SAE J1772-standaard (TYPE1 EV oplaadstekker)
- Apr 16, 2017 -

SAE J1772 ( IEC Type 1) is een Noord-Amerikaanse norm voor elektrische connectoren voor elektrische voertuigen die wordt onderhouden door SAE International en heeft de formele titel "SAE Surface Vehicle Recommended Practice J1772, SAE elektrische voertuig geleidende ladingkoppeling". [1] Het behandelt de algemene fysieke, elektrische, communicatieprotocol- en prestatie-eisen voor het geleidende laadsysteem en de koppeling van het elektrische voertuig. De bedoeling is om een gemeenschappelijke elektrische geleidende ladingsysteemarchitectuur voor elektrisch voertuig te definiëren, inclusief operationele vereisten en de functionele en dimensionele vereisten voor de voertuiginlaat en paringsconnector.


Geschiedenis

De oudere Avcon-connector, hier te zien op een Ford Ranger EV

De belangrijkste stimulans voor de ontwikkeling van SAE J1772 was afkomstig van de California Air Resources Board. Vroegere elektrische voertuigen zoals de General Motors EV1 hadden inductieve opladerkoppelingen gebruikt. Deze werden uitgesloten ten gunste van geleidende koppeling om elektriciteit te leveren voor het opladen, waarbij de California Air Resources Board in juni 2001 genoegen nam met de SAE J1772-2001-norm [2] als oplaadinterface voor elektrische voertuigen in Californië. [3] Avcon vervaardigde een rechthoekige connector die voldoet aan die SAE J1772 REV NOV 2001-specificatie die in staat was om tot 6,6 kW elektrisch vermogen te leveren. [4] (Foto's en beschrijving van deze oude revisie rechthoekige "AVCon-connector" en "AVCon-inlaat" staan op [5] )

De CARB-verordening van 2001 verplichtte het gebruik van SAE J1772-2001 vanaf het modeljaar 2006. Latere vereisten vroegen om hogere stromen te gebruiken dan de Avcon-connector zou kunnen bieden. Dit proces leidde tot het voorstel voor een nieuw ontwerp met ronde connectoren van Yazaki, dat een verhoogde vermogensafgifte mogelijk maakt van maximaal 19,2 kW, geleverd via eenfase 120-240 V wisselstroom tot 80 ampère. In 2008 publiceerde de CARB een ontwerpwijziging op sectie 1962.2 Titel 13 die het gebruik van de naderende SAE J1772-norm verplicht stelde, beginnend met het modeljaar 2010. [6]

Type 1 "J1772" (Japan / VS) langzame AC-connector

De Yazaki-stekker die is gebouwd volgens de nieuwe SAE J1772-stekkerstandaard heeft met succes de certificering bij UL afgerond. De standaardspecificatie werd vervolgens door de SAE-commissie in juli 2009 goedgekeurd. [7] Op 14 januari 2010 werd de SAE J1772 REV 2009 goedgekeurd door de SAE Motor Vehicle Council. [8] Ondernemingen die deelnemen aan of ondersteuning bieden voor de herziene norm uit 2009 zijn onder andere Smart, Chrysler, GM, Ford, Toyota, Honda, Nissan en Tesla.

De SAE J1772-2009-connectorspecificatie is toegevoegd aan de internationale IEC 62196-2-standaard ("Deel 2: Dimensionale compatibiliteit en uitwisselbaarheidseisen voor wisselstroompennen en contactbuisaccessoires") met stemmen over de definitieve specificatie om in mei 2011 te sluiten. [9] De SAE J1772-connector wordt beschouwd als een "Type 1" -implementatie die een enkelfasige koppeling levert. [10]

Voertuig uitrusting

De SAE J1772-2009 werd door de autofabrikanten van elektrische voertuigen van na 2000, zoals de derde generatie van de Chevrolet Volt en Nissan Leaf, overgenomen als de eerste modellen. De connector werd standaarduitrusting op de Amerikaanse markt vanwege de beschikbaarheid van laadstations met dat plugtype in het elektrische voertuignetwerk van de natie (met behulp van financiering zoals ChargePoint America-programma's die subsidies ontlenen aan bepalingen van de Amerikaanse herstel- en herinvesteringswet) .

