ایستگاه شارژ باید چه استانداردهایی را برای عملیات داشته باشد؟

ایمنی و نصب الکتریکی: انطباق با ماده NEC و مقررات ملی

ماده NEC 625: الزامات اصلی برای تجهیزات تأمین انرژی خودروی برقی (EVSE)

بخش 625 در کد برق ملی، قوانین ایمنی ضروری را برای نصب تجهیزات شارژ خودروهای برقی تعیین می‌کند. این کد مشخص می‌کند که این ایستگاه‌ها نباید در مکان‌هایی قرار گیرند که احتمال برخورد وسیله نقلیه به آن‌ها وجود داشته باشد، باید حداقل 18 اینچ فاصله بین پایین دستگاه و سطح زمین وجود داشته باشد و مدل‌های فضای باز باید دارای پوشش‌های مقاوم در برابر آب باشند. همچنین، الزامی برای داشتن یک کلید قطع اضطراری وجود دارد که از هر نقطه شارژ به وضوح دیده شود. علاوه بر این، تمام قطعاتی که با ولتاژ بالا کار می‌کنند باید به‌درستی برچسب‌گذاری شوند تا تکنسین‌ها هنگام انجام تعمیرات بدانند با چه چیزی کار می‌کنند. این دستورالعمل‌ها به حفظ ایمنی همه کمک می‌کنند و اطمینان حاصل می‌شود که تجهیزات در طول زمان به‌درستی کار می‌کنند.

حفاظت GFCI، ارتینگ و حفاظت در برابر جریان اضافی مطابق NEC 2023

بر اساس مقررات ملی برق سال 2023، هر پریز تجهیزات تأمین‌کننده وسیله نقلیه الکتریکی نیاز به حفاظت مدار قطع‌کننده نشت جریان دارد. GFCIها زمانی فعال می‌شوند که جریان نشت از 20 میلی‌آمپر عبور کند که این موضوع برای جلوگیری از صدمات ناشی از شوک الکتریکی بسیار مهم است. قوانین بهتر ارتینگ به ایجاد مسیرهای امپدانس پایین برای خطاهای احتمالی کمک می‌کنند و دستگاه‌های قطع جریان بیش از حد باید با ظرفیت رساناها هماهنگ باشند. از آنجا که شارژ خودروهای الکتریکی به عنوان بار پیوسته در نظر گرفته می‌شود، برق‌کاران باید مدارها را طوری اندازه‌گیری کنند که فقط تا 80 درصد از حداکثر ظرفیت خود کار کنند. به عنوان مثال، یک مدار 50 آمپری در عمل فقط می‌تواند به طور مداوم حدود 40 آمپر جریان را بدون اضافه گرم شدن تحمل کند. تمام این لایه‌های مختلف ایمنی با هم کار می‌کنند تا به دلایل اصلی آتش‌سوزی‌های الکتریکی که در اثر نصب نادرست سیستم شارژ EV در خانه یا محیط‌های تجاری رخ می‌دهد، بپردازند.

اندازه‌گیری مدار، ظرفیت آمپری رسانا و ملاحظات مدیریت حرارتی

هنگام طراحی مدارها برای ایستگاه‌های شارژ وسایل نقلیه الکتریکی، مهندسان باید به افت ولتاژ در سراسر سیستم توجه فراوانی داشته باشند. به‌ویژه برای شارژرهای سطح ۲، حفظ این افت در حد پایین‌تر از ۵٪ ضروری است تا هم عملکرد کارآمد و هم عمر طولانی‌تر تجهیزات درگیر تضمین شود. هادی‌های مورد استفاده در این نصب‌ها باید استانداردهای مندرج در جدول NEC 310.16 را رعایت کنند. اما نکته دیگری نیز وجود دارد: هنگامی که دمای محیط بالاتر از ۸۶ درجه فارنهایت باشد، ظرفیت این هادی‌ها باید به‌صورت تنزلی اصلاح شود. به همین دلیل بسیاری از متخصصان توصیه می‌کنند از سیم‌کشی مسی با رتبه‌بندی ۹۰ درجه سانتی‌گراد استفاده شود که محافظت اضافی در برابر تجمع حرارت فراهم می‌کند. سیستم‌های نظارت حرارتی نیز نقش مهمی ایفا می‌کنند. این سنسورها هر زمان که دمای داخلی به حدود ۱۴۰ درجه فارنهایت برسد، جریان را کاهش می‌دهند. این واکنش خودکار به جلوگیری از آسیب به اجزای داغ‌شده کمک می‌کند، به‌ویژه اینکه عایق‌بندی فرسوده یکی از دلایل اصلی خرابی زودهنگام واحدهای EVSE در شرایط واقعی است.

