आवश्यकता म्हणजे “आघात प्रतिरोध”—चार्जर जड वजनाचा आघात सहन करण्यास सक्षम असला पाहिजे आणि त्याचे विद्युत प्रवाह असलेले भाग उघडे पडता कामा नयेत.

१२.२ सीई आणि आयईसी ६१८५१ (युरोप/जागतिक)

युरोपमध्ये, सीई मार्क हे लो व्होल्टेज डायरेक्टिव्ह आणि ईएमसी (इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक कंपॅटिबिलिटी) डायरेक्टिव्हचे पालन दर्शवते. प्राथमिक तांत्रिक मानक आहेआयईसी ६१८५१चाचणीमध्ये खालील बाबींचा समावेश आहे:

• डायलेक्ट्रिक सामर्थ्य:इन्सुलेशन उच्च व्होल्टेज स्पाइक्स हाताळू शकेल याची खात्री करणे.
• तापमान वाढ:चार्जर जास्त गरम होत नाही याची खात्री करण्यासाठी, तो तासनतास कमाल करंटवर चालवा.
• पर्यावरणीय लवचिकता:किनारी भागांसाठी क्षार फवारणी चाचण्या आणि शुष्क प्रदेशांसाठी धूळ शिरकाव चाचण्या.

१२.३ आंतरकार्यक्षमता चाचणीचे महत्त्व

सुरक्षिततेच्या पलीकडे, एक आव्हान आहेआंतरकार्यक्षमताप्रत्येक कार प्रत्येक चार्जरसोबत उत्तम प्रकारे काम करत नाही. CharIN (चार्जिंग इंटरफेस इनिशिएटिव्ह) सारख्या संस्था 'टेस्टिव्हल्स' आयोजित करतात, जिथे उत्पादक त्यांची वाहने आणि चार्जर्स घेऊन येतात आणि हे पडताळून पाहतात की हँडशेक व कम्युनिकेशन प्रोटोकॉल्स वेगवेगळ्या ब्रँड्समध्ये निर्दोषपणे काम करतात की नाही.

(ब्लॉक ३ चा शेवट. स्मार्ट प्लग्ज आणि भविष्यातील मानकीकरणाविषयी तांत्रिक तपशिलांचा अधिक विस्तार करणे सुरू आहे.)

१३. घटकांचे सखोल विश्लेषण: आधुनिक वॉल बॉक्सची अंतर्गत अभियांत्रिकी

टाइप १ आणि टाइप २ सिस्टीममधील फरक सूक्ष्म पातळीवर समजून घेण्यासाठी, प्रत्यक्ष ‘वॉल बॉक्स’च्या आत डोकावून पाहणे आवश्यक आहे. EVSE म्हणजे केवळ एक सुधारित एक्स्टेंशन कॉर्ड नव्हे; तो एक अत्याधुनिक पॉवर मॅनेजमेंट कॉम्प्युटर आहे.

१३.१ मुख्य नियंत्रक (MCU)

EVSE चा मेंदू सामान्यतः एक ३२-बिट मायक्रोकंट्रोलर (जसे की ARM Cortex-M सिरीज) असतो. ही चिप १kHz CP सिग्नल निर्मिती हाताळते, PP रेझिस्टन्सवर लक्ष ठेवते आणि सेफ्टी लॉजिक चालवते. स्मार्ट चार्जरमध्ये, हा MCU वाय-फाय किंवा इथरनेट स्टॅकचे व्यवस्थापन देखील करतो आणि MQTT किंवा HTTP प्रोटोकॉलद्वारे वापरकर्त्याच्या मोबाइल ॲपशी संवाद साधतो.

१३.२ विद्युत प्रवाह संवेदन: हॉल इफेक्ट विरुद्ध शंट

पुरवलेल्या ऊर्जेचे निरीक्षण करण्यासाठी आणि अतिप्रवाहाची परिस्थिती ओळखण्यासाठी, EVSE करंट सेन्सर्सचा वापर करते.

