Els connectors de càrrega de vehicles elèctrics vénen en moltes formes i mides

Els vehicles elèctrics ara són habituals a les nostres carreteres i s'està construint infraestructura de càrrega a tot el món per donar-los servei. És l'equivalent a l'electricitat en una benzinera i, aviat, seran a tot arreu.
Tanmateix, planteja una pregunta interessant. Les bombes d'aire simplement aboquen líquid en forats i han estat àmpliament estandarditzades durant molt de temps. Aquest no és el cas en el món dels carregadors de vehicles elèctrics, així que aprofundim en l'estat actual del joc.

La tecnologia dels vehicles elèctrics ha experimentat un ràpid desenvolupament des que es va generalitzar en l'última dècada aproximadament. Com que la majoria dels vehicles elèctrics encara tenen una autonomia limitada, els fabricants d'automòbils han desenvolupat vehicles de càrrega més ràpida al llarg dels anys per millorar la practicitat. Això s'aconsegueix mitjançant millores a la bateria, el maquinari del controlador i el programari. La tecnologia de càrrega ha avançat fins al punt que els vehicles elèctrics més recents ara poden afegir centenars de quilòmetres d'autonomia en només 20 minuts.

Tanmateix, carregar un vehicle elèctric a aquesta velocitat requereix molta electricitat. Com a resultat, els fabricants d'automòbils i els grups industrials han estat treballant per desenvolupar nous estàndards de càrrega per subministrar un corrent elevat a les bateries de cotxes de gamma alta el més ràpidament possible.
Com a guia, una presa de corrent domèstica típica als Estats Units pot subministrar 1,8 kW. Es triguen 48 hores o més a carregar un vehicle elèctric modern des d'una presa de corrent domèstica d'aquest tipus.
En canvi, els ports de càrrega de vehicles elèctrics moderns poden transportar entre 2 kW i 350 kW en alguns casos, i requereixen connectors altament especialitzats per fer-ho. Diversos estàndards han sorgit al llarg dels anys a mesura que els fabricants d'automòbils busquen injectar més potència als vehicles a velocitats més ràpides. Fem una ullada a les opcions més comunes actualment.
L'estàndard SAE J1772 es va publicar el juny de 2001 i també es coneix com a J Plug. El connector de 5 pins admet la càrrega de CA monofàsica a 1,44 kW quan es connecta a una presa de corrent domèstica estàndard, que es pot augmentar fins a 19,2 kW quan s'instal·la en una estació de càrrega de vehicles elèctrics d'alta velocitat. Aquest connector transmet alimentació de CA monofàsica per dos cables, senyals per dos altres cables i el cinquè és una connexió de terra de protecció.
Després del 2006, l'endoll J Plug es va convertir en obligatori per a tots els vehicles elèctrics venuts a Califòrnia i ràpidament es va popularitzar als EUA i al Japó, amb penetració en altres mercats globals.
El connector tipus 2, també conegut pel seu creador, el fabricant alemany Mennekes, es va proposar per primera vegada el 2009 com a substitut del SAE J1772 de la UE. La seva característica principal és el seu disseny de connector de 7 pins que pot transportar alimentació de CA monofàsica o trifàsica, cosa que li permet carregar vehicles de fins a 43 kW. A la pràctica, molts carregadors tipus 2 arriben a un màxim de 22 kW o menys. De manera similar al J1772, també té dos pins per a senyals de preinserció i postinserció. A continuació, té una terra de protecció, un neutre i tres conductors per a les tres fases de CA.
El 2013, la Unió Europea va triar els endolls tipus 2 com a nou estàndard per substituir el J1772 i els humils connectors tipus 3A i 3C de l'EV Plug Alliance per a aplicacions de càrrega de CA. Des de llavors, el connector ha estat àmpliament acceptat al mercat europeu i també està disponible en molts vehicles del mercat internacional.
CCS significa Combined Charging System (Sistema de Càrrega Combinada) i utilitza un connector "combinat" per permetre la càrrega de CC i CA. Publicat a l'octubre de 2011, l'estàndard està dissenyat per permetre una implementació fàcil de la càrrega de CC d'alta velocitat en vehicles nous. Això es pot aconseguir afegint un parell de conductors de CC al tipus de connector de CA existent. Hi ha dues formes principals de CCS, el connector Combo 1 i el connector Combo 2.
