Одна статья, которая поможет вам понять комбинированную систему взимания платы (CCS)

С ростом популярности электромобилей, Разъемы для зарядки электромобилей и технология зарядки стала одним из основных элементов, способствующих развитию электротранспорта. Среди них стандарт зарядки CCS, как глобальный стандарт зарядки, широко используется в системе быстрой зарядки электромобилей на европейском и американском рынках. Поскольку китайские компании постепенно выходят на европейский и американский рынки, стандарт зарядки CCS постепенно привлек внимание большего количества инженеров.

История развития и дизайн интерфейса стандарта тарификации CCS:

Историю стандарта зарядки CCS можно проследить с 2011 года. В то время на рынках электромобилей в Европе, Северной Америке и Азии появились различные стандарты зарядки, что привело к проблемам взаимодействия и удобства зарядки при разработке электромобилей по всему миру.

Для решения этой проблемы Европейская ассоциация автопроизводителей (ACEA) предложила стандарт зарядки CCS, который направлен на интеграцию зарядки переменного и постоянного тока в единую систему. Физический интерфейс разъема выполнен в виде комбинированного гнезда с интегрированным Интерфейсы переменного и постоянного тока, совместимый с 3 режимами зарядки: зарядка однофазным переменным током, зарядка трехфазным переменным током и зарядка постоянным током. Он может обеспечить более гибкие варианты зарядки для электромобилей. Стандарт CCS Combo 1.0 был официально выпущен в 2012 году.

В 2014 году был выпущен CCS Combo 2.0, который является важным обновлением предыдущей версии, еще больше улучшая мощность зарядки и поддерживая более быструю зарядку постоянным током. Эта версия стандарта CCS также получила широкое распространение на рынках Европы и Северной Америки. С тех пор стандарт CCS дважды обновлялся в 2017 и 2020 годах (CCS Combo 2.0.1 и CCS Combo 2.0.2), еще больше улучшая мощность зарядки и повышая безопасность.

По историческим причинам CCS включает в себя два физических дизайна вилок. Левая сторона рисунка выше — вилка CCS Type 2 (сокращенно CCS2), которая в основном используется на европейском рынке. Правая сторона — CCS Type 1 (сокращенно CCS1), которая в основном используется на североамериканском рынке, включая США и Канаду.

Первая буква C в CCS — это первая буква Combined. Он называется «комбинированным», потому что порт зарядки объединяет часть переменного тока (верхнюю часть) и часть постоянного тока (нижнюю часть). Только верхняя половина интерфейса используется во время зарядки переменного тока, а нижний интерфейс постоянного тока используется для передачи энергии во время зарядки постоянного тока, а некоторые контакты верхнего разъема используются для связи.

Стоит отметить, что в отличие от связи CAN, используемой в национальном стандарте зарядки постоянного тока, связь между электромобилями (EV) и зарядными станциями (EVSE) в зарядке переменного и постоянного тока CCS осуществляется через интерфейс Control Pilot (CP). Контакты, связанные с управлением зарядкой:

CP - Пилот управления:

Передает сигналы ШИМ для управления зарядкой переменного тока и модулированные сигналы на основе связи по линии электропередачи (PLC) для установления связи высокого уровня при зарядке переменного или постоянного тока.

PP - пилот сближения:

Между этим контактом и PE имеется предустановленный резистор, который позволяет электромобилю распознавать подключение головки зарядного пистолета и максимальную допустимую нагрузку по току кабеля.

PE — защитное заземление:

Используется для защиты заземления электромобилей, а также в качестве опорного заземления для CP и PP.

Международные стандарты, применяемые в CCS:

Стандарты, связанные с зарядкой, большие и сложные. Из-за ограничений по объему в этой статье кратко объясняются несколько стандартов, тесно связанных с зарядкой переменного и постоянного тока CCS.

МЭК 61851-1

Серия стандартов IEC 61851 является самым ранним международным стандартом системы зарядки, разработанным организацией IEC, и может быть названа краеугольным камнем стандартов зарядки. Она имеет важное справочное значение для разработки стандартов системы зарядки в других странах или разработки последующих стандартов зарядки, таких как DIN70121 или ISO15118.

Среди них IEC61851-1 устанавливает общие требования к системе зарядки, особенно спецификации зарядки переменного тока. Включая стандарт зарядки переменного тока моей страны GB/T18487.1-2015, он также опирается на тот же метод руководства по управлению.

Проще говоря, руководство по управлению зарядкой переменного тока заключается в достижении изменения напряжения точки обнаружения на линии CP путем подключения головки зарядного пистолета и управления открытием и закрытием переключателя S2 на конце транспортного средства, чтобы реализовать идентификацию и переключение состояния зарядки между транспортным средством и кучей. Кроме того, зарядная кучка информирует транспортное средство о максимальном токе, который может быть предоставлен, путем генерации сигналов ШИМ с различными рабочими циклами.

Так как фактическая стратегия зарядки при зарядке переменным током реализуется бортовым зарядным устройством OBC, то требования к информационному взаимодействию между транспортным средством и сваей могут быть удовлетворены только путем изменения напряжения и рабочего цикла точки обнаружения.

