Комбинированная система зарядки - Википедия - Combined Charging System

Комбо 2 (слева) по сравнению с IEC Тип 2 (верно). Ниже добавлены два больших контакта постоянного тока (DC), а четыре контакта переменного тока (AC) для нейтрали и трехфазного тока удалены.
Тип 1 J-разъем разъем

В Комбинированная система зарядки (CCS) стандарт для зарядки электрические транспортные средства. Он использует Комбо 1 и Комбо 2 разъемы для обеспечения питания до 350 киловатт. Эти два разъема являются продолжением IEC 62196 Тип 1 и Тип 2 разъемы, с двумя дополнительными постоянный ток (DC) контакты для быстрой зарядки постоянного тока большой мощности.

Комбинированная система зарядки позволяет осуществлять зарядку от сети переменного тока с помощью разъема типа 1 и типа 2 в зависимости от географического региона. С 2014 г. Евросоюз потребовал предоставления Тип 2 или же Комбо 2 в европейском сеть электромобилей.[1] Эта зарядная среда включает в себя зарядные устройства, зарядную связь, зарядные станции, электромобиль и различные функции для процесса зарядки, например балансировка нагрузки и авторизация заряда.

Электромобили или оборудование для электроснабжения электромобилей поддерживают CCS, если они поддерживают зарядку переменного или постоянного тока в соответствии со стандартами, перечисленными CCS. К производителям автомобилей, поддерживающим CCS, относятся: BMW, Daimler, FCA, Ford, Jaguar, General Motors, Groupe PSA, Honda, Hyundai, Kia, Mazda, MG, Polestar, Renault, Tesla, Tata Motors и Volkswagen Group.[2][3]

В Соединенных Штатах BMW и VW заявили в апреле 2016 года, что коридоры Восточного и Западного побережья имеют «законченные» сети CCS.[4] Конкурирующие системы зарядки для зарядки мощным постоянным током включают: CHAdeMO (Японский), Guobiao рекомендованный стандарт 20234 (Китайский) и Тесла нагнетатель (Собственность Tesla).[нужна цитата ]

История

В возрождение интереса к электромобилям стимулировал развертывание зарядные станции. Первоначально они обращались к многочисленным AC сети электроэнергии с помощью различных вилок по всему миру. Стандартизация в IEC 62196 для более сильноточных зарядных разъемов возникли различные системы: тип 1 использовался в основном в Северной Америке и Японии, а варианты типа 2 в других местах. Для зарядки постоянным током SAE и Европейская ассоциация автопроизводителей (ACEA) разработала план по добавлению общих проводов постоянного тока к существующим типам разъемов переменного тока, чтобы была только одна «глобальная оболочка», подходящая для всех зарядных станций постоянного тока.[5]

Комбинированный штекер для зарядки постоянным током (с использованием только сигнальных контактов типа 2) и комбинированный вход на автомобиле (позволяющий также зарядку от переменного тока)

Предложение по «Комбинированной системе зарядки» (CCS) было опубликовано на 15-м Международном VDI-Конгрессе Ассоциация немецких инженеров 12 октября 2011 года в Баден-Бадене. CCS определяет один шаблон разъема на стороне транспортного средства, который предлагает достаточно места для разъема типа 1 или типа 2, а также место для двухконтактного разъема постоянного тока, позволяющего заряжать до 200 усилители. Семь производителей автомобилей (Audi, BMW, Daimler, Ford, General Motors, Porsche и Volkswagen) согласились внедрить CCS в середине 2012 года.[6][7] Реализации прототипов до 100 кВт были показаны на EVS26 в Лос-Анджелесе в мае 2012 г.[8] Спецификации зарядки постоянным током в проекте IEC 62196-3 дают диапазон до 125 А при напряжении до 850 В.[9]

Семь автопроизводителей также согласились использовать HomePlug GreenPHY как протокол связи.[10] Прототип соответствующей вилки был разработан Phoenix Contact с целью выдерживать 10 000 циклов подключения.[11] Предложение по стандартизации было отправлено в МЭК в январе 2011 года.[12] Запрос на использование протокола ПЛК для Vehicle2Grid сообщение было отмечено еще в сентябре 2009 года на совместной презентации BMW, Daimler и VW на Калифорнийский совет по воздушным ресурсам Симпозиум по технологиям ZEV.[13] Это конкурировало с CAN-шина предложение Японии (включая CHAdeMO ) и Китай (отдельное предложение по разъемам постоянного тока), и ни один из их производителей автомобилей не подписался на CCS. Однако Китай был вовлечен на ранних этапах разработки дополнительных выводов постоянного тока.[11]

