SAE J3068 es una práctica recomendada de América del Norte publicada y mantenida por SAE International . J3068 define conectores eléctricos y un protocolo de control para vehículos eléctricos . Tiene el título formal "Práctica recomendada para vehículos de superficie SAE J3068". J3068 define un sistema de transferencia de energía conductiva a un vehículo eléctrico utilizando un acoplador capaz de transferir energía CA monofásica y trifásica, así como energía CC, y define un sistema de comunicación digital para control. J3068 también especifica los requisitos para la entrada del vehículo, el conector del equipo de suministro, las carcasas de acoplamiento y los contactos. [1] : 1
Imagen de un conector de vehículo eléctrico IEC Tipo 2 mecánicamente equivalente (el de la derecha). La terminología SAE equivalente para el conector izquierdo anterior es "J3068 DC 8 Sin CA", mientras que el término para el conector derecho es "J3068 AC 6 ", que se refiere a los diámetros de los receptáculos de CC de 8 mm y los receptáculos de CA de 6 mm. | |||
Tipo | Conector de alimentación automotriz | ||
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Historial de producción | |||
Producido | 2018 (SAE J3068 se basa en 2009 IEC 62196 Tipo 2 ) | ||
Especificaciones generales | |||
Patas | 7 |
Historia
Las discusiones iniciales en el Electric Power Research Institute 's del Consejo de Trabajo Infraestructura reuniones sobre cuestiones relacionadas con trifásica de carga en América del Norte han llevado al desarrollo de J3068. Hubo una falta de no propietario, UL enumerado equipo que podría ser utilizado legalmente en los Estados Unidos. Algunos vehículos eléctricos grandes se estaban cargando sin usar protección contra fallas a tierra y sin conectores que se desenergizan automáticamente cuando se desconectan del vehículo. [2]
Por lo tanto, SAE autorizó un nuevo Grupo de Trabajo para desarrollar un estándar que se enfocara en aplicaciones de servicio pesado y mediano, y más generalmente cualquier vehículo que se carga en ubicaciones comerciales e industriales u otros lugares donde la energía trifásica está disponible y es preferida. Al principio del desarrollo del estándar, se decidió que el conector y la entrada J3068 se basarían en el conector IEC 62196 Tipo 2 .
El protocolo de control es una variación de LIN que retiene la señalización de nivel de voltaje analógico de SAE J1772 . El nivel positivo de la forma de onda de la señal LIN puede cambiar de 12 voltios a 9 o 6 voltios (conocido como Estado A, Estado B y Estado C en J1772). Una versión anterior de este protocolo de control basado en LIN se publicó en el Anexo D de IEC 61851 edición 3. Los principales contribuyentes al desarrollo de este protocolo incluyen ABB en Suecia, la Universidad de Delaware , Vattenfall Suecia, Mack Trucks / Volvo Trucks North America y otros.
SAE J3068 (2018) está escrito desde el punto de vista de un desarrollador que utiliza un paquete de desarrollo LIN comercial con soporte API para la funcionalidad LIN (que es familiar para los equipos de programación de controladores integrados en la industria automotriz). El comportamiento de EV y EVSE se describe por separado en términos de las señales que pueden ver en la API. Se supone que los detalles de cómo se envían las señales LIN entre EV y EVSE son manejados por software LIN comercial.
IEC 61851-1: 2017 Anexo D no presupone que se utilice un paquete de desarrollo LIN comercial para implementar el estándar. Deja la decisión de cómo implementar el estándar al desarrollador.
Las diferencias en lógica y nomenclatura entre J3068 y 61851-1 Anexo D se detallan en J3068 (2018) Apéndice F.
Estándares norteamericanos
J3068 establece que su objetivo es cubrir equipos trifásicos que cumplan con los estándares de listado norteamericanos aplicables.
Los estándares básicos para los equipos de suministro de vehículos eléctricos en América del Norte son estándares trinacionales para México, Canadá y Estados Unidos. Ver CANENA . Son documentos esencialmente equivalentes con diferentes nombres en cada país.
Estándar | EE.UU | Canadá | México |
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AC EVSE | ANSI / UL 2594 | CAN / CSA C22.2 No. 280 | NMX-J-677-ANCE |
Cordset / cables | ANSI / UL 2251 | CAN / CSA C22.2 No. 282 | NMX-J-678-ANCE |
Seguridad | ANSI / UL 2231 | CAN / CSA C22.2 No. 281 | NMX-J-668-ANCE |
Conector norteamericano
El conector J3068 es mecánicamente idéntico al conector Tipo 2 , porque hace referencias normativas a IEC 62196 -2 y -3. Además, J3068 admite clasificaciones de voltaje que se alinean con los voltajes de la red de América del Norte y los estándares EVSE. A diferencia de Europa, donde el tipo más común de trifásico Wye potencia nominal es 400/230 VAC (es decir, línea a línea / línea a neutro voltios de corriente alterna ), en América del Norte las tres tensiones en estrella de tres fases más comunes son 208/120, 480/277 y 600/347 VCA.
