複合充電システム

Combined_Charging_System
複合充電システム( CCS ) は、電気自動車を充電 するための標準です。コンボ 1またはコンボ 2コネクタを使用して、最大350 キロワットの電力を供給できます。これらの 2 つのコネクタは、IEC 62196タイプ 1およびタイプ 2コネクタの拡張であり、2 つの追加の直流(DC) 接点があり、ハイパワー DC 高速充電を可能にします。
コネクタ:
コンボ 2 (左) と IECタイプ 2 (右)の比較
。2 つの大きな直流 (DC) ピンが下に追加され、ニュートラルと 3 相用の 4 つの交流 (AC) ピンが削除されます。
北米で使用されている CCS1 (Combined Charging Standard 1) DC 充電コネクタ。J1772標準 AC 充電コネクタ
の延長 典型的な複合充電システム (コンボ 2) 車両インレット
複合充電システムにより、地理的地域に応じてタイプ 1 およびタイプ 2 コネクタを使用して AC 充電が可能になります。2014 年以来、欧州連合は、欧州の電気自動車充電ネットワーク内でタイプ 2またはコンボ 2を提供することを要求しています。この充電環境には、充電カプラー、充電通信、充電ステーション、電気自動車、および負荷分散や充電認証などの充電プロセスのさまざまな機能が含まれます。2018 年に CharIN 組織が Type 2 と Combo 2 を推奨しましたが、残りの多くの国ではまだ推奨されている標準はありません。
電気自動車または電気自動車供給装置 (EVSE) は、CCS によってリストされた規格に従って AC または DC 充電をサポートしている場合、CCS 対応です。CCS をサポートする自動車メーカーには、BMW、Daimler、FCA、Ford、Jaguar、General Motors、Groupe PSA、Honda、Hyundai、Kia、Mazda、MG、Polestar、Renault、Rivian、Tesla、Tata Motors、および Volkswagen Group が含まれます。
米国では、BMW と VW が 2016 年 4 月に、東海岸と西海岸の回廊に「完全な」CCS ネットワークがあると主張しました。高出力 DC 充電用の競合する充電システムには、CHAdeMO (日本語)、Guobiao 推奨標準 20234 (中国語)、、Tesla Proprietary Connector (TPC) (Tesla 独自) などが

コンテンツ
1 歴史
2 技術設計
2.1 仕様のバージョン 2.2 充電通信 2.3 負荷分散 2.4 課金認証モード 2.5 車両連結器 2.6 ハイパワー充電
3 グローバルな受け入れ
4 参考文献
5 外部リンク

歴史
電気自動車への関心の復活は、充電ステーションの展開に拍車をかけました。当初、これらは世界中のさまざまなプラグを使用して豊富な AC主電源にアクセスしていました。高電流充電コネクタのIEC 62196での標準化により、さまざまなシステムが生まれました。タイプ 1 は主に北米と日本で使用され、タイプ 2 は他の場所で使用されました。DC 充電の場合、SAEと欧州自動車製造業者協会(ACEA) は、すべての DC 充電ステーションに適合する「グローバル エンベロープ」が 1 つだけになるように、既存の AC コネクタ タイプに共通の DC ワイヤを追加する計画を立てました。

DC 充電用のコンボ コネクタ (タイプ 2 の信号ピンのみを使用) および車両のコンボ インレット (AC 充電も可能)