De Europese versies waren ook uitgerust met een SAE J1772-2009-inlaat totdat de automobielindustrie zich vestigde op de IEC Type 2 "Mennekes" -connector als de standaardinlaat - omdat alle IEC-connectors hetzelfde SAE J1772-signaleringsprotocol gebruiken dat de autofabrikanten auto's verkopen met ofwel een SAE J1772-2009-inlaat of een IEC Type 2-inlaat, afhankelijk van de markt. Er zijn ook (passieve) adapters beschikbaar die J1772-2009 naar IEC Type 2 kunnen omzetten en vice versa. Het enige verschil is dat de meeste Europese versies een ingebouwde lader hebben die kan profiteren van driefasige elektrische stroom met hogere spanning- en stroomlimieten, zelfs voor hetzelfde elektrische basisvoertuigmodel (zoals Chevrolet Volt / Opel Ampera).

Gecombineerd laadsysteem (CCS)

Hoofdartikel: Gecombineerd laadsysteem Type 1 CCS langzame AC en snelle DC-connector

SAE ontwikkelt een Combo Coupler-variant van de J1772-2009-connector met extra pinnen voor snel gelijkstroomladen bij 200-450 volt gelijkstroom en tot 90 kW. Hiermee wordt ook Power Line Carrier-technologie gebruikt om te communiceren tussen het voertuig, de externe lader en het smart grid. [11] Zeven autofabrikanten (Audi, BMW, Daimler, Ford, General Motors, Porsche, Volvo en Volkswagen) waren overeengekomen om het "Gecombineerde laadsysteem" medio 2012 in te voeren. [12] De eerste voertuigen met de SAE Combo-stekker waren de BMW i3 die eind 2013 werd uitgebracht en de Chevrolet Spark EV werd in 2014 uitgebracht. [13] In Europa is de combo-koppeling gebaseerd op de Type 2 (VDE) AC-oplaadconnector behoud van volledige compatibiliteit met de SAE-specificatie voor DC-laden en het GreenPHY PLC-protocol. [14]

eigenschappen

connector

De J1772-2009-connector is ontworpen voor eenfasige elektrische systemen met 120 V of 240 V, zoals die worden gebruikt in Noord-Amerika en Japan. De ronde 43 millimeter (1,7 inch) diameter connector heeft vijf pinnen, met drie verschillende pengrootten (te beginnen met de grootste), voor elk van:

  • AC lijn 1 en lijn 2

  • Grondpen

  • Nabijheidsdetectie en stuurpiloot

Nabijheidsdetectie
Voorkomt beweging van de auto terwijl deze op de oplader is aangesloten.
Stuurpiloot
Communicatielijn gebruikt om het oplaadniveau tussen de auto en de lader te coördineren, evenals andere informatie.

Een vierkante golf van 1 kHz op ± 12 volt gegenereerd door de elektrische voertuigtoevoerapparatuur (EVSE, dwz het laadstation) op de stuurpilot om de aanwezigheid van het voertuig te detecteren, de maximaal toegestane laadstroom te communiceren en het laden te regelen. [15]

De connector is ontworpen om 10.000 paringscycli (een verbinding en een ontkoppeling) en blootstelling aan de elementen te weerstaan. Met een koppelingscyclus per dag zou de levensduur van de connector langer moeten zijn dan 27 jaar.

Opladen

De J1772-standaard definieert twee oplaadniveaus: [8]


Spanning Fase Piekstroom macht
AC niveau 1 120 V Eenfase 16 A 1,92 kW
AC niveau 2 240 V Gesplitste fase 32 A (2001)
80 A (2009)
7,68 kW
19,20 kW

De SAE J1772-commissie heeft ook een DC-connector voorgesteld op basis van de SAE J1772-2009 AC-connectorvorm met extra gelijkstroom- en aardingspennen om het opladen te ondersteunen bij 200-450 V DC en 80 A (36 kW) voor DC Level 1 en tot 200 A (90 kW) voor DC Level 2 [16] na evaluatie van de J1772-2009-connector tegen andere ontwerpen, inclusief de JARI / TEPCO-connector gebruikt door het CHAdeMO DC snellaadprotocol. [17] De SAE DC Level 3- oplaadniveaus zijn nog niet vastgesteld, maar de standaard zoals deze bestaat vanaf 2009 heeft het potentieel om op te laden bij 200-600 V DC bij een maximum van 400 A (240 kW).

