Каким стандартам должна соответствовать станция зарядки электромобилей для эксплуатации?

Электробезопасность и монтаж: соответствие нормам NEC и национальным кодексам

Статья NEC 625: Основные требования к оборудованию подачи энергии для электромобилей (EVSE)

Раздел 625 Национального электротехнического кодекса устанавливает основные правила безопасности при монтаже оборудования для зарядки электромобилей. В кодексе указано, что такие станции не должны размещаться в местах, где их могут задеть транспортные средства, требуется не менее 18 дюймов свободного пространства между нижней частью устройства и поверхностью земли, а модели для наружной установки должны иметь крышки, устойчивые к повреждению водой. Также предусмотрена необходимость аварийного выключателя, который должен быть хорошо виден с каждой зарядной точки. Кроме того, все компоненты, работающие с высоким напряжением, должны иметь соответствующие маркировки, чтобы техники точно знали, с чем они работают при выполнении технического обслуживания. Эти правила обеспечивают безопасность всех и правильную работу оборудования на протяжении длительного времени.

Защита УЗО, заземление и защита от перегрузки по току в соответствии с NEC 2023

Согласно Национальному своду правил по электротехнике 2023 года, каждая розетка оборудования подачи питания для электромобилей должна иметь защиту с помощью устройства защитного отключения при утечке тока. УЗО срабатывают при превышении тока утечки 20 миллиампер, что крайне важно для защиты людей от поражения электрическим током. Улучшенные правила заземления способствуют созданию путей с низким импедансом для аварийных токов, а устройства защиты от перегрузки по току должны соответствовать допустимой нагрузке проводников. Поскольку зарядка электромобилей считается постоянной нагрузкой, электрикам необходимо рассчитывать цепи так, чтобы они работали только на 80 % от своего максимального номинала. Например, цепь на 50 ампер фактически может постоянно выдерживать около 40 ампер, не перегреваясь. Все эти уровни защиты работают совместно, предотвращая основные причины возникновения электрических пожаров, которые происходят при неправильной установке зарядки электромобилей в жилых или коммерческих помещениях.

Расчет цепей, допустимая токовая нагрузка проводников и вопросы теплового управления

При проектировании электрических цепей для зарядных станций электромобилей инженеры должны уделять пристальное внимание падению напряжения в системе. В частности, для зарядных устройств уровня 2 важно, чтобы это падение было менее 5%, чтобы обеспечить как эффективную работу, так и более длительный срок службы используемого оборудования. Проводники, применяемые в таких установках, должны соответствовать стандартам, изложенным в таблице NEC 310.16. Однако существует и другое соображение: при повышении температуры окружающей среды выше 86 градусов по Фаренгейту, пропускная способность этих проводников должна быть снижена. Именно поэтому многие специалисты рекомендуют использовать медные провода с номинальной температурой 90 градусов Цельсия, что обеспечивает дополнительную защиту от накопления тепла. Системы термоконтроля также играют важную роль. Эти датчики уменьшают силу тока, как только внутренняя температура достигает около 140 градусов по Фаренгейту. Такая автоматическая реакция помогает предотвратить повреждение компонентов из-за перегрева, особенно учитывая, что деградация изоляции остаётся одной из основных причин преждевременного выхода из строя устройств EVSE в реальных условиях эксплуатации.

Сертификация оборудования и международные стандарты: UL, IEC и ISO

UL 2594 и UL 2231: Сертификация безопасности систем зарядки переменного и постоянного тока

Стандарт UL 2594 призван обеспечить, чтобы оборудование для переменного тока соответствовало базовым требованиям электробезопасности, таким как достаточное сопротивление изоляции и ограничение токов утечки в пределах безопасных значений. Затем есть стандарт UL 2231, который ориентирован на защиту работников посредством систем контроля замыканий на землю, работающих как в установках переменного, так и постоянного тока. Получение сертификации — это не просто формальность. Оборудование должно выдерживать строгие испытания в экстремальных условиях, включая моделирование тепловой нагрузки при температуре около 50 градусов Цельсия. Чтобы получить сертификацию, компании должны разрешить инспекторам проводить проверки на своих производственных площадках и каждые три года предоставлять новые результаты испытаний для поддержания действительности сертификата. И давайте будем честны, если производители игнорируют эти стандарты, мы сталкиваемся с огромным количеством проблем, связанных с отказами домашних электросетей из-за некачественного оборудования.