• हॉल इफेक्ट सेन्सर्स:हे विद्युत प्रवाहामुळे निर्माण होणारे चुंबकीय क्षेत्र मोजतात. ते गॅल्व्हॅनिक विलगीकरण प्रदान करतात आणि उच्च-विद्युत प्रवाहाच्या अनुप्रयोगांसाठी उत्कृष्ट आहेत.
• शंट रेझिस्टर्स:हे ज्ञात रोधावरील व्होल्टेजमधील घट मोजतात. हे अत्यंत अचूक असले तरी, त्यांना अधिक गुंतागुंतीच्या विलगीकरण परिपथांची आवश्यकता असते.

तीन-फेज टाईप २ चार्जरमध्ये, फेज संतुलन सुनिश्चित करण्यासाठी आणि एखादा फेज निकामी झाल्यास ते शोधण्यासाठी MCU ला एकाच वेळी तीन वेगवेगळ्या करंट मार्गांवर लक्ष ठेवावे लागते.

१३.३ सहायक वीज पुरवठा

अंतर्गत इलेक्ट्रॉनिक्सला (MCU, Wi-Fi मॉड्यूल, डिस्प्ले आणि कॉन्टॅक्टर कॉइल्स) कमी-व्होल्टेज डीसी वीज पुरवठ्याची (सहसा 12V किंवा 5V) आवश्यकता असते. टाईप 2 थ्री-फेज सिस्टीममध्ये, सहाय्यक वीज पुरवठा अनेकदा फक्त एक फेज उपलब्ध असतानाही काम करण्यासाठी डिझाइन केलेला असतो, ज्यामुळे चार्जर "ऑनलाइन" राहू शकतो आणि वापरकर्त्याला फेज-लॉस एरर कळवू शकतो.

१४. स्मार्ट प्लग आणि मानकीकृत आंतरजोडणी: पोर्टेबल चार्जिंगचे भविष्य

स्थिर वॉल बॉक्स हे सर्वोत्तम मानले जात असले तरी, अनेक ईव्ही मालक पोर्टेबल चार्जरवर अवलंबून असतात (ज्यांना अनेकदा “ग्रॅनी केबल्स” किंवा “आयसी-सीपीडी” – इन-केबल कंट्रोल अँड प्रोटेक्शन डिव्हाइसेस म्हटले जाते).

१४.१ घरगुती प्लगचे तांत्रिक धोके

घरातील सामान्य सॉकेटमधून (अमेरिकेत NEMA 5-15 किंवा युरोपमध्ये Schuko) ईव्ही चार्ज करणे तांत्रिकदृष्ट्या आव्हानात्मक आहे. हे सॉकेट्स १२ तास सतत १०-१६ अँपिअर विद्युत प्रवाह पुरवण्यासाठी बनवलेले नव्हते.

• औष्णिक अनियंत्रितता:कालांतराने, सॉकेटच्या धातूच्या संपर्कांमधील ताण कमकुवत होऊ शकतो, ज्यामुळे उच्च रोध आणि प्रचंड उष्णता निर्माण होते.
• स्मार्ट प्लग मदतीला धावून येतात:उच्च दर्जाच्या पोर्टेबल चार्जर्समध्ये आता थेट घरगुती वॉल प्लगमध्येच तापमान सेन्सर बसवलेले असतात. जर प्लग जास्त गरम होऊ लागला, तर आयसी-सीपीडी (IC-CPD) कारला विद्युत प्रवाह कमी करण्याचा संकेत देईल, ज्यामुळे सॉकेट वितळण्यापासून वाचेल.