Volkswagen построил первую общедоступную станцию ​​быстрой зарядки CCS, обеспечивающую постоянный ток мощностью 50 кВт в Вольфсбурге в июне 2013 года, чтобы протестировать предстоящий VW E-Up который должен поставляться с разъемом для быстрой зарядки постоянного тока для CCS.[14] Две недели спустя BMW открыла свою первую станцию ​​быстрой зарядки CCS, чтобы поддержать предстоящий BMW i3.[15] По крайней мере, после второго Всемирного саммита электромобилей в июне 2013 года ассоциация CHAdeMO, Volkswagen и Nissan выступают за мультистандартные зарядные устройства постоянного тока, поскольку дополнительная стоимость станции с двумя протоколами составляет всего 5%.[16]

В Германии инициатива зарядного интерфейса e. Компания V. (CharIN) была основана производителями и поставщиками автомобилей (Audi, BMW, Daimler, Mennekes, Opel, Phoenix Contact, Porsche, TÜV SÜD и Volkswagen) для содействия внедрению CCS. В пресс-релизе они отметили, что большинство автомобилей не могут заряжаться быстрее 50 кВт, так что это была первая общая мощность станций CCS, построенная в 2015 году. Следующим шагом стала стандартизация станций мощностью 150 кВт, которую они продемонстрировали в октябре. 2015, глядя на систему будущего мощностью 350 кВт.[17] Volvo присоединилась к CharIN в 2016 году;[18] Tesla в марте 2016 года;[19] Люсид Моторс (ранее Атиева) июнь 2016 г .;[20] Фарадеевское будущее Июнь 2016 г .; Toyota в марте 2017 года.[21]

В Шевроле Болт / Opel Ampera-e использует этот стандарт CCS для быстрой зарядки мощностью 55 кВт.[22][23]

В рамках урегулирования 2016 г. Скандал с выбросами Volkswagen, VW намерен потратить 2 миллиарда долларов в США в течение следующих 10 лет на CCS и другую зарядную инфраструктуру через дочернюю компанию. Электрифицировать Америку.[24] В рамках этих усилий будут построены зарядные станции мощностью до 150 кВт в населенных пунктах и ​​до 350 кВт на шоссе. Помимо CCS, будут построены зарядные станции CHAdeMO.[25]

В ноябре 2016 года Ford, Mercedes, Audi, Porsche и BMW объявили о строительстве зарядной сети мощностью 350 кВт (до 500 А и 920 В) (ИОНИЧНОСТЬ ) с 400 станциями в Европе,[26] и по цене 200 000 евро (220 000 долларов) каждый.[27]

Версии спецификаций

Комбинированная система зарядки предназначена для разработки с учетом потребностей клиентов. Версия 1.0 охватывает общие в настоящее время функции зарядки переменным и постоянным током, а версия 2.0 предназначена для ближайшего и среднесрочного будущего. Спецификации и базовые стандарты для CCS 1.0 и CCS 2.0 описаны для зарядки постоянным током в Таблица 1 и для зарядки переменного тока в Таблица 2.[28]

Производители автомобилей, поддерживающие CCS, обязались перейти на CCS 2.0 в 2018 году.[нужна цитата ] Таким образом, производителям зарядных станций рекомендуется также поддерживать CCS 2.0 с 2018 года.

Спецификации CCS 3.0 еще точно не определены[когда? ]. Все функции предыдущих версий должны быть сохранены для обеспечения обратной совместимости. Возможные дополнительные функции включают:[нужна цитата ]

  • Обратная передача мощности
  • Индуктивная зарядка
  • Беспроводная зарядка
  • Зарядка автобуса токоприемником "пантограф"

Зарядка связи

В отличие от разъема и входа, которые зависят от географического положения, зарядная связь одинакова во всем мире. Как правило, можно выделить два типа общения.

