È evidente che il BEV è la tendenza dell'industria automobilistica a nuova energia. Poiché i problemi delle batterie non possono essere risolti a breve termine, le infrastrutture di ricarica sono ampiamente equipaggiate per risolvere la preoccupazione dei proprietari di auto circa la ricarica. Il connettore di ricarica, in quanto componente essenziale delle stazioni di ricarica, varia da paese a paese e si trova già di fronte a una situazione di conflitto diretto. Qui desideriamo ordinare gli standard dei connettori in tutto il mondo.
Combo
Combo consente di ricaricare lentamente e velocemente ed è la presa più diffusa in Europa; Audi, BMW, Chrysler, Daimler, Ford, G.M., Porsche, Volkswagen sono dotati dell'interfaccia di ricarica SAE (Society of Automotive Engineers).
Il 2nd ottobre 2012, la revisione SAE J1772 votata dai membri pertinenti del comitato SAE è divenuta l'unico standard formale di ricarica DC al mondo. Sulla base dell'edizione rivista di J1772, il Combo Connector è lo standard core della ricarica rapida DC.
La versione precedente (formulata nel 2010) di questo standard specificava le specifiche del connettore J1772 utilizzato per la ricarica AC. Questo connettore è stato ampiamente utilizzato, compatibile con Nissan Leaf, Chevrolet Volt e Mitsubishi i-MiEV. Mentre la nuova versione, oltre a tutte le funzioni precedenti, con due pin in più, specifici per la ricarica rapida DC, non può essere compatibile con i BEV prodotti attualmente.
Vantaggio: il maggior beneficio del Combo Connector è che il costruttore necessita di adattare solo una presa capace sia di DC sia di AC, ricaricando a due velocità diverse.
Svantaggio: la modalità di ricarica rapida richiede che la stazione di ricarica fornisca fino a 500 V e 200 A.
Tesla
Tesla ha il proprio standard di ricarica, che afferma possa ricaricare oltre 300 km in 30 minuti. Pertanto, la capacità massima della sua presa di ricarica può raggiungere 120kW e la corrente massima 80A.
Tesla ha attualmente 908 stazioni di super ricarica negli USA. Per entrare nel mercato cinese, ha 7 stazioni Super Charging situate a Shanghai(3), Pechino(2), Hangzhou(1), Shenzhen(1). Inoltre, per integrarsi meglio con le regioni, Tesla prevede di rinunciare al controllo dei propri standard di ricarica e adottare standard locali, come già fa in Cina.
Vantaggio: tecnologia avanzata con alta efficienza di ricarica.
Svantaggio: contrariamente agli standard di ciascun paese, è difficile aumentare le vendite senza compromessi; se vi è compromesso, l'efficienza di ricarica diminuisce. Si trovano in un dilemma.
CCS (Combined Charging System)
Ford, General Motors, Chrysler, Audi, BMW, Mercedes-Benz, Volkswagen e Porsche hanno lanciato il “Combined Charging System” nel 2012 nel tentativo di cambiare gli standard confusi per le porte di ricarica. “Combined Charging System” noto anche come CCS.
CCS ha unificato tutte le attuali interfacce di ricarica; in questo modo può ricaricare AC monofase, AC trifase rapida, DC per uso residenziale e DC super-rapida con un'unica interfaccia.
Oltre a SAE, ACEA (European Automobile Manufacturers Association) ha adottato CCS come interfaccia di ricarica DC/AC. È utilizzata per tutti i PEV in Europa a partire dal 2017. Da quando Germania e Cina hanno unificato gli standard dei veicoli elettrici, la Cina è entrata a far parte di questo sistema, offrendo opportunità senza precedenti per gli EV cinesi. ZINORO 1E, Audi A3 e-tron, BAIC E150EV, BMW i3, DENZA, Volkswagen E-UP, Changan EADO e SMART appartengono tutti allo standard “CCS”.
