Режимы зарядки IEC 61851 (Mode 1-4) для электромобилей — обзор и практические различия

Руководство о сигнале Control Pilot рассматривает уровни напряжения и ШИМ-скважность сигнала CP, используемого при зарядке в Mode 3. Эта статья рассматривает уровнем выше: различие между четырьмя режимами зарядки, определёнными IEC 61851-1, и почему не каждый режим подходит (или разрешён) для стационарной точки зарядки.

Четыре режима зарядки

Почему Mode 3 является стандартным выбором для стационарной точки зарядки

В режиме Mode 3 связь Control Pilot (см. руководство о сигнале CP для уровней напряжения 12В/9В/6В/3В) и защита от остаточного тока постоянно встроены в саму точку зарядки — а не в отдельную, уязвимую коробку в кабеле, как в Mode 2. Это делает Mode 3 наиболее надёжным и предсказуемым решением для постоянно установленной точки зарядки и стандартным исполнением для зарядной установки, соответствующей NEN 1010 §722 (см. руководство о §722).

Mode 1 и Mode 2: почему они менее подходят для стационарной установки

В режиме Mode 1 отсутствует какая-либо форма связи или специфической защиты в самом зарядном кабеле — защиту должна полностью обеспечивать стационарная установка (розетка и соответствующая группа), с риском, что обычная розетка не рассчитана на длительную непрерывную подачу полной мощности, которую может потребовать автомобиль. В ряде стран зарядка автомобилей в режиме Mode 1 поэтому ограничена или не допускается.

Mode 2 добавляет устройство управления и защиты в сам зарядный кабель (IC-CPD, часто узнаваемое как утолщение на кабеле), что делает возможной безопасную зарядку от обычной розетки — но это устройство тогда находится в кабеле, который регулярно сматывается и разматывается и подвергается механическому износу, в отличие от постоянно смонтированной электроники точки зарядки Mode 3. Mode 2 поэтому применяется в основном как эпизодическое решение (поставляемый "аварийный кабель"), а не как структурное решение.

Mode 4: силовая электроника вне автомобиля

В режиме Mode 4 выпрямление переменного тока в постоянный происходит не в самом автомобиле (как в Mode 1-3), а во внешней зарядной инфраструктуре — зарядное устройство подаёт постоянный ток напрямую в аккумулятор автомобиля. Это делает возможными значительно более высокие мощности зарядки, чем достижимо при зарядке переменным током (Mode 1-3), и составляет основу общественных быстрых зарядных станций постоянного тока.

Практическая значимость

При оценке решения для зарядки следует сначала установить, какой режим применяется, прежде чем определять требования к установке: точка зарядки Mode 3 требует стационарного подключения, соответствующего NEN 1010 §722, с защитами, встроенными в саму точку зарядки, тогда как решение Mode 2 на существующей розетке имеет другие, менее структурные требования — а Mode 1 для зарядки автомобилей во многих случаях не подходит или не допускается.

Частые ошибки

1. Путаница между Mode 1 и Mode 2 — ключевое различие заключается в наличии устройства управления/защиты в самом зарядном кабеле (IC-CPD), которого нет в Mode 1, но которое есть в Mode 2.
2. Использование "аварийного кабеля" Mode 2 как структурного, стационарного решения для зарядки — встроенная в кабель электроника Mode 2 рассчитана на эпизодическое использование, а не на непрерывную, ежедневную нагрузку, как стационарная точка зарядки Mode 3.
3. Предположение, что любая точка зарядки "просто" является Mode 3 без проверки того, действительно ли связь и защита встроены в саму точку зарядки.
4. Путаница между Mode 4 (быстрая зарядка постоянным током) и обычной точкой зарядки Mode 3 высокой мощности — при Mode 4 выпрямление происходит вне автомобиля, что требует принципиально иной инфраструктуры, чем зарядка переменным током.

Связанные материалы

• Диагностика сигнала Control Pilot (IEC 61851-1)
• §722 — Требования к проектированию зарядных установок
• Динамическое балансирование нагрузки для хабов зарядки
• IEC 62955 RDC-DD — детекция 6 мА в точках зарядки