Комбинированная система зарядки ( CCS ) — это стандарт для зарядки электромобилей . Она может использовать разъемы Combo 1 ( CCS1 ) или Combo 2 ( CCS2 ) для обеспечения мощности до 500 киловатт (кВт) (макс. 1000 В и 500 А). [1] Эти два разъема являются расширениями разъемов IEC 62196 Type 1 и Type 2 с двумя дополнительными контактами постоянного тока (DC), позволяющими осуществлять мощную быструю зарядку постоянным током. В ответ на спрос на более быструю зарядку зарядные сети развернули зарядные устройства CCS мощностью 400 кВт и продемонстрировали зарядные устройства CCS мощностью 700 кВт.
Комбинированная система зарядки позволяет производить зарядку переменного тока с использованием разъема типа 1 и типа 2 в зависимости от географического региона. Эта среда зарядки охватывает зарядные соединители, зарядную связь, зарядные станции, электромобиль и различные функции для процесса зарядки, такие как балансировка нагрузки и авторизация зарядки.
Электромобили или оборудование для электромобилей (EVSE) поддерживают CCS, если они поддерживают зарядку переменного или постоянного тока в соответствии со стандартами, перечисленными в CCS. Производители автомобилей, которые поддерживают CCS, включают BMW , Daimler, FCA , Jaguar, Groupe PSA , Honda , Hyundai , Kia , Mazda , MG , Nissan , Polestar , Renault , Rivian , Tesla , Mahindra , Tata Motors и Volkswagen Group , [2] [3] , а также Ford и General Motors до 2024 модельного года для своих североамериканских электромобилей. [4]
Конкурирующие системы зарядки для зарядки постоянным током высокой мощности включают CHAdeMO (широко используется в Японии, ранее использовалась в Северной Америке и Европе) [5], GB/T (Китай), [6] и североамериканскую систему зарядки, разработанную Tesla. [7]
Возрождение интереса к электромобилям подстегнуло развертывание зарядных станций . Первоначально они получали доступ к обильному сетевому электричеству переменного тока, используя различные вилки по всему миру. Стандартизация в IEC 62196 для более сильных зарядных разъемов привела к появлению различных систем: 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) разработали план по добавлению общих проводов постоянного тока к существующим типам разъемов переменного тока, чтобы был только один «глобальный конверт», который подходил бы всем зарядным станциям постоянного тока. [8]
Предложение о «комбинированной системе зарядки» (CCS) было опубликовано на 15-м Международном конгрессе VDI (Ассоциация немецких инженеров) 12 октября 2011 года в Баден-Бадене . CCS определяет единый 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 производить зарядку до 200 ампер. Семь автопроизводителей (Audi, BMW, Daimler, Ford, General Motors, Porsche и Volkswagen) договорились в конце 2011 года о внедрении CCS в середине 2012 года. [9] [10] В мае 2012 года ACEA одобрила стандартизацию разъема Combo 2 по всему Европейскому союзу . [11] Позже в том же месяце к ACEA присоединились Европейская ассоциация поставщиков автомобильных деталей (CLEPA) и Союз электроэнергетической промышленности (EURELECTRIC). [12] Также в том же месяце на выставке EVS26 в Лос-Анджелесе были показаны прототипы устройств мощностью до 100 кВт . [13] Спецификации зарядки постоянным током в проекте IEC 62196-3 дают диапазон до 125 А при напряжении до 850 В. [14]
Семь автопроизводителей также согласились использовать HomePlug GreenPHY в качестве протокола связи. [15] Прототип для соответствующего разъема был разработан Phoenix Contact с целью выдерживать 10 000 циклов подключения. [16] Предложение по стандартизации было отправлено в IEC в январе 2011 года. [17] Запрос на использование протокола PLC для связи Vehicle2Grid был сделан в сентябре 2009 года в совместной презентации BMW, Daimler и VW на симпозиуме по технологиям ZEV Калифорнийского совета по воздушным ресурсам . [18] Это конкурировало с предложением шины CAN из Японии (включая CHAdeMO ) и Китая (GB/T 20234.3, отдельный стандарт разъема постоянного тока), и ни один из их автопроизводителей не подписался на CCS. Однако Китай был вовлечен в ранние стадии разработки дополнительных контактов постоянного тока. [16]
Volkswagen построил первую общедоступную станцию быстрой зарядки CCS, обеспечивающую 50 кВт постоянного тока в Вольфсбурге в июне 2013 года для тест-драйва VW E-Up , который должен был поставляться с разъемом для быстрой зарядки постоянного тока для CCS. [19] Две недели спустя BMW открыла свою первую станцию быстрой зарядки CCS для поддержки BMW i3 . [20] Начиная, по крайней мере, со второго Всемирного саммита по электромобилям в июне 2013 года ассоциация CHAdeMO, Volkswagen и Nissan выступают за многостандартные зарядные устройства постоянного тока, поскольку дополнительная стоимость станции с двумя протоколами составляет всего 5%. [21]
С 2014 года Европейский союз требует наличия Type 2 или Combo 2 в европейской сети зарядки электромобилей .