گواهی تجهیزات و استانداردهای بین‌المللی: UL، IEC و ISO

UL 2594 و UL 2231: گواهی ایمنی برای سیستم‌های شارژ AC و DC

استاندارد UL 2594 کاملاً مربوط به این است که تجهیزات شارژ AC حداقل الزامات ایمنی الکتریکی از جمله مقاومت عایقی مناسب و محدود کردن جریان‌های نشتی در محدوده‌های ایمن را رعایت کنند. سپس استاندارد UL 2231 وجود دارد که بر حفاظت از کارگران از طریق سیستم‌های نظارت بر خطای زمین تمرکز دارد و هم برای تنظیمات AC و هم DC قابل اجرا است. اخذ گواهی‌نامه فقط مسائل کاغذی نیست. تجهیزات باید آزمون‌های سختی را در شرایط شدید پشت سر بگذارند، از جمله شبیه‌سازی استرس حرارتی هنگامی که دما به حدود ۵۰ درجه سانتی‌گراد برسد. شرکت‌ها به منظور گواهی‌نامه محصولات خود، باید بازرسان را اجازه بازدید از تأسیسات خود بدهند و هر سه سال یکبار نتایج جدید آزمون را ارسال کنند تا گواهی‌نامه فعال بماند. و بیایید صادق باشیم، اگر تولیدکنندگان این استانداردها را نادیده بگیرند، شاهد مشکلات بسیار زیادی در سیستم‌های الکتریکی خانه خواهیم بود که به دلیل تجهیزات غیراستاندارد از کار می‌افتند.

IEC 61851-1 و IEC 62196: استانداردهای جهانی رابط و کانکتور شارژ

استاندارد IEC 61851-1 نحوه ارتباط وسایل نقلیه برقی و ایستگاه‌های شارژ آن‌ها در طول فرآیند شارژ را تعریف می‌کند و شامل چهار حالت شارژ مختلف است که مربوط به سطوح مختلف تأمین توان می‌شوند. در همین حال، استاندارd IEC 62196 به خودِ اتصال‌دهنده‌های فیزیکی می‌پردازد. این استاندارد شامل انواع رایجی مانند نوع ۱ (که به آن J1772 نیز می‌گویند)، نوع ۲ (پلاگ منکس) و انواع سیستم ترکیبی شارژ (CCS) می‌شود. این استانداردها از اهمیت بالایی برخوردارند زیرا امکان کارکرد یکپارچه و بدون درز بین سیستم‌های مختلف را فراهم می‌کنند. برای مثال، هرچند اتصال‌دهنده‌های اروپایی CCS2 ظاهری متفاوت با اتصال‌دهنده‌های شمال آمریکایی CCS1 دارند، اما همچنان به خوبی با یکدیگر کار می‌کنند، چرا که پروتکل‌های ارتباطی مشترکی دارند. همچنین از نظر دوام، تمام اتصال‌دهنده‌های رسمی و مورد تأیید حداقل باید دارای رتبه IP54 باشند که به معنای آن است که می‌توانند در برابر گرد و غبار و پاشش آب از هر جهت مقاومت کنند و عملکردشان اختلالی پیدا نکند. این سطح از محافظت تضمین می‌کند که عملکرد قابل اعتمادی حتی در شرایط آب و هوایی نامطلوب نیز داشته باشند.