Bijvoorbeeld, een lader van 240 kW die een plug-in-voertuig laadt, zoals de BMW i3 met range-extender die 100 mijl per 21,7 kWh (155 MPGe, 217 Wh per mijl) krijgt, zou ongeveer 18 mijl bereik per minuut krijgen die een bestuurder besteedt opladen gedurende de hele levensduur van de auto. Om dit in perspectief te plaatsen, de Ford Taurus FWD 3.5L, die de EPA vergelijkt als een gemiddelde nieuwe alleen-benzine auto, krijgt 23 MPG, wat betekent dat een benzinepomp die met 7 gallon per minuut pompt, 161 km bereik per minuut levert een bestuurder spendeert gas gedurende de hele levensduur van de auto. [18]

Veiligheid

De J1772-standaard bevat verschillende niveaus van schokbescherming, waardoor de veiligheid van het opladen wordt gewaarborgd, zelfs in natte omstandigheden. Fysiek zijn de verbindingspinnen geïsoleerd in het binnenste van de connector wanneer ze zijn gekoppeld, zodat er geen fysieke toegang tot die pinnen is. Wanneer ze niet gepaard zijn, hebben de J1772-connectoren geen voedingsspanningen op de pinnen [19] en vloeit het laadvermogen pas op het commando van het voertuig. [17]

De powerpins zijn van de eerste-maak, de laatste-break variant. Als de stekker zich in de laadpoort van het voertuig bevindt en wordt opgeladen en wordt verwijderd, zullen de stuurpiloot en de naderingsdetector eerst afbreken waardoor het stroomrelais in het laadstation wordt geopend, waardoor alle stroom naar de J1772-stekker wordt afgesneden. Dit voorkomt eventuele vonkvorming op de power pins, waardoor hun levensduur wordt verlengd. De naderingsdetectiepin is ook verbonden met een schakelaar die wordt geactiveerd bij het indrukken van de fysieke scheidingsknop bij het verwijderen van de connector van het voertuig. Hierdoor verandert de weerstand op de naderingspen die de lader aan boord van het voertuig opdracht geeft om de stroomafname te stoppen onmiddellijk voordat de connector wordt uitgetrokken.

signalering

Het signaleringsprotocol is zo ontworpen dat [17]

J1772-signaleringscircuit

  • voedingsapparatuur signaleert aanwezigheid van AC-ingangsvermogen

  • voertuig detecteert stekker via nabijheidscircuit (zodat het voertuig kan voorkomen dat het wegrijdt terwijl het is aangesloten)

  • besturingspilot functies beginnen

    • voedingsapparatuur detecteert plug-in elektrisch voertuig

    • voedingsapparatuur geeft aan dat de stekker klaar is om elektrische voertuigen (PEV) te leveren om energie te leveren

    • PEV-ventilatie-eisen worden bepaald

    • leveringsapparatuur huidige capaciteit geleverd aan PEV

  • PEV bepaalt de energiestroom

  • PEV en toeleveringsapparatuur bewaken voortdurend de continuïteit van de veiligheidsgrond

  • lading gaat door zoals bepaald door PEV

  • lading kan worden onderbroken door de stekker uit het voertuig te trekken

De technische specificatie werd het eerst beschreven in de 2001-versie van SAE J1772 en vervolgens de IEC 61851-1 en IEC TS 62763: 2013. Het laadstation plaatst 12 V op de contactpiloot (CP) en de nabijheidspilot (ook de stekker aanwezig; PP) die de spanningsverschillen meet. Dit protocol vereist geen geïntegreerde schakelingen, die vereist zouden zijn voor andere oplaadprotocollen, waardoor de SAE J1772 robuust en bruikbaar is bij een temperatuurbereik van -40 ° C tot +85 ° C.

Het laadstation zendt een 1 kHz blokgolf op de contactbediening die is verbonden met de beschermde aarde aan de zijkant van het voertuig door middel van een weerstand en een diode (spanningsbereik ± 12,0 ± 0,4 V). De stroomvoerende draden van openbare laadstations zijn altijd leeg als het CP-PE (beschermende aarde) circuit open is, hoewel de standaard een laadstroom toestaat zoals in Modus 1 (maximum 16 A). Als het circuit gesloten is, kan het laadstation ook testen of de beschermende aarde functioneel is. Het voertuig kan een oplaadstatus aanvragen door een weerstand in te stellen; bij gebruik van 2,7 kΩ wordt een voor Modus 3 compatibel voertuig aangekondigd ( voertuig gedetecteerd ) dat niet hoeft te worden opgeladen. Als u overschakelt naar 880 Ω, is het voertuig klaar om te worden opgeladen en schakelt het over naar 240 Ω wanneer het om ventilatievoeding gaat. In dat geval wordt het laadvermogen alleen geleverd als het gebied wordt geventileerd (dwz buiten). Het laadstation kan het golfsignaal gebruiken om de maximale stroom te beschrijven die beschikbaar is vanaf het laadstation met behulp van pulsbreedtemodulatie: een 16% PWM is een maximum van 10 A, een PWM van 25% is een maximum van 16 A, een 50 % PWM is een 32 A maximum en 90% PWM markeert een snellaadoptie. [20]