Когда дело доходит до зарядки постоянным током, спрос на информационное взаимодействие между автомобилем и зарядной стойкой значительно возрос, и простые аналоговые сигналы больше не могут удовлетворить спрос. Поэтому IEC 61851-1 определяет в режиме 4, что высокоуровневая связь (HLC) достигается через линию CP для передачи протокола зарядки постоянным током, определенного в IEC 61851-23.

Высокоуровневая цифровая связь CCS использует Power Line Communication (PLC) на основе HomePlug GreenPHY в качестве протокола канального уровня. Проще говоря, модулированный OFDM высокочастотный сигнал подключается к сигнальной линии CP через модем, установленный на зарядной станции или в сигнальной цепи транспортного средства CP, и демодулируется модемом на другом конце.

Таким образом, можно достичь скорости передачи данных до 10 Мбит/с без добавления дополнительных коммуникационных контактов, что обеспечивает широкополосный канал информационного взаимодействия для обмена данными о зарядке постоянным током и расширенных функций, таких как зарядка по принципу «plug-and-play» и даже взаимодействие транспортного средства с сетью.

Как упоминалось выше, внедрение связи PLC может обеспечить связь высокого уровня, сохраняя при этом неизменным физический интерфейс части переменного тока CCS, а также может обеспечить высокую степень интеграции электрических интерфейсов переменного и постоянного тока, сохраняя совместимость.

Однако недостатки также очевидны: во-первых, в схему пилот-сигнала CP необходимо добавить схему модуляции и демодуляции, а чип HomePlug GreenPHY стоит дорого, что косвенно увеличивает стоимость применения CCS;

Кроме того, поскольку связь PLC основана на высокочастотных сигналах, она предъявляет высокие требования к качеству среды передачи, то есть зарядного кабеля. В нашей ежедневной помощи клиентам в тестировании мы иногда сталкиваемся с ситуациями, когда затухание сигнала слишком велико из-за проблем с кабелем или подключаемым терминалом, что делает невозможным установление зарядного квитирования.

DIN СПЕЦ 70121

Стандарт DIN 70121 — это нормативный стандарт цифровой связи между электромобилями и зарядными станциями постоянного тока, выпущенный Немецким институтом стандартизации в 2012 году. Еще в 2011 году BMW Group выпустила чисто электрические концепт-кары i3 и i8 и объявила, что они будут включены в список в 2013 году.

Однако в это время стандарт ISO/IEC 15118 все еще находился в стадии разработки и формулирования, и немецкой автомобильной промышленности срочно требовался стандарт для регулирования рынка и запуска продуктов. Поэтому был рожден стандарт DIN 70121 с миссией оживления электрификации немецких автомобилей.

Он основан на ранних невыпущенных версиях IEC 61851-23 и ISO 15118 и определяет спецификации цифровой связи в процессе зарядки постоянного тока. Проще говоря, стандарт DIN 70121 предусматривает использование сигнальных линий CP в качестве среды передачи, PLC в качестве каналов передачи данных, MAC и TCP/IP в качестве режимов связи для уровня сетевой передачи, а также стандартизирует квитирование, процесс взаимодействия и содержание сообщений высокоуровневых коммуникаций, тем самым решая насущную проблему отсутствия стандартов в отрасли зарядки постоянного тока в то время.

В 2014 году Немецкий институт стандартизации выпустил стандарт DIN 70121:2014 Ed.2, в котором были исправлены некоторые проблемы. В 2018 году была официально выпущена спецификация проверки согласованности DIN 70122:2018 для DIN 70121. На данный момент зарядка CCS имеет относительно полный набор стандартов и систем проверки согласованности.

Из-за сжатых сроков выпуска DIN 70121 обнаружил множество дефектов или проблем, которые невозможно реализовать в реальном использовании. Здесь мы должны упомянуть организацию, которая очень активна в европейской индустрии зарядки - Electric Vehicle Charging Interface Initiative (CharIN eV .).

Эта организация была инициирована несколькими ведущими европейскими автомобильными компаниями в 2015 году и в настоящее время насчитывает 164 основных члена и 139 членов. Организация CharIN стремится объединить отрасль для улучшения стандарта зарядки CCS.

Наиболее представительным из них является ежегодное тестовое совещание (CharIN Testival): на этом тестовом совещании автомобильные компании и компании по зарядке в отрасли организуют проведение тестов на совместимость и сбор проблем, возникших в ходе тестирования, а затем публикуют руководство по применению (CharIN Implementation Guide for DIN 70121:2014) и тестовые случаи на согласованность (CharIN Test Cases for DIN 70121:2014 Implementation Guide) для проблем в DIN 70121 и DIN 70122.

Эти два руководящих документа, как дополнения и поправки к стандарту DIN, также будут приняты в будущих версиях DIN. В настоящее время, с постоянным ростом организации CharIN, они больше не ограничиваются стандартом CCS и рассматривают мировые стандарты зарядки.

Организация CharIN также определяет три этапа стандартов тарификации CCS, и DIN 70121 относится к базовому этапу.