Евроразъём тип 2
| Разъём по стандарту IEC 62196 Type 2 | |||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Зарядка электромобиля | |||||||||||||||||||||||||
| История | |||||||||||||||||||||||||
| Разработчик | Mennekes | ||||||||||||||||||||||||
| Разработано | 2009 | ||||||||||||||||||||||||
| Произведено | 2013 | ||||||||||||||||||||||||
| Спецификации | |||||||||||||||||||||||||
| Длина, мм | 200 мм | ||||||||||||||||||||||||
| Диаметр, мм | 70 мм | ||||||||||||||||||||||||
| Ширина, мм | 70 мм | ||||||||||||||||||||||||
| Высота, мм | 63 мм | ||||||||||||||||||||||||
| Выводы | 7 (PP, CP, PE, N, L1, L2, L3) | ||||||||||||||||||||||||
| Электрические параметры | |||||||||||||||||||||||||
| Заземление | Выделенный контакт | ||||||||||||||||||||||||
| Макс. напряжение | 500 В | ||||||||||||||||||||||||
| Макс. ток | 140 А | ||||||||||||||||||||||||
| Распиновка | |||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||
 Медиафайлы на Викискладе | |||||||||||||||||||||||||
Евроразъём тип 2 (полное название — разъём по стандарту IEC 62196 Type 2) — разъём, который был установлен Европейской комиссией в январе 2013 года в качестве стандарта в Европе для зарядки электромобилей на зарядных станциях[1]. Вилка и розетка типа 2 описаны в стандарте IEC 62196-1 (В России — ГОСТ IEC 62196-1). Данный тип разъёма, а также система зарядки, были разработаны немецкой фирмой Mennekes[англ.] совместно с поставщиком электроэнергии RWE и производителем автомобилей Daimler AG (ныне Mercedes-Benz Group); поэтому на этапе стандартизации он стал известен как разъём Mennekes.
Параллельно с европейской стандартизацией Tesla разработала слегка изменённую форму евроразъёма типа 2 для своих электромобилей, поставляемых в Европу с 2013 года, и европейских зарядных станций Tesla Supercharger, чтобы иметь возможность передавать постоянный ток большой мощности.
Конструкция вилки
[править | править код]
Круглая вилка евроразъёма типа 2 сильно сплющена с одной стороны, поэтому вставка вилки с перекручиванием механически невозможна, а правильное направление вставки интуитивно понятно. Вилка имеет семь цилиндрических контактов — 2 для связи с электромобилем и ещё 5 для передачи энергии. Контактные штыри имеют разную длину: контакт защитного заземления подключается первым, а сигнальные контакты — последними. Тип 2, в отличие от типа 1, не имеет защёлки и поэтому не может быть «защёлкнут» в розетку. Но розетка типа 2 имеет встроенную электромеханическую блокировку, с помощью которых зарядная станция предотвращает непреднамеренное извлечение вилки или возможные манипуляции (вандализм или хищение электроэнергии). То есть процесс передачи электроэнергии нельзя прервать путём вынимания самой вилки, а только с помощью переключателя на зарядной станции. К тому же это защищает электрические контакты от возникновения электрической искры. В отличие от вилок CEE, вилка не оснащена самозакрывающейся защитной откидной крышкой. На зарядных станциях с постоянно подключённым кабелем, вилка обычно хранится в специальном гнезде. Для подключения к зарядным станциям в общественных места, владелец электромобиля имеет собственный кабель для зарядки, который он возит с собой в автомобиле.
Контакты
[править | править код]Вилка типа 2 имеет три контакта передачи электроэнергии L1, L2 и L3, один контакт нейтрального провода N и один контакт защитного заземления PE. Также имеется контакт PP (Proximity Pilot или Plug Present) для определения наличия вилки и контакт CP (Control Pilot) для обмена управляющими сигналами между электромобилем и зарядной станцией. Вилка тип 2 является частью кабеля.
