복합 충전 시스템

Combined Charging System
커넥터: 콤보 2(왼쪽), IEC 타입 2(오른쪽)와 비교. 아래에 2개의 대형 직류(DC) 핀이 추가되고, 중성 및 3상용 교류(AC) 핀 4개가 제거된다.
유형 1 J 플러그 차량 흡입구
일반적인 복합 충전 시스템(콤보 2) 차량 흡입구

CCS(Combined Charge System)는 전기자동차 충전 표준으로, 콤보 1과 콤보 2 커넥터를 사용해 최대 350kW의 전력으로 전원을 공급한다. 이 두 커넥터는 IEC 62196 Type 1 및 Type 2 커넥터의 연장선이며, 고전력 DC 고속 충전이 가능하도록 두 개의 직류(DC) 접점이 추가된다.

복합 충전 시스템은 지리적 지역에 따라 타입 1과 타입 2 커넥터를 이용한 AC 충전이 가능하다. 2014년부터 유럽연합은 유럽 전기 자동차 충전 네트워크 내에서 타입 2 또는 콤보 2의 제공을 요구해 왔다.[1] 이 충전 환경은 충전 쿠플러, 충전 통신, 충전소, 전기 자동차 및 부하 분산 및 충전 승인과 같은 충전 과정을 위한 다양한 기능을 포함한다.

전기 자동차 또는 전기 자동차 공급 장비는 CCS가 열거한 표준에 따라 AC 또는 DC 충전을 지원하는 경우 CCS가 가능하다. CCS를 지원하는 자동차 제조업체로는 BMW, 다임러, FCA, 포드, 재규어, 제너럴모터스, 그루프PSA, 혼다, 현대, 기아, 마즈다, MG, 폴스타, 르노, 테슬라, 타타 모터스, 폭스바겐 그룹 등이 있다.[2][3]

미국에서는 2016년 4월 BMW와 VW가 동해안과 서해안 회랑에 CCS'완전'했다고 주장했다 네트워크가.[4] 고출력 DC 충전을 위한 경쟁 충전 시스템으로는 CHAdeMO(일본어), Guobiao 권장기준 20234(중국어),[citation needed] 테슬라 슈퍼차저(테슬라 독점) 등이 있다.[5]

역사

전기차에 대한 관심이 되살아나면서 충전소 배치에 박차를 가했다. 처음에, 이것들은 전 세계의 다양한 플러그를 사용하여 풍부한 AC 주전원에 접속했다. 고전류 충전 커넥터에 대한 IEC 62196의 표준화는 다양한 시스템을 도입하였다. 1형은 주로 북미와 일본에서 사용되었고, 2형은 다른 곳에서 사용되었다. DC 충전의 경우, SAE와 유럽 자동차 제조자 협회(ACEA)는 기존의 AC 커넥터 유형에 공통 DC 전선을 추가하여 모든 DC 충전소를 장착하는 "글로벌 엔벨로프"가 하나만 있을 수 있도록 하는 계획을 세웠다.[6]

DC 충전을 위한 콤보 커넥터(2종 신호 핀만 사용)와 차량의 콤보 입구(AC 충전도 허용)
CCS를 이용한 전기차 충전

「복합 충전 시스템」(CCS)의 제안은 2011년 10월 12일 바덴바덴에서 제15회 독일 기술자협회 국제 VDI-의회에서 발표되었다. CCS는 타입 1 또는 타입 2 커넥터에 충분한 공간을 제공하는 차량 측면의 단일 커넥터 패턴과 최대 200암페어로 충전이 가능한 2핀 DC 커넥터를 위한 공간을 정의한다. 7개 자동차 메이커(아우디, BMW,[7][8] 다임러, 포드, 제너럴 모터스, 포르쉐, 폭스바겐)는 2011년 말 CCS 도입에 합의했다. 2012년 5월 ACEA는 유럽 연합 전체에 걸쳐 콤보 2 커넥터의 표준화를 승인했다.[9] ACEA는 그 달 말 유럽 자동차 공급업체 협회(CLEPA)와 전기 산업 연합(EURELECTRIC)에 의해 가입되었다.[10] 또한 그 달, 최대 100 kW의 프로토타입 구현이 로스앤젤레스의 EVS26에서 보여졌다.[11] IEC 62196-3 초안의 DC 충전 규격은 최대 850V에서 최대 125A의 범위를 제공한다.[12]

