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SAE J1772 Standard (Prise de recharge TYPE1 EV)
- Apr 16, 2017 -

SAE J1772 ( CEI Type 1) est une norme nord-américaine pour les connecteurs électriques pour véhicules électriques entretenue par la SAE International et porte le titre officiel de «SAE Surface Vehicle Recommended Practice J1772, coupleur de charge conducteur pour véhicule électrique SAE». [1] Il couvre les exigences générales en matière de physique, d'électricité, de protocole de communication et de performance pour le système de charge conductrice du véhicule électrique et son coupleur. L'objectif est de définir une architecture de système de charge par conduction de véhicule électrique commune comprenant les exigences opérationnelles et les exigences fonctionnelles et dimensionnelles pour l'entrée du véhicule et le connecteur d'accouplement.


Histoire

L'ancien connecteur Avcon, présenté ici sur un Ford Ranger EV

Le principal stimulus pour le développement de SAE J1772 est venu du California Air Resources Board. Auparavant, les véhicules électriques comme le General Motors EV1 avaient utilisé des coupleurs de charge inductifs. Ceux-ci ont été écartés en faveur du couplage conducteur pour fournir de l'électricité pour la recharge avec le California Air Resources Board adoptant la norme SAE J1772-2001 [2] comme interface de recharge pour les véhicules électriques en Californie en juin 2001. [3] Avcon a fabriqué un connecteur rectangulaire conforme à la spécification SAE J1772 REV NOV 2001 capable de fournir une puissance électrique allant jusqu'à 6,6 kW. [4] (Les photos et la description de ce "connecteur AVCon" rectangulaire et de "l'entrée AVCon" à l'ancienne version sont à [5] )

Le règlement CARB de 2001 a imposé l'utilisation de la norme SAE J1772-2001 à compter de l'année modèle 2006. Les exigences ultérieures ont demandé l'utilisation de courants plus élevés que ceux du connecteur Avcon. Ce processus a débouché sur la proposition d'un nouveau connecteur rond conçu par Yazaki, qui permet une puissance accrue de 19,2 kW délivrée via un courant monophasé de 120-240 V CA jusqu'à 80 ampères. En 2008, le CARB a publié un projet de modification de l'article 1962.2, titre 13, qui prévoyait l'utilisation de la norme SAE J1772, en commençant avec l'année modèle 2010. [6]

Connecteur AC lent de type "J1772" (Japon / US)

La prise Yazaki qui a été construite avec la nouvelle norme de prise SAE J1772 a réussi la certification UL. La spécification standard a ensuite été votée par le comité SAE en juillet 2009. [7] Le 14 janvier 2010, la SAE J1772 REV 2009 a été adoptée par le SAE Motor Vehicle Council. [8] Les entreprises participant à la norme révisée -2009 ou la soutenant sont Smart, Chrysler, GM, Ford, Toyota, Honda, Nissan et Tesla.

La spécification de connecteur SAE J1772-2009 a été ajoutée à la norme internationale CEI 62196-2 («Partie 2: compatibilité dimensionnelle et interchangeabilité des accessoires de broche et de contact») avec un vote sur la spécification finale pour fermeture en mai 2011. [9] Le connecteur SAE J1772 est considéré comme une implémentation de "type 1" fournissant un coupleur monophasé. [dix]

Équipement de véhicule

La SAE J1772-2009 a été adoptée par les constructeurs automobiles de véhicules électriques post-2000 comme la troisième génération de la Chevrolet Volt et Nissan Leaf comme les premiers modèles. Le connecteur est devenu un équipement standard sur le marché américain en raison de la disponibilité de stations de recharge avec ce type de prise dans le réseau de véhicules électriques du pays (avec l'aide de subventions telles que ChargePoint America). .