  • Базовая сигнализация (BS) выполняется с использованием сигнала ШИМ, который передается через контакт управляющего пилот-сигнала (CP) в соответствии с IEC 61851-1. Эта связь используется для функций, связанных с безопасностью, показывая, например, вставлен ли разъем, до того, как контакты будут под напряжением (или под напряжением), и готовы ли и зарядная станция, и электромобиль к зарядке. Зарядка переменным током возможна только с использованием сигнала ШИМ. В этом случае зарядная станция использует рабочий цикл ШИМ для информирования бортового зарядного устройства о максимальном доступном токе на зарядной станции.
  • Связь высокого уровня (HLC) осуществляется путем модуляции высокочастотного сигнала через контакт CP (также известного как связь по силовой линии или PLC) для передачи более сложной информации, которая может использоваться, например, для зарядки постоянным током или для других услуг, таких как "подключи и заряжай" или Балансировка нагрузки. Связь высокого уровня основана на стандарте DIN SPEC 70121 и стандарте ISO / IEC 15118-серия.

Балансировка нагрузки

CCS различает два метода балансировки нагрузки.[нужна цитата ]

  • Балансировка реактивной нагрузки позволяет мгновенно изменять поток энергии от EVSE к EV до определенного предела.
  • Плановая балансировка нагрузки поддерживает балансировку реактивной нагрузки и, кроме того, планирование потока энергии от EVSE к EV с помощью, например, различные ограничения мощности и показатели стоимости с течением времени. Например, его можно использовать для оптимизации распределения энергии в интеллектуальной сети.

Режимы авторизации зарядки

Для авторизации списания обычно предусмотрены два подхода.[кем? ]

  • В режиме «подключи и заряжай» пользователь подключает свой автомобиль и запускает автоматический процесс аутентификации и авторизации без какого-либо дальнейшего взаимодействия с пользователем. Оплата производится автоматически.
  • При «внешнем платеже» пользователь должен идентифицироваться с помощью карты RFID на терминале или провести платеж с помощью платежной карты, прежде чем он сможет продолжить взимание платы.

Сцепное устройство автомобиля

Автомобильное сцепное устройство состоит из автомобильного разъема, который устанавливается на конце гибкого кабеля, и автомобильного входа, аналог разъема, который расположен внутри транспортного средства. Соединители CCS были основаны на соединителе типа 1, североамериканском стандарте, и соединителе типа 2, европейском стандарте, как описано в IEC 62196-2. Одной из задач комбинированной системы зарядки была разработка автомобильного входа, совместимого как с существующими автомобильными разъемами переменного тока, так и с дополнительными контактами постоянного тока. И для типа 1, и для типа 2 это было достигнуто за счет расширения входа двумя дополнительными контактами постоянного тока ниже существующих контактов переменного тока и контактов связи. Полученные новые конфигурации широко известны как Combo 1 и Combo 2.

Для автомобильного разъема постоянного тока реализация немного отличается между Combo 1 и Combo 2. В случае Combo 1 разъем расширяется двумя контактами постоянного тока, в то время как часть разъема типа 1 остается той же самой с контактами переменного тока (L1 и N) не используется. Для Combo 2 контакты переменного тока (L1, L2, L3 и N) полностью удалены из разъема, поэтому в части разъема типа 2 осталось только три контакта - два коммуникационных контакта и защитное заземление. Входное отверстие автомобиля может сохранять контакты переменного тока, чтобы обеспечить зарядку переменного тока без CCS.

В обоих случаях функции связи и защитного заземления покрываются оригинальной частью разъема типа 1 или 2. Разъемы типа 1 и типа 2 описаны в IEC 62196-2, а разъемы Combo 1 и Combo 2 описаны в IEC 62196-3 как конфигурации EE и FF.[нужна цитата ]

Таблица 3. Таблица сопряжения соединителей типа 1 и комбинированного 1
Входной соединительТип 1Комбо 1
Тип 1
Зарядка переменным током, однофазная
Не спаривается
Комбо 1
Зарядка переменным током, однофазная
Зарядка постоянным током
Таблица 4. Таблица сопряжения соединителя типа 2 и комбинированного соединителя 2
Входной соединительТип 2Комбо 2
Тип 2
Зарядка переменным током, однофазная или трехфазная
Не спаривается
Комбо 2
Зарядка переменным током, однофазная или трехфазная
Зарядка постоянным током