7개 자동차 제조업체들은 또한 홈플러그 그린을 사용하기로 동의했다.통신 프로토콜로 PHY.[13] 일치 플러그의 프로토타입은 피닉스 컨택트가 10,000번의 연결 사이클을 견디는 것을 목표로 개발했다.[14] 표준화 제안서는 2011년 1월에 IEC에 송부되었다.[15] Vehicle2Grid 통신을 위한 PLC 프로토콜 사용 요청은 2009년 9월 캘리포니아 공군자원위원회 ZEV 기술 심포지엄에서 BMW, Daimler, VW의 공동 발표에서 이루어졌다.[16] 이는 일본(CHAdeMO 포함)과 중국의 CAN 버스 제안서(GB/T 20234.3, 별도 DC 커넥터 표준)와 경쟁한 것으로 CCS에 가입한 자동차 제조사는 단 한 곳도 없다. 그러나 중국은 여분의 DC 핀 개발의 초기 단계에 관여했었다.[14]

폴크스바겐은 2013년 6월 볼프스부르크에 50kW DC를 제공하는 최초의 공영 CCS 급속충전소를 건설해 CCS용 DC 급속충전 커넥터와 함께 납품하기로 한 VW E-Up을 시승했다.[17] 2주 후 BMW는 BMW i3를 지원하기 위해 CCS 급속충전소를 첫 개소했다.[18] 최소 2013년 6월 제2차 EV 월드 서밋 이후 듀얼 프로토콜 스테이션의 추가 [19]비용이 5%에 불과해 CHAdeMO 협회, 폭스바겐, 닛산이 모두 멀티 표준 DC 충전기를 옹호하고 있다.

독일에서 충전 인터페이스 이니셔티브 e. V. (CharIN)는 CCS의 채택을 촉진하기 위해 자동차 메이커와 공급자(Audi, BMW, Daimler, Mennekes, Opel, Phoenix Contact, Porsche, THUV SüD, 폭스바겐)에 의해 설립되었다. 이들은 보도자료를 통해 대부분의 자동차가 50kW 이상 충전할 수 없기 때문에 2015년 건설된 CCS 관측소의 첫 공통 전력 출력이라고 지적했다. 그 다음 단계는 2015년 10월에 보여줬던 150kW 출력의 방송국의 표준화로서 350kW 출력의 미래 시스템을 모색했다.[20] 볼보가 차르에 합류했다.2016년 테슬라,[21] 2016년 3월 테슬라,[22] 2016년 6월 루시드 모터스(이전 아티에바),[23] 패러데이 퓨처 2016년 6월, 2017년 3월 도요타.[24]

2016년 폴크스바겐 배출가스 사태 해결의 일환으로 VW는 자회사 일렉트리피 아메리카를 통해 향후 10년간 CCS 등 충전 인프라에 20억 달러를 투자하기로 약속했다.[25] 이를 위해 충전소는 지역사회 기반 위치에 최대 150kW, 고속도로 위치에 최대 350kW의 충전소를 건설하게 된다. CCS 외에도 CHAdeMO 충전소가 건설될 것이다.[26]

2016년 11월 포드, 메르세데스, 아우디, 포르쉐, BMW는 유럽 400개 방송국과 350kW(최대 500A, 최대 920V) 충전 네트워크(IONITY)를 구축한다고 발표했으며 가격은 각각 20만 유로(약 22만 달러)에 이른다.[27][28]

테크니컬 디자인

충전 구성[6] 요소 용어

사양 버전

복합 충전 시스템은 고객의 요구에 따라 개발하기 위한 것이다. 버전 1.0은 AC와 DC 충전의 현재 일반적인 특징들을 다루었고 버전 2.0은 거의 중간고사에 가까운 미래를 다루었다. CCS 1.0과 CCS 2.0에 대한 규격과 기본 표준은 표[citation needed] 1의 DC 충전과 표 2의 AC 충전에 대해 설명된다.[29]

CCS를 지원하는 자동차 제조업체들은 2018년 CCS 2.0으로의 이주를 약속했다.[citation needed] 따라서 충전소 제조업체도 2018년부터 CCS 2.0을 지원할 것을 권장한다.

