PROFILPELAJAR.COM

Разъём по стандарту IEC 62196 Type 2
Разъём по стандарту IEC 62196 Type 2
	; Зарядка электромобиля
История
Разработчик	Mennekes
Разработано	2009
Произведено	2013
Спецификации
Длина, мм	200 мм
Диаметр, мм	70 мм
Ширина, мм	70 мм
Высота, мм	63 мм
Выводы	7 (PP, CP, PE, N, L1, L2, L3)
Электрические параметры
Заземление	Выделенный контакт
Макс. напряжение	500 В
Макс. ток	140 А
Распиновка
	Медиафайлы на Викискладе

Евроразъём тип 2 (полное название — разъём по стандарту IEC 62196 Type 2) — разъём, который был установлен Европейской комиссией в январе 2013 года в качестве стандарта в Европе для зарядки электромобилей на зарядных станциях^[1]. Вилка и розетка типа 2 описаны в стандарте IEC 62196-1 (В России — ГОСТ IEC 62196-1). Данный тип разъёма, а также система зарядки, были разработаны немецкой фирмой Mennekes^[англ.] совместно с поставщиком электроэнергии RWE и производителем автомобилей Daimler AG (ныне Mercedes-Benz Group); поэтому на этапе стандартизации он стал известен как разъём Mennekes.

Параллельно с европейской стандартизацией Tesla разработала слегка изменённую форму евроразъёма типа 2 для своих электромобилей, поставляемых в Европу с 2013 года, и европейских зарядных станций Tesla Supercharger, чтобы иметь возможность передавать постоянный ток большой мощности.

Конструкция вилки

Круглая вилка евроразъёма типа 2 сильно сплющена с одной стороны, поэтому вставка вилки с перекручиванием механически невозможна, а правильное направление вставки интуитивно понятно. Вилка имеет семь цилиндрических контактов — 2 для связи с электромобилем и ещё 5 для передачи энергии. Контактные штыри имеют разную длину: контакт защитного заземления подключается первым, а сигнальные контакты — последними. Тип 2, в отличие от типа 1, не имеет защёлки и поэтому не может быть «защёлкнут» в розетку. Но розетка типа 2 имеет встроенную электромеханическую блокировку, с помощью которых зарядная станция предотвращает непреднамеренное извлечение вилки или возможные манипуляции (вандализм или хищение электроэнергии). То есть процесс передачи электроэнергии нельзя прервать путём вынимания самой вилки, а только с помощью переключателя на зарядной станции. К тому же это защищает электрические контакты от возникновения электрической искры. В отличие от вилок CEE, вилка не оснащена самозакрывающейся защитной откидной крышкой. На зарядных станциях с постоянно подключённым кабелем, вилка обычно хранится в специальном гнезде. Для подключения к зарядным станциям в общественных места, владелец электромобиля имеет собственный кабель для зарядки, который он возит с собой в автомобиле.

Контакты

Вилка типа 2 имеет три контакта передачи электроэнергии L1, L2 и L3, один контакт нейтрального провода N и один контакт защитного заземления PE. Также имеется контакт PP (Proximity Pilot или Plug Present) для определения наличия вилки и контакт CP (Control Pilot) для обмена управляющими сигналами между электромобилем и зарядной станцией. Вилка тип 2 является частью кабеля.

Допустимые значения напряжения и тока

Допустимые значения согласно стандарта
Режим работы	Мак. напряжение	Мак. ток	Задействованные линии
3-фазное переменное напряжение (AC)	500 В (AC)	1 х 80 А 3 х 63 А	PE, N, L1(AC), L2(AC), L3(AC)
Комбинация 1-фазное пер. напряжение (AC) слабый постоянный ток (DC)	500 В (AC) 500 В (DC)	1 х 80 А (AC) 1 х 70 А (DC)	PE, N, L1(AC), +(DC), -(DC)
Режим по постоянному току низкой мощности (Low current DC)	500 В (DC)	1 х 80 А	PE, +(DC), -(DC)
Режим по постоянному току средней мощности (Mid current DC)	500 В (DC)	1 х 140 А	PE, +(DC), +(DC), -(DC), -(DC)

Используемые значения напряжения и тока

Стандарт IEC 62196-1 различает три уровня зарядки по переменному напряжению:

Уровень 1: используется для подключения к простым бытовым розеткам с напряжением 230 В и током не более 16 А (IEC 61851, режим 1), где заземление может осуществляться через нейтральный провод.
Уровень 2: позволяет использовать однофазные (к нейтральному проводнику) или многофазные (между внешними проводниками) подключения устройства с напряжением 230 / 400 В и током максимум 32 А (IEC 61851, режим 2).
Уровень 3: позволяет использовать многофазные (между внешними проводниками) подключения устройства с напряжением 400 В и током максимум 63 А.