IEC 61851-1 и IEC 62196: Глобальные стандарты интерфейса и разъёмов для зарядки

Стандарт IEC 61851-1 описывает, как электромобили и их зарядные станции обмениваются данными в процессе зарядки, охватывая четыре различных режима зарядки, соответствующих различным уровням подачи мощности. В то же время стандарт IEC 62196 касается физических разъёмов. Он включает распространённые типы, такие как Type 1 (также известный как J1772), Type 2 (вилка Mennekes) и варианты комбинированной системы зарядки (CCS). Эти стандарты имеют важное значение, поскольку обеспечивают совместную работу различных систем без сбоев. Например, хотя европейские разъёмы CCS2 выглядят иначе, чем североамериканские CCS1, они всё же корректно функционируют вместе благодаря общим протоколам связи. Что касается долговечности, все официально сертифицированные разъёмы должны иметь степень защиты не ниже IP54, что означает, что они способны выдерживать пыль и брызги воды с любого направления без выхода из строя. Такой уровень защиты обеспечивает надёжную работу даже в неблагоприятных погодных условиях.

ISO 15118: Обеспечение безопасной зарядки Plug-and-Charge и интеграции «транспортное средство — сеть» (V2G)

ISO 15118 обеспечивает безопасную цифровую аутентификацию с помощью системы PKI, что делает возможной технологию plug-and-charge, при которой автомобили могут автоматически распознавать своих владельцев благодаря встроенным цифровым сертификатам. Особенно интересно, что данный стандарт также поддерживает двунаправленный обмен энергией для систем «транспортное средство — сеть» (V2G). Спецификация определяет детальные протоколы управления мощностью, обеспечивающие бесперебойную работу. Что касается связи между транспортным средством и зарядным устройством, доступны такие варианты, как передача данных по силовым линиям или использование обычного Ethernet-кабеля, способного передавать данные со скоростью до 10 Мбит/с. Также нельзя забывать о стандартных средствах интеллектуального управления нагрузкой. Эти функции постоянно корректируют скорость зарядки в зависимости от текущего состояния электросети, предотвращая её перегрузку в часы пиковой нагрузки.

Совместимость систем связи и сетей: протоколы OCPP, OCPI и SAE

OCPP 1.6J и 2.0.1: удалённое управление, мониторинг и обновление прошивки

Протокол открытой точки подзарядки, commonly known as OCPP, позволяет станциям зарядки электрических транспортных средств от различных производителей работать совместно на расстоянии. Благодаря OCPP операторы могут в режиме реального времени отслеживать состояние станций, получать автоматические оповещения при возникновении проблем с подключением или сбоях оборудования, а также устанавливать программные обновления с одного центрального пункта управления, не отправляя техников на место вручную. Версия 2.0.1 внесла значительные улучшения в безопасность, включая шифрование передаваемых данных и встроенную совместимость со стандартом ISO 15118, который позволяет транспортным средствам автоматически начинать зарядку сразу после подключения. Для тех, кто управляет крупными сетями зарядных устройств, OCPP предоставляет возможность отслеживать каждую сессию зарядки с помощью детальных журналов, содержащих показания счетчиков, а также отправлять команды, например перезагрузку неисправного устройства, прямо с панели управления, без необходимости присутствия персонала на месте.

OCPI 2.2: Обеспечение роуминга и кросс-сетевого расчета для пользователей электромобилей

OCPI версии 2.2 в основном создаёт стандартизированные соглашения о роуминге между различными сетями зарядных станций для электромобилей, позволяя водителям подключаться к любой станции без лишних хлопот. Система объединяет такие элементы, как токены авторизации, процессы начала сессий, а также всевозможную информацию в реальном времени о доступности станций, их стоимости и динамически изменяющихся тарифах. Когда пользователь входит через своего основного поставщика зарядки, он автоматически получает доступ и к другим совместимым станциям. Все данные о сессиях обрабатываются в фоновом режиме между различными платформами. Эти стандартизированные интерфейсы прикладного программирования (API) позволяют подключать различные платежные системы, что даёт пользователям единый ежемесячный счёт за всю зарядку независимо от сети.

Совместимость разъёмов и переход на NACS в Северной Америке

J1772, CCS1, CHAdeMO и NACS: сосуществование и переход отрасли

Сейчас ландшафт зарядки электромобилей в Северной Америке включает несколько типов разъёмов. У нас есть разъёмы J1772 для зарядки переменного тока уровня 2, порты CCS1 для более быстрой зарядки постоянным током и старые станции, по-прежнему использующие технологию CHAdeMO. Однако рынок, похоже, движется к тому, что называется Североамериканским стандартом зарядки, или NACS, сокращённо. Этот новый стандарт предлагает единый компактный порт, способный удовлетворять как потребности в зарядке переменного, так и постоянного тока. Официально признанный по стандарту SAE J3400 позже в этом году, NACS может обеспечивать впечатляющий уровень мощности до 1 мегаватта на цепях постоянного тока. Он также подключается к тому, что многие считают крупнейшей доступной сегодня общественной сетью зарядных станций. Большинство крупных автопроизводителей планируют оснастить свои автомобили встроенными портами NACS, начиная примерно с 2025 года, что означает меньшее количество проблем с переходниками для водителей. Для тех, кто проходит через переходный период, не стоит слишком беспокоиться. Старые станции CCS1 и J1772 останутся работоспособными благодаря универсальным адаптерам и зарядным устройствам с поддержкой нескольких стандартов. Такая конфигурация обеспечивает бесперебойную работу для нынешних владельцев электромобилей и гарантирует, что средства на инфраструктуру не будут потрачены впустую на устаревшие системы.