CCS 3.0의 사양은 아직 정확하게 정의되지[when?] 않았다. 이전 버전의 모든 기능은 역호환성을 보장하도록 보존되어야 한다. 잠재적 추가 기능:[citation needed]

  • 역방향 동력전달
  • 유도 충전
  • 무선충전통신
  • "판토그래프" 전류 수집기로 버스 충전

충전 통신

지리적 위치에 따라 달라지는 커넥터와 입구와 달리 충전 통신은 전 세계적으로 동일하다. 일반적으로 두 가지 유형의 커뮤니케이션을 구별할 수 있다.

  • 기본 신호(BS)는 IEC 61851-1에 따라 제어 파일럿(CP) 접점을 통해 전송되는 펄스 폭 변조(PWM) 신호를 사용하여 수행된다. 이 통신은 예를 들어 커넥터가 연결되어 있는지, 접점이 활선(또는 통전)이 되기 전인지, 충전소와 전기 차량이 모두 충전을 위한 준비가 되었는지를 나타내는 안전 관련 기능에 사용된다. AC 충전은 PWM 신호로만 가능하다. 이 경우 충전소는 PWM의 듀티 사이클을 사용하여 탑재 충전기에 충전소에서 사용 가능한 최대 전류를 알려준다(5%의 펄스 폭은 HLC를 사용해야 함을 나타낸다).
  • 고수준 통신(HLC)은 보다 복잡한 정보를 전송하기 위해 CP 접점(전원선 통신 또는 PLC라고도 함)을 통해 고주파 신호를 변조하여 수행되며, DC 충전에 사용되거나 "플러그 앤 충전" 또는 로드 밸런싱과 같은 기타 서비스에 사용될 수 있다. 높은 수준의 통신은 표준 DIN SPEC 70121과 ISO/IEC 15118 시리즈를 기반으로 한다.

부하분산

CCS는 두 가지 로드 밸런싱 방법을 구별한다.[citation needed]

  • 반응형 로드 밸런싱을 통해 전기 자동차 공급 장치(EVSE)에서 EV로의 에너지 흐름을 순간적으로 특정 한도로 변경할 수 있다.
  • 스케줄링된 부하 분산은 반응형 부하 분산을 지원하며, 시간 경과에 따른 다양한 전력 제한 및 비용 지표를 사용하여 EVSE에서 EV로 에너지 흐름을 추가로 계획한다. 예를 들어 스마트 그리드의 에너지 분배를 최적화하는 데 사용될 수 있다.

충전 승인 모드

충전 허가를 위해 일반적으로 두 가지 접근방식이 예상된다.[by whom?]

  • "플러그 앤 충전"으로 사용자는 차량에 플러그를 꽂고 사용자 상호 작용 없이 자동 인증 및 승인 프로세스를 시작한다. 결제는 자동 수행된다.
  • '외부 결제'로 사용자는 단말기에서 RFID 카드로 식별하거나 결제 카드로 결제해야 충전을 진행할 수 있다.

차량 연결기

CCS 콤보 커넥터
콤보 1
콤보 2
축척하기 위해 대략적으로 표시됨.

차량 연결기는 플렉시블 케이블 끝에 장착된 차량 커넥터와 차량 내부에 위치한 커넥터의 상대인 차량 흡입구로 구성된다. CCS Coupler는 IEC 62196-2에 기술된 바와 같이 북미 표준인 제1형식 Coupler와 유럽 표준인 제2형식 Coupler에 기초하였다. 복합 충전 시스템의 과제 중 하나는 기존 AC 차량 커넥터와 추가 DC 접점 모두에 적합한 차량 흡입구를 개발하는 것이었습니다. 타입 1과 타입 2 모두 기존 AC 및 통신 접점 아래에 2개의 추가 DC 접점이 있는 입구를 확장함으로써 이러한 목표를 달성했다. 그 결과 새로운 구성은 일반적으로 콤보 1과 콤보 2로 알려져 있다.