CCSで充電する電気自動車
「複合充電システム」(CCS) の提案は、2011 年 10 月 12 日にバーデン バーデンで開催された第 15 回国際VDIコングレス (ドイツ技術者協会) で発表されました。 CCS は、最大 200アンペアでの充電を可能にする 2 ピン DC コネクタ用のスペースとともに、タイプ 1 またはタイプ 2 コネクタ用の十分なスペースを提供する車両側の単一のコネクタ パターンを定義します。自動車メーカー 7 社 (アウディ、BMW、ダイムラー、フォード、ゼネラル モーターズ、ポルシェ、フォルクスワーゲン) は、2011 年後半に 2012 年半ばに CCS を導入することに合意しました。 2012 年 5 月、ACEA は欧州連合全体で Combo 2 コネクタの標準化を承認しました。 ACEA は、その月の後半に欧州自動車サプライヤー協会(CLEPA) と電力産業連合(EURELECTRIC) が参加した。同月、ロサンゼルスで開催された EVS26 で、最大 100 kW のプロトタイプの実装が示されました。 IEC 62196-3 ドラフトの DC 充電仕様は、最大 850 V で最大 125 A の範囲を提供します。
自動車メーカー 7 社は、HomePlug GreenPHYを通信プロトコルとして使用することにも合意しました。マッチング プラグのプロトタイプは、10，000 回の接続サイクルに耐えることを目標に、フェニックス コンタクトによって開発されました。標準化提案は 2011 年 1 月に IEC に送信されました。 Vehicle2Grid通信にPLC プロトコルを使用する要求は、 2009 年 9 月にカリフォルニア州大気資源委員会での BMW、ダイムラー、VW の共同プレゼンテーションで行われました。ZEV技術シンポジウム。これは、日本 ( CHAdeMOを含む) および中国 (GB/T 20234.3、別の DC コネクタ標準)からのCAN バスの提案と競合し、どの自動車メーカーも CCS に署名しただし、中国は追加の DC ピンの開発の初期段階に関与していました。
Volkswagen は、2013 年 6 月にヴォルフスブルクに 50 kW DC を提供する最初の公共 CCS 急速充電ステーションを建設し、CCS 用の DC 急速充電器コネクタを備えたVW E-Upを試運転しました。 2 週間後、BMW はBMW i3をサポートするために、最初の CCS 急速充電ステーションを開設しました。少なくとも 2013 年 6 月の第 2 回 EV ワールド サミット以降、CHAdeMO 協会、フォルクスワーゲン、および日産はすべて、デュアル プロトコル ステーションの追加コストがわずか 5% であるため、マルチスタンダード DC 充電器を提唱しています。
ドイツでは、Charging Interface Initiative e. V. (CharIN) は、CCS の採用を促進するために、自動車メーカーとサプライヤー (Audi、BMW、Daimler、Mennekes、Opel、Phoenix Contact、Porsche、TÜV SÜD、および Volkswagen) によって設立されました。彼らはプレス リリースで、ほとんどの自動車は 50 kW より速く充電できないことを指摘しており、2015 年に建設される CCS ステーションの最初の一般的な出力はこれでした。次のステップは、10 月に示された 150 kW 出力のステーションの標準化でした。 2015 年、出力 350 kW の将来のシステムを見据えています。ボルボは 2016 年に CharIN に参加しました。 2016 年 3 月のテスラ。 Lucid Motors (以前の Atieva) 2016 年 6 月。 ファラデーの未来2016 年 6 月。2017 年 3 月のトヨタ
2016 年のフォルクスワーゲンの排出ガス スキャンダルの和解の一環として、フォルクスワーゲンは、子会社のElectrify Americaを通じて、CCS およびその他の充電インフラストラクチャに、今後 10 年間で米国で 20 億米ドルを費やすことを約束しました。この取り組みでは、コミュニティ ベースの場所では最大 150 kW、高速道路の場所では最大 350 kW の充電ステーションが建設されます。CCS の他に、CHAdeMO 充電ステーションが建設される予定でした。
2016 年 11 月、フォード、メルセデス、アウディ、ポルシェ、BMW は、ヨーロッパに 400 のステーションを備えた 350 kW (最大 500 A および 920 V) の充電ネットワーク ( IONITY ) を構築することを発表し、価格はそれぞれ 20 万ユーロ (22 万ドル) でした。 .

技術設計

充電コンポーネントの用語

仕様のバージョン
複合充電システムは、お客様のニーズに合わせて開発することを目的としています。バージョン 1.0 は AC および DC 充電の現在一般的な機能をカバーし、バージョン 2.0 は近い将来から中期的な未来に対応しました。CCS 1.0 と CCS 2.0 の仕様と基礎となる規格は、DC 充電については表 1 で、AC 充電については表 2 で説明されています。
CCS をサポートする自動車メーカーは、2018 年に CCS 2.0 に移行することを約束しました。したがって、充電ステーション メーカーは 2018 年以降、CCS 2.0 もサポートすることが推奨されます。
CCS 3.0 の仕様はまだ正確に定義されていません . 下位互換性を確保するために、以前のバージョンのすべての機能が保持されます。潜在的な追加機能は次のとおりです。
逆電力転送
誘導充電
ワイヤレス充電通信
「パンタグラフ」集電体によるバス充電

