複合充電システム

複合充電システム （ CCS ）は、 コンボ1およびコンボ2コネクタを使用した最大80または350キロワットの電気自動車の充電をカバーしています。これらの2つのコネクタは、タイプ1およびタイプ2コネクタの拡張であり、2つの追加の直流（DC）接点があり、高電力DC急速充電を可能にします。

複合充電システムでは、地域に応じてタイプ1およびタイプ2コネクタを使用したAC充電が可能です。 2014年以来、欧州連合は欧州の電気自動車ネットワーク内でタイプ2またはコンボ2の提供を要求しています。この充電環境には、充電カプラ、充電通信、充電ステーション、電気自動車、および負荷分散や充電認証などの充電プロセスのさまざまな機能が含まれます。

電気自動車または電気自動車の供給機器は、CCSにリストされている標準に従ってACまたはDC充電をサポートしている場合、CCSに対応しています。 CCSをサポートする自動車メーカーには、ジャガー、フォルクスワーゲングループ、ルノー、ゼネラルモーターズ、BMW、ダイムラー、フォード、FCA、テスラ、キアおよびヒュンダイが含まれます。

米国では、BMWとVWは2016年4月に、東海岸と西海岸の回廊に「完全な」CCSネットワークがあると主張しました。高出力DC充電用の競合する充電システムには、CHAdeMO（日本語）、Guobiao推奨標準20234（中国語）、およびTesla Supercharger（Tesla独自）が含まれます。

歴史

電気自動車への関心の復活は、充電ステーションの展開を促進しました。当初、これらは世界中のさまざまなプラグを使用して豊富なAC主電源にアクセスしていました。 IEC 62196の高電流充電コネクタの標準化により、さまざまなシステムが実現しました。タイプ1は主に北米と日本で使用され、タイプ2は他の場所で使用されていました。 DC充電の場合、SAEと欧州自動車製造業者協会（ACEA）は、すべてのDC充電ステーションに適合する「グローバルエンベロープ」が1つだけになるように、既存のACコネクタタイプに共通のDCワイヤを追加する計画を立てました。

「複合充電システム」（CCS）の提案は、2011年10月12日にバーデンバーデンで開催されたドイツ技術者協会の第15回国際VDI会議で発表されました。 CCSは、車両側に単一のコネクタパターンを定義し、タイプ1またはタイプ2コネクタに十分なスペースを提供し、2ピンDCコネクタに最大200アンペアで充電できるスペースを提供します。 7つの自動車メーカー（アウディ、BMW、ダイムラー、フォード、ゼネラルモーターズ、ポルシェ、フォルクスワーゲン）は、2012年半ばにCCSを導入することに同意しました。最大100 kWのプロトタイプ実装は、2012年5月にロサンゼルスのEVS26で示されました。IEC62196-3ドラフトのDC充電仕様は、最大850 Vで最大125 Aの範囲を提供します。

7つの自動車メーカーは、HomePlug GreenPHYを通信プロトコルとして使用することにも同意しました。一致するプラグのプロトタイプは、10,000回の接続サイクルに耐えることを目標にPhoenix Contactによって開発されました。標準化の提案は、2011年1月にIECに送信されました。Vehicle2Grid通信にPLCプロトコルを使用するという要求は、2009年9月にカリフォルニア航空資源委員会ZEVテクノロジーシンポジウムでのBMW、Daimler、VWの共同プレゼンテーションで報告されました。これは、日本（CHAdeMOを含む）および中国（個別のDCコネクタの提案）からのCANバスの提案と競合し、CCSに署名した自動車メーカーはいません。ただし、中国は追加のDCピンの開発の初期段階に関与していました。

フォルクスワーゲンは2013年6月にヴォルフスブルクで50 kW DCを提供する最初のパブリックCCS急速充電ステーションを構築し、CCS用DC急速充電器コネクタで提供される予定のVW E-Upをテスト運転しました。 2週間後、BMWは、今後のBMW i3をサポートするために最初のCCS急速充電ステーションを開設しました。少なくとも2013年6月のEV世界サミット以来、CHAdeMO協会、フォルクスワーゲン、および日産はすべて、マルチプロトコルDC充電器を提唱しています。これは、デュアルプロトコルステーションの追加コストがわずか5％であるためです。