Les versions européennes étaient équipées d'une entrée SAE J1772-2009 jusqu'à ce que l'industrie automobile adopte le connecteur CEI Type 2 "Mennekes" comme entrée standard - puisque tous les connecteurs IEC utilisent le même protocole de signalisation SAE J1772 que les constructeurs automobiles vendent des voitures. avec une entrée SAE J1772-2009 ou une entrée IEC Type 2 selon le marché. Il existe également des adaptateurs (passifs) qui peuvent convertir J1772-2009 en IEC Type 2 et vice versa. La seule différence est que la plupart des versions européennes disposent d'un chargeur embarqué qui peut tirer parti de l'énergie électrique triphasée avec des limites de tension et de courant plus élevées même pour le même modèle de véhicule électrique de base (Chevrolet Volt / Opel Ampera).

Système de charge combiné (CCS)

Article principal: Système de charge combiné CCS lent de type 1 CC et connecteur CC rapide

SAE est en train de développer une variante Combo Coupler du connecteur J1772-2009 avec des broches supplémentaires pour permettre une charge rapide en courant continu de 200 à 450 volts CC et jusqu'à 90 kW. Il utilisera également la technologie Power Line Carrier pour communiquer entre le véhicule, le chargeur externe et le réseau intelligent. [11] Sept constructeurs automobiles (Audi, BMW, Daimler, Ford, General Motors, Porsche, Volvo et Volkswagen) avaient accepté de mettre en place le «système de recharge combiné» à la mi-2012. [12] Les premiers véhicules utilisant la prise SAE Combo étaient la BMW i3 sortie fin 2013 et la Chevrolet Spark EV sortie en 2014. [13] En Europe, le coupleur combo est basé sur le connecteur de charge AC Type 2 (VDE). maintenir une compatibilité totale avec la spécification SAE pour la charge continue et le protocole GreenPHY PLC. [14]

Propriétés

Connecteur

Le connecteur J1772-2009 est conçu pour les systèmes électriques monophasés de 120 V ou 240 V tels que ceux utilisés en Amérique du Nord et au Japon. Le connecteur de diamètre rond de 43 millimètres (1,7 pouce) a cinq broches, avec trois tailles de broches différentes (en commençant par le plus grand), pour chacun des éléments suivants:

  • Ligne AC 1 et ligne 2

  • Broche de terre

  • Détection de proximité et pilote de contrôle

Détection de proximité
Empêche le mouvement de la voiture tout en étant connecté au chargeur.
Pilote de contrôle
Ligne de communication utilisée pour coordonner le niveau de charge entre la voiture et le chargeur ainsi que d'autres informations.

Une onde carrée de 1 kHz à ± 12 volts générée par l'équipement d'alimentation électrique du véhicule (EVSE, c.-à-d. La station de charge) sur le pilote de commande pour détecter la présence du véhicule, communiquer le courant de charge maximum admissible et contrôler la charge. [15]

Le connecteur est conçu pour résister à 10 000 cycles d'accouplement (connexion et déconnexion) et à l'exposition aux éléments. Avec 1 cycle d'accouplement par jour, la durée de vie du connecteur devrait dépasser 27 ans.

Charge

La norme J1772 définit deux niveaux de charge: [8]


Tension Phase Courant de crête Puissance
Niveau AC 1 120 V Monophasé 16 A 1,92 kW
AC Niveau 2 240 V Phase de Split 32 A (2001)
80 A (2009)
7,68 kW
19,20 kW

Le comité SAE J1772 a également proposé un connecteur CC basé sur la forme de connecteur AC SAE J1772-2009 avec des broches DC et de masse supplémentaires pour supporter une charge de 200-450 V DC et 80 A (36 kW) pour DC Level 1 et jusqu'à 200 A (90 kW) pour le niveau de courant continu 2 [16] après avoir évalué le connecteur J1772-2009 par rapport à d'autres conceptions, y compris le connecteur JARI / TEPCO utilisé par le protocole de charge rapide CHAdeMO DC. [17] Les niveaux de charge SAE DC niveau 3 n'ont pas été déterminés, mais la norme telle qu'elle existe à compter de 2009 a le potentiel de se charger à 200-600 V DC à un maximum de 400 A (240 kW).

