Ile standardów złączy ładowania na całym świecie?

Oczywiście BEV to trend w nowej branży energetycznej. Ponieważ problemów z akumulatorami nie da się rozwiązać w krótkim czasie, stacje ładowania są szeroko wyposażone, aby rozwiać obawy właściciela samochodu dotyczące ładowania. Złącze ładowania jako podstawowe elementy stacji ładowania różni się w zależności od kraju, już znalazła się w sytuacji bezpośredniego konfliktu. W tym miejscu chcielibyśmy uporządkować standardy złączy na całym świecie.

Kombinacja

Combo pozwala na powolne i szybkie ładowanie, jest to najczęściej używane gniazdo w Europie, m.in. Audi, BMW, Chrysler, Daimler, Ford, GM, Porsche, Volkswagen są wyposażone w interfejs ładowania SAE (Society of Automotive Engineers).

2^ndPaździernik 2012 r., powrót do wersji SAE J1772, który został przegłosowany przez odpowiednich członków komisji SAE, staje się jedynym formalnym standardem ładowania prądem stałym na świecie. Złącze Combo, oparte na poprawionej wersji J1772, jest podstawowym standardem szybkiego ładowania prądem stałym.

Poprzednia wersja (opracowana w 2010 roku) tej normy określała specyfikację złącza J1772 stosowanego do ładowania prądem przemiennym. Złącze to znalazło szerokie zastosowanie, jest kompatybilne z Nissanem Leaf, Chevroletem Voltem i Mitsubishi i-MiEV. O ile nowa wersja, oprócz posiadania wszystkich poprzednich funkcji, z dwoma dodatkowymi pinami, zwłaszcza do szybkiego ładowania prądem stałym, nie może być kompatybilny ze starymi pojazdami BEV produkowanymi obecnie.

Zaleta: największą zaletą złącza Combo jest to, że producent samochodów potrzebuje tylko jednego gniazda, które obsługuje zarówno prąd stały, jak i przemienny, ładując z dwiema różnymi prędkościami.

Wada: tryb szybkiego ładowania wymaga, aby stacja ładująca dostarczała napięcie do 500 V i 200 A.

Tesli

Tesla ma swój własny standard ładowania, który twierdzi, że może naładować ponad 300 KM w 30 minut. Dlatego maksymalna pojemność gniazda ładowania może sięgać 120 kW, a maksymalny prąd 80 A.

Tesla posiada obecnie w USA 908 zestawów stacji superładowania. Aby wejść na rynek chiński, posiada 7 zestawów stacji ładowania Super zlokalizowanych w Szanghaju (3), Pekinie (2), Hangzhou (1), Shenzhen (1). Poza tym, aby lepiej zintegrować się z regionami, Tesla planuje zrzec się kontroli nad swoimi standardami ładowania i przyjąć lokalne standardy, co już robi w Chinach.

Zaleta: zaawansowana technologia o wysokiej wydajności ładowania.

Wada: Wbrew standardom obowiązującym w każdym kraju trudno jest zwiększyć sprzedaż bez kompromisów; w przypadku kompromisu wydajność ładowania zostanie zmniejszona. Stoją przed dylematem.

CCS (kombinowany system ładowania)

Ford, General Motors, Chrysler, Audi, BMW, Mercedes-Benz, Volkswagen i Porsche wprowadziły w 2012 roku „kombinowany system ładowania”, próbując zmienić mylące standardy dotyczące portów ładowania. „Połączony system ładowania” lub znany jako CCS.

CCS ujednolicił wszystkie obecne interfejsy ładowania, w ten sposób może ładować jednofazowe ładowanie prądem przemiennym, szybkie trójfazowe ładowanie prądem przemiennym, ładowanie prądem stałym do użytku domowego i superszybkie ładowanie prądem stałym za pomocą jednego interfejsu.

Z wyjątkiem SAE, ACEA (Europejskie Stowarzyszenie Producentów Samochodów) przyjęło CCS również jako interfejs ładowania DC/AC. Jest stosowany we wszystkich pojazdach PEV w Europie od roku 2017. Odkąd Niemcy i Chiny ujednoliciły standardy pojazdów elektrycznych, do tego systemu dołączyły również Chiny, zapewniło to niespotykane dotąd możliwości dla chińskich pojazdów elektrycznych. ZINORO 1E, Audi A3e-tron, BAIC E150EV, BMW i3, DENZA, Volkswagen E-UP, Changan EADO i SMART należą do standardu „CCS”.