El Combo 1 està equipat amb un connector de CA J1772 tipus 1 i dos conductors de CC grans. Per tant, un vehicle amb un connector CCS Combo 1 es pot connectar al carregador J1772 per a la càrrega de CA o al connector Combo 1 per a la càrrega de CC d'alta velocitat. Aquest disseny és adequat per a vehicles del mercat nord-americà, on els connectors J1772 s'han convertit en habituals.
Els connectors Combo 2 presenten un connector Mennekes acoblat a dos conductors de CC grans. Per al mercat europeu, això permet carregar cotxes amb endolls Combo 2 amb corrent altern monofàsic o trifàsic a través del connector tipus 2, o amb càrrega ràpida de CC connectant-los al connector Combo 2.
El CCS permet la càrrega de CA segons l'estàndard del subconnector J1772 o Mennekes integrat al disseny. Tanmateix, quan s'utilitza per a la càrrega ràpida de CC, permet taxes de càrrega ultraràpides de fins a 350 kW.
Val la pena assenyalar que un carregador ràpid de CC amb un connector Combo 2 elimina la connexió de fase de CA i el neutre del connector, ja que no són necessaris. El connector Combo 1 els deixa al seu lloc, tot i que no s'utilitzen. Tots dos dissenys es basen en els mateixos pins de senyal que utilitza el connector de CA per comunicar-se entre el vehicle i el carregador.
Com a una de les empreses pioneres en l'espai dels vehicles elèctrics, Tesla es va proposar dissenyar els seus propis connectors de càrrega per satisfer les necessitats dels seus vehicles. Això es va llançar com a part de la xarxa Supercharger de Tesla, que té com a objectiu construir una xarxa de càrrega ràpida per donar suport als vehicles de l'empresa amb poca o cap altra infraestructura.
Mentre que l'empresa equipa els seus vehicles amb connectors de tipus 2 o CCS a Europa, als Estats Units, Tesla utilitza el seu propi estàndard de port de càrrega. Pot admetre tant càrrega monofàsica com trifàsica de corrent altern, així com càrrega de corrent continu d'alta velocitat a les estacions Tesla Supercharger.
Les estacions de carregador Supercharger originals de Tesla proporcionaven fins a 150 quilowatts per cotxe, però els models posteriors de menor potència per a zones urbanes tenien un límit inferior de 72 quilowatts. Els darrers carregadors de la companyia poden subministrar fins a 250 kW de potència a vehicles equipats adequadament.
La norma GB/T 20234.3 va ser publicada per l'Administració d'Estandardització de la Xina i cobreix els connectors capaços de càrrega ràpida monofàsica de CA i CC simultània. Poc coneguda fora del mercat únic de vehicles elèctrics de la Xina, està classificada per funcionar a fins a 1.000 volts de CC i 250 amperes i carregar a velocitats de fins a 250 quilowatts.
És poc probable que trobeu aquest port en un vehicle que no sigui fabricat a la Xina, dissenyat per al mercat xinès o per a països amb els quals té estrets vincles comercials.
Potser el disseny més interessant d'aquest port són els pins A+ i A-. Estan classificats per a tensions de fins a 30 V i corrents de fins a 20 A. Es descriuen a l'estàndard com a "alimentació auxiliar de baixa tensió per a vehicles elèctrics subministrada per carregadors externs".
No queda clar de la traducció quina és la seva funció exacta, però poden estar dissenyats per ajudar a engegar un cotxe elèctric amb una bateria completament descarregada. Quan tant la bateria de tracció del vehicle elèctric com la bateria de 12 V estan esgotades, pot ser difícil carregar el vehicle perquè l'electrònica del cotxe no es pot activar i comunicar-se amb el carregador. Els contactors tampoc es poden alimentar per connectar la unitat de tracció als diversos subsistemes del cotxe. Aquests dos pins probablement estan dissenyats per proporcionar prou energia per fer funcionar l'electrònica bàsica del cotxe i alimentar els contactors perquè la bateria de tracció principal es pugui carregar fins i tot si el vehicle està completament descarregat. Si en sabeu més, no dubteu a fer-nos-ho saber als comentaris.
CHAdeMO és un estàndard de connectors per a vehicles elèctrics, principalment per a aplicacions de càrrega ràpida. Pot subministrar fins a 62,5 kW a través del seu connector únic. Aquest és el primer estàndard dissenyat per proporcionar càrrega ràpida de CC per a vehicles elèctrics (independentment del fabricant) i té pins de bus CAN per a la comunicació entre el vehicle i el carregador.