De voorbeelden van de stuurcircuits in SAE J1772: 2001 laten zien dat de stroomlus CP-PE permanent is aangesloten via een 2,74 kΩ-weerstand, waardoor een spanningsval van +12 V tot +9 V ontstaat wanneer een kabel wordt aangesloten op het laadstation die de golfgenerator activeert. Het laden wordt geactiveerd door de auto door een parallelle weerstand van 1,3 kΩ toe te voegen, resulterend in een spanningsdaling tot +6 V of door een parallelle weerstand van 270 Ω toe te voegen voor een vereiste ventilatie, resulterend in een spanningsdaling tot +3 V. Vandaar dat het laadstation kan reageren door alleen het spanningsbereik te controleren dat aanwezig is op de CP-PE-lus. [21] Merk op dat de diode alleen zorgt voor een spanningsdaling in het positieve bereik; elke negatieve spanning op de CP-PE-lus zal de stroom afsluiten als een fatale fout (zoals het aanraken van de pinnen).

Basis status Oplaadstatus Weerstand, CP-PE Weerstand, R2 Voltage, CP-PE
Status A standby Open of ∞ Ω
+12 V
Status B Voertuig gedetecteerd 2740 Ω
+ 9 ± 1 V
Status C Klaar (opladen) 882 Ω 1300 Ω + 6 ± 1 V
Status D Met ventilatie 246 Ω 270 Ω + 3 ± 1 V
Status E Geen stroom (uitgeschakeld)

0 V
Status F Fout

-12 V

De PWM-duty cycle van het 1 kHz CP-signaal geeft de maximaal toegestane netstroom aan. Volgens de SAE omvat deze een stopcontact, kabel en voertuiginlaat. In de VS wordt de definitie van de ampacity ( ampèrecapaciteit of stroomcapaciteit) gesplitst voor continue en korte- termijnwerking . [20] De SAE definieert de ampacity-waarde die moet worden afgeleid door een formule op basis van de volledige cyclus van 1 ms (van het 1 kHz-signaal) met een maximale continue ampèrewaarde van 0,6 A per 10 μs (waarbij de laagste 100 μs 6 A geven) en de hoogste 800 μs geven 48 A). [21]

PWM-duty cycle die de capaciteit van het ampère aangeeft [20]
PWM SAE continu SAE op korte termijn
50% 30 A 36 Een piek
40% 24 A 30 Een piek
30% 18 A 22 Een piek
25% 15 A 20 Een piek
16% 9.6 A
10% 6 A

De pen, PP, wordt ook plug genoemd omdat het pen-stuk SAE J1772 de schakelaar S3 beschrijft als mechanisch gekoppeld aan de actuator voor het ontgrendelen van de connectorgrendel. Tijdens het opladen verbindt de EVSE-zijde de PP-PE-lus via S3 en een 150 Ω R6; bij het openen van de vrijgave-actuator wordt een 330 Ω R7 toegevoegd in de PP-PE-lus aan de EVSE-zijde die een spanningsverschuiving op de lijn geeft om het elektrische voertuig in staat te stellen een gecontroleerde uitschakeling in te stellen voorafgaand aan het feitelijk loskoppelen van de oplaadvermogenpinnen. Veel low-power-adapterkabels bieden die vergrendelingactuatorestdetectie echter niet op de PP-pin.

