Sähköajoneuvojen suosion myötä latausteknologiasta on tullut yksi keskeisistä elementeistä sähköliikenteen kehittämisen edistämisessä. Niistä CCS-latausstandardia (Combined Charging System) käytetään maailmanlaajuisena latausstandardina laajalti sähköajoneuvojen pikalatausjärjestelmissä Euroopan ja Amerikan markkinoilla. Kun kiinalaiset yritykset tulevat vähitellen Euroopan ja Amerikan markkinoille, CCS-latausstandardi on vähitellen herättänyt useiden insinöörien huomion.
Tässä artikkelissa käsitellään CCS-latausstandardin perusperiaatteita, ominaisuuksia ja niihin liittyviä yhtenäisyystestistandardeja helposti ymmärrettävällä tavalla.
CCS-latausstandardin kehityshistoria ja käyttöliittymäsuunnittelu:
CCS-latausstandardin historia voidaan jäljittää vuoteen 2011. Tuolloin sähköautomarkkinoille ilmestyi erilaisia latausstandardeja Euroopassa, Pohjois-Amerikassa ja Aasiassa, mikä toi yhteentoimivuus- ja latausmukavuusongelmia sähköajoneuvojen kehittämiseen maailmanlaajuisesti. Tämän ongelman ratkaisemiseksi Euroopan autovalmistajien liitto (ACEA) ehdotti CCS-latausstandardiehdotusta, jonka tavoitteena on yhdistää vaihto- ja tasavirtalataus yhtenäiseksi järjestelmäksi. Liittimen fyysinen liitäntä on suunniteltu yhdistetyksi pistorasiaksi integroiduilla AC- ja DC-liitännöillä, joka voi olla yhteensopiva 3 lataustilan kanssa: yksivaiheinen AC-lataus, kolmivaiheinen vaihtovirtalataus ja tasavirtalataus. Se voi tarjota joustavampia latausvaihtoehtoja sähköautoille. CCS Combo 1.0 -standardi julkaistiin virallisesti vuonna 2012.
Vuonna 2014 julkaistiin CCS Combo 2.0, joka on tärkeä päivitys edelliseen versioon, joka parantaa edelleen lataustehoa ja tukee nopeampaa tasavirtalatausta. Tämä CCS-standardin versio on otettu laajalti käyttöön myös Euroopan ja Pohjois-Amerikan markkinoilla. Sen jälkeen CCS-standardi on toistettu kahdesti (CCS Combo 2.0.1 ja CCS Combo 2.0.2) vuosina 2017 ja 2020, mikä on parantanut lataustehoa ja turvallisuutta.
Historiallisista syistä CCS sisältää kaksi fyysistä pistokemallia. Yllä olevan kuvan vasemmalla puolella on CCS Type 2 -pistoke (lyhennettynä CCS2), jota käytetään pääasiassa Euroopan markkinoilla. Oikealla puolella on CCS Type 1 (lyhennettynä CCS1), jota käytetään pääasiassa Pohjois-Amerikan markkinoilla, mukaan lukien Yhdysvallat ja Kanada. CCS:n ensimmäinen kirjain C tarkoittaa yhdistettyä. Sitä kutsutaan "yhdistetyksi", koska latausportti yhdistää AC-osan (yläosa) ja DC-osan (alaosa). Vaihtovirtalatauksen aikana käytetään vain liitännän yläosaa, ja alempaa DC-liitäntää käytetään energian siirtoon DC-latauksen aikana ja joitain ylemmän pistokkeen nastoja käytetään tiedonsiirtoon. On syytä mainita, että toisin kuin kansallisessa DC-latauksessa käytettävässä CAN-tiedonsiirrossa, sähköauton (EV) ja latauspinon (EVSE) välinen tiedonsiirto CCS AC- ja DC-latauksessa tapahtuu Control Pilot (CP) -rajapinnan kautta. . Latausohjaukseen liittyvät nastat ovat:
CP - Ctrl Pilotti:
Lähettää PWM-signaaleja AC-latauksen ohjausta ja modulaatiosignaaleja varten, jotka perustuvat voimalinjaviestintään (PLC) korkean tason tiedonsiirron luomiseksi AC- tai DC-latauksessa.
PP - Läheisyyspilotti:
Tämän nastan ja PE:n välissä on esiasetettu vastus, jonka avulla EV tunnistaa, että latauspistoolin pää on kytketty ja kaapelin maksimi virrankantokyky.
PE - suojamaa:
Sitä käytetään sähköajoneuvojen maadoitussuojaukseen ja se toimii myös CP:n ja PP:n vertailumaana.