Зарядка высокой мощности

Поскольку автомобильные соединители для зарядки постоянным током в соответствии с IEC 62196-3: 2014 Ed.1 допускают зарядку постоянным током только токами до 200 А, они недостаточно покрывают потребности будущей инфраструктуры зарядки. Следовательно, более поздняя редакция стандарта поддерживает токи до 500 А. Однако такие высокие токи либо требуют большого сечения кабеля, что приводит к получению тяжелых и жестких кабелей, либо требует охлаждения, если требуются более тонкие кабели. Кроме того, контактное сопротивление приводит к большему рассеиванию тепла. Чтобы справиться с этими техническими проблемами, стандарт IEC TS 62196-3-1 описывает требования к мощным соединителям постоянного тока, включая тепловое зондирование, охлаждение и серебрение контактов.[29] CharIN исследует варианты до 2 МВт для электрических грузовиков, и оборудование проходит испытания.[30][31]

Мировое признание

Комбинированная система зарядки в основном используется производителями автомобилей в Европе и Северной Америке. Зарядные устройства типа 1 и Combo 1 в основном встречаются в Северной и Центральной Америке, Корее и Тайване, а зарядные устройства типа 2 и Combo 2 можно найти в Северной и Южной Америке, Европе, Южной Африке, Аравии, Индии, Океании и Австралии. Для зарядки постоянным током в Китае используется конкурирующий стандарт GB / T, а в Японии - CHAdeMO. Во многих остальных странах пока что предпочтение не отдается ни одному стандарту, однако CharIN рекомендует использовать Type 2 и Combo 2.[32] В Европейском Союзе согласно Директиве 2014/94 / ЕС[33] Все мощные точки зарядки постоянного тока, установленные после 18 ноября 2017 года, должны быть оборудованы для обеспечения совместимости как минимум разъемами Combo 2. Однако это не запрещает предоставление других точек зарядки с использованием, например, CHAdeMO или Tesla Supercharger.