Vantaggio: 3 costruttori tedeschi: BMW, Daimler e Volkswagen – aumenteranno gli investimenti negli EV cinesi; gli standard CCS potrebbero essere più vantaggiosi per la Cina.
Svantaggio: le vendite degli EV supportati dallo standard CCS sono poche o appena entrate nel mercato.
CHAdeMO
CHAdeMO è l'abbreviazione di CHArge de Move; è la presa supportata da Nissan e Mitsubishi. ChAdeMO tradotto dal giapponese significa “rendere il tempo di ricarica breve quanto una pausa tè”. Questa presa di ricarica rapida DC può fornire una capacità massima di 50KW.
Gli EV che supportano questo standard di ricarica includono: Nissan Leaf, Mitsubishi Outlander PEV, Citroen C-ZERO, Peugeot Ion, Citroen Berlingo, Peugeot Partner, Mitsubishi i-MiEV, Mitsubishi MINICAB-MiEV, Mitsubishi MINICAB-MiEV truck, Honda FIT EV, Mazda DEMIO EV, Subaru Stella PEV, Nissan Eev200 ecc. Si noti che Nissan Leaf e Mitsubishi i-MiEV hanno entrambi due prese di ricarica diverse, una è J1772 ovvero il connettore Combo nella prima parte, l'altra è CHAdeMO.
Il metodo di ricarica CHAdeMO è mostrato nella foto sottostante; la corrente è controllata dal segnale del bus CAN. Ovvero, monitorando lo stato della batteria, si calcola in tempo reale la corrente di cui il caricabatterie ha bisogno e si inviano notifiche al caricabatterie tramite CAN; il caricabatterie riceve prontamente il comando di corrente dall'auto e fornisce di conseguenza la corrente di ricarica.
Attraverso il sistema di gestione della batteria, lo stato della batteria è monitorato mentre la corrente è controllata in tempo reale, realizzando pienamente le funzioni richieste per una ricarica rapida e sicura e garantendo che la ricarica non sia limitata dalla versatilità della batteria. Vi sono 1154 stazioni di ricarica entrate in uso installate secondo CHAdeMO in Giappone. Le stazioni di ricarica CHAdeMO sono ampiamente utilizzate anche negli USA; vi sono 1344 stazioni di ricarica AC rapida secondo i dati più recenti del U.S. Department of Energy.
Vantaggio: oltre alle linee di controllo dati, CHAdeMO adotta il bus CAN come interfaccia di comunicazione; grazie alla sua superiore resistenza al rumore e alla elevata capacità di rilevamento errori, garantisce comunicazione stabile e alta affidabilità. Il suo buon record di sicurezza di ricarica è stato riconosciuto dal settore.
Svantaggio: il progetto iniziale per la potenza di uscita è 100KW, il connettore di ricarica è molto pesante, la potenza lato auto è solo 50KW.
GB/T20234
La Cina ha pubblicato Spine, prese, accoppiatori veicolo e prese veicolo per ricarica conduttiva di veicoli elettrici – Requisiti generali nel 2006 (GB/T20234-2006); questo standard specifica il metodo dei tipi di connessione per correnti di ricarica AC 16A, 32A, 250A e corrente di ricarica DC 400A. Si basa principalmente sullo standard della International Electrotechnical Commission (IEC) del 2003. Ma questo standard non definisce il numero di pin di connessione, le dimensioni fisiche e l'interfaccia per la presa di ricarica.
Nel 2011, la Cina ha pubblicato uno standard raccomandato GB/T20234-2011, sostituendo alcuni contenuti del GB/T20234-2006; stabilisce che la tensione nominale AC non deve superare 690V, frequenza 50Hz, corrente nominale non deve superare 250A; tensione nominale DC non deve superare 1000V e corrente nominale non deve superare 400A.
Vantaggio: rispetto alla versione GB/T 2006, ha calibrato più dettagli dei parametri dell'interfaccia di ricarica.
Svantaggio: lo standard non è ancora approfondito. È uno standard raccomandato, non obbligatorio.