充電通信
地理的な場所に依存するコネクタとインレットとは異なり、充電通信は世界中で同じです。一般に、2 種類の通信を区別できます。
基本シグナリング (BS) は、 IEC 61851-1に従ってコントロール パイロット (CP) 接点を介して転送されるパルス幅変調 (PWM) 信号を使用して行われます。この通信は、安全関連の機能に使用されます。たとえば、コネクタが接続されているかどうか、接点が有効になる前 (または通電される前)、充電ステーションと電気自動車の両方が充電の準備ができているかどうかを示します。PWM信号のみでAC充電が可能です。この場合、充電ステーションは PWM のデューティ サイクルを使用して、充電ステーションで利用可能な最大電流をオンボード充電器に通知します (5% のパルス幅は、HLC が使用されることを示します)。
高レベル通信 (HLC) は、CP 接点 (電力線通信または PLC とも呼ばれます) を介して高周波信号を変調して、より複雑な情報を転送することによって行われます。これは、DC 充電やその他のサービスなどに使用できます。 「プラグ アンド チャージ」またはロード バランシング。高レベル通信は、標準 DIN SPEC 70121 およびISO/IEC 15118 シリーズに基づいています。

負荷分散
CCS は、負荷分散の 2 つの方法を区別します。
リアクティブ負荷分散により、電気自動車供給機器 (EVSE) から EV へのエネルギーの流れを瞬時に特定の制限まで変更できます。
スケジュールされたロード バランシングは、リアクティブ ロード バランシングをサポートし、さらに EVSE から EV へのエネルギー フローの計画をサポートします。たとえば、時間の経過に伴うさまざまな電力制限やコスト指標を使用します。たとえば、スマートグリッドでのエネルギー分配を最適化するために使用できます。

課金認証モード
料金の承認には、一般的に 2 つのアプローチが想定されます。
「プラグ アンド チャージ」では、ユーザーが車両にプラグを差し込むと、それ以上のユーザー操作なしで自動認証および承認プロセスが開始されます。支払いは自動的に行われます。
「外部決済」では、ユーザーは端末で RFID カードを使用して身元を確認するか、決済カードで決済を行ってから、課金を続行する必要が

車両連結器
CCS コンボ コネクタ

  コンボ 1

  コンボ 2
おおよその縮尺で表示されます。
車両カプラーは、フレキシブル ケーブルの端に取り付けられた車両コネクタと、車両内に配置されたコネクタの対応する車両インレットで構成されます。CCS カプラーは、IEC 62196-2 で説明されているように、北米規格のタイプ 1 カプラーとヨーロッパ規格のタイプ 2 カプラーに基づいていました。複合充電システムの課題の 1 つは、既存の AC 車両コネクタと追加の DC 接点の両方と互換性のある車両インレットを開発することでした。タイプ 1 とタイプ 2 の両方で、これは既存の AC および通信接点の下に 2 つの追加の DC 接点でインレットを拡張することによって達成されました。結果として得られる新しい構成は、一般にコンボ 1 およびコンボ 2 として知られています。
DC 車両コネクタの場合、実装はコンボ 1 とコンボ 2 の間でわずかに異なります。コンボ 1 の場合、コネクタは 2 つの DC 接点によって拡張されますが、コネクタのタイプ 1 部分は AC 接点 (L1 & N)未使用です。コンボ 2 の場合、AC 接点 (L1、L2、L3 & N) はコネクタから完全に取り外されているため、コネクタのタイプ 2 部分には 3 つの接点 (2 つの通信接点と保護アース) しか残っ車両インレットは、非 CCS AC 充電を可能にするために AC 接点を保持する場合が
どちらの場合も、通信および保護アース機能は、コネクタの元のタイプ 1 または 2 部分によってカバーされます。タイプ 1 およびタイプ 2 コネクタは IEC 62196-2 で説明されていますが、コンボ 1 およびコンボ 2 コネクタは IEC 62196-3 で構成 EE および FF として説明されています。
タイプ 1 およびコンボ 1 カプラーの嵌合テーブル
  ケーブルコネクタ
タイプ1
コンボ 1
車両入口
タイプ1
AC 充電、単相
かみ合わない
コンボ 1
DC充電
タイプ 2 とコンボ 2 カプラーの嵌合テーブル
  ケーブルコネクタ
タイプ2
コンボ 2
車両入口
タイプ2
AC 充電、単相または三相
かみ合わない
コンボ 2
DC充電

