SAE J3068

SAE J3068
SAE 3068
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기계적으로 동등한 IEC 제2형 전기 자동차 커넥터 그림(오른쪽). 위의 왼쪽 커넥터에 해당하는 SAE 용어는 "J3068 DC8 No AC"이고, 오른쪽 커넥터의 용어는 "J30686 AC"로, 8mm DC 콘센트와 6mm AC 콘센트의 직경을 가리킨다.
유형 자동차 전원 커넥터
생산이력
생산됨 2018 (SAE J3068은 2009 IEC 62196 형식 2)
일반사양서
핀 7

SAE J3068은 SAE International에서 발행하고 유지 관리하는 북미 권장 사례다. J3068은 전기 자동차용 전기 커넥터와 제어 프로토콜을 정의한다. 공식 명칭은 "SAE 지상 차량 권장 사례 J3068"이다. J3068은 DC 전원뿐만 아니라 단상 및 3상 AC 전원뿐만 아니라 단상 및 3상 AC 전원을 전송할 수 있는 커플러를 이용하여 전기차에 대한 전도성 전력 전달 체계를 정의하고, 제어를 위한 디지털 통신 시스템을 정의한다. J3068은 또한 차량 흡입구, 공급 장치 커넥터, 접합 하우징 및 접점에 대한 요구 조건도 명시한다. [1]: 1

역사

북미 3단계 충전에 관한 쟁점에 대한 전력연구원의 인프라 실무협의회의 초기 논의는 J3068의 발전으로 이어졌다. 미국에서 합법적으로 사용할 수 있는 비수용적, UL 목록 장비가 부족했다. 일부 대형 전기차는 접지 고장 보호 장치를 사용하지 않고, 차량에서 분리할 때 자동으로 전원 차단되는 커넥터가 없는 상태에서 충전되고 있었다. [2]

따라서, SAE는 새로운 태스크 포스를 인가하여 중·중간 업무용 애플리케이션, 그리고 보다 일반적으로 상용 및 산업용 장소 또는 3상 전원을 사용할 수 있고 선호하는 기타 장소에서 차량 충전을 위한 표준을 개발하였다. 표준의 개발 초기에, J3068 커넥터와 입구는 IEC 62196 타입 2 커넥터에 기초하여 결정되었다.

제어 프로토콜은 SAE J1772의 아날로그 전압 레벨 신호를 유지하는 LIN의 변형이다. LIN 신호 파형의 양의 레벨은 12V에서 9 또는 6V로 변할 수 있다(J1772에서는 상태 A, 상태 B, 상태 C로 알려져 있음). 이 LIN 기반 제어 프로토콜의 이전 버전은 IEC 61851판 3의 부속서 D에 발표되었다. 이 프로토콜의 개발에 주요 공헌자는 스웨덴의 ABB, 델라웨어 대학교, 바텐폴 스웨덴, 맥 트럭/볼보 트럭 북아메리카 등이 있다.

SAE J3068(2018)은 (자동차 산업의 임베디드 컨트롤러 프로그래밍 팀에 익숙한) LIN 기능 API가 지원되는 상용 LIN 개발 패키지를 사용하는 개발자의 관점에서 작성됐다. EV와 EVSE의 동작은 API에서 볼 수 있는 신호의 측면에서 따로 설명되어 있다. EV와 EVSE 사이에서 LIN 신호가 전송되는 방법에 대한 자세한 내용은 상용 LIN 소프트웨어에서 처리되는 것으로 가정한다.

IEC 61851-1:2017 부속서 D는 표준 구현에 상용 LIN 개발 패키지가 사용된다고 가정하지 않는다. 기준을 어떻게 이행할 것인가는 개발자에게 맡긴다.

J3068과 61851-1 부록 D의 논리 및 명칭 차이는 J3068 (2018) 부록 F에 자세히 설명되어 있다.

북미 표준

J3068은 적용 가능한 북미 상장기준을 충족하는 3상 장비를 다루는 것을 목표로 하고 있다고 기술하고 있다.

