1. SAE J1772 ve CCS1
SAE J1772, 1996 yılında piyasaya sürülmüştür ve yaklaşık 19 kW maksimum güçle 120 V/240 V AC şarjı destekleyen 5 pinli bir konnektör kullanmaktadır. CCS1, J1772 tasarımına iki DC terminali ekleyerek dikey olarak bölünmüş bir yapı oluşturur. DC tarafı, yaklaşık 350 kW güç sınırıyla 1000 V/400 A'ya kadar destekler. General Motors, Ford ve diğer otomobil üreticilerinin birçok erken modeli bu standardı benimsemiştir.
SAE J1772 standardının temel unsurları "tek arayüz, iki güç seviyesi, beş pin, tam el sıkışma ve çoklu koruma" olarak özetlenebilir.
- Tek arayüz:
Kuzey Amerika'da elektrikli araçlar ve şarj cihazları arasında "Tip 1" veya "J fişi" olarak adlandırılan fiziksel konnektör arayüzünü tanımlar. Ayrıca CCS1 (Combo) DC hızlı şarj girişinin de temelini oluşturur.
- İki güç seviyesi:
AC şarj, Seviye 1 ve Seviye 2 olarak ikiye ayrılır.
– Seviye 1, 12–16 A'da 120 V tek fazlı ev elektriği kullanır ve 1,4–1,9 kW ile gece boyunca evde şarj için idealdir.
– Seviye 2, konut veya kamusal şarj için 80 A'ya kadar 240 V tek fazlı elektrik kullanır ve maksimum 19,2 kW güç sağlar.
- Beş pin:
Konnektör beş pin içerir: L1 (hat), N (nötr), PE (koruyucu topraklama), CP (kontrol pilotu) ve PP (yakınlık pilotu). CP ve PP, PWM iletişimini ve konnektör algılamasını etkinleştirerek gücün yalnızca güvenli bağlantı ve parametre anlaşması sonrasında iletilmesini sağlar.
- Tam el sıkışma:
Şarj işleminden önce, CP hattı, görev döngüsü şarj cihazının maksimum mevcut akımını gösteren 1 kHz'lik bir PWM sinyali gönderir. Araç görev döngüsünü algılar ve dahili röle S2'yi kapatır, ardından şarj cihazı güç sağlamak için "C Durumu"na geçer. Sinyal kaybolursa veya anormal olursa, sistem derhal bağlantıyı keser.
- Çoklu korumalar:
Standart, aşırı akım, aşırı sıcaklık, sızıntı, yalıtım izleme ve yanlış bağlantı korumalarını içerir. Mekanik kilitleme ve mikro anahtarlar, canlı bağlantının kesilmesini ve kazara bağlantının kesilmesini önler.
Bu beş unsur sayesinde SAE J1772, Kuzey Amerika elektrikli araçları için birleşik, güvenli ve ölçeklenebilir bir AC şarj çerçevesi sağlar ve daha sonraki DC hızlı şarj Combo arayüzü olan CCS1'in temelini oluşturur. CCS1, DC hızlı şarj için SAE J1772 AC arayüzünün bir uzantısı olduğundan, genellikle "SAE J1772 Combo" olarak adlandırılır.
CCS1
CCS1'in temel özellikleri tek bir arayüz, iki şarj modu, 7 pinli yapı ve birleşik iletişim olarak özetlenebilir.
5 pinli J1772 AC tasarımına dayanarak, aşağıya iki yüksek akımlı DC pin (DC+ ve DC–) eklenerek 7 pinli Combo 1 konektörü oluşturulur. Sadece üst kısım kullanıldığında, maksimum yaklaşık 7,4 kW'lık bir J1772 AC konnektörü olarak işlev görür. Tam konnektör kullanıldığında, alttaki iki pin 1000 V/500 A'da 350 kW'a kadar DC hızlı şarj sağlar.
İletişim ve kontrol, CP (Kontrol Pilotu) pinine dayanır:
– AC şarj, temel el sıkışma için PWM kullanır.
– DC şarj, ISO 15118 gelişmiş iletişimini uygulamak, parametre müzakeresi, yalıtım kontrolleri, arıza izleme ve daha fazlasını gerçekleştirmek için aynı CP-PE hatları üzerinden PLC (Güç Hattı İletişimi) kullanır.
PE topraklama koruması sağlar, PP bağlantı durumunu ve kablo akım sınırlarını tespit etmek için direnç kodlaması kullanır ve mekanik kilitler ile mikro anahtarlar canlı bağlantının kesilmesini önleyerek güvenliği sağlar.