L'estàndard es va proposar per al seu ús global el 2010 amb el suport dels fabricants d'automòbils japonesos. Tanmateix, l'estàndard només ha tingut èxit al Japó, on Europa s'ha quedat amb el tipus 2 i els EUA utilitzen connectors J1772 i els propis de Tesla. En un moment donat, la UE va considerar forçar l'eliminació completa dels carregadors CHAdeMO, però finalment va decidir exigir que les estacions de càrrega tinguessin "almenys" connectors de tipus 2 o Combo 2.
El maig de 2018 es va anunciar una actualització compatible amb versions anteriors, que permetrà als carregadors CHAdeMO oferir fins a 400 kW de potència, superant fins i tot els connectors CCS del sector. Els defensors de CHAdeMO veuen la seva essència com un únic estàndard global en lloc d'una divergència entre els estàndards CCS dels EUA i la UE. Tanmateix, no va aconseguir trobar moltes compres fora del mercat japonès.
L'estàndard CHAdeMo 3.0 ha estat en desenvolupament des del 2018. Es diu ChaoJi i presenta un nou disseny de connector de 7 pins desenvolupat en col·laboració amb l'Administració d'Estandardització de la Xina. Espera augmentar la velocitat de càrrega a 900 kW, funcionar a 1,5 kV i subministrar els 600 amperes complets mitjançant l'ús de cables refrigerats per líquid.
Mentre llegiu això, potser us perdonaran si penseu que, independentment d'on conduïu el vostre nou vehicle elèctric, hi ha un munt d'estàndards de càrrega diferents a punt per donar-vos un maldecap. Afortunadament, aquest no és el cas. La majoria de jurisdiccions tenen dificultats per admetre un estàndard de càrrega mentre exclouen la majoria dels altres, cosa que fa que la majoria de vehicles i carregadors d'una zona determinada siguin compatibles. Per descomptat, Tesla als Estats Units és una excepció, però també tenen la seva pròpia xarxa de càrrega dedicada.
Tot i que hi ha algunes persones que fan servir el carregador equivocat al lloc equivocat en el moment equivocat, normalment poden utilitzar algun tipus d'adaptador on el necessitin. A partir d'ara, la majoria dels nous vehicles elèctrics s'adheriran al tipus de carregadors establerts a les seves regions de venda, cosa que facilitarà la vida a tothom.
Ara l'estàndard de càrrega universal és USB-CTot s'hauria de carregar mitjançant USB-C, sense excepcions. M'imagino un endoll per a vehicle elèctric de 100 kW, que és simplement un conjunt de 1000 connectors USB C encaixats en un endoll que funciona en paral·lel. Amb els materials adequats, és possible que pugueu mantenir el pes per sota dels 50 kg (110 lliures) per facilitar-ne l'ús.
Molts vehicles elèctrics i PHEV tenen una capacitat de remolc de fins a 450 kg, de manera que podeu utilitzar un remolc per transportar la vostra línia d'adaptadors i convertidors. Peavey Mart també ven generadors aquesta setmana si hi ha uns quants centenars de GVWR de sobres.
A Europa, les revisions del Tipus 1 (SAE J1772) i CHAdeMO ignoren completament el fet que el Nissan LEAF i el Mitsubishi Outlander PHEV, dos dels vehicles elèctrics més venuts, estan equipats amb aquests connectors.
Aquests connectors s'utilitzen àmpliament i no desapareixeran. Mentre que el tipus 1 i el tipus 2 són compatibles a nivell de senyal (permetent un cable desmuntable de tipus 2 a tipus 1), CHAdeMO i CCS no ho són. LEAF no té cap mètode realista de càrrega des de CCS.
Si el carregador ràpid ja no és compatible amb CHAdeMO, consideraria seriosament tornar al cotxe de combustió interna per a un viatge llarg i guardar el meu LEAF només per a ús local.
Tinc un Outlander PHEV. He fet servir la funció de càrrega ràpida de CC unes quantes vegades, només per provar-la quan tinc una oferta de càrrega gratuïta. Sí, pot carregar la bateria al 80% en 20 minuts, però això hauria de donar-te una autonomia de vehicle elèctric d'uns 20 quilòmetres.
