Яким стандартам має відповідати станція зарядки електромобіля для експлуатації?

Електробезпека та монтаж: Відповідність NEC та національним нормам

NEC стаття 625: Основні вимоги до обладнання для живлення електромобілів (EVSE)

Розділ 625 Національного електротехнічного кодексу встановлює основні правила безпеки під час монтажу обладнання для зарядки електромобілів. Згідно з цим кодексом, станції не повинні розташовуватися в місцях, де їх може пошкодити транспортний засіб, мають мати не менше 18 дюймів простору між нижньою частиною пристрою та поверхнею землі, а також зовнішні моделі повинні мати кришки, стійкі до пошкодження водою. Також передбачено вимогу наявності аварійного вимикача, який чітко видно з кожної точки зарядки. Крім того, всі компоненти, що працюють під високим напругою, повинні мати належні позначення, щоб техніки точно знали, з чим працюють під час виконання технічного обслуговування. Ці рекомендації допомагають забезпечити безпеку всіх учасників процесу та гарантують надійну роботу обладнання протягом тривалого часу.

Захист GFCI, заземлення та захист від перевантаження за NEC 2023

Згідно з Національним електротехнічним кодексом 2023 року, кожен розетковий вивід обладнання для живлення електромобілів повинен мати захист через пристрій захисного відключення при замиканні на землю. Захисні автомати спрацьовують, коли струм витоку перевищує 20 міліампер, що має важливе значення для запобігання ураження людей електрострумом. Покращені правила заземлення допомагають створити шляхи з низьким опором для аварійних струмів, а пристрої захисту від перевантаження мають відповідати допустимим характеристикам проводів. Оскільки заряджання електромобілів вважається постійним навантаженням, електрикам необхідно розраховувати електричні ланцюги так, щоб вони працювали лише на 80 % від своєї максимальної потужності. Наприклад, ланцюг на 50 ампер фактично може безпечно забезпечувати лише близько 40 ампер постійного струму, щоб уникнути перегріву. Усі ці різні рівні захисту працюють разом, щоб усунути основні причини електричних пожеж, які виникають через неправильне встановлення системи зарядки електромобіля в побутових або комерційних умовах.

Розрахунок електричних ланцюгів, допустиме навантаження проводів та аспекти теплового управління

При проектуванні електричних кіл для зарядних станцій електромобілів інженерам слід приділяти особливу увагу падінню напруги в системі. Зокрема, для зарядних пристроїв рівня 2 важливо підтримувати це значення нижче 5%, щоб забезпечити як ефективну роботу, так і довший термін служби відповідного обладнання. Провідники, що використовуються в таких установках, повинні відповідати стандартам, вказаним у таблиці NEC 310.16. Але існує ще один аспект: коли температура навколишнього середовища підвищується вище 86 градусів за Фаренгейтом, потужність цих провідників слід знижувати. Саме тому багато фахівців рекомендують використовувати мідний дріт, розрахований на 90 градусів Цельсія, що забезпечує додатковий захист від накопичення тепла. Системи термоконтролю теж відіграють важливу роль. Ці датчики зменшують силу струму, коли внутрішня температура досягає приблизно 140 градусів за Фаренгейтом. Така автоматична реакція допомагає запобігти пошкодженню компонентів від перегріву, особливо враховуючи, що деградація ізоляції залишається однією з основних причин передчасного виходу EVSE-пристроїв з ладу в реальних умовах.

Сертифікація обладнання та міжнародні стандарти: UL, IEC та ISO

UL 2594 та UL 2231: Сертифікація безпеки систем зарядки постійного та змінного струму

Стандарт UL 2594 передбачає забезпечення того, щоб обладнання для змінного струму відповідало базовим вимогам електробезпеки, таким як належний опір ізоляції та обмеження струмів витоку безпечними межами. Потім є UL 2231, який передбачає захист працівників за допомогою систем контролю замикання на землю, що працюють як для змінного, так і для постійного струму. Сертифікація — це не просто документообіг. Обладнання має пройти складні випробування в екстремальних умовах, включаючи моделювання теплового навантаження при температурах близько 50 градусів Цельсія. Компанії хочуть, щоб їхні продукти були сертифіковані, тому вони мають дозволити інспекторам оглянути свої об'єкти та надсилати нові результати випробувань кожні три роки, щоб зберегти діючу сертифікацію. І давайте будемо чесними, якщо виробники ігнорують ці стандарти, ми стикаємося з надто багатьма проблемами через відмови побутових електричних систем через неякісне обладнання.