Par exemple, un chargeur de 240 kW qui charge un véhicule rechargeable, comme la BMW i3 avec prolongateur d'autonomie qui obtient 100 miles par 21,7 kWh (155 MPGe, 217 Wh par mile), obtiendrait environ 18 miles de portée par minute un conducteur passe charge tout au long de la vie de la voiture. Pour mettre cela en perspective, la Ford Taurus FWD 3.5L, que l'EPA compare comme une voiture neuve essence seule moyenne, obtient 23 MPG, ce qui signifie qu'une pompe à essence qui pompe à 7 gallons par minute donne 161 miles de portée par minute un conducteur passe du gaz de pompage tout au long de la vie de la voiture. [18]

sécurité

La norme J1772 comprend plusieurs niveaux de protection contre les chocs, assurant la sécurité de la charge même dans des conditions humides. Physiquement, les broches de connexion sont isolées à l'intérieur du connecteur lors de l'accouplement, ne garantissant aucun accès physique à ces broches. Lorsqu'ils ne sont pas accouplés, les connecteurs J1772 n'ont aucune tension d'alimentation sur les broches [19] et la puissance de charge ne circule pas tant que le véhicule n'en a pas commandé. [17]

Les broches d'alimentation sont de la première marque, la dernière rupture. Si la prise se trouve dans le port de charge du véhicule et qu'elle est retirée, la goupille de contrôle et la goupille de détection de proximité se briseront d'abord provoquant l'ouverture du relais d'alimentation dans la station de charge, coupant tout le courant vers la prise J1772. Cela empêche tout arc sur les broches d'alimentation, prolongeant leur durée de vie. La broche de détection de proximité est également connectée à un commutateur qui est déclenché en appuyant sur le bouton de déconnexion physique lors du retrait du connecteur du véhicule. Cela provoque une modification de la résistance sur la broche de proximité qui commande au chargeur embarqué du véhicule d'arrêter de tirer le courant immédiatement avant que le connecteur ne soit retiré.

Signalisation

Le protocole de signalisation a été conçu pour que [17]

J1772 circuit de signalisation

  • l'équipement d'alimentation signale la présence de la puissance d'entrée CA

  • le véhicule détecte la prise via le circuit de proximité (ainsi le véhicule peut éviter de s'éloigner en étant connecté)

  • les fonctions pilotes de contrôle commencent

    • l'équipement d'alimentation détecte un véhicule électrique rechargeable

    • l'équipement d'alimentation indique la disponibilité du véhicule électrique rechargeable (PEV) pour fournir de l'énergie

    • Les exigences de ventilation PEV sont déterminées

    • la capacité actuelle de l'équipement d'approvisionnement fournie à PEV

  • Le PEV commande le flux d'énergie

  • Le PEV et l'équipement d'alimentation surveillent en permanence la continuité du terrain de sécurité

  • la taxe continue comme déterminé par PEV

  • la charge peut être interrompue en débranchant la prise du véhicule

La spécification technique a été décrite en premier lieu dans la version 2001 de la norme SAE J1772 et, par la suite, dans les normes CEI 61851-1 et CEI TS 62763: 2013. La station de charge met 12 V sur le pilote de contact (CP) et le pilote de proximité (également, prise présente, PP) mesurant les différences de tension. Ce protocole ne nécessite pas de circuits intégrés, ce qui serait nécessaire pour d'autres protocoles de charge, rendant le SAE J1772 robuste et utilisable dans une plage de température de -40 ° C à +85 ° C.

La station de charge envoie une onde carrée de 1 kHz au pilote de contact qui est reliée à la terre protégée du côté du véhicule au moyen d'une résistance et d'une diode (plage de tension ± 12,0 ± 0,4 V). Les fils sous tension des bornes de recharge publiques sont toujours morts si le circuit CP-PE (terre de protection) est ouvert, bien que la norme autorise un courant de charge comme en mode 1 (maximum 16 A). Si le circuit est fermé, la station de charge peut également vérifier que la terre de protection est fonctionnelle. Le véhicule peut demander un état de charge en réglant une résistance; en utilisant 2,7 kΩ, un véhicule compatible Mode 3 est annoncé ( véhicule détecté ) qui ne nécessite pas de charge. En passant à 880 Ω, le véhicule est prêt à être chargé et en passant à 240 Ω, le véhicule demande une ventilation, auquel cas la puissance de charge n'est fournie que si la zone est ventilée (c'est-à-dire à l'extérieur). La station de charge peut utiliser le signal d'onde pour décrire le courant maximal disponible à partir de la station de charge à l'aide de la modulation de largeur d'impulsion: un PWM de 16% est un maximum de 10 A, un PWM de 25% % PWM est un maximum de 32 A et un PWM de 90% signale une option de charge rapide. [20]

