Какви стандарти трябва да отговарят на електрозарядна станция за електромобили, за да бъде експлоатирана?

Електрическа безопасност и инсталиране: Съответствие с NEC и национални норми

NEC статия 625: Основни изисквания за оборудване за доставка на електроенергия за електромобили (EVSE)

Раздел 625 от Националния електротехнически кодекс излага основни правила за безопасност при инсталиране на оборудване за зареждане на електрически превозни средства. Кодексът предвижда тези станции да не се поставят в зони, където могат да бъдат ударени от превозни средства, да има поне 18 инча разстояние между долната част на устройството и повърхността на земята, а моделите за употреба навън трябва да имат капаци, устойчиви на вредно въздействие на вода. Също така се изисква аварийно изключващо устройство, което да е ясно видимо от всяко място за зареждане. Освен това всички части, работещи с високо напрежение, трябва да бъдат правилно маркирани, за да знае техникът точно с какво работи при извършване на поддръжка. Тези насоки помагат за осигуряване на безопасност за всички и гарантират правилното функциониране на оборудването в продължение на времето.

Защита GFCI, заземяване и защита от свръхток според NEC 2023

Според Националния електротехнически кодекс от 2023 г., всяка точка за захранване на електрическо превозно средство се нуждае от защита чрез прекъсвач на тока при повреда на заземяването. Устройствата за защита при повреда на заземяването (GFCI) изключват, когато токът на утечка надвиши 20 милиампера, което е от решаващо значение за предпазване на хората от електрически удар. Подобрени правила за заземяване помагат да се създадат пътища с ниско омично съпротивление при повреди, а устройствата за защита от прекомерен ток трябва да съответстват на възможностите на проводниците. Тъй като зареждането на ЕПС се счита за постоянна натовареност, електротехниците трябва да проектират веригите така, че те да работят само на 80% от максималната си мощност. Например, верига от 50 ампера всъщност може да поддържа около 40 ампера непрекъснато, без да прегрява. Всички тези различни нива на защита работят заедно, за да се справят с основните причини за електрически пожари, които възникват при неправилно инсталиране на зарядни устройства за ЕПС в домашни или търговски условия.

Размери на веригите, токовата способност на проводниците и съображения за термично управление

При проектиране на електрически вериги за зарядни станции за електрически превозни средства инженерите трябва да обръщат особено внимание на спадовете на напрежението в системата. По-специално за зарядни устройства от тип 2, запазването на този спад под 5% е от съществено значение за осигуряване както на ефективна работа, така и на по-дълъг живот на участващата апаратура. Проводниците, използвани при тези инсталации, трябва да отговарят на стандарти, посочени в NEC таблица 310.16. Но има и друг аспект: когато температурата на заобикалящата среда надвиши 30 градуса по Целзий, пропускливостта на тези проводници трябва да бъде намалена. Затова много специалисти препоръчват използването на медни кабели с номинална температура 90 градуса по Целзий, които осигуряват допълнителна защита срещу натрупване на топлина. Системите за термален мониторинг също изпълняват важна роля. Тези сензори намаляват тока, когато вътрешната температура достигне около 60 градуса по Целзий. Тази автоматична реакция помага да се предотврати повреда от прегряващи се компоненти, особено като се има предвид, че деградиралата изолация остава една от основните причини, поради които EVSE устройствата излизат преждевременно от строя в реални условия.

Сертифициране на оборудване и международни стандарти: UL, IEC и ISO

UL 2594 и UL 2231: Сертифициране за безопасност на системи за зареждане с променлив и постоянен ток

Стандартът UL 2594 има за цел да гарантира, че уредите за AC зареждане отговарят на основните изисквания за електрическа безопасност, като например правилно съпротивление на изолацията и ограничаване на токовете на утеч в безопасни граници. След това има UL 2231, който се фокусира върху защитата на работниците чрез системи за наблюдение на грешки при заземяване, които работят както за AC, така и за DC инсталации. Получаването на сертификат не е просто книжна работа. Апаратите трябва да издържат сериозни тестове в екстремни условия, включително симулиран топлинен стрес при температури около 50 градуса по Целзий. Компаниите искат продуктите им да бъдат сертифицирани, затова трябва да позволяват на инспектори да преглеждат производствените си площи и да изпращат нови резултати от тестове на всеки три години, за да поддържат активен сертификат. И нека да го кажем направо, ако производителите пропуснат тези стандарти, ще виждаме много повече проблеми с домакинските електрически системи, които се повреждат поради оборудване ниско качество.