१४.२ “युनिव्हर्सल” पोर्टेबल चार्जर

टाइप २ इकोसिस्टममध्ये, मॉड्युलर पोर्टेबल चार्जर (जसे की ज्यूस बूस्टर किंवा टेस्ला मोबाईल कनेक्टर) हा एक नवीन ट्रेंड आहे. ही उपकरणे अदलाबदल करता येणाऱ्या अडॅप्टर्सची एक मालिका वापरतात. हे उपकरण (पीपी पिनसारख्या रेझिस्टर-कोडेड प्रणालीचा वापर करून) कोणता अडॅप्टर जोडलेला आहे हे ओळखते आणि कमाल चार्जिंग करंट आपोआप सेट करते. यामुळे एक “युनिव्हर्सल” चार्जिंग सोल्यूशन मिळते, जे वेगवेगळ्या देशांमध्ये आणि सॉकेटच्या प्रकारांमध्ये काम करते, तसेच एका स्थिर वॉल बॉक्सची सुरक्षितताही कायम ठेवते.

१५. उत्तर अमेरिकन संक्रमण: प्रकार १ (जे१७७२) पासून एनएसीएस (एसएई जे३४००) पर्यंत

उत्तर अमेरिकन बाजारपेठेत सध्या एक मोठा बदल घडत आहे, ज्यामुळे टाईप 1 विरुद्ध टाईप 2 ही तुलना गुंतागुंतीची होते: टेस्लाने सुरू केलेल्या आणि आता SAE J3400 म्हणून प्रमाणित झालेल्या उत्तर अमेरिकन चार्जिंग मानकाचा (NACS) स्वीकार.

१५.१ NACS तांत्रिक आढावा

एसी आणि डीसी चार्जिंगसाठी स्वतंत्र पिन्स असलेल्या टाईप १ आणि टाईप २ च्या विपरीत, NACS कनेक्टर दोन्हीसाठी समान दोन प्राथमिक पिन्स वापरतो. ही एक सुबक, कॉम्पॅक्ट रचना आहे जी सिंगल-फेज एसी आणि हाय-स्पीड डीसी दोन्ही हाताळते.

१५.२ प्रोटोकॉलचे अभिसरण

सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे, भौतिक NACS कनेक्टर वेगळा असला तरी, तो वापरतोसमान संप्रेषण प्रोटोकॉलआपण चर्चा केलेल्या मानकांनुसार. एसी चार्जिंगसाठी, ते J1772 PWM सिग्नलिंग वापरते. डीसी चार्जिंगसाठी, ते ISO 15118 PLC कम्युनिकेशन वापरते. याचा अर्थ असा की, एका साध्या पॅसिव्ह अडॅप्टरद्वारे, टाइप १ कार NACS एसी स्टेशनवर चार्ज होऊ शकते आणि याउलटही शक्य आहे. हे स्थित्यंतर, जागतिक आंतरकार्यक्षमता सुनिश्चित करणाऱ्या प्रमाणित सिग्नलिंग लॉजिकशी तडजोड न करता, भौतिक संक्षिप्ततेकडे होणारे एक पाऊल अधोरेखित करते.

१६. ऑनबोर्ड चार्जर (OBC) टोपोलॉजीचा एसी चार्जिंग कार्यक्षमतेवर होणारा परिणाम

कनेक्टर आणि वॉल बॉक्स ही केवळ अर्धीच बाब आहे. वाहनाचा ऑनबोर्ड चार्जर (OBC) हाच अंतिमतः चार्जिंगचा वेग निश्चित करतो.

१६.१ एकल-फेज ओबीसी विरुद्ध त्रि-फेज ओबीसी

अनेक एंट्री-लेव्हल ईव्ही (आणि प्लग-इन हायब्रीड) मध्ये, अगदी टाईप २ बाजारपेठांमध्येही, फक्त सिंगल-फेज ओबीसी (ऑन-बोर्ड कंट्रोलर) असतो. जर तुम्ही ७ किलोवॅट सिंगल-फेज ओबीसी असलेली कार २२ किलोवॅट थ्री-फेज टाईप २ चार्जरला जोडली, तर ती उपलब्ध असलेल्या तीन फेजपैकी फक्त एका फेजमधून ७ किलोवॅट वीज घेईल. हा ग्राहकांसाठी एक सामान्य गोंधळाचा मुद्दा आहे.

