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充電インターフェイス

今日、eモビリティの普及を実現するための革新的な技術が次々と登場しています。なかでも要となるのは、充電に関する技術です。ベクターでは、CHAdeMOやISO 15118などの充電規格に対応したソリューションや高電圧に対応した各種計測モジュールなど、EVシフトにおける開発において、さまざまなソリューションを提供しています。「スマート充電」は、ISO 15118やDIN SPEC 70121などの標準に準拠した電気/ハイブリッド自動車の充電システムについて用いられる用語です。

このノウハウのセクションでは、充電インターフェイスに関する重要な情報を紹介します。

スマート充電のためのベクターソリューション

ベクターは、車両に搭載される車載充電器、充電ステーション、非接触充電システムを開発する皆様を、広範なテストシステム、ハードウェア、そしてカスタマイズされたECUソフトウェアを通じてご支援し、迅速かつコスト効率のよい開発をお手伝いします。

CCSのピン配列

CPControl PilotCPはEVSEとEVの間の通信(制御シグナルの交換)に使用されます。CPおよびPEラインの間で1kHz、±12Vの矩形波を使用することにより、EVは振幅を操作して充電を制御(PWM通信)できます。
PPProximity Pin / Plug PresentPPはEVSE接続中のEVの移動防止に使用できます。EVは充電プラグを抜かないと走行できません。Type-2コネクタではPPは充電ケーブルの負荷容量の検出に使用されます。充電ステーションと電気自動車は、どちらもPP接点を使用することにより、接続されている充電ケーブルの負荷を確認することができます。Type-1コネクタでは、プラグのロックを手動で解除する際に使用されます。
CSConnection Signal古い規格では、Type-1 ACプラグのPPはそれぞれ、IEC 62196ではConnection Signal (CS)、SAE J1772ではProximity Detection (PD) と呼ばれています。
PDProximity Detection
PEProtective EarthPEはEVSE側の接地ラインです。これは感電防止のために電流を大地に逃がすもので、CPおよびPPの基準ピンとして使用されます。

AC充電

EVの充電は交流(AC)と直流(DC)で行えます。グリッドからの電流は常にACですが、EVではDCでしか電力を蓄えられないため、ACからDCへの変換が必要になります。AC充電向けに、EVにはコンバーターが搭載されています。電流は「車載充電器」によってEV車内でDCに変換され、搭載されている電池に供給されます。これは現在の電気自動車で最も一般的な充電方法です。

  • コンダクティブAC充電容量: Type-2コネクタで最大44kW

 

AC充電用EVSEコネクタの結合面
AC Type-1およびType-2IEC 62196-2Type-1コネクタはSAE J1772規格に基づいた6~32Aの単相交流用のコネクタで、7.4kWまでの充電が可能です。IEC 62196-2 Type-2コネクタは最大63Aの三相交流用のコネクタで、44kWまでの充電が可能です。Type-2コネクタは単相での充電プロセスにも対応しています。この場合、接続ピンL2およびL3は使用されないため、Type-1プラグとType-2プラグは簡単に適合できます。
AC GB/TAC GB/T 20234.2規格の充電モード3は、単相と三相の両方の充電に対応します。構造はAC Type-2プラグに似ています。
TeslaTeslaの充電はACおよびDCのスーパーチャージャーで行いますが、EUでは三相AC Type-2充電器での充電も可能です。

 

DC充電

DC充電器はAC充電器とは異なり、コンバーターが充電ステーション本体などの車外に置かれているため、車両の電池に直接電力を供給できます。非常に高速な充電が可能であることから、この方式は電動バス、供用車、物流および輸送車両などのEVのフリート車両にとって大きな存在です。

  • コンダクティブDC充電容量: CCS Type-2コネクタで最大400kW(CharINは最大3MWのメガワットチャージャーを開発中)

 

DC充電用EVSEコネクタの結合面
DC GB/TAC充電とDC充電ではプラグのピンが異なるため、車両側にはACインレットとDCインレットが個別に必要になります。DC充電用の通信プロトコルはGB/T 27930で定義されています。中国でのみ使用されています。
CHAdeMOCHAdeMO 2.0はGB/Tと同様にDC充電通信にCANを使用しています。日本国内のほか、日本国外では主に日系OEMの車両で使用されています。
ChaoJi

2020年に新しいCHAdeMO仕様3.0、すなわちChaoJi(GB/TとCHAdeMOの合流)が公開されました。このバージョンは最大500kWに対応するだけでなく、プラグがGB/T充電規格にも合わせて開発されていることから、GB/Tへの互換性も有しています。

Tesla

Teslaのスーパーチャージャーは、独自技術に基づく通信プロトコルを使用して充電プロセスを実現します。EUでは、Teslaは2014/94 EU規格に基づき、CCS Type-2コネクタへの切替えを行っています。

 

Combined Charging System (CCS)

CCS Type-1およびCCS Type-2Combined Charging System (CCS) は高いDC充電容量に合わせてAC Type-1およびType-2プラグを拡張したもので、大型の接点が2つ追加されています。AC版と比較すると、CP、PP、PEの各ピンが使用されるのに加え、プラスとマイナスの接点による拡張が行われています。スマート充電の高レベル通信用として、電力線通信(PLC)がCP上で伝送されます。

CCSの認証

External Identification Means (EIM)

EIMは追加のユーザーインタラクションやその他の識別操作を必要とする識別方法です。スマートフォンのアプリ、クレジットカード、RFIDカード、受電ステーションでのナンバープレートのスキャンなどがこれに該当します。

 

Autocharge

AutochargeはEVをその車両IDで認証するというユーザーフレンドリな認証方法です。EVを充電ケーブルで充電ステーションに接続すると、EVから充電ステーションにMedia Access Control (MAC) アドレスが送られます。充電ステーションはOpen Charge Point Protocol (OCPP) リクエストを使用してそのデータを充電ステーション管理システム(CSMS)に送り、そこでこのアドレスがアドレスリストと照合されます。アドレスが一致すると認証応答が充電ステーションに送られる一方、一致しなかった場合はエラー状態が送られます。セキュリティ上の問題から、Autochargeはほとんどの場合、公共の充電ステーションではなく、私有地内の充電基地で使用されます。

 

Plug and Charge (PnC)

Plug and Chargeによる認証方式では、運転者が充電ケーブルをEVに差し込むだけでEVが自動的に識別され、充電が許可されます。この方法には非対称キーのアルゴリズム、すなわち秘密キーと公開キーのペアが使用されますが、これらのキーは対応するキーでしか暗号化メッセージを復号化できないような形でリンクされています。公開キー基盤(PKI)の実装と証明書の扱いが必要になります。

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