ドイツでは、Charging Interface Initiative e。 V.（CharIN）は、CCSの採用を促進するために、自動車メーカーとサプライヤー（アウディ、BMW、ダイムラー、メネケス、オペル、フェニックスコンタクト、ポルシェ、テュフズード、フォルクスワーゲン）によって設立されました。彼らはプレスリリースで、ほとんどの車は50 kWより速く充電できないため、2015年に建設されるCCSステーションの最初の一般的な出力であると述べました。次のステップは、10月に示した150 kW出力のステーションの標準化でした2015年、350 kWの出力を持つ将来のシステムを検討しています。ボルボは2016年にCharINに入社しました。 2016年3月のテスラ、Lucid Motors（以前のAtieva）2016年6月、Faraday Future 2016年6月、 2017年3月のトヨタ。

シボレーボルト/オペルアンペラeは、55 kWの急速充電にこのCCS標準を使用しています。

2016年のフォルクスワーゲン排出ガススキャンダル和解の一環として、VWは、子会社であるElectrify Americaを通じてCCSおよびその他の充電インフラに10年間で米国で20億ドルを費やす予定です。この取り組みでは、地域ベースの場所では最大150 kW、高速道路の場所では最大350 kWの充電ステーションが構築されます。 CCSの他に、CHAdeMO充電ステーションが建設されます。

2016年11月、Ford、Mercedes、Audi、Porsche、BMWは、ヨーロッパに400のステーションを持つ350 kW（最大500 Aおよび920 V）の充電ネットワーク（IONITY）を構築し、価格はそれぞれ200,000ユーロ（210,000ドル）であると発表しました。

仕様のバージョン

複合充電システムは、顧客のニーズに合わせて開発することを目的としています。バージョン1.0はACおよびDC充電の現在の一般的な機能をカバーし、バージョン2.0は中期に近い将来に対応しました。 CCS 1.0およびCCS 2.0の仕様と基礎となる標準は、 表1に DC充電、 表2に AC充電について説明されています。

CCSをサポートする自動車メーカーは、2018年にCCS 2.0に移行することを約束しました。したがって、EVSE（電気自動車供給装置）メーカーは、2018年以降のCCS 2.0もサポートすることをお勧めします。

CCS 3.0の仕様はまだ正確に定義されていません。下位互換性を確保するために、以前のバージョンのすべての機能が保持されます。潜在的な追加機能は次のとおりです。

• 逆動力伝達
• 誘導充電
• ワイヤレス充電通信
• 「パンタグラフ」集電装置によるバス充電

充電通信

地理的な場所に依存するコネクタとインレットとは異なり、充電通信は世界中で同じです。通常、2種類の通信を区別できます。

• ベーシックシグナリング（BS）は、IEC 61851-1に従ってコントロールパイロットコンタクト（CP）を介して転送されるPWM信号を使用して行われます。この通信は、たとえばコネクタが接続されているか、接点が通電（または通電）される前か、充電ステーションと電気自動車の両方が充電準備ができているかを示す安全関連機能に使用されます。 AC充電は、PWM信号のみを使用して可能です。この場合、充電ステーションはPWMのデューティサイクルを使用して、オンボード充電器に充電ステーションで利用可能な最大電流を通知します。
• 高レベル通信（HLC）は、CP接点（電力線通信またはPLCとも呼ばれる）で高周波信号を変調して、より複雑な情報を転送することによって行われます。これは、DC充電または他のサービスなどに使用できます「プラグアンドチャージ」または負荷分散。高レベルの通信は、標準DIN SPEC 70121およびISO / IEC 15118シリーズに基づいています。 DC充電の場合、DIN SPEC 70121は最大80 kWの充電電力のみをサポートします。 ISO / IEC 15118に準拠した高出力通信には必須です。