Les exemples de circuits de ligne pilote dans SAE J1772: 2001 montrent que la boucle de courant CP-PE est connectée en permanence via une résistance de 2,74 kΩ, ce qui réduit la tension de +12 V à +9 V lorsqu'un câble est connecté à la station de charge qui active le générateur d'ondes. La charge est activée par la voiture en ajoutant une résistance parallèle de 1,3 kΩ entraînant une chute de tension à +6 V ou en ajoutant une résistance parallèle de 270 Ω pour une ventilation requise entraînant une chute de tension à +3 V. La station de charge peut réagir en vérifiant uniquement la plage de tension présente sur la boucle CP-PE. [21] Notez que la diode ne fera que baisser la tension dans la plage positive; toute tension négative sur la boucle CP-PE coupera le courant comme étant considéré comme une erreur fatale (comme toucher les broches).

Statut de base Etat de chargement Résistance, CP-PE Résistance, R2 Tension, CP-PE
Statut A Etre prêt Ouvert, ou ∞ Ω
+12 V
Statut B Véhicule détecté 2740 Ω
+ 9 ± 1 V
Statut C Prêt (chargement) 882 Ω 1300 Ω + 6 ± 1 V
Statut D Avec ventilation 246 Ω 270 Ω + 3 ± 1 V
Statut E Pas d'alimentation (éteindre)

0 V
Statut F Erreur

-12 V

Le cycle de service PWM du signal CP à 1 kHz indique le courant secteur maximal autorisé. Selon la SAE, il comprend la prise de courant, le câble et l'entrée du véhicule. Aux États-Unis, la définition de l' ampacité (capacité ampère, ou capacité actuelle) est divisée pour un fonctionnement continu et à court terme. [20] La SAE définit la valeur d'intensité à calculer par une formule basée sur le cycle complet de 1 ms (du signal de 1 kHz) avec un ampérage continu maximal de 0,6 A par 10 μs (avec les 100 μs les plus bas donnant 6 A et les 800 μs les plus élevés donnant 48 A). [21]

Cycle de service PWM indiquant la capacité de l'ampère [20]
PWM SAE continue SAE court terme
50% 30 A 36 Un pic
40% 24 A 30 Un pic
30% 18 A 22 Un pic
25% 15 A 20 Un pic
16% 9,6 A
dix% 6 A

La broche, PP, est également nommée « plug-in» lorsque le brochage de l'exemple SAE J1772 décrit le commutateur, S3, comme étant lié mécaniquement à l'actionneur de libération du verrou du connecteur. Pendant le chargement, le côté EVSE connecte la boucle PP-PE via S3 et une R6 de 150 Ω; lors de l'ouverture de l'actionneur de déclenchement, une boucle R7 de 330 Ω est ajoutée dans la boucle PP-PE du côté EVSE, ce qui provoque un décalage de tension sur la ligne pour permettre au véhicule électrique de déclencher une coupure contrôlée avant la déconnexion effective des broches de charge. Cependant, de nombreux câbles adaptateurs de faible puissance n'offrent pas cette détection d'état de l'actionneur de verrouillage sur la broche PP.

