Понимание четырёх режимов зарядки EV в IEC 61851: полное руководство

Исследование IEC 61851: четыре ключевых режима зарядки EV

Глобальное принятие электромобилей опирается на надёжные международные стандарты, гарантирующие безопасность, надежность и бесшовную интероперабельность. Стандарт IEC 61851, фокусирующийся на проводных системах зарядки, определяет четыре различных режима зарядки — от 1 до 4 — каждый адаптирован под конкретные сценарии использования и требования безопасности.

Другие документы IEC дополняют эту структуру: IEC 62196 охватывает вилки, розетки, автомобильные разъёмы и вводы, а IEC 61980 адресует системы беспроводной передачи энергии (WPT). Вместе они формируют комплексную экосистему для технологий зарядки EV.

Типы кабельных соединений

IEC 61851-1 классифицирует кабельные соединения на три категории, иллюстрированные ниже:

Три основные конфигурации кабелей зарядки EV. Изображение предоставлено Университетом Загреба.

• Случай А — кабель постоянно прикреплён к EV, отсоединяем на зарядной станции (EVSE). • Случай B — кабель отсоединяем на обоих концах. • Случай C — кабель постоянно прикреплён к EVSE.

Режим зарядки EV 1

Режим 1 подключает EV напрямую к бытовой розетке. Поддерживает максимальный ток 16 А, с лимитами напряжения 250 В для однофазных и 480 В для трёхфазных систем. Этот режим не имеет коммуникации между EV и точкой зарядки и часто запрещён или ограничен во многих юрисдикциях.

Базовое подключение EV к бытовой розетке. Изображение предоставлено Университетом Загреба.

Режим зарядки EV 2

Бытовые розетки не рассчитаны на непрерывные высокотоковые нагрузки, типичные для зарядки EV. Режим 2 вводит встроенное в кабель устройство управления и защиты (IC-CPD), управляющее функциями безопасности: детектирование заземления, защита от перетока и перегрева. Поддерживает до 32 А и те же лимиты напряжения, что и Режим 1, и может использоваться как с бытовыми, так и с промышленными розетками. Однако многие страны ограничивают его публичное использование.

Ключевые функции безопасности включают:

• Непрерывный мониторинг защитного заземления.
• Автоматическое отключение при перетоке и перегреве.
• Функциональное переключение EVSE на основе обнаруженного спроса мощности.

Кабель зарядки Режима 2 с IC-CPD. Изображение модифицировано Университетом Загреба и Али Бахрами.

Режим зарядки EV 3

Режим 3 использует выделенную EVSE и бортовой зарядный прибор для подачи переменного тока в батарею. Он включает комплексные протоколы безопасности и коммуникации, гарантируя, что EV и EVSE полностью синхронизированы перед началом зарядки. Режим может обеспечивать до 250 А на 250 В однофазных или 480 В трёхфазных системах, а также поддерживает сниженный лимит 32 А для совместимости со сценариями Режима 2.

Все типы кабельных соединений (Случай А, B, C) допустимы, с иллюстрацией Случая B и C ниже:

Случай B и C в Режиме 3. Изображение предоставлено Университетом Загреба.

Контрольная пилотная цепь — центр коммуникации Режима 3 — работает так:

Контрольная пилотная цепь Режима 3. Изображение модифицировано Energies.

Переключатели S1, S2, S3 модулируют пилотное напряжение для сигнализации разных состояний зарядки:

• До подключения кабеля: S2 и S3 выключены, S1 активен → 12 В постоянного тока означает отсутствие соединения.
• После подключения кабеля: S3 включён → 9 В сигнализирует кабель подключён, но EVSE не готова.
• EVSE готова: S1 на генератор → ШИМ указывает на готовность.
• EV готова: S2 включён → 6 В (или 3 В при R3 = 270 Ом) сигнализирует готовность и требование вентиляции.
• Прерывание зарядки: S2 выключен → 9 В сигнализирует завершение.

Режим зарядки EV 4

Режим 4 уникален тем, что подаёт высокомощный постоянный ток непосредственно в батарею, минуя бортовой зарядник. Он может обеспечивать до 600 В постоянного тока при 400 А, требуя продвинутой коммуникации и строгих механизмов безопасности. Только соединения Случая C — постоянно прикреплённые кабели — разрешены для этого режима.

Режим 4 в соединении Класса C. Изображение предоставлено Али Бахрами.

Заключение

Стандарт IEC 61851 определяет четыре режима зарядки, покрывающие весь спектр проводной зарядки EV — от базовых бытовых подключений до высокомощного DC-внедрения. Режимы 1–3 питают переменным током бортовой зарядник автомобиля, в то время как Режим 4 подаёт постоянный ток прямо в батарею. Тонкая система контрольного пилота Режима 3 ejemplifies обязательство стандарта к безопасности и интероперабельности.