IEC 61851-1 и IEC 62196: Глобални стандарти за зарядни интерфейси и свързващи елементи

Стандартът IEC 61851-1 описва начина, по който електрическите превозни средства и техните зарядни станции комуникират по време на процеса на зареждане, като обхваща четири различни режима на зареждане, съответстващи на различни нива на подаване на мощност. Междувременно стандартът IEC 62196 се отнася до физическите конектори. Това включва разпространени типове като Type 1 (известен още като J1772), Type 2 (щепсел Менекес) и вариантите на комбинираната система за зареждане (CCS). Тези стандарти са от решаващо значение, тъй като позволяват на различни системи да работят безпроблемно заедно. Например, въпреки че европейските CCS2 конектори изглеждат различно от северноамериканските CCS1, те все пак функционират правилно заедно благодарение на споделените си комуникационни протоколи. Когато става въпрос за издръжливост, всички официално сертифицирани конектори трябва да имат поне степен на защита IP54, което буквално означава, че могат да издържат на прах и пръски с вода от всякаква посока, без да повредят. Тази степен на защита осигурява надеждна работа дори при неблагоприятни метеорологични условия.

ISO 15118: Осигурява защитено зареждане чрез включване и интеграция Превозно средство към мрежа (V2G)

ISO 15118 въвежда защитена цифрова автентикация чрез PKI архитектура, която осигурява възможност за зареждане чрез просто включване, когато автомобилите автоматично разпознават собствениците си благодарение на малките цифрови сертификати, вградени в тях. Наистина интересното при този стандарт е начинът, по който осигурява двупосочен поток на енергия за приложения Превозно средство към мрежа (V2G). Спецификациите дефинират доста подробни протоколи за управление на мощността, за да работи всичко гладко. Когато става въпрос за комуникация между превозното средство и зарядното устройство, съществуват опции като комуникация чрез захранващия кабел или обикновени Ethernet кабели, способни да прехвърлят данни със скорост около 10 Mbps. И да не забравяме интелигентните инструменти за управление на натоварването, които идват като стандарт. Тези функции постоянно коригират скоростта на зареждане в зависимост от текущото състояние на електрическата мрежа, което помага да се избегне претоварване по време на върхови натоварвания.

Съвместимост в комуникациите и мрежите: OCPP, OCPI и SAE протоколи

OCPP 1.6J и 2.0.1: Дистанционно управление, наблюдение и актуализации на фърмуера

Протоколът Open Charge Point Protocol, известен още като OCPP, позволява на зарядни станции за електрически превозни средства от различни производители да работят заедно дистанционно. Благодарение на OCPP операторите могат да следят състоянието на станциите в реално време, да получават автоматични предупреждения при проблеми с връзката или хардуерни повреди и да изпращат софтуерни ъпдейти от един централен пункт, вместо постоянно да изпращат техници ръчно. Версия 2.0.1 въведе значителни подобрения в сигурността, включително криптиране на комуникациите и вградена съвместимост със стандарта ISO 15118, който позволява на превозните средства да зареждат автоматично веднага след свързване. За тези, които управляват големи мрежи от зарядни устройства, OCPP позволява проследяване на всяка сесия на зареждане чрез подробни регистри с показания на броячи, както и изпращане на команди, например рестартиране на неизправен агрегат, директно от контролната си конзола, без нужда от присъствие на лице на физическото местоположение.

OCPI 2.2: Осигурява roaming и междумрежово таксуване за потребителите на ЕП

OCPI версия 2.2 по същество създава стандартизирани споразумения за роуминг между различни мрежи за зареждане на електрически превозни средства, така че шофьорите да могат да се включват навсякъде безпроблемно. Системата обединява елементи като токени за удостоверяване, начина на стартиране на сесиите и различна информация в реално време относно наличността на станциите, техните цени и промените в тарифите, които се случват в движение. Когато потребител влезе чрез своя основен доставчик на зареждане, той автоматично получава достъп и до други съвместими станции. Всички данни от сесиите се обработват зад кулисите между различните платформи. Тези стандартизирани програмни интерфейси (API) позволяват свързване с различни платежни системи, което означава, че потребителите получават един единствен месечен сметка, обхващаща всичкото им зареждане в различните мрежи.

Съвместимост на щепселите и преходът към NACS в Северна Америка

J1772, CCS1, CHAdeMO и NACS: Съжителство и преход в индустрията

Пейзажът на зареждане на електромобили в Северна Америка в момента включва няколко типа конектори. Имаме конектори J1772 за бавно AC зареждане от тип Левел 2, CCS1 портове за по-бързо DC зареждане и по-стари инсталации, използващи технологията CHAdeMO. Пазарът обаче изглежда се насочва към нещо, наречено Северноамерикански стандарт за зареждане или накратко NACS. Този нов стандарт предлага единичен компактен порт, способен да отговаря както на нуждите от AC, така и от DC зареждане. Официално признат като стандарт SAE J3400 по-късно тази година, NACS може да осигури впечатляващи нива на мощност до 1 мегават на DC вериги. Той също се свързва с това, което много считат за най-голямата обществена мрежа за зареждане, достъпна днес. Повечето големи производители на автомобили планират да оборудват своите превозни средства с вградени NACS портове, започвайки около 2025 г., което означава по-малко проблеми с адаптери за шофьорите. За онези, които минават през преходния период, не се притеснявайте твърде много. Старите станции CCS1 и J1772 ще останат функционални благодарение на универсални адаптери и зарядни устройства с множество стандарти. Тази конфигурация осигурява плавна работа за настоящите собственици на електромобили и гарантира, че средствата за инфраструктура няма да бъдат загубени за остарели системи.