१६.२ मॉड्युलर ओबीसी डिझाइन्स

काही उत्पादक (जसे की टेस्ला आणि रेनॉल्ट) मॉड्युलर ओबीसी वापरतात. टाईप २ मार्केटमध्ये, कारमध्ये तीन एकसारखे ३.७ किलोवॅट क्षमतेचे चार्जिंग मॉड्यूल असू शकतात. थ्री-फेज पॉवरला जोडल्यावर, प्रत्येक मॉड्यूल एका फेजचे काम पाहतो, ज्यामुळे एकूण ११ किलोवॅट वीज निर्माण होते. सिंगल-फेज टाईप १ चार्जरला (अमेरिकेत) जोडल्यावर, कार हे मॉड्यूल पॅरलल जोडून एकाच हाय-अँपिअर फेजमधून ११ किलोवॅटपर्यंत वीज घेऊ शकते. ही मॉड्युलॅरिटी पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स अभियांत्रिकीचा एक उत्कृष्ट नमुना आहे, ज्यामुळे एकाच व्हेईकल प्लॅटफॉर्मला त्याच्या हाय-व्होल्टेज आर्किटेक्चरमध्ये कमीत कमी बदल करून जागतिक स्तरावर विकणे शक्य होते.

१७. सॉफ्टवेअरची भूमिका: ओसीपीपी आणि क्लाउड-आधारित लोड व्यवस्थापन

जसजसे आपण एकाच ग्रीडला जोडलेल्या हजारो चार्जर्सच्या दिशेने वाटचाल करत आहोत, तसतसे सॉफ्टवेअर हे तांबे आणि सिलिकॉनइतकेच महत्त्वाचे ठरते.

१७.१ ओपन चार्ज पॉइंट प्रोटोकॉल (OCPP)

OCPP ही EVSE आणि केंद्रीय व्यवस्थापन प्रणाली (CMS) यांच्यामध्ये वापरली जाणारी उद्योग-मानक भाषा आहे. ती खालील गोष्टींना अनुमती देते:

• दूरस्थ निदान:एखादा तंत्रज्ञ हजारो मैल दूरून चार्जर रीबूट करू शकतो किंवा त्याचे फर्मवेअर अपडेट करू शकतो.
• डायनॅमिक लोड बॅलन्सिंग:एका अपार्टमेंट इमारतीत जिथे २० चार्जर आहेत पण वीजपुरवठा फक्त १००A आहे, तिथे CMS, OCPP वापरून प्रत्येक चार्जरला रिअल-टाइममध्ये सांगू शकते की तो किती करंट पुरवू शकतो, ज्यामुळे इमारतीचा मुख्य ब्रेकर कधीही ट्रिप होणार नाही आणि सर्व गाड्यांना मिळणारी एकूण ऊर्जा जास्तीत जास्त होईल.

१७.२ वापरकर्ता अनुभव (UX) आणि “ॲप अर्थव्यवस्था”

ग्राहकांसाठी, स्मार्टफोन ॲपमुळे टाईप १ आणि टाईप २ मधील फरक अनेकदा लक्षात येत नाही. तथापि, कनेक्शनची तांत्रिक मजबुती—म्हणजेच, सीपी हँडशेक किती लवकर पूर्ण होतो, वीजपुरवठा खंडित झाल्यानंतर वाय-फाय किती विश्वसनीयतेने पुन्हा कनेक्ट होते—हेच एका सकारात्मक वापरकर्ता अनुभवाचा पाया आहे.

१८. निष्कर्ष: संकरित चार्जिंग जगाच्या गुंतागुंतीचा वेध घेणे

टाइप १ आणि टाइप २ ईव्ही चार्जरमधील फरक केवळ पिनची संख्या किंवा प्लास्टिकच्या आकारापुरता मर्यादित नाही. तो विद्युत पायाभूत सुविधांविषयीच्या दोन भिन्न विचारसरणींचे प्रतिबिंब आहे.