В Германии Charging Interface Initiative e. V. ( CharIN ) была основана автопроизводителями и поставщиками (Audi, BMW, Daimler, Mennekes, Opel, Phoenix Contact, Porsche, TÜV SÜD и Volkswagen) для содействия принятию CCS. Они отметили в пресс-релизе, что большинство автомобилей не могут заряжаться быстрее 50 кВт, поэтому это была первая общая выходная мощность станций CCS, которые будут построены в 2015 году. Следующим шагом стала стандартизация станций с выходной мощностью 150 кВт, которую они показали в октябре 2015 года, рассчитывая на будущую систему с выходной мощностью 350 кВт. [22] Volvo присоединилась к CharIN в 2016 году; [23] Tesla в марте 2016 года; [24] Lucid Motors (ранее Atieva) в июне 2016 года; [25] Faraday Future в июне 2016 года; Toyota в марте 2017 года. [26]
В Соединенных Штатах BMW и VW заявили в апреле 2016 года, что коридоры Восточного и Западного побережья имеют «полные» сети CCS. [27] В рамках урегулирования скандала с выбросами Volkswagen в 2016 году , VW обязался потратить 2 миллиарда долларов США в Соединенных Штатах в течение следующих 10 лет на CCS и другую инфраструктуру зарядки через дочернюю компанию Electrify America . [28] В рамках этих усилий будут построены зарядные станции мощностью до 150 кВт в общественных местах и до 350 кВт на шоссейных участках. Помимо CCS, должны были быть построены зарядные станции CHAdeMO. [29]
В ноябре 2016 года Ford, Mercedes, Audi, Porsche и BMW объявили, что построят сеть зарядных станций мощностью 350 кВт (до 500 А и 920 В) ( IONITY ) с 400 станциями в Европе [30] по цене €200 000 ($220 000) каждая. [31] Большинство электромобилей имеют напряжение аккумуляторной батареи ниже 400 вольт. При максимальном зарядном токе 500 А возможна зарядка мощностью до 220 кВт.
Производители EVSE предлагают зарядные устройства CCS, способные выдавать мощность свыше 350 кВт. Terra 360 [32] от ABB поддерживает зарядку мощностью до 360 кВт.
Зарядные устройства CCS, способные заряжать электромобили мощностью 400 кВт, включают в себя:
В октябре 2019 года компания Repsol разместила зарядные устройства CCS мощностью 400 кВт вблизи автомагистрали А-8 в Абанто-Зьербена , Бискайя , Испания . [41]
В мае 2022 года EUROLOOP объявила о запуске зарядного устройства WILLBERT Amber II S-HUB мощностью 720 кВт в 2023 году по всей Бельгии. [42]
В декабре 2022 года компания Fastned развернула зарядные устройства EVBox Troniq High Power 400 кВт в Де-Ватеринге, Нидерланды , вдоль трассы A8 недалеко от Остзаана в рамках своей сети зарядных станций. [43]
В апреле 2023 года компания Nxu продемонстрировала в Месе, штат Аризона , зарядное устройство CCS мощностью 700 кВт с резервным питанием от аккумуляторной батареи [44] .
