Avec la popularité des véhicules électriques, la technologie de recharge est devenue l'un des éléments clés pour promouvoir le développement du transport électrique. Parmi eux, la norme de recharge CCS (Combined Charging System), en tant que norme de recharge mondiale, est largement utilisée dans le système de recharge rapide des véhicules électriques sur les marchés européens et américains. À mesure que les entreprises chinoises pénètrent progressivement les marchés européens et américains, la norme de recharge CCS a progressivement attiré l'attention de davantage d'ingénieurs.
Cet article traitera des principes de base, des caractéristiques et des normes de test de cohérence associées à la norme de facturation CCS d'une manière facile à comprendre.
Historique du développement et conception de l'interface de la norme de recharge CCS :
L'histoire de la norme de charge CCS remonte à 2011. À cette époque, différentes normes de charge sont apparues sur les marchés des véhicules électriques en Europe, en Amérique du Nord et en Asie, ce qui a entraîné des problèmes d'interopérabilité et de commodité de charge pour le développement des véhicules électriques dans le monde entier. Pour résoudre ce problème, l'Association européenne des constructeurs automobiles (ACEA) a proposé la proposition de norme de charge CCS, qui vise à intégrer la charge CA et CC dans un système unifié. L'interface physique du connecteur est conçue comme une prise combinée avec des interfaces CA et CC intégrées, qui peut être compatible avec 3 modes de charge : charge CA monophasée, charge CA triphasée et charge CC. Elle peut offrir des options de charge plus flexibles pour les véhicules électriques. La norme CCS Combo 1.0 a été officiellement publiée en 2012.
En 2014, CCS Combo 2.0 a été lancé, ce qui constitue une mise à niveau importante de la version précédente, améliorant encore la puissance de charge et prenant en charge une charge CC plus rapide. Cette version de la norme CCS a également été largement adoptée sur les marchés européens et nord-américains. Depuis lors, la norme CCS a été itérée deux fois (CCS Combo 2.0.1 et CCS Combo 2.0.2) en 2017 et 2020, améliorant encore la puissance de charge et améliorant la sécurité.
Pour des raisons historiques, le CCS comprend deux conceptions de prises physiques. Le côté gauche de l'image ci-dessus est la prise CCS de type 2 (CCS2 en abrégé), qui est principalement utilisée sur le marché européen. Le côté droit est la prise CCS de type 1 (CCS1 en abrégé), qui est principalement utilisée sur le marché nord-américain, y compris aux États-Unis et au Canada. La première lettre C de CCS signifie Combined. On l'appelle « combiné » car le port de charge intègre la partie CA (partie supérieure) et la partie CC (partie inférieure). Seule la partie supérieure de l'interface est utilisée pendant la charge CA, et l'interface CC inférieure est utilisée pour la transmission d'énergie pendant la charge CC, et certaines broches de la prise supérieure sont utilisées pour la communication. Il convient de mentionner que, contrairement à la communication CAN utilisée dans la charge CC standard nationale, la communication entre le véhicule électrique (VE) et la borne de recharge (EVSE) dans la charge CC et CC CC s'effectue via l'interface Control Pilot (CP). Les broches liées au contrôle de charge sont :
CP - Pilote de Contrôle :
Transmet des signaux PWM pour le contrôle de charge CA et des signaux de modulation basés sur la communication par ligne électrique (PLC) pour établir une communication de haut niveau dans la charge CA ou CC.
PP - Pilote de proximité :
Il y a une résistance préréglée entre cette broche et PE, qui permet au VE de reconnaître que la tête du pistolet de charge est connectée et la capacité de transport de courant maximale du câble.
PE - Terre protectrice :
Il est utilisé pour la protection de mise à la terre des véhicules électriques et sert également de terre de référence pour CP et PP.
Normes internationales relatives au CCS :
Les normes relatives à la recharge sont vastes et complexes. En raison des contraintes d'espace, cet article explique brièvement plusieurs normes étroitement liées à la recharge CCS CA et CC.
CEI 61851-1
La série de normes IEC 61851 est la première norme internationale sur les systèmes de charge élaborée par l'organisation IEC et peut être considérée comme la pierre angulaire des normes de charge. Elle constitue une référence importante pour la formulation de normes sur les systèmes de charge dans d'autres pays ou pour la formulation de normes de charge ultérieures telles que DIN70121 ou ISO15118.
La norme IEC61851-1 stipule les exigences générales du système de charge, en particulier les spécifications de charge CA. Elle inclut la norme de charge CA GB/T18487 de mon pays.1-2015, elle s'appuie également sur la même méthode de guidage de contrôle.
En termes simples, le contrôle de charge CA consiste à réaliser le changement de tension du point de détection sur la ligne CP en connectant la tête du pistolet de charge et en contrôlant l'ouverture et la fermeture de l'interrupteur S2 à l'extrémité du véhicule, de manière à réaliser la reconnaissance et la commutation de l'état de charge entre le véhicule et la pile. De plus, la pile de charge informe le véhicule du courant maximal qui peut être fourni en générant des signaux PWM avec différents cycles de service.
Étant donné que la stratégie de charge réelle pendant la charge CA est mise en œuvre par le chargeur embarqué OBC. Par conséquent, les exigences d'interaction d'informations entre le véhicule et la pile ne peuvent être satisfaites que par le changement de la tension du point de détection et du cycle de service. En ce qui concerne la charge CC, en raison de l'augmentation évidente de la demande d'interaction d'informations entre le véhicule et la pile, les simples signaux analogiques ne peuvent plus répondre aux besoins. Par conséquent, la CEI 61851-1 définit dans le mode 4 que la communication de haut niveau (HLC) est réalisée via la ligne CP pour transmettre le protocole de charge CC défini dans la CEI 61851-23.
La communication numérique de haut niveau du CCS adopte la communication par courant porteur en ligne (PLC) basée sur HomePlug GreenPHY comme protocole de couche de liaison de données. En termes simples, le signal haute fréquence modulé OFDM est couplé à la ligne de signal CP via un modem installé sur le circuit de signal CP de la borne de recharge ou du véhicule, et démodulé par le modem à l'autre extrémité. Cela permet un débit de communication allant jusqu'à 10 Mbit/s sans ajouter de broches de communication supplémentaires, fournissant un canal d'interaction d'informations à large bande passante pour l'interaction des informations de charge CC et des fonctions avancées telles que la charge plug-and-play et même l'interaction véhicule-réseau.
Le BPT (V2G) sera au centre du développement futur du marché de la recharge en Europe et aux États-Unis. En raison des caractéristiques de la structure énergétique en Europe et aux États-Unis, l'énergie distribuée (DER) est devenue une orientation de développement largement acceptée et reconnue. En tant que support de stockage d'énergie naturellement de haute qualité, les batteries de véhicules électriques doivent participer à la régulation des réseaux intelligents. La publication des nouvelles normes existantes n'a fait que supprimer techniquement les obstacles de la voiture à la borne de recharge, mais de la borne à la plate-forme d'exploitation au distributeur d'énergie, il existe encore de nombreux problèmes de normes incohérentes.
De plus, grâce aux caractéristiques de communication du CCS, basées sur la technologie existante, il est possible de réaliser non seulement une transmission bidirectionnelle de puissance en courant continu, mais également en courant alternatif V2G. Par conséquent, les tests de cohérence liés à la connexion au réseau électrique alternatif peuvent également devenir une priorité pour le personnel de recherche et développement des futurs véhicules à énergie nouvelle.