북미의 전기차 보급장비의 핵심 표준은 멕시코, 캐나다, 미국의 3국 표준이다. 카네나를 봐. 그것들은 본질적으로 각 나라에서 서로 다른 이름을 가진 동등한 문서들이다.

표준 미국 캐나다 멕시코
AC EVSE ANSI/UL 2594 CAN/CSA C22.2 280번 NMX-J-677-ANCE
코드셋/케이블 ANSI/UL 2251 CAN/CSA C22.2 제282호 NMX-J-678-ANCE
안전 ANSI/UL 2231 CAN/CSA C22.2 281번 NMX-J-668-ANCE

[1]: 9 [3]

북미 커넥터

유형 2 커넥터 소켓

J3068 커넥터는 IEC 62196-2 및 -3에 대한 규범적 참조를 만들기 때문에 형식 2 커넥터와 기계적으로 동일하다. 또한 J3068은 북미 그리드 전압 및 EVSE 표준에 부합하는 전압 정격을 지원한다. 3상 Wye 전력의 가장 일반적인 유형이 명목상 400/230VAC(라인 대 라인/중립 전압 교류)인 유럽과는 달리, 북아메리카에서 가장 일반적인 3상 Wye 전압은 208/120, 480/277, 600/347VAC이다.

IEC 표준은 단상 AC 충전을 250VAC로 제한한다(IEC 62196-2 참조). 3상 EVSE와 단상 차량은 상호운용 가능하도록 설계되었다. 이론적으로 480 위상 VAC 등급은 IEC 문서에서 허용되지만 이는 250 VAC 단상 제한과 수학적으로 일치하지 않는다. 최대 3상 정격을 433VAC(250 * √3)로 효과적으로 제한하며, 250VAC 단상 한계를 초과하지 않으면 480/277VAC EVSE를 만들 수 없다는 것을 의미한다. SAE J3068 표준은 최대 600VAC까지의 공칭 전압 정격 시스템을 정의하며, 이는 UL 2594에서 적용되는 최대 전압 정격이기도 하다.

AC 전압 및 전류 정격이 위상 대 중립 및/또는 63암페어를 초과하는 경우, 디지털 통신(LIN-CP)이 필요하다. 208/120VAC 3상부터 충전하도록 설계된 북미 EV의 경우에도 실제로 400/230VAC에서 충전할 수 없는 경우, EVE가 전원을 끄도록 신호를 보낼 수 있을 정도로 긴 400/230VAC를 최소한 견딜 수 있지 않는 한 LIN-CP 제어가 필요하다. 3상 충전을 위해 설계된 전형적인 유럽 EV는 PWM 제어로 400/230에 노출되며, 북미 3상 EV가 수출될 경우 유럽 공급 전압에 노출되지 않는다는 보장이 없기 때문이다.

북아메리카의 UL 2594는 250VAC 이상을 공급하는 모든 EVSE를 전기 공급 장치(일명 주전원 전기)에 영구적으로 배선해야 한다. 유럽에서 IEC 61851-1은 이러한 유선 연결을 "모드 3"이라고 칭한다. J3068은 EV 코드 세트를 EVSE에 영구적으로 연결하도록 요구한다(IEC 61851-1은 이 경우 C로 부른다).

예 1: 최대 100A에서 480/277VAC를 공급하는 J3068 EVSE는 미국에서 판매된다. EVSE는 UL2594에 따라 시험될 것이며 그리드 전력은 EVSE에 직접 연결될 것이다. NFPA 70조, 625는 부하가 최대 100A 연속이기 때문에 차단기/퓨즈 및 배선의 크기를 125A에 맞춰야 한다. 사용되는 차량 코드 세트는 UL 2251로 시험하고 스테이션에 영구 부착된다. 디지털 통신(LIN-CP)은 차량이 이 전압(480/277VAC)과 호환되는지 점검하고 최대 충전 속도를 100A로 표시한다.