Рекомендации

  1. ^ Директива 2014/94 / ЕС (по развертыванию инфраструктуры альтернативных видов топлива) (Отчет). Европейский парламент. 22 октября 2014 г. Приложение II… Технические характеристики точек подзарядки… Точки подзарядки постоянного тока (DC) высокой мощности для электромобилей должны быть оборудованы, для обеспечения совместимости, по крайней мере, разъемами комбинированной системы зарядки «Combo 2», как описано в стандарте EN 62196-3 .
  2. ^ «Tesla Model 3 может установить стандарт зарядки электромобилей». Электрек. Получено 18 июля 2017.
  3. ^ «IONIQ Electric - Полное пошаговое руководство по Hyundai на его 110-мильном электромобиле».
  4. ^ «Быстрая зарядка постоянного тока в коридорах восточного и западного побережья завершена, говорят VW, BMW». Отчеты о зеленых автомобилях. 14 сентября 2016 г.. Получено 20 апреля 2019.
  5. ^ «Позиция ACEA и рекомендации по стандартизации зарядки электрически заряжаемых транспортных средств» (PDF). ACEA - Европейская ассоциация автопроизводителей. 2011-03-02. Архивировано из оригинал (PDF) на 2012-12-02.
  6. ^ «Универсальная зарядка для электромобилей». Auto123.com. 2011-11-15.
  7. ^ «Семь производителей автомобилей совместно работают над согласованным решением для быстрой зарядки электромобилей». Форд. Архивировано из оригинал на 2012-03-08. Получено 2012-04-09.|
  8. ^ "Weltweit tätige Automobilhersteller zeigen Schnellladen an Elektrofahrzeugen auf der EVS26". Volkswagen AG. 2012-05-03. Архивировано из оригинал на 2012-12-17. Получено 2012-05-08.
  9. ^ «Решения для электронной мобильности» (PDF). Phoenix Contact. 2013. Архивировано с оригинал (PDF) на 2016-03-04. Получено 2015-10-08.
  10. ^ «Семь автопроизводителей договорились о комбинированной системе зарядки электромобилей». 2011-10-12. Архивировано из оригинал на 2014-02-01. Получено 2012-04-09.
  11. ^ а б «Электронная мобильность» два в одном"". EuE24. Апрель 2012 г. Интервью с Phoenix Contact. Архивировано из оригинал на 2014-02-03. Получено 2012-04-09.
  12. ^ «Комбинированная зарядка: das universelle Ladesystem für Elektrofahrzeuge wird erstmals an Fahrzeugen deutscher Hersteller gezeigt». BMW Group. 2011-10-11. Получено 2012-04-09.
  13. ^ «BMW, Daimler и VW предлагают глобальную стандартизацию электронной мобильности для связи Vehicle2Grid, гармонизацию зарядных устройств». 2009-09-26. Получено 2012-04-09.
  14. ^ "Erste öffentliche 50 KW DC Schnellladesäule auf der e-Mobility-Station в Вольфсбурге, eingeweiht". Landesinitiative Elektromobilität Niedersachsen. 2013-06-20. Архивировано из оригинал на 2013-06-27. Получено 2013-07-09.
  15. ^ "Schnellladestation an der BMW Welt eröffnet". BMW Group. 2013-07-04. пресс-релиз. Получено 2013-07-09.
  16. ^ «Всемирный саммит по электромобилям 2013 в Норвегии - Chademo, Nissan и Volkswagen совместно продвигают мультистандартные системы быстрой зарядки для ускорения развертывания инфраструктуры и внедрения электромобилей» (PDF). Chademo Association Europe. 2013-06-11. Архивировано из оригинал (PDF) на 2013-09-25. Получено 2013-07-09.
  17. ^ «CharIN e. V. демонстрирует новый уровень быстрой зарядки электромобилей» (PDF). 2015-10-14. Получено 2015-12-14.[постоянная мертвая ссылка ]
  18. ^ "Volvo Cars ger en känga åt Tesla".
  19. ^ «CharIN e. V. приветствует члена Tesla Motors». 2016-11-09.
  20. ^ "CharIN e. V. приветствует Atieva Inc.". 2016-11-09.
  21. ^ «Toyota Motor Europe присоединяется к CharIN e.V.» CharIN. Получено 31 марта 2017.
  22. ^ 23 мая Джефф Нисевангер; 2017 (2017-05-23). «Chevy Bolt EV может заряжаться при 55 кВт». HybridCars.com. Получено 2020-09-22.CS1 maint: числовые имена: список авторов (связь)
  23. ^ «Мощность быстрой зарядки Chevy Bolt EV 2020 года по-прежнему превышает 55 кВт». Новости Torque. Получено 2020-09-22.
  24. ^ «Мировое соглашение с Volkswagen Dieselgate включает в себя 2 миллиарда долларов инвестиций в электромобили».
  25. ^ «Наш план». электрифицировать Америку. Получено 16 июля 2018.
  26. ^ «5 крупных автопроизводителей объединяют свои усилия для развертывания 400 сверхбыстрых (350 кВт) зарядных станций для электромобилей в Европе». Электрек. 2016-11-29. Получено 2016-11-29.
  27. ^ «К 2020 году автопроизводители планируют 400 станций зарядки автомобилей в Европе». Рейтер. 2017-03-11. Получено 2018-05-04.
  28. ^ «Спецификация CCS». www.charinev.org. 2017-09-26. Получено 2017-11-17.
  29. ^ Международная электротехническая комиссия https://www.iec.ch/dyn/www/f?p=103:23:9087749439920::::FSP_ORG_ID,FSP_LANG_ID:1426,25
  30. ^ «CharIN разрабатывает сверхмощное зарядное устройство с мощностью более 2 МВт». Внутри. 26 сентября 2019. В архиве с оригинала 11 августа 2020 года.
  31. ^ «NREL и CharIN тестируют мегаваттную систему зарядки в США». CleanTechnica. 13 октября 2020. В архиве из оригинала 16 октября 2020 г.
  32. ^ "Карта мира CharIN" (PDF).
  33. ^ «Директива 2014/94 / ЕС Европейского парламента и Совета от 22 октября 2014 года о развертывании инфраструктуры альтернативных видов топлива. Текст, имеющий отношение к ЕЭЗ, CELEX1». публикации.europa.eu. Совет Европейского Союза, Европейский парламент. 2014-10-22. Получено 2018-07-16.CS1 maint: другие (связь)

внешняя ссылка