Допустимые значения напряжения и тока
[править | править код]| Режим работы | Мак. напряжение | Мак. ток | Задействованные линии | Изображение |
|---|---|---|---|---|
| 3-фазное переменное напряжение (AC) |
500 В (AC) | 1 х 80 А 3 х 63 А |
PE, N, L1(AC), L2(AC), L3(AC) |
|
| Комбинация 1-фазное пер. напряжение (AC) слабый постоянный ток (DC) |
500 В (AC) 500 В (DC) |
1 х 80 А (AC) 1 х 70 А (DC) |
PE, N, L1(AC), +(DC), -(DC) | 
|
| Режим по постоянному току низкой мощности (Low current DC) |
500 В (DC) | 1 х 80 А | PE, +(DC), -(DC) | |
| Режим по постоянному току средней мощности (Mid current DC) |
500 В (DC) | 1 х 140 А | PE, +(DC), +(DC), -(DC), -(DC) | 
|
Используемые значения напряжения и тока
[править | править код]Стандарт IEC 62196-1 различает три уровня зарядки по переменному напряжению:
- Уровень 1: используется для подключения к простым бытовым розеткам с напряжением 230 В и током не более 16 А (IEC 61851, режим 1), где заземление может осуществляться через нейтральный провод.
- Уровень 2: позволяет использовать однофазные (к нейтральному проводнику) или многофазные (между внешними проводниками) подключения устройства с напряжением 230 / 400 В и током максимум 32 А (IEC 61851, режим 2).
- Уровень 3: позволяет использовать многофазные (между внешними проводниками) подключения устройства с напряжением 400 В и током максимум 63 А.
| Уровень зарядки | Напряжение | Фазы | Макс. ток | Мощность | Реализация зарядной станции |
|---|---|---|---|---|---|
| AC Level 1 | 230 В | 1 фаза с нейтралью (L1-N) | 16 А | P = 1 × 230 В × 16 А ≈ 3,7 кВт | однофазная на 16 А: 1 × 230 В × 16 А ≈ 3,7 кВт в виде кабеля, подключаемого к бытовой розетке |
| AC Level 2 | 230 В | 1 фаза с нейтралью (L1-N) | 32 А | P = 1 × 230 В × 32 А ≈ 7,4 кВт | однофазная на 32 А: 1 × 230 В × 32 А ≈ 7,4 кВт трёхфазная на 16 А: 3 × 230 В × 16 А ≈ 11 кВт трёхфазная на 32 А: 3 × 230 В × 32 А ≈ 22 кВт |
| 400 В | 3 фазы (L1, L2, L3) | P = × 400 В × 32 А ≈ 22 кВт | |||
| AC Level 3 | 400 В | 3 фазы (L1, L2, L3) | 63 А | P = × 400 В × 63 А ≈ 43 кВт | трёхфазная на 63 А: 3 × 230 В × 63 А ≈ 43 кВт с неразъёмным соединительным кабелем |
| Расчёт мощности зарядной станции для трёхфазной сети при одинаковом во всех фазах токе нагрузки осуществляется по формуле: Это эквивалентно расчёту мощности по трём фазам с использованием линейного напряжения, если допустить, что существует нейтраль: | |||||
Надо понимать, что «зарядная станция» в данном случае представляет всего лишь источник переменного напряжения, в простейшем исполнении в виде розетки для соединительного кабеля. Само зарядное устройство интегрировано в электромобиль (так называемое On-Board Charger). Производители электромобилей оснащают свои автомобили обычно зарядными устройствами мощностью не более 11 кВт. Это связано с тем, что во избежание разбаланса сети (перекоса фаз) из-за несбалансированных нагрузок в частных домах во многих странах введены ограничения максимального тока нагрузки по одной фазе. Так в Германии разрешён максимальный ток нагрузки в одной фазе 20 А, а в Австрии и Швейцарии — только 16 А[2]. То есть владелец автомобиля может оснастить свой гараж зарядной станцией только на 11 кВт (3 × 230 В × 16 А).
| Уровень зарядки | Напряжение | Ток | Макс. ток | Мощность |
|---|---|---|---|---|
| DC Level 1 | 200 — 450 В | Постоянный ток зарядной станции | 80 А | 36 кВт |
| DC Level 2 | 200 — 450 В | Постоянный ток зарядной станции | 200 А | 90 кВт |
| DC Level 3 | 200 — 600 В | Постоянный ток зарядной станции | 400 А | 240 кВт |
Принцип действия
[править | править код]
Функция сигнальных контактов была впервые описана в 2001 году в описании SAE J1772. Протокол обмена сигналами позволяет обойтись без цифровой электроники (в отличие от CAN-шины в CHAdeMO[англ.]). Предполагаемый рабочий диапазон от −40 °C до +85 °C.