ハイパワー充電
詳細は「 メガワット充電システム」を参照
IEC 62196-3:2014 Ed.1 に準拠した DC 充電用の車両カプラーは、最大 200 A の電流でしか DC 充電を許可しないため、将来の充電インフラストラクチャのニーズを十分にカバーしその結果、規格の最新版では最大 500 A の電流がサポートされます。ただし、このような大電流では、ケーブルの断面積が大きくなり、ケーブルが重くて固くなるか、またはより細いケーブルが必要な場合は冷却が必要になります。さらに、接触抵抗は、より多くの熱放散につながります。これらの技術的問題に対処するために、規格 IEC TS 62196-3-1 では、熱感知、冷却、接点の銀メッキなど、ハイパワー DC カプラーの要件について説明しています。 CharIN は、電気トラック用に 2 MW を超えるバージョンを調査しており、機器がテストされています。

グローバルな受け入れ
複合充電システムは、主にヨーロッパおよび北米の自動車メーカーによって推進されています。タイプ 1 とコンボ 1 の充電器は主に北米と中米、韓国、中国台湾で見られますが、タイプ 2 とコンボ 2 は北米と南米、ヨーロッパ、南アフリカ、アラビア、インド、シンガポール、中国香港、中国台湾で見られます。オセアニアとオーストラリア。DC 充電には、競合する規格であるGB/T 20234-2015が中国で使用されていますが、日本ではCHAdeMOが使用されています。残りの多くの国では、2018年にCharIN が Type 2 と Combo 2 を推奨しましたが、まだ推奨されている標準はありません。 2017 年 18 月 18 日、相互運用性のために、少なくとも Combo 2 コネクタを装備する必要がただし、CHAdeMO やAC Rapidなどを使用した他の充電ポイントの提供を禁止するものではありません。