ISO 15118: فعال‌سازی شارژ امن به روش Plug-and-Charge و یکپارچه‌سازی خودرو به شبکه (V2G)

استاندارد ISO 15118 با استفاده از چارچوب PKI، احراز هویت دیجیتال امنی را فراهم می‌کند که امکان شارژ به روش Plug-and-Charge را فراهم می‌آورد؛ به این ترتیب خودروها می‌توانند به طور خودکار صاحبان خود را از طریق گواهی‌های دیجیتال داخلی‌شان تشخیص دهند. نکته جالب درباره این استاندارد، قابلیت مدیریت جریان دوطرفه انرژی برای کاربردهای خودرو به شبکه (V2G) است. مشخصات فنی آن پروتکل‌های دقیقی برای کنترل توان تعریف می‌کند تا همه چیز بدون مشکل کار کند. در ارتباط بین خودرو و شارژر، گزینه‌هایی مانند ارتباط از طریق خطوط برق (PLC) یا کابل‌های اترنت سنتی وجود دارد که قادر به انتقال داده با سرعت حدود 10 مگابیت بر ثانیه هستند. همچنین نباید از ابزارهای هوشمند مدیریت بار که به صورت استاندارد در این سیستم‌ها وجود دارند، غافل شد. این ویژگی‌ها به طور مداوم سرعت شارژ را بر اساس شرایط لحظه‌ای شبکه برق تنظیم می‌کنند و از این طریق از بروز بار اضافی در ساعات اوج مصرف جلوگیری می‌شود.

سازگاری ارتباطات و شبکه: OCPP، OCPI و پروتکل‌های SAE

OCPP 1.6J و 2.0.1: مدیریت، نظارت و به‌روزرسانی فریم‌ور از راه دور

پروتکل باز نقطه شارژ، که معمولاً به عنوان OCPP شناخته می‌شود، امکان این را فراهم می‌کند که ایستگاه‌های شارژ وسایل نقلیه الکتریکی از تولیدکنندگان مختلف بتوانند به صورت از راه دور با هم کار کنند. با اجرای OCPP، اپراتورها قادر به پایش وضعیت ایستگاه به صورت زنده، دریافت هشدارهای خودکار در صورت بروز مشکل ارتباطی یا خرابی سخت‌افزاری و ارسال به‌روزرسانی‌های نرم‌افزاری از یک محل مرکزی هستند، بدون آن‌که لازم باشد همواره تکنسین‌ها به صورت دستی اعزام شوند. نسخه 2.0.1 بهبودهای امنیتی قابل توجهی را به همراه داشت که شامل رمزنگاری ارتباطات و سازگاری داخلی با استاندارد ISO 15118 می‌شود که به وسیله نقلیه اجازه می‌دهد پس از اتصال به صورت خودکار شارژ شوند. برای افرادی که شبکه‌های بزرگی از شارژرها را مدیریت می‌کنند، OCPP امکان پیگیری هر جلسه شارژ را از طریق سوابق دقیق حاوی خواندن‌های کنتور فراهم می‌کند، علاوه بر آن می‌توانند دستوراتی مانند راه‌اندازی مجدد یک دستگاه معیوب را مستقیماً از پنل کنترل خود ارسال کنند، بدون آن‌که نیازی به حضور کسی در محل فیزیکی باشد.

OCPI 2.2: فعال‌سازی گردش و محاسبه صورتحساب بین شبکه‌ها برای کاربران خودروهای الکتریکی

نسخه OCPI 2.2 اساساً توافق‌های استانداردشده برای گردش در شبکه‌های مختلف شارژ خودروهای الکتریکی (EV) ایجاد می‌کند، به‌گونه‌ای که رانندگان می‌توانند بدون دردسر در هر مکانی وصل شوند. این سیستم مواردی مانند توکن‌های مجوز، نحوه شروع جلسات شارژ و انواع اطلاعات لحظه‌ای درباره در دسترس بودن ایستگاه‌ها، هزینه‌های آنها و تغییرات قیمت پویا را یکپارچه می‌کند. هنگامی که کاربری از طریق ارائه‌دهنده اصلی شارژ خود وارد می‌شود، به‌طور خودکار به ایستگاه‌های سازگار دیگر نیز دسترسی پیدا می‌کند. تمام داده‌های جلسه به‌صورت پس‌زمینه بین پلتفرم‌های مختلف تبادل و تسویه می‌شوند. این رابط‌های برنامه‌نویسی کاربردی استاندارد، امکان اتصال به سیستم‌های پرداخت مختلف را فراهم می‌کنند که به این معنی است کاربران یک قبض ماهانه واحد دریافت می‌کنند که تمام شارژهای آنها در شبکه‌های مختلف را پوشش می‌دهد.