IEC 61851-1 та IEC 62196: Глобальні стандарти інтерфейсу та роз'ємів для зарядки

Стандарт IEC 61851-1 визначає, як електромобілі та їхні зарядні станції обмінюються даними під час процесу зарядки, охоплюючи чотири різні режими зарядки, які відповідають різним рівням подачі потужності. Тим часом, стандарт IEC 62196 стосується самих фізичних роз'ємів. До них належать поширені типи, такі як Type 1 (відомий також як J1772), Type 2 (роз'єм Mennekes) та варіанти комбінованої системи зарядки (CCS). Ці стандарти мають важливе значення, оскільки дозволяють різним системам безперешкодно працювати разом. Наприклад, хоча європейські роз'єми CCS2 виглядають інакше, ніж північноамериканські CCS1, вони все ж коректно працюють разом завдяки загальним протоколам зв'язку. Щодо довговічності, усі офіційно сертифіковані роз'єми повинні мати щонайменше ступінь захисту IP54, що фактично означає, що вони можуть витримувати пил та бризки води з будь-якого напрямку, не виходячи з ладу. Такий рівень захисту забезпечує надійну роботу навіть за неідеальних погодних умов.

ISO 15118: забезпечення безпечного підключення та заряджання та інтеграції «транспортний засіб — мережа» (V2G)

ISO 15118 забезпечує безпечну цифрову автентифікацію за допомогою PKI-архітектури, що дозволяє реалізувати технологію plug-and-charge, коли автомобілі можуть автоматично розпізнавати своїх власників завдяки вбудованим цифровим сертифікатам. Особливо цікавою особливістю цього стандарту є підтримка двонаправленого енергообміну для рішень «транспортний засіб — мережа» (V2G). Специфікація передбачає детальні протоколи керування потужністю, що забезпечують стабільну роботу. Для зв'язку між транспортним засобом і зарядним пристроєм доступні такі варіанти, як передача даних через силовий кабель або звичайні Ethernet-кабелі, здатні передавати дані зі швидкістю до 10 Мбіт/с. Також не варто забувати про вбудовані інструменти розумного управління навантаженням. Ці функції постійно коригують швидкість заряджання залежно від поточного стану електромережі, що допомагає уникнути перевантажень у години пікового навантаження.

Сумісність зв'язку та мережі: протоколи OCPP, OCPI та SAE

OCPP 1.6J та 2.0.1: віддалене керування, моніторинг і оновлення прошивки

Протокол відкритої точки зарядки, відомий як OCPP, дозволяє зарядним станціям для електромобілів від різних виробників працювати разом на відстані. Завдяки OCPP оператори можуть у реальному часі відстежувати стан станцій, отримувати автоматичні попередження про проблеми з підключенням або апаратними несправностями та відправляти оновлення програмного забезпечення з одного центрального місця замість постійного відправлення техніків вручну. Версія 2.0.1 принесла значні покращення безпеки, зокрема шифрування зв'язку та вбудовану сумісність із стандартом ISO 15118, що дозволяє транспортним засобам автоматично заряджатися після підключення. Для тих, хто керує великими мережами зарядних пристроїв, OCPP дозволяє відстежувати кожний сеанс зарядки через детальні журнали з показаннями лічильників, а також надсилати команди, наприклад, перезавантаження несправного пристрою, прямо з панелі керування, не потребуючи фізичної присутності когось на місці.

OCPI 2.2: Забезпечення роумінгу та крос-мережевого розрахунку для користувачів електромобілів

OCPI версії 2.2 фактично створює стандартизовані угоди про роумінг між різними мережами зарядки електромобілів, щоб водії могли підключатися будь-де без зайвих клопотів. Система об'єднує такі аспекти, як токени авторизації, процес початку сеансів та різноманітну інформацію в реальному часі про доступність станцій, їхню вартість та динамічні зміни цін. Коли користувач входить через свого основного постачальника зарядки, він автоматично отримує доступ до інших сумісних станцій. Вся інформація про сеанси обробляється автоматично між різними платформами. Ці стандартизовані інтерфейси програмування дозволяють інтеграцію з різними платіжними системами, що означає, що користувачі отримують єдиний щомісячний рахунок за всі свої сеанси зарядки в різних мережах.

Сумісність розеток та перехід до NACS у Північній Америці

J1772, CCS1, CHAdeMO та NACS: співіснування та перехід у галузі

Ландшафт зарядки електромобілів у Північній Америці наразі включає кілька типів роз'ємів. У нас є роз'єми J1772 для зарядки змінним струмом рівня 2, порти CCS1 для швидкісної зарядки постійним струмом, а також старіші установки, що досі використовують технологію CHAdeMO. Проте, здається, ринок рухається до чогось, що називається Стандартом зарядки Північної Америки, або NACS, як його коротко називають. Цей новий стандарт пропонує єдиний компактний порт, здатний задовольняти потреби як в AC, так і в DC зарядці. Офіційно визнаний за стандартом SAE J3400 пізніше цього року, NACS може забезпечувати вражаючі рівні потужності до 1 мегавату в ланцюгах постійного струму. Він також підключається до того, що багато хто вважає найбільшою загальнодоступною мережею зарядних станцій, доступною сьогодні. Більшість великих виробників автомобілів планують оснастити свої транспортні засоби вбудованими портами NACS починаючи приблизно з 2025 року, що означає менше проблем з перехідниками для водіїв. Для тих, хто перебуває в перехідний період, не варто занадто хвилюватися. Старі станції CCS1 та J1772 залишаться функціональними завдяки універсальним перехідникам та багатостандартним зарядним пристроям. Така конфігурація забезпечує безперебійну роботу для поточних власників електромобілів і гарантує, що інфраструктурні кошти не будуть витрачені марно на застарілі системи.

