Med elfordonens popularitet har laddningsteknik blivit ett av kärnelementen för att främja utvecklingen av elektriska transporter. Bland dem används laddningsstandarden CCS (Combined Charging System), som en global laddningsstandard, i stor utsträckning i snabbladdningssystemet för elfordon på de europeiska och amerikanska marknaderna. När kinesiska företag gradvis kommer in på de europeiska och amerikanska marknaderna har CCS-laddningsstandarden gradvis uppmärksammats av fler ingenjörer.
Den här artikeln kommer att diskutera de grundläggande principerna, egenskaperna och relaterade konsistensteststandarder för CCS-laddningsstandarden på ett lättförståeligt sätt.
Utvecklingshistoriken och gränssnittsdesignen för CCS-laddningsstandard:
Historiken för CCS-laddningsstandard kan spåras tillbaka till 2011. Vid den tiden dök olika laddningsstandarder upp på elfordonsmarknaderna i Europa, Nordamerika och Asien, vilket ledde till problem med interoperabilitet och laddningsbekvämlighet för utvecklingen av elfordon över hela världen. För att lösa detta problem föreslog European Automobile Manufacturers Association (ACEA) förslaget CCS-laddningsstandard, som syftar till att integrera AC- och DC-laddning i ett enhetligt system. Kontaktens fysiska gränssnitt är utformat som ett kombinerat uttag med integrerade AC- och DC-gränssnitt, som kan vara kompatibla med 3 laddningslägen: enfas AC-laddning, trefas AC-laddning och DC-laddning. Det kan ge mer flexibla laddningsmöjligheter för elfordon. CCS Combo 1.0-standarden släpptes officiellt 2012.
I 2014 släpptes CCS Combo 2.0, vilket är en viktig uppgradering till den tidigare versionen, som ytterligare förbättrar laddningskraften och stödjer snabbare DC-laddning. Denna version av CCS-standarden har också blivit allmänt antagen på de europeiska och nordamerikanska marknaderna. Sedan dess har CCS-standarden upprepats två gånger (CCS Combo 2.0.1 och CCS Combo 2.0.2) under 2017 och 2020, vilket ytterligare förbättrar laddningskraften och förbättrar säkerheten.
Av historiska skäl inkluderar CCS två fysiska pluggar. Den vänstra sidan av bilden ovan är CCS Type 2-kontakten (CCS2 förkortas), som huvudsakligen används på den europeiska marknaden. Den högra sidan är CCS Type 1 (CCS1 förkortat), som främst används på den nordamerikanska marknaden, inklusive USA och Kanada. Den första bokstaven C i CCS står för Combined. Det kallas "kombinerat" eftersom laddningsporten integrerar AC-delen (övre delen) och DC-delen (nedre delen). Endast den övre delen av gränssnittet används under AC-laddning, och det nedre DC-gränssnittet används för energiöverföring under DC-laddning, och några stift på den övre kontakten används för kommunikation. Det är värt att nämna att, till skillnad från CAN-kommunikationen som används i den nationella standarden DC-laddning, uppnås kommunikationen mellan elfordonet (EV) och laddningshögen (EVSE) i CCS AC- och DC-laddning via Control Pilot (CP)-gränssnittet . Stiften relaterade till laddningskontroll är:
CP - Kontrollpilot:
Sänder PWM-signaler för AC-laddningsstyrning och moduleringssignaler baserade på kraftledningskommunikation (PLC) för att etablera högnivåkommunikation i AC- eller DC-laddning.
PP - Proximity Pilot:
Det finns ett förinställt motstånd mellan detta stift och PE, vilket gör att EV kan känna igen att laddningspistolens huvud är anslutet och kabelns maximala strömkapacitet.
PE - Skyddsjord:
Den används för EV-jordningsskydd och fungerar även som referensjord för CP och PP.
Internationella standarder relaterade till CCS:
Standarderna för laddning är stora och komplexa. På grund av utrymmesbegränsningar kommer denna artikel kort att förklara flera standarder som är nära relaterade till CCS AC- och DC-laddning.
IEC 61851-1
IEC 61851-serien av standarder är den tidigaste internationella laddningssystemstandarden som utvecklats av IEC-organisationen och kan kallas hörnstenen i laddningsstandarder. Det har en viktig referensbetydelse för utformningen av laddningssystemstandarder i andra länder eller utformningen av efterföljande laddningsstandarder som DIN70121 eller ISO15118.
IEC61851-1 anger de allmänna kraven för laddningssystemet, särskilt specifikationerna för AC-laddning. Inklusive mitt lands AC-laddningsstandard GB/T18487.1-2015, bygger den också på samma kontrollvägledningsmetod.
Enkelt uttryckt är vägledning för AC-laddningsstyrning att uppnå förändringen av detekteringspunktsspänningen på CP-linjen genom att ansluta laddningspistolens huvud och styra öppningen och stängningen av S2-omkopplaren på fordonsänden, för att förverkliga igenkänning och omkoppling av laddningstillståndet mellan fordonet och högen. Dessutom informerar laddningshögen fordonet om den maximala ström som kan tillhandahållas genom att generera PWM-signaler med olika arbetscykler.
Eftersom den faktiska laddningsstrategin under AC-laddning implementeras av den inbyggda laddaren OBC. Därför kan kraven på informationsinteraktion mellan fordonet och högen uppfyllas endast genom ändring av detekteringspunktens spänning och arbetscykel. När det kommer till DC-laddning, på grund av den uppenbara ökningen av efterfrågan på informationsinteraktion mellan fordonet och högen, kan enkla analoga signaler inte längre möta behoven. Därför definierar IEC 61851-1 i läge 4 att högnivåkommunikation (HLC) uppnås genom CP-linjen för att överföra DC-laddningsprotokollet definierat i IEC 61851-23.
Den digitala kommunikationen på hög nivå av CCS använder kraftledningskommunikation (PLC) baserad på HomePlug GreenPHY som datalänkslagerprotokoll. Enkelt uttryckt kopplas den OFDM-modulerade högfrekventa signalen till CP-signallinjen genom ett modem installerat på CP-signalkretsen i laddningshögen eller fordonet och demoduleras av modemet i andra änden. Detta möjliggör en kommunikationshastighet på upp till 10 Mbit/s utan att lägga till ytterligare kommunikationsstift, vilket ger en informationsinteraktionskanal med hög bandbredd för interaktion med DC-laddningsinformation och avancerade funktioner som plug-and-play-laddning och även interaktion mellan fordon och nät.
BPT (V2G) kommer att stå i fokus för den framtida utvecklingen av laddningsmarknaden i Europa och USA. På grund av egenskaperna hos energistrukturen i Europa och USA har distribuerad energi (DER) blivit en allmänt accepterad och erkänd utvecklingsriktning. Som ett naturligt högkvalitativt energilagringsmedium måste EV-batterier delta i regleringen av smarta elnät. Utgivningen av de befintliga nya standarderna har bara tekniskt tagit bort hindren från bilen till laddningshögen, men från högen till driftplattformen till strömfördelaren finns det fortfarande många problem med inkonsekventa standarder.
Dessutom, på grund av kommunikationsegenskaperna hos CCS, baserat på den befintliga tekniken, kan inte bara dubbelriktad kraftöverföring av DC realiseras, utan AC V2G kan också realiseras. Därför kan konsistenstestning relaterade till AC-nätanslutning också bli ett fokus för framtida FoU-personal för nya energifordon.