سازگاری پلاگ و تحول به سمت NACS در آمریکای شمالی

J1772، CCS1، CHAdeMO و NACS: هم‌زیستی و انتقال در صنعت

زمینه‌ی شارژ خودروهای برقی در سراسر آمریکای شمالی در حال حاضر شامل چندین نوع اتصال‌دهنده متفاوت است. ما از اتصال‌دهنده‌های J1772 برای شارژ تراز ۲ AC، پورت‌های CCS1 برای جلسات شارژ سریع‌تر DC و نصب‌های قدیمی‌تر که هنوز از فناوری CHAdeMO استفاده می‌کنند، بهره می‌بریم. با این حال به نظر می‌رسد که بازار در حال حرکت به سمت چیزی است که به آن استاندارد شارژ آمریکای شمالی، یا به اختصار NACS، گفته می‌شود. این استاندارد جدید دارای یک پورت منحصربه‌فرد و فشرده است که قادر به پوشش نیازهای هر دو شارژ AC و DC است. به طور رسمی تحت استانداردهای SAE J3400 در اواخر امسال شناخته می‌شود، NACS می‌تواند سطوح قدرت چشمگیری تا حد یک مگاوات در مدارهای DC ارائه دهد. همچنین به آنچه بسیاری از افرام شبکه عمومی شارژ بزرگ‌ترین موجود امروز می‌دانند متصل می‌شود. بیشتر تولیدکنندگان بزرگ خودرو قصد دارند از حدود سال ۲۰۲۵ خودروهای خود را مجهز به پورت‌های داخلی NACS کنند، که این بدین معناست که رانندگان دیگر با مشکلات کمتری ناشی از آداپتور مواجه خواهند شد. برای کسانی که در دوره انتقال هستند، زیاد نگران نباشید. ایستگاه‌های قدیمی CCS1 و J1772 به لطف آداپتورهای جهانی و واحدهای شارژ چنداستاندارد، عملکرد خود را حفظ خواهند کرد. این پیکربندی اطمینان می‌دهد که چیزها برای صاحبان فعلی خودروهای برقی بدون مشکل ادامه می‌یابد و در عین حال از هدر رفتن منابع مالی روی سیستم‌های منسوخ جلوگیری می‌شود.

هماهنگی نظارتی و عملیاتی: قوانین محلی و استانداردها‌ی تکنسین

مقررات ایالتی و استانی: عنوان 24 کالیفرنیا، بخشنامه 32 نیویورک و CSA C22.3 شماره 10

در مورد تجهیزات تأمین وسیله نقلیه الکتریکی (EVSE)، رعایت مقررات ملی تنها نقطه شروع است. مقررات منطقه‌ای نیز نقش بزرگی در محل و نحوه نصب این سیستم‌ها ایفا می‌کنند. به عنوان مثال، در کالیفرنیا، بند 24 قانون محل ساخت ساختمان‌های جدید را به عنوان زیرساخت آماده برای وسایل نقلیه الکتریکی با مدارهای الکتریکی مناسب و فضای کافی در تابلوهای توزیع تعیین می‌کند. در سمت دیگر رودخانه در نیویورک، بخش RevStat 32 بر این موضوع تأکید دارد که محل‌های شارژ عمومی باید برای همه قابل دسترسی باشند، که این به معنای نصب علائم واضح و سیستم‌های پرداخت آسان در ایستگاه‌هاست. در شمال کانادا، استاندارد CSA C22.3 شماره 10 به طور خاص به نحوه اتصال شرکت‌های توزیع به شبکه و نوع فاصله‌گذاری مورد نیاز اطراف تجهیزات می‌پردازد. اکثر این مقررات محلی قبل از شروع نصب، نیاز به مجوز دارند و همچنین گزارش‌های منظمی در مورد عملیات می‌طلبد. همچنین مشوق‌های مالی برای شرکت‌هایی که به درستی از این قوانین پیروی می‌کنند وجود دارد. از سوی دیگر، عدم رعایت این دستورالعمل‌ها می‌تواند به پیامدهای جدی منجر شود، از جمله جریمه‌های تا پنجاه هزار دلار برای هر تخلف بر اساس داده‌های NREL از سال 2023، علاوه بر تأخیرهای عمده در به اتمام رساندن پروژه‌ها در موعد مقرر.