DC 차량 커넥터의 경우, 구현은 콤보 1과 콤보 2 사이에 약간 다르다. 콤보 1의 경우 커넥터는 두 개의 DC 접점에 의해 확장되는 반면, 커넥터의 타입 1 부분은 AC 접점(L1 & N)이 사용되지 않은 상태에서 동일하게 유지된다. 콤보 2의 경우, AC 접점(L1, L2, L3 및 N)이 커넥터에서 완전히 제거되므로 커넥터의 타입 2 부분에는 2개의 통신 접점과 보호 접지의 3개의 접점만 남아 있다. 차량 흡입구는 비 CCS AC 충전이 가능하도록 AC 접점을 유지할 수 있다.

두 경우 모두 통신 및 보호 접지 기능은 커넥터의 원래 형식 1 또는 2 부분에 의해 보호된다. 타입 1과 타입 2 커넥터는 IEC 62196-2에 설명되어 있고 콤보 1과 콤보 2 커넥터는 IEC 62196-3에 구성 EE와 FF로 설명되어 있다.[citation needed]

표 3.
케이블 커넥터 →

차량 흡입구 ↓

유형 1 콤보 1
유형 1
AC 충전, 단상
짝짓기를 하지 않음
콤보 1
AC 충전, 단상
직류 충전
표 4.
케이블 커넥터 →

차량 흡입구 ↓

유형 2 콤보 2
유형 2
AC 충전, 단상 또는 3상
짝짓기를 하지 않음
콤보 2
AC 충전, 단상 또는 3상
직류 충전

고출력 충전

주요 기사: 메가와트 충전 시스템

IEC 62196-3:2014 Ed.1에 따른 직류 충전을 위한 차량용 쿠플러는 최대 200A의 전류로만 직류 충전을 허용하므로, 미래 충전 인프라의 요구를 충분히 커버하지 못한다. 따라서 표준의 후판은 최대 500A의 전류를 지원한다. 그러나 이러한 높은 전류는 큰 케이블 단면을 필요로 하므로 무겁고 뻣뻣한 케이블이 필요하거나 더 얇은 케이블을 원할 경우 냉각이 필요하다. 또한 접촉 저항은 열 방출을 증가시킨다. 이러한 기술적 문제에 대처하기 위해, 표준 IEC TS 62196-3-1은 접촉부의 열 감지, 냉각 및 은 도금 등 고출력 DC 쿠플러의 요건을 설명한다.[30] CharIN은 전기 트럭에 대한 2 MW 이상의 버전을 조사하고 있으며, 장비를 테스트하고 있다.[31][32]

글로벌 인수

복합 충전 시스템은 주로 유럽과 북미 자동차 제조업체가 운전한다. 1종과 1종 충전기는 주로 북중미, 한국, 대만에서, 2종과 2종은 북미, 유럽, 남아프리카, 아라비아, 인도, 오세아니아, 호주에서 찾을 수 있다. DC 충전의 경우, 경쟁 표준 GB/T가 중국에서 사용되는 반면, 일본은 CHAdeMO를 사용한다. 나머지 국가들에서는 아직 어떤 표준도 선호되지 않지만, Char의 권고사항은 없다.IN은 타입 2와 콤보 2를 사용한다.[33] 유럽 연합에서는 지침 2014/94[34]/EU에 따라 2017년 11월 18일 이후에 설치된 모든 고전력 DC 충전 지점이 최소한 Combo 2 커넥터와 상호운용성을 위해 장착되어야 한다. 단, 이는 CHAdeMO 또는 AC Rapid와 같은 다른 충전 지점의 제공을 금지하지는 않는다.