Zaleta: 3 niemieckich producentów samochodów: BMW, Daimler i Volkswagen – zwiększą swoje inwestycje w chińskie pojazdy elektryczne, standardy CCS mogą być bardziej korzystne dla Chin.

Wada: sprzedaż pojazdów elektrycznych obsługujących standard CCS jest niewielka lub dopiero pojawiają się one na rynku.

CHAdeMO

CHAdeMO to skrót od CHArge de Move, jest to gniazdo obsługiwane przez Nissana i Mitsubishi. ChAdeMO w tłumaczeniu z japońskiego oznacza „Skrócenie czasu ładowania do przerwy na herbatę”. To gniazdo szybkiego ładowania prądu stałego może zapewnić maksymalną moc ładowania 50 kW.

Do pojazdów elektrycznych obsługujących ten standard ładowania należą: Nissan Leaf, Mitsubishi Outlander PEV, Citroen C-ZERO, Peugeot Ion, Citroen Berlingo, Peugeot Partner, Mitsubishi i-MiEV, Mitsubishi MINICAB-MiEV, ciężarówka Mitsubishi MINICAB-MiEV, Honda FIT EV, Mazda DEMIOEV, Subaru Stella PEV, Nissan Eev200 itp. Należy pamiętać, że Nissan Leaf i Mitsubishi i-MiEV mają dwa różne gniazda ładowania, jedno to J1772, czyli złącze Combo w pierwszej części, drugie to CHAdeMO.

Metodę ładowania CHAdeMO pokazano na zdjęciu poniżej, prąd jest kontrolowany przez sygnał magistrali CAN. Oznacza to, że podczas monitorowania stanu akumulatora, obliczania prądu potrzebnego ładowarce w czasie rzeczywistym i wysyłania powiadomień do ładowarki za pośrednictwem magistrali CAN, ładowarka natychmiast otrzymuje polecenie dotyczące prądu z samochodu i odpowiednio podaje prąd ładowania.

Dzięki systemowi zarządzania akumulatorem monitorowany jest stan akumulatora, a prąd kontrolowany jest w czasie rzeczywistym, co w pełni realizuje funkcje wymagane do szybkiego i bezpiecznego ładowania oraz gwarantuje, że ładowanie nie będzie ograniczone uniwersalnością akumulatora. W Japonii dostępnych jest 1154 stacji ładowania zainstalowanych zgodnie z CHAdeMO. Stacje ładowania CHAdeMO są szeroko stosowane także w USA, według najnowszych danych Departamentu Energii USA jest ich 1344 stacji szybkiego ładowania AC.

Zaleta: Z wyjątkiem linii kontroli danych, CHAdeMO wykorzystuje magistralę CAN jako interfejs komunikacyjny, ze względu na doskonałą zdolność przeciwzakłóceniową i wysoką zdolność wykrywania błędów, zapewnia stabilną komunikację i wysoką niezawodność. Dobre wyniki w zakresie bezpieczeństwa ładowania zostały docenione przez branżę.

Wada: początkowa moc wyjściowa wynosi 100 kW, wtyczka ładowania jest bardzo ciężka, moc po stronie samochodu wynosi tylko 50 kW.

GB/T20234

Chiny wypuściły wtyczki, gniazdka, złącza pojazdów i gniazda pojazdów do przewodzącego ładowania pojazdów elektrycznych — wymagania ogólne z 2006 r. (GB/T20234-2006), ta norma określa metodę typów połączeń dla prądu ładowania 16A, 32A, 250A AC i Prąd ładowania 400A DC Opiera się głównie na standardzie Międzynarodowej Komisji Elektrotechnicznej (IEC) z 2003 roku. Jednak ten standard nie określa liczby pinów łączących, rozmiaru fizycznego i interfejsu interfejsu ładowania.

W 2011 roku Chiny wydały zalecaną normę GB/T20234-2011, zastępując część treści GB/T20234-2006, stwierdzając, że napięcie znamionowe prądu przemiennego nie może przekraczać 690 V, częstotliwość 50 Hz, prąd znamionowy nie może przekraczać 250 A; Znamionowe napięcie prądu stałego nie może przekraczać 1000 V, a prąd znamionowy nie może przekraczać 400 A.

Zaleta: W porównaniu z wersją GB/T z 2006 roku skalibrowano więcej szczegółów parametrów interfejsu ładowania.

Wada: standard nadal nie jest dokładny. Jest to standard zalecany, a nie obowiązkowy.