Nuovo sistema di ricarica “Chaoji”
Nel 2020, il China Electric Power Council e l'Accordo CHAdeMO hanno congiuntamente avviato la ricerca sulla via di sviluppo industriale “Chaoji”, e hanno rispettivamente pubblicato il White Paper sulla “Chaoji” Conductive Charging Technology for Electric Vehicles e lo standard CHAdeMO 3.0.
Il sistema di ricarica “Chaoji” può essere compatibile sia per EV più vecchi sia per quelli di nuova sviluppo. Ha sviluppato un nuovo schema di circuito di controllo e guida, aggiungendo il segnale a nodo rigido; quando si verifica un guasto, il semaforo può essere utilizzato per informare rapidamente l'altra estremità per una risposta tempestiva, garantendo la sicurezza della ricarica. Stabilisce un modello di sicurezza per l'intero sistema, ottimizza le prestazioni di monitoraggio dell'isolamento, definisce una serie di questioni di sicurezza quali I2T, capacità Y, selezione del conduttore PE, capacità massima di corto circuito e rottura del filo PE. Nel frattempo, ha rivalutato e ridisegnato il sistema di gestione termica, proponendo un metodo di test per il connettore di ricarica.
L'interfaccia di ricarica “Chaoji” utilizza un design a faccia con 7 pin con tensione fino a 1000 (1500) V e corrente massima 600A. L'interfaccia di ricarica “Chaoji” è progettata per ridurre le dimensioni complessive, ottimizzare la tolleranza di accoppiamento e ridurre le dimensioni del terminale di potenza per soddisfare i requisiti di sicurezza IPXXB. Allo stesso tempo, il design della guida di inserzione fisica approfondisce la profondità di inserzione della parte anteriore della presa, in linea con i requisiti dell'ergonomia.
Il sistema di ricarica “Chaoji” non è solo un'interfaccia di ricarica ad alta potenza, ma un insieme di soluzioni sistematiche di ricarica DC per EV, inclusi circuito di controllo e guida, protocollo di comunicazione, design e compatibilità dei dispositivi di connessione, sicurezza del sistema di ricarica, gestione termica in condizioni ad alta potenza, ecc. Il sistema di ricarica “Chaoji” è un progetto unificato per il mondo, affinché lo stesso veicolo elettrico in diversi paesi possa essere applicato al sistema di ricarica dei paesi corrispondenti.
Conclusione
Oggigiorno, a causa della differenza di marchi EV, gli standard delle attrezzature di ricarica applicabili sono diversi; un singolo tipo di connettore di ricarica non può soddisfare tutti i modelli. Inoltre, la tecnologia dei veicoli a nuova energia è ancora in fase di maturazione. Le stazioni di ricarica e i sistemi di connessione di ricarica di molte imprese automobilistiche affrontano ancora problemi quali design di prodotto instabile, rischi di sicurezza, ricarica anomala, incompatibilità tra auto e stazioni, mancanza di standard di test, ecc. nell'applicazione pratica e invecchiamento ambientale.
Oggigiorno, i costruttori di tutto il mondo hanno gradualmente realizzato che lo “standard” è il fattore chiave per lo sviluppo degli EV. Negli ultimi anni, gli standard globali di ricarica sono passati gradualmente da “diversificazione” a “centralizzazione”. Tuttavia, per raggiungere realmente standard di ricarica unificati, oltre agli standard di interfaccia, sono necessari anche gli attuali standard di comunicazione. Il primo riguarda se il connettore si adatta, mentre il secondo influenza se la spina può essere alimentata una volta inserita. C'è ancora molta strada da fare prima che gli standard di ricarica per gli EV siano pienamente standardizzati, e costruttori e governi devono fare di più per aprire la propria posizione affinché gli EV durino a lungo. Si prevede che la Cina, in quanto promotore dello standard “Chaoji” di tecnologia di ricarica conduttiva per EV, svolgerà un ruolo maggiore in futuro.
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