참조

  1. ^ Directive 2014/94/EU (on the deployment of alternative fuels infrastructure) (Report). European Parliament. 22 October 2014. Appendix II … Technical specifications for recharging points … Direct current (DC) high power recharging points for electric vehicles shall be equipped, for interoperability purposes, at least with connectors of the combined charging system 'Combo 2' as described in standard EN 62196-3.
  2. ^ "Tesla Model 3 could set the charging standard for electric vehicles". Electrek. Retrieved 18 July 2017.
  3. ^ "IONIQ Electric - Complete Hyundai Walkthrough Videos On Its 110 Mile EV".
  4. ^ "DC fast-charging in east, west coast corridors done, say VW, BMW". Green Car Reports. 14 September 2016. Retrieved 20 April 2019.
  5. ^ "How Tesla's Charging Stations Left Other Manufacturers in the Dust". 27 January 2021. Retrieved 27 June 2021.
  6. ^ a b "ACEA position and recommendations for the standardization of the charging of electrically chargeable vehicles" (PDF). ACEA – European Automobile Manufacturers Association. 2011-03-02. Archived (PDF) from the original on 2012-12-02.
  7. ^ "Universal charging for electric cars". Auto123.com. 2011-11-15.
  8. ^ "Seven Auto Manufacturers Collaborate on Harmonized Electric Vehicle Fast Charging Solution". Ford. Archived from the original on 2012-03-08. Retrieved 2012-04-09.
  9. ^ "[Updated] ACEA position and recommendations for the standardization of the charging of electrically chargeable vehicles" (PDF) (Press release). European Automobile Manufacturers' Association. 4 May 2012. Retrieved 16 August 2021.
  10. ^ "ACEA, CLEPA and EURELECTRIC promote single standard for charging electrically-chargeable vehicles" (PDF) (Press release). European Automobile Manufacturers' Association. 25 May 2012. Retrieved 16 August 2021.
  11. ^ "Weltweit tätige Automobilhersteller zeigen Schnellladen an Elektrofahrzeugen auf der EVS26". Volkswagen AG. 2012-05-03. Archived from the original on 2012-12-17. Retrieved 2012-05-08.
  12. ^ "Solutions for E-Mobility" (PDF). Phoenix Contact. 2013. Archived from the original (PDF) on 2016-03-04. Retrieved 2015-10-08.
  13. ^ "Seven Automakers Agree On Combined EV Charging System". 2011-10-12. Archived from the original on 2014-02-01. Retrieved 2012-04-09.
  14. ^ a b "E-Mobility "Two In One"". EuE24. April 2012. Interview with Phoenix Contact. Archived from the original on 2014-02-03. Retrieved 2012-04-09.
  15. ^ "Combined Charging: das universelle Ladesystem für Elektrofahrzeuge wird erstmals an Fahrzeugen deutscher Hersteller gezeigt". BMW Group. 2011-10-11. Retrieved 2012-04-09.
  16. ^ "BMW, Daimler and VW Propose Global e-mobility Standardization on Vehicle2Grid Communication, Harmonization of Chargers". 2009-09-26. Retrieved 2012-04-09.
  17. ^ "Erste öffentliche 50 KW DC Schnellladesäule auf der e-Mobility-Station in Wolfsburg eingeweiht". Landesinitiative Elektromobilität Niedersachsen. 2013-06-20. Archived from the original on 2013-06-27. Retrieved 2013-07-09.
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  23. ^ "CharIN e. V. welcomes Atieva Inc". 2016-11-09.
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  31. ^ "CharIN Develops Super Powerful Charger With Over 2 MW Of Power". InsideEVs. 26 September 2019. Archived from the original on 11 August 2020.
  32. ^ "NREL & CharIN Test Out Megawatt Charging System In USA". CleanTechnica. 13 October 2020. Archived from the original on 16 October 2020.
  33. ^ "CharIN Worldmap" (PDF).
  34. ^ "Directive 2014/94/EU of the European Parliament and of the Council of 22 October 2014 on the deployment of alternative fuels infrastructure Text with EEA relevance, CELEX1". publications.europa.eu. Council of the European Union, European Parliament. 2014-10-22. Retrieved 2018-07-16.{{cite web}}: CS1 maint : 기타(링크)

외부 링크