Özetle, CCS1 hem AC hem de DC şarjı desteklemek için tek bir Combo arayüzü kullanır. J1772 girişini taban olarak kullanan, 7 pinli yapı ve CP-PLC birleşik haberleşmesi ile Kuzey Amerika'da 350 kW'a kadar hızlı şarj ekosistemi oluşturuyor.
2. NACS / SAE J3400
NACS, başlangıçta Tesla'nın tescilli konnektörüydü.
Tesla, 2022'de standardı kullanıma sunarak NACS adını verdi ve 2024'te SAE tarafından önerilen standart SAE J3400 olarak kabul edildi. NACS, AC ve DC'yi tek bir kompakt konnektörde birleştiren ultra ince, entegre bir tasarıma sahiptir - CCS'nin yaklaşık yarısı boyutunda - ve 1000 kW'a kadar DC hızlı şarjı destekler.
SAE J3400'ün temel unsurları beş noktada özetlenebilir:
- Entegre arayüz:
CCS1'in üst üste yerleştirilmiş tasarımının aksine, AC ve DC kontakları tek bir küçük konnektörde entegre edilmiştir. Toplam boyutu CCS1'in yaklaşık yarısı kadardır ve önemli ölçüde daha hafiftir.
- Güç kapasitesi:
AC modunda 80A / 500V'a (~19 kW) kadar.
DC modunda, seri üretim donanım 500A / 1000V (~500 kW) destekler ve standart olarak 1 MW'a yükseltmeler için yer ayrılmıştır.
- Pinler ve iletişim:
DC pozitif/negatif, AC hat/nötr, toprak, kontrol pilotu (CP) ve yakınlık pilotu (PP), 5 iletkenli bir düzeni paylaşır. İletişim, ISO 15118 / DIN 70121 standartlarına uygundur ve CCS kontrol mantığıyla uyumludur; bu da mevcut araç ECU'larının yeniden kullanılmasına olanak tanır.
- Güvenlik ve sertifikasyon:
UL 2251, SAE J3400, IATF 16949 ve diğer Kuzey Amerika güvenlik ve kalite gerekliliklerini karşılar. Konnektör, sıcaklık algılama, mekanik kilitleme, darbeye dayanıklı koruma (IP2XB) ve IP67 sızdırmazlık özelliklerine sahiptir.
- Pazar ve ekosistem:
Tesla tarafından açılmasından bu yana, Ford, GM, Rivian, Volvo ve Mercedes gibi otomobil üreticileri, 2024-2025 yılları arasında yerel NACS benimsemesini duyurdu. Üçüncü taraf şarj cihazı üreticileri de UL/SAE sertifikalı NACS konnektörleri ve modülleri piyasaya sürdü ve kamusal şarj ağları, NACS+CCS çift konnektör veya adaptör çözümlerini devreye alıyor.
3. Özet
Yukarıdaki karşılaştırmadan, SAE J1772 ve SAE J3400'ün kalıtım ve geliştirme açısından mantıksal bir ilerleme paylaştığını görebiliriz. SAE J3400, J1772'yi temel alır ve genişletir; hem AC şarjı hem de yüksek güçlü DC hızlı şarjı destekler. Maksimum regüle akımı 900A'e ulaşır ve hem araç tarafı hem de konnektör tarafı iletim yollarını aynı anda kullandığında 1000A'e kadar ulaşabilir. Ayrıca V2G teknolojisini sunar ve yedek güç gereksinimlerini karşılar; bu da SAE J1772'ye kıyasla işlevselliği önemli ölçüde artırır.
SAE J3400, araçlar ve şarj ekipmanı arasında dijital iletişimi destekleyerek daha verimli bilgi alışverişi ve arıza yönetimi sağlar. ChargeX Alliance tarafından DC hızlı şarjda kullanılan minimum hata kodu gereksinimlerini de bünyesinde barındırarak şarj sisteminin akıllılığını ve güvenilirliğini artırır.
Dolayısıyla Kuzey Amerika pazarı şu anda CCS1 ve NACS'nin bir arada var olduğu bir aşamada: CCS1, hala satışta olan bazı modellerde kullanılmaya devam ederken, daha yüksek güç kapasitesi, daha küçük boyutu ve Tesla'nın kapsamlı Süper Şarj ağına erişimiyle NACS hızla geleceğin ana akımı haline geliyor.