• प्रकार १ (जे१७७२)हे एक मजबूत, उच्च-प्रवाहाचे सोल्यूशन आहे, जे उत्तर अमेरिका आणि जपानमध्ये प्रामुख्याने वापरल्या जाणाऱ्या सिंगल-फेज 120V/240V स्प्लिट-फेज ग्रिडसाठी अनुकूलित केले आहे. याची पाच-पिन रचना—दोन पॉवर, एक ग्राउंड, दोन सिग्नल—मुद्दाम सोपी ठेवण्यात आली आहे, जी 240V सर्किटवर 80A (19.2kW) पर्यंत विश्वसनीय लेव्हल 2 चार्जिंग प्रदान करते. हे अशा जगासाठी डिझाइन केले गेले आहे, जिथे बहुतेक चार्जिंग घरी किंवा कामाच्या ठिकाणी, अनेक तास चालते आणि जिथे अभियांत्रिकीच्या निकषांमध्ये साधेपणा आणि खर्चाला सर्वाधिक महत्त्व दिले जाते.
• प्रकार २ (आयईसी ६२१९६-२)हे युरोप आणि आशियातील बहुतांश भागातील थ्री-फेज ४००V ग्रीडसाठी तयार केलेले एक सात-पिन प्लॅटफॉर्म आहे. यात तेच दोन सिग्नल पिन आहेत, पण त्यासोबत थ्री-फेज पॉवर पिन जोडलेले आहेत, ज्यामुळे ४३kW पर्यंत (किंवा बहुतेक प्रत्यक्ष इन्स्टॉलेशन्समध्ये २२kW) AC चार्जिंग शक्य होते आणि युरोपियन निवासी व व्यावसायिक पायाभूत सुविधांना आवश्यक असलेल्या उच्च पॉवर डेन्सिटीला ते सपोर्ट करते. याची बहुउपयोगिता DC पर्यंतही विस्तारते: टाइप २ कनेक्टर फॅमिली CCS2 कॉम्बो इनलेटचा आधार आहे, तर टाइप १ च्या J1772 डिझाइनमधून CCS1 चा उगम झाला.
• सारांश:कोणतेही मानक पूर्णपणे 'उत्तम' नाही—प्रत्येक मानक हे त्या त्या स्थानिक ग्रिडला दिलेला एक प्रामाणिक अभियांत्रिकी प्रतिसाद आहे. टाइप १ हा सिंगल-फेज प्रदेशांसाठी एक किफायतशीर, मजबूत पर्याय आहे; तर टाइप २ हे थ्री-फेज प्रदेशांसाठी एक उच्च-शक्तीचे, भविष्यासाठी लवचिक व्यासपीठ आहे. अपयशाचे मूळ कनेक्टरमध्ये नसून, परिस्थितीशी जुळवून घेण्यास नकार देणाऱ्या हार्डवेअरमध्ये आहे: केवळ एकाच मानकाचे समर्थन करणारे चार्जर आणि ईव्ही (EVs) त्यांच्या मालकांना वाढत्या जागतिक रोमिंग नेटवर्कपासून वंचित ठेवतात.

पुढील मार्ग

उत्पादक आणि ऑपरेटर्ससाठी, बहु-मानक हार्डवेअर हे एक व्यावहारिक उत्तर आहे. दुहेरी-मानक डीसी चार्जर्स (CCS1 + CCS2, CCS + CHAdeMO, आणि वाढत्या प्रमाणात NACS) एकाच उत्पादनाला प्रत्येक प्रदेशात सेवा देण्यास सक्षम करतात, तर अडॅप्टर इकोसिस्टम जुन्या वाहनांचा विस्तार करतात. ग्राहकांसाठी धडा अधिक सोपा आहे: तुम्ही प्रत्यक्षात वापरणार असलेल्या नेटवर्कच्या मानकांना समर्थन देणारी वाहने आणि चार्जर्स निवडा—आणि अपेक्षा करा की उत्तर अमेरिकेत NACS आणि युरोपमध्ये CCS2 वर उद्योगाचे एकत्रीकरण झाल्यामुळे प्रत्येक वर्षी सुसंगततेची डोकेदुखी कमी होईल.