負荷分散

CCSは、負荷分散の2つの方法を区別します。

• リアクティブロードバランシングにより、EVSEからEVへのエネルギーフローを特定の制限まで瞬時に変更できます。
• スケジュール設定された負荷分散は、リアクティブ負荷分散をサポートし、さらに、たとえば電力制限や時間経過に伴うコストインジケータを使用したEVSEからEVへのエネルギーフローの計画をサポートします。たとえば、スマートグリッドのエネルギー分布を最適化するために使用できます。

充電許可モード

請求の承認については、一般に2つのアプローチが予見されます。

• 「プラグアンドチャージ」を使用すると、ユーザーは車両に接続し、ユーザーの操作なしで自動認証および承認プロセスが開始されます。支払いは自動的に行われます。
• 「外部支払い」では、ユーザーは、充電を続行する前に、端末のRFIDカードで識別するか、支払いカードで支払いを行う必要があります。

車両カプラー

車両カプラーは、フレキシブルケーブルの端に取り付けられた車両コネクタと、車両内にあるコネクタの対応物である車両インレットから構成されています。 CCSカプラーは、IEC 62196-2に記載されているように、北米規格のタイプ1カプラーと欧州規格のタイプ2カプラーに基づいていました。複合充電システムの課題の1つは、既存のAC車両コネクタと追加のDC接点の両方と互換性のある車両インレットを開発することでした。タイプ1とタイプ2の両方で、これは、既存のACおよび通信接点の下に2つの追加のDC接点でインレットを延長することで実現されました。結果として生じる新しい構成は、一般にCombo 1およびCombo 2として知られています。

DC車両コネクタの実装は、コンボ1とコンボ2でわずかに異なります。コンボ1の場合、コネクタは2つのDC接点によって延長されますが、コネクタのタイプ1部分はAC接点（L1＆N ）使用されていない。 Combo 2の場合、AC接点（L1、L2、L3およびN）はコネクタから完全に削除されます。その結果、コネクタのタイプ2部分には3つの接点のみが残り、そのうち2つは通信接点で、1つは保護接地です。どちらの場合も、通信機能と保護アース機能は、コネクタの元のタイプ1または2の部分で覆われています。タイプ1およびタイプ2コネクタはIEC 62196-2で説明され、コンボ1およびコンボ2コネクタはIEC 62196-3で構成EEおよびFFとして説明されています。

ハイパワー充電

IEC 62196-3：2014 Ed.1に準拠したDC充電用車両カプラーは、最大200 Aの電流でのみDC充電を許可するため、将来の充電インフラストラクチャのニーズを十分にカバーできません。その結果、標準の次の版は最大400 Aの電流をサポートします。しかし、このような高電流にはいくつかの問題があります。それらは大きなケーブル断面積を必要とし、重くて硬いケーブルにつながります。望ましい。さらに、接触抵抗はより多くの熱放散につながります。これらの技術的な問題に対処するため、IEC TS 62196-3-1は現在開発中です。この規格では、温度検出、冷却、接点の銀メッキなどの高出力DCカプラーの要件について説明します。

グローバルな受け入れ

複合充電システムは、主にヨーロッパおよび北米の自動車メーカーによって推進されています。タイプ1およびコンボ1充電器は主に北米および中米、韓国、台湾で使用され、タイプ2およびコンボ2は北米および南米、ヨーロッパ、南アフリカ、アラビア、インド、オセアニアおよびオーストラリアで使用できます。 DC充電では、中国では競合する標準GB / Tが使用され、日本ではCHAdeMOが使用されます。残りの多くの国ではまだ標準は推奨されていませんが、CharINからの推奨はType 2およびCombo 2を使用することです。指令2014/94 / EUによると、EU少なくとも相互運用性の目的で、少なくともCombo 2コネクタを装備する必要があります。しかし、これは例えばCHAdeMOやテスラ過給機を使用して、他の充電ポイントの提供を禁止していません。