예 2: 61851-1 부록 A만 지원하는 수입 승객 EV는 J3068을 준수하도록 설계된 600/347 VAC 캐나다 EVSE에 연결된다. 충전소가 내부 릴레이를 닫지 않기 때문에 차량은 잠재적 손상으로부터 보호될 수 있다. LIN-CP를 지원하고 600VAC를 수용한다고 표시된 차량만 EVSE를 사용할 수 있다.


사양 J3068 AC6 J3068 DC8 J3068 AC6DC8
전압 공칭 VAC: 208/120Y 480/277Y 600/347Y 최대 VDC: 1000 AC6 및 DC8 참조
치수 EV 흡입구 IEC 62196-2 시트 2-IIF IEC 62196-3 시트 3-IVA IEC 62196-3 시트 3-IVA
치수 EV 커넥터 IEC 62196-2 시트 2-IIE IEC 62196-3 시트 3-IVC 해당 없음

[1]: 21–28 [4] [5]

AC 충전을 위한 디지털 통신 (LIN-CP)

PWM 호환성이 향상된 제어 파일럿 회로에 LIN 노드를 연결하기 위한 Second Edition 전기 등가 회로.

기본 AC 충전은 아날로그 제어 파일럿이 있는 SAE J1772 및 IEC 61851-1 부록 A에 정의되며 250VAC 이하의 다양한 단상 AC 그리드 전압과 함께 사용된다. LIN-CP(제어 파일럿의 로컬 인터커넥트 네트워크)는 원래 IEC 61851-1 부록 D 3에 지정되었다. PLC over Control Pilot(IEC 15118-2)과 달리, LIN CP는 아날로그 PWM 제어를 위한 저비용 디지털 업그레이드로 설계되었다.[1]: 1 [6]

LIN-CP는 J2411(싱글와이어 CAN)을 기반으로 테슬라가 사용하는 접근 방식과 유사하지만 아날로그 PWM의 CP 전압 레벨을 기존 EVSE 안전 모델과 호환되도록 유지한다.

J3068에 사용되는 LIN 트랜스시버는 공급 범위가 확장되어야 한다. 예를 들어, TI SN65HvDA100-Q1은 5V에서 27V까지 작동한다. 제어 파일럿이 6V 레벨ᆪ[1]:30–33 일때 LIN 트랜스시버가 작동해야 하기 때문에 확장 전압 범위가 필요하다.

곧 나올 SAE J3068 2판은 PWM 신호와의 호환성을 개선하기 위해 SAE J1772에 정의된 것과 약간 다른 파일럿 회로를 권장하고 있다. [7]

호환성.

SAE J3068 문서의 많은 내용은 유럽에 비해 북미에서 공통되는 높은 전압의 확장에 초점을 맞추고 있지만, 스테이션에 코드가 고정된 유럽형 2형 충전 시스템은 DC, AC 3상 또는 AC 단상 등 SAE J3068과 완전히 호환된다는 점은 주목할 만하다. (J3068은 북미 규정 때문에 "Case B" 탈착식 케이블을 지원하지 않는다. 예를 들어, 60Hz 208/120VAC로 작동할 수 있는 400/230VAC 등급의 유럽 EVSE는 변경 없이 북미에서 사용할 수 있다. 또한 내부 변경 없이 480/277VAC를 허용 가능한 수준으로 낮추기 위해 벅 부스트 변압기와 함께 사용할 수 있다. (이것은 많은 경우에 가장 실용적인 접근법이 아닐 수 있으며, 북아메리카의 보험 적용에 대한 안전 인증은 유럽 인증과 다르다. 208/120VAC만 공급하는 J3068 EVSE는 유럽 EVSE와 동일하게 작동할 수 있다. 역호환성을 위해 EV는 유럽의 공칭 전압으로 충전이 불가능하거나 400/230VAC로 손상되지 않는 한 J3068 제어기와 유럽 아날로그 제어장치 모두를 지원할 수 있다(예를 들어 208/120VAC에 최적화된 EV는 400/230을 견딜 수 없을 수 있다).