System ładowania „Chaoji” nowej generacji

W 2020 r. China Electric Power Council i Porozumienie CHAdeMO wspólnie rozpoczęły badania nad szlakami rozwoju industrializacji „Chaoji” i odpowiednio opublikowały Białą Księgę w sprawie technologii przewodzącego ładowania „Chaoji” dla pojazdów elektrycznych oraz standardu CHAdeMO 3.0.

System ładowania „Chaoji” może być kompatybilny zarówno ze starszymi, jak i nowo opracowanymi pojazdami elektrycznymi. Opracowano nowy schemat obwodu sterowania i naprowadzania, dodano sygnał węzła twardego, gdy wystąpi awaria, semafor może zostać użyty do szybkiego poinformowania drugiego końca, aby zapewnić szybką reakcję na czas, aby zapewnić bezpieczeństwo ładowania. Ustanów model bezpieczeństwa dla całego systemu, zoptymalizuj wydajność monitorowania izolacji, zdefiniuj szereg zagadnień związanych z bezpieczeństwem, takich jak I2T, pojemność Y, wybór przewodu PE, maksymalna pojemność zwarciowa i przerwa w przewodzie PE. W międzyczasie dokonano ponownej oceny i przeprojektowania systemu zarządzania ciepłem, zaproponowano metodę testowania złącza ładowania.

Interfejs ładowania „Chaoji” wykorzystuje 7-pinową konstrukcję czołową o napięciu do 1000 (1500) V i maksymalnym prądzie 600 A. Interfejs ładowania „Chaoji” został zaprojektowany tak, aby zmniejszyć całkowity rozmiar, zoptymalizować tolerancję dopasowania i zmniejszyć rozmiar zacisku zasilania, aby spełnić wymagania bezpieczeństwa IPXXB. Jednocześnie konstrukcja fizycznej prowadnicy pogłębia głębokość wsunięcia przedniej części gniazda, zgodnie z wymogami ergonomii.

System ładowania „Chaoji” to nie tylko interfejs ładowania dużej mocy, ale zestaw systematycznych rozwiązań w zakresie ładowania prądem stałym dla pojazdów elektrycznych, obejmujący obwód sterowania i naprowadzania, protokół komunikacyjny, konstrukcję i kompatybilność urządzeń łączących, bezpieczeństwo systemu ładowania, zarządzanie temperaturą w ramach warunki dużej mocy itp. System ładowania „Chaoji” to ujednolicony projekt dla świata, dzięki czemu ten sam pojazd elektryczny w różnych krajach może być stosowany w systemie ładowania odpowiednich krajów.

Wniosek

Obecnie, ze względu na różnicę marek pojazdów elektrycznych, obowiązujące standardy dotyczące sprzętu do ładowania są różne, jeden typ złączy ładowania nie jest w stanie spełnić wszystkich modeli. Ponadto technologia nowych pojazdów energetycznych wciąż znajduje się w fazie udoskonalania. Stacje ładowania i systemy połączeń ładowania wielu przedsiębiorstw produkujących samochody wciąż borykają się z problemami, takimi jak niestabilna konstrukcja produktu, zagrożenia dla bezpieczeństwa, nieprawidłowe ładowanie, niekompatybilność samochodu i stacji, brak standardów testowania itp. w praktycznym zastosowaniu oraz starzenie się środowiska.

Obecnie producenci samochodów na całym świecie stopniowo zdają sobie sprawę, że „standard” jest kluczowym czynnikiem rozwoju pojazdów elektrycznych. W ostatnich latach światowe standardy pobierania opłat stopniowo przeszły od „dywersyfikacji” do „centralizacji”. Aby jednak rzeczywiście osiągnąć ujednolicone standardy ładowania, oprócz standardów interfejsów potrzebne są także aktualne standardy komunikacji. To pierwsze dotyczy tego, czy złącze pasuje, czy nie, drugie zaś wpływa na to, czy wtyczka może być zasilana po włożeniu. Nadal pozostaje wiele do zrobienia, zanim standardy ładowania pojazdów elektrycznych zostaną w pełni ujednolicone, a producenci samochodów i rządy muszą zrobić więcej, aby przedstawić swoje stanowisko w sprawie zapewnienia długiej żywotności pojazdów elektrycznych. Oczekuje się, że Chiny jako lider w promowaniu standardu technologii ładowania przewodzącego „Chaoji” dla pojazdów elektrycznych będą odgrywać w przyszłości większą rolę.