Molts carregadors ràpids de corrent continu tenen una tarifa plana, de manera que podríeu pagar gairebé 100 vegades la vostra factura normal d'electricitat per 20 quilòmetres, cosa que és molt més que si conduíssiu només amb gasolina. El carregador per minut tampoc és gaire millor, ja que està limitat a 22 kW.
M'encanta el meu Outlander perquè el mode EV cobreix tot el meu desplaçament, però la funció de càrrega ràpida de CC és tan útil com el tercer mugró d'un home.
El connector CHAdeMO hauria de romandre igual a totes les fulles (fulla?), però no us molesteu amb els Outlanders.
Tesla també ven adaptadors que permeten a Tesla utilitzar J1772 (és clar) i CHAdeMO (més sorprenentment). Finalment van deixar de fabricar l'adaptador CHAdeMO i van introduir l'adaptador CCS... però només per a certs vehicles, en certs mercats. L'adaptador necessari per carregar Teslas dels EUA des d'un carregador CCS tipus 1 amb una presa de carregador patentada de Tesla Supercharger, aparentment, només es ven a Corea (!) i només funciona amb els cotxes més recents. https://www.youtube.com/watch?v=584HfILW38Q
American Power i fins i tot Nissan han dit que estan eliminant gradualment el Chademo en favor del CCS. El nou Nissan Arya serà el CCS, i el Leaf aviat deixarà de produir-se.
L'especialista holandès en vehicles elèctrics Muxsan ha creat un complement CCS per al Nissan LEAF que substitueix el port de corrent altern. Això permet la càrrega de corrent altern tipus 2 i de corrent continu CCS2, alhora que conserva el port CHAdeMo.
Sé el 123, el 386 i el 356 sense mirar-los. Bé, de fet, he confós els dos últims, així que ho he de comprovar.
Sí, encara més quan assumeixes que està enllaçat en context... però jo mateix hi he hagut de fer clic i suposo que és l'únic, però el número no em dóna cap pista.
El connector CCS2/Tipus 2 va entrar als EUA com a estàndard J3068. El cas d'ús previst és per a vehicles pesants, ja que l'alimentació trifàsica proporciona velocitats significativament més ràpides. El J3068 especifica un voltatge més alt que el Tipus 2, ja que pot arribar als 600 V de fase a fase. La càrrega de CC és la mateixa que la del CCS2. Els voltatges i corrents que superen els estàndards del Tipus 2 requereixen senyals digitals perquè el vehicle i l'EVSE puguin determinar la compatibilitat. Amb un corrent potencial de 160 A, el J3068 pot arribar als 166 kW de potència de CA.
«Als EUA, Tesla utilitza el seu propi estàndard de port de càrrega. Pot admetre tant la càrrega monofàsica com la trifàsica de CA.»
Només és monofàsic. Bàsicament és un connector J1772 en un disseny diferent amb funcionalitat de CC afegida.
El J1772 (CCS tipus 1) pot admetre CC, però mai he vist res que l'implementi. El protocol "ximple" del j1772 té un valor de "Mode digital requerit" i "CC tipus 1" significa CC als pins L1/L2. "CC tipus 2" requereix pins addicionals per al connector combinat.
Els connectors Tesla dels EUA no admeten corrent altern trifàsic. Els autors confonen els connectors dels EUA i els europeus, aquests últims (també coneguts com a CCS tipus 2) sí que ho fan.
Sobre un tema relacionat: Es permet que els cotxes elèctrics circulin sense pagar l'impost de circulació? Si és així, per què? Suposant una utopia ecologista (completament insostenible) on més del 90% de tots els cotxes són elèctrics, d'on sortirà l'impost per mantenir la carretera en funcionament? Això es pot afegir al cost de la càrrega pública, però la gent també pot utilitzar panells solars a casa, o fins i tot generadors dièsel "agrícoles" (sense impost de circulació).
Tot depèn de la jurisdicció. Alguns llocs només cobren impostos sobre el combustible. Alguns cobren una taxa de matriculació del vehicle com a recàrrec de combustible.
En algun moment, algunes de les maneres en què es recuperen aquests costos hauran de canviar. M'agradaria veure un sistema just on les tarifes es basin en el quilometratge i el pes del vehicle, ja que això determina quant desgast es produeix a la carretera. Un impost sobre el carboni sobre el combustible pot ser més adequat per al camp de joc.