В мае 2023 года компания Shell открыла новую станцию [45] с зарядными устройствами Kempower мощностью 400 кВт в Лонелиере за пределами Кристиансанна , Норвегия .
В июне 2023 года компания XC Power открыла новую зарядную станцию с технологией QiOn в Supercool Mobility Centers, группу зарядных устройств с основной мощностью до 990 кВт с неохлаждаемым CCS1 (до 240 кВт), а также зарядную станцию с жидкостной системой охлаждения мощностью до 990 кВт в городе Пуэбла , Мексика . [46]
В первой половине 2023 года Ford и General Motors объявили, что они переведут свои североамериканские линейки электромобилей с CCS1 на зарядный разъем NACS , начиная с модельного года 2025. [4] Эти компании переходят на конкурирующий стандарт зарядки, что вызвало ответ со стороны ассоциации Charging Interface Initiative (CharIN), которая продвигает стандарт CCS. Они указали в июне 2023 года, что «NACS не является опубликованным или признанным стандартом каким-либо органом по стандартизации. Чтобы любая технология стала стандартом, она должна пройти надлежащую процедуру в организации по разработке стандартов , такой как ISO, IEC и/или SAE». [47]
.svg/1280px-Electric_car_charging_(ACEA_terminology).svg.png)
Комбинированная система зарядки должна развиваться в соответствии с потребностями клиента. Версия 1.0 охватывает текущие общие характеристики зарядки переменного и постоянного тока, а версия 2.0 ориентирована на ближайшее и среднесрочное будущее. Спецификации и базовые стандарты для CCS 1.0 и CCS 2.0 описаны для зарядки постоянным током в Таблице 1 [ требуется ссылка ] и для зарядки переменным током в Таблице 2. [48]
Производители автомобилей, поддерживающие CCS, взяли на себя обязательство перейти на CCS 2.0 в 2018 году. [ необходима цитата ] Таким образом, производителям зарядных станций рекомендуется также поддерживать CCS 2.0 с 2018 года.
Спецификации CCS 3.0 еще не были точно определены [ на? ] . Все функции предыдущих версий должны быть сохранены для обеспечения обратной совместимости. Потенциальные дополнительные функции включают: [ нужна ссылка ]
В отличие от разъема и входа, которые зависят от географического положения, зарядная связь одинакова по всему миру. Обычно можно выделить два типа связи.
CCS различает два метода балансировки нагрузки. [ необходима ссылка ]
Для авторизации заряда обычно предусмотрены два подхода. [ кем? ]
Соединитель транспортного средства состоит из разъема транспортного средства, который монтируется на конце гибкого кабеля, и входного разъема транспортного средства, ответной части разъема, который находится 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 входного разъема транспортного средства, который был бы совместим как с существующими разъемами переменного тока транспортного средства, так и с дополнительными контактами постоянного тока. Как для типа 1, так и для типа 2 это было достигнуто путем расширения входного разъема двумя дополнительными контактами постоянного тока ниже существующих контактов переменного тока и связи. Полученные новые конфигурации обычно известны как Combo 1 и Combo 2.