参考文献
^ “”Tesla Model 3 は、電気自動車の充電基準を設定する可能性があります”” . エレクトリック。2017 年 4 月 12 日。
^ 「IONIQ Electric – 110 マイル EV の完全なヒュンダイ ウォークスルー ビデオ」 .
^ 「VW、BMW など、東海岸、西海岸の回廊での DC 急速充電」 . グリーン車レポート. 2016 年 9 月 14 日。
^ バルガヴァ、ヘマント。ベーム、ジョナス。パーカー、ジェフリー G. （2021 年 1 月 27 日)。「テスラの充電ステーションはどのようにして他のメーカーを圧倒したか」 . ハーバード ビジネス レビュー。
^ 「充電式車両の充電の標準化に関する ACEA の見解と推奨事項」 (PDF) . ACEA – 欧州自動車製造業者協会。2011-03-02. 2012-12-02 のオリジナルからアーカイブ (PDF) 。
^ 「電気自動車のユニバーサル充電」 . Auto123.com. 2011-11-15。
^ 「自動車メーカー 7 社が、調和の取れた電気自動車の急速充電ソリューションで協力」 . フォード。2012-03-08のオリジナルからのアーカイブ。2012年 4 月 9 日閲覧。| |
^ 「 電気充電式車両の充電の標準化に関する ACEA の見解と推奨事項」 (PDF) (プレスリリース)。欧州自動車製造業者協会。2012 年 5 月 4 日。
^ 「ACEA、CLEPA、および EURELECTRIC は、充電可能な車両を充電するための単一規格を促進します」 (PDF) (プレス リリース)。欧州自動車製造業者協会。2012 年 5 月 25 日。
^ 「Weltweit tätige Automobilhersteller zeigen Schnellladen an Elektrofahrzeugen auf der EVS26」 . フォルクスワーゲン AG。2012-05-03. 2012-12-17にオリジナルからアーカイブ。2012 年5 月 8日閲覧。
^ 「Eモビリティ向けソリューション」 (PDF) . フェニックスコンタクト。2013. 2016-03-04のオリジナル (PDF)からのアーカイブ。2015 年10 月 8日閲覧。
^ 「自動車メーカー7社が共同EV充電システムで合意」 . 2011-10-12。2014-02-01のオリジナルからのアーカイブ。2012年 4 月 9 日閲覧。
^ 「e-モビリティ「ツーインワン」」”” . EuE24. 2012 年 4 月. フエニックス コンタクトへのインタビュー. 2014-02-03のオリジナルからのアーカイブ. 2012-04-09に取得.
^ 「Combined Charging: das Universelle Ladesystem für Elektrofahrzeuge wird erstmals an Fahrzeugen deutscher Hersteller gezeigt」 . BMWグループ。2011-10-11 . 2012年 4 月 9 日閲覧。
^ 「BMW、ダイムラー、VW が、Vehicle2Grid 通信、充電器の調和に関するグローバルな e モビリティ標準化を提案」 . 2009-09-26 . 2012年 4 月 9 日閲覧。
^ “”Erste öffentliche 50 KW DC Schnellladesäule auf der e-Mobility-Station in Wolfsburg eingeweiht”” . Landesinitiative Elektromobilität Niedersachsen。2013-06-20。2013-06-27のオリジナルからのアーカイブ。2013 年7 月9 日閲覧。
^ “Schnellladestation an der BMW Welt eröffnet” . BMWグループ。2013-07-04。プレスリリース。2013 年7 月9 日閲覧。
^ 「ノルウェーで開催された 2013 World EV Summint – チャデモ、日産、フォルクスワーゲンは、インフラストラクチャの展開と EV の採用を加速するため、マルチスタンダードの急速充電を推進することで一致しています」 (PDF) . チャデモ協会ヨーロッパ。2013-06-11。2013-09-25にオリジナル (PDF)からアーカイブ。2013 年7 月9 日閲覧。
^ 「CharIN e.V. は、次のレベルの電気自動車急速充電を実証します」 (PDF) . 2015-10-14 . 2015 年12 月14 日閲覧。
^ 「Volvo Cars ger en känga åt Tesla」 .
^ 「CharIN e.V. はテスラモーターズのメンバーを歓迎します」 . 2016-11-09。
^ 「CharIN e.V. は Atieva Inc を歓迎します」 . 2016-11-09。
^ 「トヨタ モーター ヨーロッパが CharIN eV に参加」 CharIN . 2017年3 月 31 日閲覧。
^ 「フォルクスワーゲン ディーゼルゲートとの和解には、電気自動車への 20 億ドルの投資が含まれる」 .
^ 「私たちの計画」 . アメリカを電化。
^ 「大手自動車メーカー 5 社が力を合わせて、ヨーロッパの電気自動車用に 400 の超高速 (350 kW) 充電ステーションを展開する」 . エレクトリック。2016-11-29 . 2016 年11 月 29 日閲覧。
^ 「自動車メーカーは、2020 年までにヨーロッパに 400 の自動車用充電ステーションを計画しています」 . ロイター。2017-03-11 . 2018-05-04閲覧。
^ 「複合充電システム仕様」 . 2017-09-26. 2018-02-12のオリジナルからのアーカイブ。2017 年 11月17 日閲覧。
^ 国際電気標準会議https://www.iec.ch/dyn/www/f?p=103:23:9087749439920::::FSP_ORG_ID，FSP_LANG_ID:1426，25
^ 「CharIN は 2 MW 以上の電力を持つ超強力な充電器を開発」 . InsideEV。2019 年 9 月 26 日。2020 年8 月 11 日に元の場所からアーカイブされました。
^ 「NREL と CharIN が米国でメガワット充電システムをテスト」 . クリーンテクニカ。2020 年 10 月 13 日。2020 年 10月 16 日に元の場所からアーカイブされました。
^ 「CharINワールドマップ」 （PDF） .
^ 指令 2014/94/EU (代替燃料インフラの展開に関する) (レポート)。欧州議会。2014 年 10 月 22 日。付録 II … 充電ポイントの技術仕様 … 電気自動車用の直流 (DC) 高出力充電ポイントには、相互運用性を目的として、少なくとも規格に記載されている複合充電システム「コンボ 2」のコネクタを装備する必要が EN 62196-3。

外部リンク
充電インターフェース イニシアチブ(CharIN)”