Зарядка по переменному току (напряжению)
Уровень зарядки	Напряжение	Фазы	Макс. ток	Мощность	Реализация зарядной станции
AC Level 1	230 В	1 фаза с нейтралью (L1-N)	16 А	P = 1 × 230 В × 16 А ≈ 3,7 кВт	однофазная на 16 А: 0 1 × 230 В × 16 А ≈ 3,7 кВт в виде кабеля, подключаемого к бытовой розетке
AC Level 2	230 В	1 фаза с нейтралью (L1-N)	32 А	P = 1 × 230 В × 32 А ≈ 7,4 кВт	однофазная на 32 А: 0 1 × 230 В × 32 А ≈ 7,4 кВт трёхфазная на 16 А: 0 3 × 230 В × 16 А ≈ 11 кВт трёхфазная на 32 А: 0 3 × 230 В × 32 А ≈ 22 кВт
AC Level 2	400 В	3 фазы (L1, L2, L3)	32 А	P = ${\sqrt {3}}$ × 400 В × 32 А ≈ 22 кВт
AC Level 3	400 В	3 фазы (L1, L2, L3)	63 А	P = ${\sqrt {3}}$ × 400 В × 63 А ≈ 43 кВт	трёхфазная на 63 А: 0 3 × 230 В × 63 А ≈ 43 кВт с неразъёмным соединительным кабелем
Расчёт мощности зарядной станции для трёхфазной сети при одинаковом во всех фазах токе нагрузки осуществляется по формуле: 00 $P={\sqrt {3}}\times {U_{F}}\times {I_{F}}$ Это эквивалентно расчёту мощности по трём фазам с использованием линейного напряжения, если допустить, что существует нейтраль: $P={3}\times {U_{L}}\times {I_{F}}$ В таблице для наглядности использован второй метод вычисления.

Надо понимать, что «зарядная станция» в данном случае представляет всего лишь источник переменного напряжения, в простейшем исполнении в виде розетки для соединительного кабеля. Само зарядное устройство интегрировано в электромобиль (так называемое On-Board Charger). Производители электромобилей оснащают свои автомобили обычно зарядными устройствами мощностью не более 11 кВт. Это связано с тем, что во избежание разбаланса сети (перекоса фаз) из-за несбалансированных нагрузок в частных домах во многих странах введены ограничения максимального тока нагрузки по одной фазе. Так в Германии разрешён максимальный ток нагрузки в одной фазе 20 А, а в Австрии и Швейцарии — только 16 А^[2]. То есть владелец автомобиля может оснастить свой гараж зарядной станцией только на 11 кВт (3 × 230 В × 16 А).

Зарядка по постоянному току (напряжению)
Уровень зарядки	Напряжение	Ток	Макс. ток	Мощность
DC Level 1	200 — 450 В	Постоянный ток зарядной станции	80 А	36 кВт
DC Level 2	200 — 450 В	Постоянный ток зарядной станции	200 А	90 кВт
DC Level 3	200 — 600 В	Постоянный ток зарядной станции	400 А	240 кВт

Принцип действия

Функция сигнальных контактов была впервые описана в 2001 году в описании SAE J1772. Протокол обмена сигналами позволяет обойтись без цифровой электроники (в отличие от CAN-шины в CHAdeMO^[англ.]). Предполагаемый рабочий диапазон от −40 °C до +85 °C.

Зарядная станция первоначально подаёт напряжение 12 В между пилотным контактом CP и защитным проводом PE. Когда автомобиль подключён, через резистор сопротивлением 1 кОм (R0) подаётся прямоугольное напряжение частотой 1 кГц ±12 В (±0,4 В). Со стороны электромобиля цепь между CP и PE замыкается резистором (R), включённым последовательно с диодом. Зарядная станция сообщает транспортному средству максимальный ток, который может обеспечить зарядная станция, используя широтно-импульсную модуляцию прямоугольного напряжения: По определению сигнализации ШИМ, диапазон значений тока составляет 6 А при 10 % ШИМ и максимум 10 А при ШИМ 16 %, при ШИМ 25 % — максимум 16 А, при ШИМ 50 % — максимум 32 А и при ШИМ 90 % — быстрая зарядка^[3]. Электромобиль, в свою очередь, может взаимодействовать с зарядной станцией посредством выбора сопротивления R и связанного с этим изменения падения напряжения на R0: при R = 2700 Ом сообщается о транспортном средстве, совместимом с режимом 3 («автомобиль обнаружен»), для которого ещё не запрошена ни одна загрузка. При R=880 Ом автомобиль готов к зарядному току («готов»), а при R=240 Ом требуется дополнительная вентиляция («с вентиляцией»), что не имеет значения на открытом воздухе, но в помещении снижает зарядный ток, если есть нет вентиляционных колпачков.

Общественные зарядные станции, как правило, не имеют напряжения, когда цепь разомкнута, даже если стандарт допускает выходную мощность в соответствии с режимом 1 (максимум 16 ампер). Когда цепь замкнута, зарядная станция также может проверить работоспособность защитного проводника.

Сопротивление CP-PE (R)		2700 Ω	880 Ω	240 Ω
Сопротивление R3 при R2 = 2740 Ω	—	— 2740 Ω	1300 Ω 2740 Ω	270 Ω 2740 Ω
Напряжение CP-PE	+12 V	+9 V	+6 V	+3 V	±0 V	−12 V
Статус	A standby	B vehicle detected	C ready (charging)	D with ventilation	E no power (shut off)	F error

Контакт PP сообщает зарядной станции максимально возможный зарядный ток автомобиля (или кабеля). Для этого между контактами PP и PE в кабеле ставится резистор. Кодирование допустимого тока по значению сопротивления резистора регламентируется в IEC 61851-1:

Кодировка и свойства кабеля для зарядки
Сопротивление PP-PE	1500 Ω	680 Ω	220 Ω	100 Ω
Сила тока	13 A	20 A	32 A	63 A
Сечение провода	1,5 мм²	2,5 мм²	6 мм²	16 мм²