Для автомобильного разъема постоянного тока реализация немного различается между Combo 1 и Combo 2. В случае Combo 1 разъем расширен двумя контактами постоянного тока, в то время как часть разъема типа 1 остается прежней, а контакты переменного тока (L1 и N) не используются. Для Combo 2 контакты переменного тока (L1, L2, L3 и N) полностью удалены из разъема, и поэтому часть разъема типа 2 имеет только три оставшихся 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 охватываются оригинальной частью разъема типа 1 или 2. Разъемы типа 1 и типа 2 описаны в IEC 62196-2, тогда как разъемы Combo 1 и Combo 2 описаны в IEC 62196-3 как конфигурации EE и FF. [ необходима цитата ]
Поскольку автомобильные соединители для зарядки постоянным током в соответствии с IEC 62196-3:2014 Ed.1 допускают зарядку постоянным током только с током до 200 А, они не в полной мере покрывают потребности будущей инфраструктуры зарядки. Следовательно, более поздняя редакция стандарта поддерживает токи до 500 А. Однако такие высокие токи требуют либо больших сечений кабеля, что приводит к тяжелым и жестким кабелям, либо 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 высокомощным соединителям постоянного тока, включая термодатчики, охлаждение и серебрение контактов. [49] CharIN исследует версии более 2 МВт для электрогрузовиков, и оборудование проходит испытания. [50] [51]
Система комбинированной зарядки в основном поддерживается европейскими и североамериканскими автопроизводителями. Зарядные устройства Type 1 и Combo 1 в основном встречаются в Северной и Центральной Америке, Корее и на Тайване, тогда как зарядные устройства Type 2 и Combo 2 можно найти в Европе, Южной Америке, Южной Африке, Аравии, Индии, Таиланде, Сингапуре, Тайване, Гонконге, Океании и Австралии. Для зарядки постоянным током в Китае используется конкурирующий стандарт GB/T 20234-2015 , а в Японии — CHAdeMO .
В Европейском союзе, согласно Директиве 2014/94/EU [52], все высокомощные зарядные пункты постоянного тока, установленные после 18 ноября 2017 года, должны были быть оборудованы в целях обеспечения совместимости как минимум разъемами Combo 2. [ необходима цитата ] Однако это не запрещает предоставление других зарядных пунктов с использованием, например, CHAdeMO или AC Rapid.
Большинство [53] электромобилей, продаваемых в США, производятся Tesla и, следовательно, изначально не поддерживают зарядку CCS, а вместо этого используют фирменный разъем Tesla с начала 2010-х годов по 2022 год, хотя более новые автомобили Tesla также поддерживают CCS с отдельно продаваемым адаптером. [54] В ноябре 2022 года Tesla переименовала свой ранее фирменный зарядный разъем в Североамериканский стандарт зарядки (NACS), сделав спецификации доступными для других производителей электромобилей и позволив ему поддерживать тот же стандарт сигнализации, что и CCS. [55] [56] [57] [58]
В 2023 году Ford Motor Company , General Motors и Rivian объявили, что будут использовать разъемы NACS вместо CCS на всех будущих североамериканских моделях BEV. Первоначально автомобили будут поставляться с адаптером в 2024 году, но новые модели, начиная с 2025 года, будут выпускаться с собственными портами NACS. [59] [60] [61]
Впоследствии другие компании EV подписали соглашения о внедрении собственного NACS, включая Aptera , BMW Group , Fisker , Honda , Hyundai Motor Group , Jaguar , Lucid , Mercedes-Benz , Nissan , Polestar , Subaru , Toyota и Volvo . Многие крупные сети зарядки и поставщики зарядного оборудования также объявили о поддержке NACS, включая EVgo, FLO, ABB E-Mobility и EverCharge. Впоследствии NACS был ратифицирован на международном уровне как стандарт SAE J3400.
Это привело к прогнозам, что CCS1 скоро устареет, так как он больше, тяжелее и дороже, чем NACS. [62] [63] [64] [65] [66]
В результате Hilton Worldwide объявила о соглашении с Tesla об установке 20 000 EVSE в 2 000 своих объектов в Северной Америке к 2025 году. [67]
Во многих других странах пока не существует предпочтительного стандарта, хотя CharIN рекомендовал расширенный Тип 2 и Комбо 2 в 2018 году. [68]
Приложение II … Технические характеристики пунктов подзарядки … Пункты подзарядки постоянного тока высокой мощности для электромобилей должны быть оборудованы, в целях обеспечения совместимости, как минимум разъемами комбинированной системы зарядки «Combo 2», как описано в стандарте EN 62196-3.
Приложение II … Технические характеристики пунктов подзарядки … Пункты подзарядки постоянного тока высокой мощности для электромобилей должны быть оборудованы в целях обеспечения совместимости как минимум разъемами комбинированной системы зарядки «Combo 2», как описано в стандарте EN 62196-3.