Соответствие нормативным и операционным требованиям: местное законодательство и стандарты для техников

Государственные и провинциальные нормативы: Калифорния, раздел 24, Нью-Йорк, RevStat §32, и CSA C22.3 No. 10

Когда речь заходит об оборудовании для зарядки электромобилей (EVSE), соблюдение национальных норм — это лишь отправная точка. Региональные правила также играют важную роль в том, где и как устанавливаются эти системы. Возьмём, к примеру, Калифорнию, где Титул 24 требует, чтобы новые здания имели инфраструктуру, готовую к подключению электромобилей, с соответствующими электрическими цепями и достаточным местом в распределительном щите. По ту сторону реки, в Нью-Йорке, раздел RevStat 32 направлен на обеспечение доступности общественных зарядных станций для всех, что означает наличие чётких указателей и удобных систем оплаты непосредственно на станциях. На севере, в Канаде, стандарт CSA C22.3 No. 10 регулирует конкретно то, как коммунальные службы подключаются к электросети, а также какой интервал должен соблюдаться вокруг оборудования. Большинство местных нормативов требуют получения разрешений до начала установки, а также регулярной отчётности по эксплуатации. Существуют также финансовые стимулы для компаний, которые правильно соблюдают правила. В противном случае несоблюдение этих руководящих принципов может привести к серьёзным последствиям, включая штрафы до пятидесяти тысяч долларов США за каждое нарушение согласно данным NREL за 2023 год, а также значительные задержки в завершении проектов в срок.

NFPA 70E и OSHA 1910.333: Обучение технике электробезопасности для обслуживания зарядных устройств для электромобилей

При выполнении техническим персоналом работ по обслуживанию оборудования электрических транспортных средств (EVSE) необходимо соблюдать определённые стандарты безопасности. Стандарт NFPA 70E устанавливает чёткие рекомендации по границам дугового разряда и требует обязательного использования огнестойкого защитного снаряжения при работе с подключёнными электрическими системами. В свою очередь, норматив OSHA 1910.333 определяет требования к правильным процедурам блокировки/сопроводительной бирки, а также к использованию изолированных инструментов при любых работах с цепями, напряжение в которых превышает 50 вольт. Обучающие программы, как правило, охватывают несколько ключевых направлений, включая проведение тщательной оценки рисков до начала обслуживания оборудования, знание действий в случае аварийного отключения, особенно при редких, но опасных ситуациях теплового выбега, а также проверку заземляющих соединений, что особенно важно для станций быстрой зарядки постоянного тока. Работники обязаны проходить ежегодные повторные курсы, чтобы сохранять актуальность своей квалификации. Компании, соблюдающие эти протоколы безопасности, отмечают резкое снижение производственных травм — примерно на 67 процентов, согласно недавним данным BLS за 2024 год. Кроме того, они избегают дорогостоящих поломок оборудования, каждая из которых может обойтись более чем в семьсот сорок тысяч долларов.

Часто задаваемые вопросы

Что такое NEC Article 625?

NEC Article 625 устанавливает основные правила безопасности при монтаже оборудования для зарядки электромобилей, регулируя такие аспекты, как размещение, требования к аварийным выключателям и маркировку для технического обслуживания.

Почему защита УЗО важна для EVSE?

Защита УЗО имеет решающее значение для предотвращения поражения электрическим током, так как устройство срабатывает при превышении тока утечки безопасных пределов, обеспечивая защиту пользователей от потенциальных электрических опасностей.

Как международные стандарты, такие как UL и IEC, влияют на безопасность EVSE?

Международные стандарты, такие как UL и IEC, обеспечивают безопасность систем переменного и постоянного тока за счёт строгого тестирования, способствуя надёжной работе и минимизации рисков, связанных с некачественным оборудованием.

Какую роль играет ISO 15118 в зарядке электромобилей?

ISO 15118 обеспечивает безопасную интеграцию технологии plug-and-charge и позволяет реализовывать системы Vehicle-to-Grid с помощью детальных протоколов управления мощностью, повышая эффективность инфраструктуры зарядки электромобилей.

Как местные нормативные требования влияют на установку EVSE?

Местные нормативные акты, такие как CA Title 24 и NY RevStat Section 32, устанавливают конкретные требования к установке оборудования для зарядки электромобилей (EVSE), обеспечивая доступность, соответствие нормам и безопасность посредством разрешений и регулярной отчетности.