J3068 연결기는 IEC 62196 규격에 따라 정의되며 기계적 차이는 없다. 전압 정격은 더 높지만 원래의 커플러는 PWM 제어 장치가 아니더라도 북미 전압을 지원하도록 설계되었다. 보험계약자 실험실 표준은 다른 EV 충전 커플러 전류 밀도보다 보수적인 유럽 표준보다 높은 전류에서 고급 설계 구현의 인증을 허용할 수 있다. 예를 들어 타입 2 커넥터 6mm 핀의 유럽 63A 정격은 단면 제곱 mm 당 약 2.23A와 동일하며, 8 mm DC 핀(냉각하지 않음)의 경우 200A 정격은 3.98A/mm와2 동일하다.

J3068은 (4개의 작은 6mm 핀을 사용하여) AC6 충전에 초점을 맞추고 있지만, IEC 표준 문서에서 "CCS"라는 용어는 사용되지 않지만, 8mm 핀을 사용한 유럽형 2 DC 충전과 완전히 호환되는 J3068 DC8 충전을 정의한다. 두 시스템은 모두 동일하며, J3068은 기존 DC 충전 표준을 추가하거나 제거하지 않고 단지 참조할 뿐이다. J3068 AC는6 J3068 DC와8 완전히 상호운용성이 있으며, 두 시스템은 복잡함 없이 동일한 차량에서 구현될 수 있다. 또한 J3068 DC8 충전과 J1772 DC 충전 사이의 유일한 전기적 차이는 근접 저항기의 값이다. (커플러는 물론 기계적 차이가 있다.)

전압이 라인에서 라인까지 433VAC를 초과하지 않고 라인에서 중립까지 250VAC를 초과하지 않는 경우 6mm 핀을 사용한 J3068 AC6 충전은 (새로운 디지털 LIN 컨트롤 대신) 구형 PWM 컨트롤을 사용하여 구현할 수 있다. 그러나 유럽의 400/230VAC용으로 설계된 시스템은 아마도 북미의 PWM 제어와 호환되는 유일한 공통 전압인 208/120VAC에서 충분한 충전 전력을 공급하지 못할 것이기 때문에 이는 최적이 아닐 수 있다. 이러한 이유로 J3068은 북미에서 LIN 제어를 지원하여 가장 잘 구현된다. 예를 들어, 208/120VAC의 최고 공칭 전압 3상(J3068의 부록 E, 그림 19 참조)에 최적화된 트럭의 충전 시스템은 LIN 제어를 감지하지 못할 경우 단순히 충전을 거부할 수 있으며, 따라서 PWM 제어장치에 공통적인 400/230VAC에 노출되지 않도록 스스로를 보호할 수 있다. 400/230VAC 이상에서 안전하게 충전할 수 있는 차량은 LIN과 PWM을 모두 지원하여 더 많은 위치에서 충전할 수 있는 기능을 극대화할 수 있다.

차량 온보드 충전기의 토폴로지에 따라 어댑터를 사용하여 J1772 EVSE에서 충전이 가능할 수 있다. 어댑터는 일반적으로 금지되지만, 제조자별 어댑터는 유용할 수 있으며 IEC에 따라 일부 국가에서는 허용된다. 이러한 어댑터는 어댑터의 전류 정격을 알리는 실질적인 방법이 없기 때문에 80A의 정격을 가져야 한다. 예를 들어, 라인에서 중립으로 유선 연결된 3개의 단상 충전기로 구성된 480/277용으로 구성된 온보드 충전기는 J3068의 L1, L2, L3와 J1772 입력의 L1을 함께 연결하는 어댑터와 J1772 입구에서 N까지의 와이어 N을 J3068 입구에서 지원할 수 있다. 차량은 근접 핀 저항 간의 차이를 감지할 수 있어야 하며 이 예에서 각 충전기에 대해 전류 한계치를 1/3로 스케일링해야 한다. 차량 충전기의 설계에 따라 다른 구성이 가능하다.