CCS:ään liittyvät kansainväliset standardit:
Lataukseen liittyvät standardit ovat suuria ja monimutkaisia. Tilarajoitusten vuoksi tässä artikkelissa selitetään lyhyesti useita standardeja, jotka liittyvät läheisesti CCS AC- ja DC-lataukseen.
IEC 61851-1
IEC 61851 -standardisarja on vanhin IEC-organisaation kehittämä kansainvälinen latausjärjestelmästandardi, ja sitä voidaan kutsua latausstandardien kulmakiveksi. Sillä on tärkeä viitearvo laadittaessa maksujärjestelmästandardeja muissa maissa tai laadittaessa myöhempiä latausstandardeja, kuten DIN70121 tai ISO15118.
IEC{0}} määrittelee latausjärjestelmän yleiset vaatimukset, erityisesti vaihtovirtalatauksen tekniset tiedot. Mukaan lukien maani AC-latausstandardi GB/T18487.1-2015, se käyttää myös samaa ohjausohjeistusta.
Yksinkertaisesti sanottuna AC-latauksen ohjausopastus on saavuttaa tunnistuspisteen jännitteen muutos CP-linjalla yhdistämällä latauspistoolin pää ja ohjaamalla ajoneuvon päässä olevan S2-kytkimen avaamista ja sulkemista tunnistamisen ja vaihdon toteuttamiseksi. lataustilasta ajoneuvon ja kasan välillä. Lisäksi latauspino ilmoittaa ajoneuvolle suurimman virran, joka voidaan tuottaa generoimalla PWM-signaaleja eri käyttöjaksoilla.
Koska varsinaisen latausstrategian AC-latauksen aikana toteuttaa sisäänrakennettu laturi OBC. Siksi ajoneuvon ja kasan välisen tiedon vuorovaikutuksen vaatimukset voidaan täyttää vain havaintopisteen jännitteen ja toimintajakson muutoksella. Tasavirtalatauksen osalta yksinkertaiset analogiset signaalit eivät enää pysty vastaamaan tarpeisiin, koska ajoneuvon ja kasan välisen tiedon vuorovaikutuksen tarve on selvästi lisääntynyt. Siksi IEC 61851-1 määrittää tilassa 4, että korkean tason tiedonsiirto (HLC) saavutetaan CP-linjan kautta IEC:ssä 61851-23 määritellyn DC-latausprotokollan lähettämiseksi.
CCS:n korkean tason digitaalinen viestintä käyttää HomePlug GreenPHY:ään perustuvaa Power Line Communication -yhteyttä (PLC) datalinkkikerroksen protokollana. Yksinkertaisesti sanottuna OFDM-moduloitu suurtaajuussignaali kytketään CP-signaalilinjaan latauspakan tai ajoneuvon CP-signaalipiiriin asennetun modeemin kautta ja demoduloidaan modeemilla toisessa päässä. Tämä mahdollistaa jopa 10 Mbit/s tiedonsiirtonopeuden lisäämättä ylimääräisiä tietoliikennenastoja, mikä tarjoaa laajakaistaisen tiedonvuorovaikutuskanavan tasavirtalataustietojen vuorovaikutukseen ja edistyneitä toimintoja, kuten plug and play -lataus ja jopa ajoneuvon ja verkon vuorovaikutus.
BPT (V2G) on tulevaisuuden latausmarkkinoiden kehittämisen painopiste Euroopassa ja Yhdysvalloissa. Euroopan ja Yhdysvaltojen energiarakenteen ominaispiirteiden vuoksi hajautetusta energiasta (DER) on tullut laajalti hyväksytty ja tunnustettu kehityssuunta. Luonnostaan korkealaatuisena energian tallennusvälineenä sähköakkujen on osallistuttava älyverkkojen säätelyyn. Nykyisten uusien standardien julkaisu on vain teknisesti poistanut esteet autosta latauspaalulle, mutta kasasta käyttötasolta voimanjakelijalle on edelleen monia epäjohdonmukaisten standardien ongelmia.
Lisäksi CCS:n viestintäominaisuuksista johtuen, olemassa olevaan tekniikkaan perustuen, ei voida toteuttaa vain DC:n kaksisuuntaista tehonsiirtoa, vaan myös AC V2G voidaan toteuttaa. Siksi vaihtovirtaverkkoliittymiseen liittyvä johdonmukaisuustestaus voi olla myös tulevaisuuden uusien energiaajoneuvojen tuotekehityshenkilöstön painopiste.