सुरक्षा प्रमाणपत्राविषयी एक टीप

प्लगच्या आकारामागे अभियांत्रिकीचा एक असा स्तर दडलेला असतो जो ग्राहकांना कधीच दिसत नाही, परंतु प्रत्येक इन्स्टॉलरने त्याचा आदर केलाच पाहिजे: तो म्हणजे प्रमाणीकरण. उत्तर अमेरिकेत, टाईप १ हार्डवेअरला UL 2594 / UL 2594-1 आणि CSA सूची प्राप्त असते, तर युरोपमध्ये टाईप २ हार्डवेअरला IEC 61851-1 आणि व्यावसायिक इन्स्टॉलेशनसाठी IEC 62196-2 घटक प्रमाणीकरण पूर्ण करणे आवश्यक असते. एखादा चार्जर नेटवर्कला कायदेशीररित्या जोडला जाऊ शकतो की नाही, हे CE मार्किंग, UKCA आणि वाढत्या प्रमाणात स्थानिक ग्रिड-कोड अनुपालन (उदा. जर्मनीमधील VDE-AR-N 4100) यांवरून ठरवले जाते. अनेक प्रदेशांसाठी हार्डवेअर खरेदी करणाऱ्या ऑपरेटर्सनी प्रत्येक इन्स्टॉलेशनच्या अधिकारक्षेत्राशी जुळणाऱ्या प्रमाणपत्रांची मागणी केली पाहिजे—ही एक अशी आवश्यकता आहे जी एकाच डिझाइनला नवीन नाव देण्याऐवजी प्रत्येक प्रादेशिक प्रकाराची चाचणी आणि प्रमाणीकरण करणाऱ्या उत्पादकांना असमान प्रमाणात अनुकूल ठरवते.

मुख्य मुद्दे

• प्रकार 1 (J1772) एकल-फेज उत्तर अमेरिकन पायाभूत सुविधा दर्शवतो; प्रकार 2 (IEC 62196-2) तीन-फेज युरोपियन पायाभूत सुविधा दर्शवतो.
• पाच-पिन टाईप १ आणि सात-पिन टाईप २ हे दोन्ही डिझाईन एकाच CP/PP सिग्नलिंग लॉजिकवर अवलंबून असतात, त्यामुळे भूमिती वेगळी असली तरीही इलेक्ट्रिकल "भाषा" सामायिक केली जाते.
• टाइप 2 ची थ्री-फेज क्षमता खूप जास्त एसी पॉवर पुरवते, तर टाइप 1 च्या साधेपणामुळे खर्च आणि गुंतागुंत कमी राहते.
• OCPP-आधारित नेटवर्क व्यवस्थापन आणि बहु-मानक हार्डवेअरमुळे हायब्रीड चार्जिंगचे जग ऑपरेटर्ससाठी सुलभ आणि ड्रायव्हर्ससाठी निर्बाध बनते.

MIDA Power हायब्रीड जगासाठी चार्जर बनवते: AC आणि DC सिस्टीम, CCS1/CCS2/CHAdeMO/NACS कनेक्टरचे पर्याय, आणि OCPP-अनुरूप नेटवर्क सॉफ्टवेअर जे एकाच डॅशबोर्डवरून कोणत्याही मानकांचे मिश्रण व्यवस्थापित करते. सुसंगततेसाठी मार्गदर्शन, तांत्रिक तपशील आणि तुमच्या प्रदेशातील पायाभूत सुविधांनुसार तयार केलेल्या कोटेशनसाठी आमच्या टीमशी संपर्क साधा.