Регулаторно и оперативно съответствие: местни закони и стандарти за техници

Държавни и провинциални разпоредби: CA Title 24, NY RevStat §32 и CSA C22.3 No. 10

Когато става въпрос за оборудване за захранване на електрически превозни средства (EVSE), спазването на националните норми е само начална точка. Регионалните правила също имат голямо значение за това къде и как се монтират тези системи. Вземете например Калифорния, където Заглавие 24 изисква нови сгради да разполагат с инфраструктура, готова за EV, с подходящи електрически вериги и достатъчно място в таблото. От другата страна на реката в Ню Йорк, Раздел 32 от RevStat набляга на осигуряване достъпност на обществените зарядни станции за всички, което означава ясни знаци и лесни за използване системи за плащане директно на станциите. На север в Канада, стандарта CSA C22.3 № 10 се отнася конкретно до начина, по който дружествата за доставка на енергия се свързват към мрежата и какъв вид разстояние трябва да се поддържа около оборудването. Повечето от тези местни разпоредби изискват разрешения преди да започне монтажът, както и редовни доклади за дейността. Съществуват и финансови стимули за компании, които спазват правилата правилно. От друга страна, неспазването на тези насоки може да доведе до сериозни последици, включително глоби до петдесет хиляди долара за всяко нарушение според данни на NREL от 2023 г., както и значителни закъснения при завършването на проекти навреме.

NFPA 70E и OSHA 1910.333: Обучение по електрическа безопасност за поддръжката на зарядни устройства за ЕП

Когато става въпрос за осигуряване на безопасността на техниците по време на поддръжка на EVSE, трябва да се спазват определени стандарти. Стандартът NFPA 70E задава ясни насоки относно граници за дъгов разряд и изисква носенето на огнеустойчива защитна екипировка при работа с активни електрически системи. Междувременно, OSHA регламент 1910.333 установява изисквания за правилни процедури за заключване/маркиране, както и за използване на инструменти с изолация при всяка работа с вериги над 50 волта. Програмите за обучение обикновено обхващат няколко ключови области, включително провеждане на задълбочени оценки на рисковете преди сервизиране на оборудването, знание за действия при аварийно изключване, особено при редките, но опасни ситуации на топлинен побег, и проверка на заземителните връзки, което е от особено значение за станции за бързо зареждане с постоянен ток. Работниците трябва да посещават годишни актуализиращи курсове, за да поддържат актуален статус на квалификация. Компаниите, които следват тези протоколи за безопасност, отбелязват рязко намаляване на производствените наранявания — около 67 процента според данни от BLS за 2024 година. Освен това, те избягват скъпоструващи повреди на оборудване, чиято цена може да достигне до седемстотин и четиридесет хиляди долара при всеки инцидент.

Често задавани въпроси

Какво е NEC статия 625?

NEC статия 625 предоставя основни правила за безопасност при инсталиране на оборудване за захранване на електрически превозни средства, като регулира аспекти като разположение, изисквания за бутон за аварийно изключване и етикетиране за поддръжка.

Защо защитата с GFCI е важна за EVSE?

Защитата с GFCI е от съществено значение за предотвратяване на електрически токови удари, като изключва захранването при превишаване на тока на изтичане над безопасните граници, по този начин осигурява защита на потребителите от потенциални електрически опасности.

Как международни стандарти като UL и IEC повлияват върху безопасността на EVSE?

Международни стандарти като UL и IEC гарантират безопасността на системите за AC и DC зареждане чрез строги изпитвания, насърчавайки надеждна работа и минимизиране на рисковете, свързани с некачествено оборудване.

Каква е ролята на ISO 15118 при зареждането на електромобили?

ISO 15118 осигурява сигурна интеграция на системата plug-and-charge и позволява системи Vehicle-to-Grid чрез детайлирани протоколи за контрол на мощността, което подобрява ефективността на инфраструктурата за зареждане на електромобили.

Как местните регулации повлияват върху инсталациите на EVSE?

Местните правила, като CA Title 24 и NY RevStat Раздел 32, определят конкретни изисквания за инсталирането на EVSE, осигурявайки достъпност, съответствие и безопасност чрез разрешения и редовни доклади.