P1901 powerline communicatie

In een bijgewerkte norm die in 2012 zal worden gepubliceerd, stelt SAE voor om de communicatie via de netvoeding, met name IEEE 1901, tussen het voertuig, het laadstation aan boord en het smart grid te gebruiken, zonder dat er een extra pin nodig is; SAE en de IEEE Standards Association delen hun conceptnormen met betrekking tot smart grid en voertuigelektrificatie. [22]

P1901-communicatie is compatibel met andere 802.x-standaarden via de IEEE 1905-standaard, waardoor willekeurige op IP gebaseerde communicatie mogelijk is met het voertuig, de meter of de distributeur en het gebouw waar laders zich bevinden. P1905 omvat draadloze communicatie. In ten minste één implementatie vindt de communicatie tussen de externe DC EVSE en PEV plaats op de geleidedraad van de SAE J1772-connector via HomePlug Green PHY voedingslijncommunicatie (PLC). [23] [24] [25]

Compatibele laadstations

In Noord-Amerika en Japan zijn de Chevrolet Volt, [26] Nissan Leaf, [27] Mitsubishi i-MiEV, Toyota Prius Plug-in Hybrid, Smart Electric Drive en Kia Soul EV allemaal voorzien van 120 V draagbare oplaadkabels die een V-stekker in de J1772-aansluiting van de auto; in de landen waar 220-230V huishoudelijke elektriciteit algemeen is, kunnen de draagbare EVSE-leidingen die gewoonlijk bij het voertuig worden geleverd een niveau 2-lading van een huishoudelijke netstekker uitvoeren, zij het met een lagere stroom dan een speciaal oplaadstation met hoge stroomsterkte.

Producten die compatibel zijn met SAE J1772-2009 zijn onder andere:

  • AeroVironment thuislaadstation voor de Nissan Leaf [28]

  • BTCPower (Broadband TelCom Power, Inc.), de eerste commercieel verkrijgbare SAE DC Fast Charger in de Verenigde Staten [29] [30]

  • Bosch Power Max thuislaadstations

  • ClipperCreek-producten omvatten CS-40, [31] LCS-25 [32] en LCS-25p, [33] HCS-40. [34] Het product met de hoogste oplaadstroomsterkte is CS-100. [35]

  • ChargePoint CT4000 nieuwste intelligente oplader, kabelbeheer, chauffeursservices CT500, CT2000, CT2100 en CT2020-families van ChargePoint netwerklaadstations [36]

  • EATON [2] Pow-R-station Familie van oplaadstations voor elektrische voertuigen [37]

  • ECOtality Blink home-wandmontage en commerciële stand-alone laadstations [38] [39]

  • Elektrische motor Werking JuiceBox Open Source 18 kW 75 A EVSE

  • EVSEadapters EVSE240V16A 240V 16A Draagbaar niveau 2 EVSE

  • EVoCharge - intrekbare haspel EVSE's ontworpen om residentiële, commerciële en industriële markten te ondersteunen.

  • GE Wattstation beschikbaar in 2011 [40]

  • GoSmart Technologies ChargeSPOT-lijn met laadstations

  • GRIDbot's "UP" familie van laadstations

  • PEP-stations van Hubbell - http://www.hubbell-wiring.com/press/pdfs/WLDEE001.pdf

  • Leviton evr-groene [sic] thuislaadstations met een bereik van vermogensniveaus, met een aparte pre-wire kit waarmee u de stekker in een NEMA 6 240 V stopcontact kunt steken [41]

  • Schneider Electric / Square D EVLink Oplaadoplossingen voor laad- en losoplossingen voor woningen, winkels en vloot.

  • Siemens VersiCharge voor kosteneffectieve residentiële, semipublieke en vlootniveau 2 EV-laden.

  • SemaConnect ChargePro laadstations

  • Shorepower Technologies ePump-lijn met volledig aanpasbare EVSE; binnen- en buitenoplossingen voor auto's en vrachtwagens.

  • TucsonEV - J1772 Adapterboxen, J1772 Verlengsnoeren, inlaten en pluggen met en zonder snoer, J1772 Compatibel EVSE voor 240 V / 30 A, nulmotor naar J1772-adapter, Tesla UMC naar J1772-conversie, 30A en 40A EV UL-vermeld snoer.

  • CIRCONTROL Het productassortiment van CIRCARLIFE omvat een oplaadinfrastructuur voor EV met post- en muurbevestigingseenheden met de J1772-standaard

  • OpenEVSE Project - Open Source Design voor EVSE.

  • EStation Level-2 Charger van Vega. Onderdeel van het ladingNET-netwerk in Sri Lanka



Copyright © BESEN-Group Alle rechten voorbehouden.