Зарядная станция первоначально подаёт напряжение 12 В между пилотным контактом CP и защитным проводом PE. Когда автомобиль подключён, через резистор сопротивлением 1 кОм (R0) подаётся прямоугольное напряжение частотой 1 кГц ±12 В (±0,4 В). Со стороны электромобиля цепь между CP и PE замыкается резистором (R), включённым последовательно с диодом. Зарядная станция сообщает транспортному средству максимальный ток, который может обеспечить зарядная станция, используя широтно-импульсную модуляцию прямоугольного напряжения: По определению сигнализации ШИМ, диапазон значений тока составляет 6 А при 10 % ШИМ и максимум 10 А при ШИМ 16 %, при ШИМ 25 % — максимум 16 А, при ШИМ 50 % — максимум 32 А и при ШИМ 90 % — быстрая зарядка[3]. Электромобиль, в свою очередь, может взаимодействовать с зарядной станцией посредством выбора сопротивления R и связанного с этим изменения падения напряжения на R0: при R = 2700 Ом сообщается о транспортном средстве, совместимом с режимом 3 («автомобиль обнаружен»), для которого ещё не запрошена ни одна загрузка. При R=880 Ом автомобиль готов к зарядному току («готов»), а при R=240 Ом требуется дополнительная вентиляция («с вентиляцией»), что не имеет значения на открытом воздухе, но в помещении снижает зарядный ток, если есть нет вентиляционных колпачков.
Общественные зарядные станции, как правило, не имеют напряжения, когда цепь разомкнута, даже если стандарт допускает выходную мощность в соответствии с режимом 1 (максимум 16 ампер). Когда цепь замкнута, зарядная станция также может проверить работоспособность защитного проводника.
| Сопротивление CP-PE (R) | 2700 Ω | 880 Ω | 240 Ω | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Сопротивление R3 при R2 = 2740 Ω |
— |
— 2740 Ω |
1300 Ω 2740 Ω |
270 Ω 2740 Ω | ||
| Напряжение CP-PE | +12 V | +9 V | +6 V | +3 V | ±0 V | −12 V |
| Статус |
A standby |
B vehicle detected |
C ready (charging) |
D with ventilation |
E no power (shut off) |
F error |
Контакт PP сообщает зарядной станции максимально возможный зарядный ток автомобиля (или кабеля). Для этого между контактами PP и PE в кабеле ставится резистор. Кодирование допустимого тока по значению сопротивления резистора регламентируется в IEC 61851-1:
| Сопротивление PP-PE | 1500 Ω | 680 Ω | 220 Ω | 100 Ω |
|---|---|---|---|---|
| Сила тока | 13 A | 20 A | 32 A | 63 A |
| Сечение провода | 1,5 мм² | 2,5 мм² | 6 мм² | 16 мм² |
Примечания
[править | править код]- ↑ „Mennekes“-Stecker wird EU-Standard (нем.). Handelsblatt (27 марта 2014). Дата обращения: 1 ноября 2023. Архивировано 24 сентября 2023 года.
- ↑ Diese Schieflast-Begrenzungen müssen in Deutschland, Österreich und in der Schweiz beachtet werden (нем.). e-mobileo (21 мая 2021). Дата обращения: 1 ноября 2023. Архивировано 12 ноября 2023 года.
- ↑ Anro Mathoy. Definition and implementation of a global EV charging infrastructure (англ.). BRUSA Elektronik (17 января 2008). Дата обращения: 8 апреля 2012. Архивировано 7 марта 2012 года.