P1901 communication par courant porteur

Dans une norme mise à jour prévue pour 2012, la SAE propose d'utiliser la communication par ligne électrique, en particulier IEEE 1901, entre le véhicule, la borne de recharge hors-bord et le réseau intelligent, sans nécessiter de broche supplémentaire; La SAE et l'IEEE Standards Association partagent leurs projets de normes relatives au réseau intelligent et à l'électrification des véhicules. [22]

La communication P1901 est compatible avec les autres normes 802.x via la norme IEEE 1905, permettant des communications IP arbitraires avec le véhicule, le compteur ou le distributeur et le bâtiment où se trouvent les chargeurs. P1905 inclut les communications sans fil. Dans au moins un mode de réalisation, la communication entre le DC EVSE non embarqué et le PEV se produit sur le fil pilote du connecteur SAE J1772 par l'intermédiaire de la communication par ligne électrique HomePlug Green PHY (PLC). [23] [24] [25]

Stations de charge compatibles

En Amérique du Nord et au Japon, la Chevrolet Volt, [26] Nissan Leaf, [27] Mitsubishi i-MiEV, l'hybride rechargeable Toyota Prius, le Smart electric drive et le Kia Soul EV sont tous équipés de câbles de charge portables de 120 V V fiche secteur à la prise J1772 de la voiture; Dans les pays où l'alimentation électrique domestique est de 220-230V, les câbles EVSE portables généralement fournis avec le véhicule peuvent effectuer une charge de niveau 2 à partir d'une prise secteur domestique, mais à un courant inférieur à une station de charge dédiée.

Les produits compatibles avec SAE J1772-2009 comprennent:

  • Station de recharge domestique AeroVironment pour la Nissan Leaf [28]

  • BTCPower (Broadband TelCom Power, Inc.), le premier chargeur rapide SAE DC disponible dans le commerce aux États-Unis [29] [30]

  • Bornes de recharge Bosch Power Max

  • Les produits ClipperCreek comprennent CS-40, [31] LCS-25 [32] et LCS-25p, [33] HCS-40. [34] Le produit avec l'ampérage de charge le plus élevé est CS-100. [35]

  • ChargePoint CT4000, le plus récent chargeur intelligent, la gestion des câbles, les services de pilotes CT500, CT2000, CT2100 et CT2020 des familles de stations de recharge en réseau ChargePoint [36]

  • EATON [2] Pow-R-Station famille de stations de recharge de véhicules électriques [37]

  • ECOtality Blink maison murale et stations de charge autonomes commerciales [38] [39]

  • Moteur électrique Werks JuiceBox Open Source 18 kW 75 A EVSE

  • EVSEadapters EVSE240V16A 240V 16A Portable Niveau 2 EVSE

  • EVoCharge - Bobine rétractable EVSE conçue pour soutenir les marchés résidentiels, commerciaux et industriels.

  • GE Wattstation disponible en 2011 [40]

  • GoSmart Technologies ChargeSPOT ligne de bornes de recharge

  • La famille de stations de charge "UP" de GRIDbot

  • Stations PEP Hubbell - http://www.hubbell-wiring.com/press/pdfs/WLDEE001.pdf

  • Bornes de recharge Leviton evr-green [sic] à différents niveaux de puissance, avec kit de pré-câblage séparé permettant de brancher une prise NEMA 6 240 V [41]

  • Solutions de charge Schneider Electric / Square D EVLink pour les solutions de recharge résidentielles, commerciales et de flotte.

  • Siemens VersiCharge pour une charge économique, résidentielle, semi-publique et de niveau 2 de la VE.

  • Stations de recharge SemaConnect ChargePro

  • Gamme ePump de Shorepower Technologies de EVSE entièrement personnalisable; Solutions intérieures et extérieures pour voitures et camions.

  • TucsonEV - Boîtiers d'adaptation J1772, J1772 Cordons d'extension, entrées et fiches avec et sans cordon, J1772 Compatible EVSE pour 240 V / 30 A, Adaptateur Zero Motorcycle vers J1772, Conversion Tesla UMC vers J1772, Cordon homologué 30A et 40A EV UL.

  • La gamme de produits CIRCONTROL CIRCARLIFE comprend une infrastructure de recharge pour VE avec des unités de montage sur poteaux et murales avec la norme J1772

  • Projet OpenEVSE - Conception Open Source pour EVSE.

  • Chargeur eStation Level-2 de Vega. Une partie du réseau chargeNET au Sri Lanka



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