NFPA 70E و OSHA 1910.333: آموزش ایمنی الکتریکی برای نگهداری شارژرهای خودروهای برقی

هنگامی که موضوع حفظ ایمنی تکنسین‌ها در طول کار تعمیر و نگهداری EVSE مطرح می‌شود، استانداردهای خاصی وجود دارند که باید رعایت شوند. استاندارد NFPA 70E دستورالعمل‌های مشخصی در مورد مرزهای قوس الکتریکی (arc flash) ارائه می‌دهد و بر پوشیدن تجهیزات محافظ مقاوم در برابر شعله تأکید دارد هر زمان که روی سیستم‌های الکتریکی زنده کار می‌شود. در همین حال، مقررات OSHA 1910.333 الزاماتی را برای رویه‌های مناسب قفل‌کردن/برچسب‌زنی (lockout/tagout) و استفاده از ابزارهای عایق‌بندی‌شده در هر کاری روی مدارهایی که ولتاژ آن بیش از 50 ولت است، تعیین می‌کند. برنامه‌های آموزشی معمولاً شامل چندین حوزه کلیدی هستند؛ از جمله انجام ارزیابی دقیق خطرات قبل از تعمیر تجهیزات، دانستن اینکه در صورت توقف اضطراری چه باید کرد، به‌ویژه در شرایط نادر اما خطرناک runaway حرارتی، و همچنین بررسی اتصالات ارتینگ که به‌ویژه برای ایستگاه‌های شارژ سریع DC بسیار مهم است. کارگران باید در جلسات مرور سالانه شرکت کنند تا وضعیت مجوز کاری خود را به‌روز نگه دارند. شرکت‌هایی که این پروتکل‌های ایمنی را دنبال می‌کنند، طبق داده‌های اخیر BLS در سال 2024، حدود ۶۷ درصد کاهش در تعداد آسیب‌های کارگاهی را تجربه می‌کنند. علاوه بر این، از خرابی‌های پرهزینه تجهیزات جلوگیری می‌کنند که هر بار از کار افتادن می‌تواند هزینه‌ای بالغ بر ۷۴۰٬۰۰۰ دلار داشته باشد.

سوالات متداول

ماده 625 NEC چیست؟

ماده 625 NEC قوانین ایمنی ضروری برای نصب تجهیزات تأمین برق وسایل نقلیه الکتریکی ارائه می‌دهد و جنبه‌هایی مانند محل نصب، الزامات کلید قطع اضطراری و برچسب‌گذاری برای نگهداری را پوشش می‌دهد.

حفاظت GFCI برای EVSE چرا مهم است؟

حفاظت GFCI برای جلوگیری از صدمات ناشی از برق گرفتگی ضروری است و در صورتی که جریان نشتی از حد مجاز فراتر رود، مدار را قطع می‌کند و کاربران را در برابر خطرات احتمالی الکتریکی محافظت می‌کند.

استانداردهای بین‌المللی مانند UL و IEC چگونه بر ایمنی EVSE تأثیر می‌گذارند؟

استانداردهای بین‌المللی مانند UL و IEC ایمنی سیستم‌های شارژ AC و DC را از طریق آزمون‌های دقیق تضمین می‌کنند و عملکرد قابل اعتماد را ترویج داده و خطرات ناشی از تجهیزات غیراستاندارد را به حداقل می‌رسانند.

ISO 15118 در شارژ خودروهای برقی چه نقشی دارد؟

ISO 15118 یکپارچه‌سازی امن Plug-and-Charge را تسهیل می‌کند و از طریق پروتکل‌های دقیق کنترل توان، سیستم‌های Vehicle-to-Grid را فعال می‌سازد و کارایی زیرساخت شارژ خودروهای برقی را افزایش می‌دهد.

مقررات محلی چگونه بر نصب‌های EVSE تأثیر می‌گذارند؟

مقررات محلی، مانند CA Title 24 و NY RevStat Section 32، الزامات خاصی را برای نصب دستگاه‌های شارژ خودروهای الکتریکی (EVSE) تعیین می‌کنند و از طریق صدور مجوزها و گزارش‌دهی منظم، دسترسی‌پذیری، انطباق و ایمنی را تضمین می‌نمایند.