Med populariteten af elektriske køretøjer er opladningsteknologi blevet et af kerneelementerne for at fremme udviklingen af elektrisk transport. Blandt dem er CCS (Combined Charging System) opladningsstandard, som en global opladningsstandard, meget udbredt i hurtigopladningssystem for elektriske køretøjer på det europæiske og amerikanske marked. Efterhånden som kinesiske virksomheder gradvist kommer ind på det europæiske og amerikanske marked, har CCS-opladningsstandarden gradvist tiltrukket sig flere ingeniørers opmærksomhed.
Denne artikel vil diskutere de grundlæggende principper, karakteristika og relaterede konsistensteststandarder for CCS-ladestandarden på en letforståelig måde.
Udviklingshistorien og interfacedesignet af CCS-opladningsstandarden:
Historien om CCS-opladningsstandard kan spores tilbage til 2011. På det tidspunkt dukkede forskellige opladningsstandarder op på elbilmarkederne i Europa, Nordamerika og Asien, hvilket medførte problemer med interoperabilitet og opladningskomfort til udviklingen af elektriske køretøjer verden over. For at løse dette problem foreslog European Automobile Manufacturers Association (ACEA) CCS-opladningsstandardforslaget, som har til formål at integrere AC- og DC-opladning i et samlet system. Det fysiske interface af stikket er designet som en kombineret stikdåse med integrerede AC- og DC-grænseflader, som kan være kompatible med 3 ladetilstande: enfaset AC-opladning, trefaset AC-opladning og DC-opladning. Det kan give mere fleksible opladningsmuligheder til elbiler. CCS Combo 1.0-standarden blev officielt udgivet i 2012.
I 2014 blev CCS Combo 2.0 frigivet, hvilket er en vigtig opgradering til den tidligere version, der yderligere forbedrer opladningskraften og understøtter hurtigere DC-opladning. Denne version af CCS-standarden er også blevet brugt bredt på de europæiske og nordamerikanske markeder. Siden da er CCS-standarden blevet gentaget to gange (CCS Combo 2.0.1 og CCS Combo 2.0.2) i 2017 og 2020, hvilket yderligere forbedrer ladekraften og forbedrer sikkerheden.
Af historiske årsager inkluderer CCS to fysiske stikdesigns. Den venstre side af ovenstående billede er CCS Type 2 stikket (CCS2 forkortet), som hovedsageligt bruges på det europæiske marked. Den højre side er CCS Type 1 (CCS1 forkortet), som hovedsageligt bruges på det nordamerikanske marked, herunder USA og Canada. Det første bogstav C i CCS står for Combined. Det kaldes "kombineret", fordi ladeporten integrerer AC-delen (øverste del) og DC-delen (nederste del). Kun den øverste del af grænsefladen bruges under AC-opladning, og den nederste DC-grænseflade bruges til energitransmission under DC-opladning, og nogle ben på det øverste stik bruges til kommunikation. Det er værd at nævne, at i modsætning til CAN-kommunikationen, der bruges i den nationale standard DC-opladning, opnås kommunikationen mellem det elektriske køretøj (EV) og ladebunken (EVSE) i CCS AC og DC-opladning via Control Pilot (CP)-grænsefladen . Stifterne relateret til opladningskontrol er:
CP - Kontrolpilot:
Sender PWM-signaler til AC-opladningskontrol og moduleringssignaler baseret på strømledningskommunikation (PLC) til etablering af højniveaukommunikation i AC- eller DC-opladning.
PP - Nærhed Pilot:
Der er en forudindstillet modstand mellem denne pin og PE, som gør det muligt for EV at genkende, at ladepistolhovedet er tilsluttet og kablets maksimale strømbærende kapacitet.
PE - Beskyttelsesjord:
Den bruges til EV-jordingsbeskyttelse og fungerer også som referencejord for CP og PP.
Internationale standarder relateret til CCS:
Standarderne i forbindelse med opladning er store og komplekse. På grund af pladsbegrænsning vil denne artikel kort forklare flere standarder, der er tæt relateret til CCS AC og DC opladning.
IEC 61851-1
IEC 61851-serien af standarder er den tidligste internationale ladesystemstandard udviklet af IEC-organisationen og kan kaldes hjørnestenen i opladningsstandarder. Det har vigtig referencebetydning for formuleringen af ladesystemstandarder i andre lande eller formuleringen af efterfølgende ladestandarder såsom DIN70121 eller ISO15118.
IEC61851-1 fastlægger de generelle krav til opladningssystemet, især specifikationerne for AC-opladning. Inklusive mit lands AC-opladningsstandard GB/T18487.1-2015 trækker den også på den samme kontrolvejledningsmetode.
Enkelt sagt er vejledningen til AC-ladestyring at opnå ændringen af detektionspunktspændingen på CP-linjen ved at tilslutte ladepistolhovedet og kontrollere åbning og lukning af S2-kontakten på køretøjets ende, for at realisere genkendelsen og koblingen af ladetilstanden mellem køretøjet og bunken. Derudover informerer ladebunken køretøjet om den maksimale strøm, der kan leveres ved at generere PWM-signaler med forskellige driftscyklusser.
Da den faktiske opladningsstrategi under AC-opladning implementeres af den indbyggede oplader OBC. Derfor kan kravene til informationsinteraktion mellem køretøjet og pælen kun opfyldes ved ændringen af detektionspunktets spænding og driftscyklus. Når det kommer til DC-opladning, på grund af den åbenlyse stigning i efterspørgslen efter informationsinteraktion mellem køretøjet og bunken, kan simple analoge signaler ikke længere opfylde behovene. Derfor definerer IEC 61851-1 i tilstand 4, at højniveaukommunikation (HLC) opnås gennem CP-linjen for at transmittere DC-opladningsprotokollen defineret i IEC 61851-23.
Den digitale kommunikation på højt niveau i CCS anvender strømlinjekommunikation (PLC) baseret på HomePlug GreenPHY som datalink-lagprotokollen. Enkelt sagt kobles det OFDM-modulerede højfrekvente signal til CP-signallinjen gennem et modem installeret på CP-signalkredsløbet på ladebunken eller køretøjet og demoduleres af modemmet i den anden ende. Dette muliggør en kommunikationshastighed på op til 10 Mbit/s uden at tilføje yderligere kommunikationsstifter, hvilket giver en informationsinteraktionskanal med høj båndbredde til interaktion med DC-opladningsinformation og avancerede funktioner såsom plug-and-play-opladning og endda interaktion mellem køretøjer og net.
BPT (V2G) vil være fokus for den fremtidige udvikling af opladningsmarkedet i Europa og USA. På grund af energistrukturens karakteristika i Europa og USA er distribueret energi (DER) blevet en bredt accepteret og anerkendt udviklingsretning. Som et naturligt højkvalitets energilagringsmedium skal EV-batterier deltage i reguleringen af smart grids. Frigivelsen af de eksisterende nye standarder har kun teknisk fjernet forhindringerne fra bilen til ladebunken, men fra bunken til betjeningsplatformen til strømfordeleren er der stadig mange problemer med inkonsistente standarder.
På grund af kommunikationsegenskaberne for CCS, baseret på den eksisterende teknologi, kan der desuden ikke kun realiseres tovejs strømtransmission af DC, men AC V2G kan også realiseres. Derfor kan konsistenstest i forbindelse med AC-nettilslutning også blive et fokus for fremtidens nye energikøretøjs F&U-personale.