배포 예제

그린로트는 2018년 11월 7일 남부 캘리포니아의 모든 전기 볼보 트럭에 충전 인프라를 제공하는 프로젝트를 발표했다. 그린로츠에 따르면 이 프로젝트는 북미에서 최초로 새로운 중형차 충전 표준인 SAE J3068을 실제 적용에서 시연하는 프로젝트 중 하나가 될 것이라고 한다. 보도 자료를 참조하십시오.

장비 가용성

Rema USA는 ANSI/UL 2251(미국)과 CAN/CSA C22.2 282호(캐나다)가 AC6 63A 480VAC 3상 코드셋(52.3kW), DC 1000VDC8 코드셋 2개를 125A와 200A에 수록하고 있다. 번호 E3388을 참조하여 보험계약업체 연구소를 참조하십시오.

Nuvve는 낮은 전압의 J1772 및 부록 A 지원 외에도 SAE J3068 및 IEC 61851-1 부록 D 준수 120A에서 최대 480/277VAC를 지원하여 UL 및 유럽 표준에 인증된 3상 AC EVSE를 제공한다. 메릴랜드 전기 시험소 목록 번호 E114798을 참조하십시오.

참조 구현 및 예제

델라웨어 대학교 교통 전기화 센터의 개발자들은 하드웨어와 소프트웨어를 포함하는 GitHub SAE J3068 참조 구현에 참조 구현을 게시했다.

여러 프레임에 나타나는 동일한 신호를 지원하지 않는 LIN 스택에 대해 대체 LDF가 필요할 수 있다. 링크는 Transport Electrification Center 블로그를 참조하십시오.

사용 중인 독점 프로토콜

북미에서는 프로토콜 버전 253을 사용하는 "담장 뒤편" 어플리케이션에서 독점 버전이 사용되고 있다. 그 의도는 향상된 기능이 SAE J3068에 가까운 장래에 권고안의 최신판에서 추가되었을 때 이 버전을 더 이상 사용하지 않는 것이다.

참조

  1. ^ a b c d e "SAE J3068 – Electric Vehicle Power Transfer System Using a Three-phase Capable Coupler" (1.0 ed.). SAE International. April 2018. {{cite journal}}: Cite 저널은 필요로 한다. journal= (도움말)
  2. ^ McGee, Rodney (April 2, 2018). "UD J3068 Site". EV Center. University of Delaware. Retrieved April 26, 2018.
  3. ^ "New UL Standards Evolving with the Electric Vehicle Industry". UL Blog. Underwriters Laboratories. Retrieved April 26, 2018.
  4. ^ "IEC 62196-2: Plugs, socket-outlets, vehicle connectors and vehicle inlets - Conductive charging of electric vehicles - Part 2: Dimensional compatibility and interchangeability requirements for a.c. pin and contact-tube accessories" (2.0 ed.). International Electrotechnical Commission. February 2016. {{cite journal}}: Cite 저널은 필요로 한다. journal= (도움말)
  5. ^ "IEC 62196-3: Plugs, socket-outlets, vehicle connectors and vehicle inlets - Conductive charging of electric vehicles - Part 3: Dimensional compatibility and interchangeability requirements for d.c. and a.c./d.c. pin and contact-tube vehicle couplers" (1.0 ed.). International Electrotechnical Commission. June 2014. {{cite journal}}: Cite 저널은 필요로 한다. journal= (도움말)
  6. ^ "IEC 61851-1: Electric vehicle conductive charging system - Part 1: General requirements" (2.0 ed.). International Electrotechnical Commission. February 2017. {{cite journal}}: Cite 저널은 필요로 한다. journal= (도움말)
  7. ^ "Improved PWM Interoperability in Upcoming Edition of J3068". EV Center. University of Delaware. November 10, 2020. Retrieved November 10, 2020.