Дотримання нормативних вимог і експлуатаційних стандартів: місцеве законодавство та стандарти техніків

Області та провінційні регламенти: CA Title 24, NY RevStat §32 та CSA C22.3 No. 10

Коли мова йде про обладнання для зарядки електромобілів (EVSE), дотримання національних норм — це лише початок. Регіональні правила також відіграють важливу роль у визначенні місць та способів встановлення цих систем. Візьмемо, наприклад, Каліфорнію, де Title 24 вимагає, щоб нові будівлі мали інфраструктуру, підготовлену для EV, з належними електричними ланцюгами та достатнім місцем у розподільчих щитах. Через річку, у Нью-Йорку, RevStat Section 32 зосереджений на забезпеченні доступності місць публічної зарядки для всіх, що означає наявність чітких позначок та зручних систем оплати безпосередньо на станціях. На півночі, у Канаді, стандарт CSA C22.3 No. 10 стосується конкретно того, як комунальні підприємства підключаються до мережі та який простір має бути дотримано навколо обладнання. Більшість цих місцевих нормативів вимагають отримання дозволів перед початком встановлення, а також регулярних звітів щодо експлуатації. Існують також фінансові стимули для компаній, які належним чином дотримуються правил. З іншого боку, невиконання цих вимог може призвести до серйозних наслідків, включаючи штрафи до п’ятдесяти тисяч доларів за кожне порушення, згідно з даними NREL за 2023 рік, а також значні затримки у завершенні проектів вчасно.

NFPA 70E та OSHA 1910.333: Навчання з електробезпеки для обслуговування зарядних пристроїв для електромобілів

Коли йдеться про забезпечення безпеки техніків під час обслуговування електричних систем, існують певні стандарти, яких необхідно дотримуватися. Стандарт NFPA 70E встановлює чіткі рекомендації щодо меж дугового розряду та вимагає використання блискостійкого захисного спорядження під час роботи з електричними системами під напругою. У той же час, положення OSHA 1910.333 визначає вимоги щодо правильного виконання процедур блокування/пломбування, а також використання ізольованих інструментів при роботі з будь-якими ланцюгами, де напруга перевищує 50 вольт. Навчальні програми зазвичай охоплюють кілька ключових аспектів, у тому числі проведення ретельної оцінки небезпек перед обслуговуванням обладнання, знання дій у разі аварійного вимкнення, особливо в рідкісних, але небезпечних ситуаціях теплового некерованого режиму, а також перевірку заземлення, що особливо важливо для станцій швидкої зарядки постійним струмом. Працівники повинні проходити щорічні повторні курси, щоб зберегти свою кваліфікацію. Компанії, які дотримуються цих протоколів безпеки, фіксують значне зниження кількості виробничих травм — приблизно на 67 відсотків, згідно з нещодавніми даними BLS за 2024 рік. Крім того, вони уникнули дорогих поломок обладнання, кожна з яких може обійтися понад сімсот сорок тисяч доларів США.

Часто задані питання

Що таке NEC Стаття 625?

NEC Стаття 625 встановлює основні правила безпеки щодо монтажу обладнання для живлення електромобілів, передбачаючи вимоги до розташування, аварійного вимикача та маркування для технічного обслуговування.

Чому важлива захисна уставка GFCI для EVSE?

Захист GFCI має вирішальне значення для запобігання ураженню електричним струмом, оскільки відключається при перевищенні струму витоку допустимих меж, забезпечуючи безпеку користувачів від потенційної електричної небезпеки.

Як міжнародні стандарти, такі як UL та IEC, впливають на безпеку EVSE?

Міжнародні стандарти, такі як UL та IEC, забезпечують безпеку систем змінного та постійного струму завдяки суворому тестуванню, сприяючи надійній роботі та мінімізуючи ризики, пов’язані з некваліфікованим обладнанням.

Яку роль відіграє ISO 15118 у процесі заряджання електромобілів?

ISO 15118 забезпечує безпечну інтеграцію технології plug-and-charge та дозволяє реалізовувати системи Vehicle-to-Grid за допомогою детальних протоколів керування потужністю, підвищуючи ефективність інфраструктури заряджання електромобілів.

Як місцеві норми впливають на встановлення EVSE?

Місцеві норми, такі як CA Title 24 та NY RevStat Section 32, визначають конкретні вимоги щодо встановлення EVSE, забезпечуючи доступність, відповідність та безпеку шляхом отримання дозволів та регулярної звітності.