Las normas IEC limitan la carga de CA monofásica a 250 VCA (consulte IEC 62196-2). Los vehículos EVSE trifásicos y monofásicos están diseñados para ser interoperables. En teoría, en el documento IEC se permite una clasificación de 480 VCA de fase a fase, pero esto es matemáticamente incongruente con el límite monofásico de 250 VCA. Limita efectivamente la clasificación trifásica máxima a 433 VCA (250 * √ 3 ), y significa que no puede hacer un EVSE de 480/277 VCA sin exceder el límite monofásico de 250 VCA. La norma SAE J3068 define un sistema para tensiones nominales de hasta 600 VCA, que también es la tensión nominal máxima cubierta por UL 2594.
Cuando los voltajes de CA y las clasificaciones de corriente superan los 250 VCA de fase a neutro y / o 63 amperios, se requiere comunicación digital (LIN-CP) . Incluso en el caso de un EV norteamericano diseñado para cargar desde 208/120 VCA trifásico, se requieren controles LIN-CP a menos que el EV pueda tolerar al menos 400/230 VCA el tiempo suficiente para indicar al EVSE que apague la energía. si no puede cargarse desde 400/230 VCA. Esto se debe a que el EV europeo típico diseñado para carga trifásica estará expuesto a 400/230 con controles PWM, y no hay garantía de que un EV trifásico norteamericano no esté expuesto a voltajes de suministro europeos si se exporta.
UL 2594 en Norteamérica requiere que cualquier EVSE que suministre más de 250 VCA esté conectado permanentemente al suministro eléctrico (también conocido como electricidad de la red ). En Europa, IEC 61851-1 se refiere a esta conexión cableada como "Modo 3". J3068 requiere que los juegos de cables EV estén conectados permanentemente al EVSE ( IEC 61851-1 llama a este Caso C).
Ejemplo 1: Un J3068 EVSE que suministra 480/277 VCA a hasta 100 A se vende en los Estados Unidos. El EVSE se probará según UL2594 y la energía de la red se conectará directamente al EVSE. NFPA 70, artículo 625, requiere que el disyuntor / fusible y el cableado tengan un tamaño de 125 A porque la carga es de hasta 100 A continuos. El juego de cables del vehículo utilizado se probará según UL 2251 y se conectará permanentemente a la estación. Las comunicaciones digitales (LIN-CP) verificarán que el vehículo sea compatible con este voltaje (480/277 VCA) e indicarán una tasa de carga máxima de 100 A.
Ejemplo 2: Un vehículo eléctrico de pasajeros importado que solo admite el anexo A del 61851-1 está conectado a un vehículo eléctrico eléctrico canadiense de 600/347 VCA diseñado para cumplir con J3068. El vehículo estaría protegido de posibles daños, porque la estación de carga no cerraría su relé interno. Solo un vehículo que admita LIN-CP e indique que acepta 600 VCA podría usar el EVSE.
Especificaciones | J3068 AC 6 | J3068 DC 8 | J3068 CA 6 CC 8 |
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Voltaje | VAC nominal: 208 / 120Y 480 / 277Y 600 / 347Y | VCC máximo: 1000 | Ver AC 6 y DC 8 |
Dimensiones Entrada EV | IEC 62196-2 Hoja 2-IIf | IEC 62196-3 Hoja 3-IVa | IEC 62196-3 Hoja 3-IVa |
Dimensiones Conector EV | IEC 62196-2 Hoja 2-IIe | IEC 62196-3 Hoja 3-IVc | N / A |
Comunicación digital para carga de CA (LIN-CP)
La carga de CA básica se define en SAE J1772 e IEC 61851-1 Anexo A con un piloto de control analógico, y se utiliza con una variedad de voltajes de red de CA monofásicos inferiores a 250 VCA. LIN-CP, ( L ocal I nterconnect N etwork en el C ontrol P ilot ), se especificó originalmente en IEC 61851-1 Anexo D en Edición 3. A diferencia de PLC por el control piloto (IEC 15118-2), LIN CP está diseñado para ser una actualización digital de bajo costo para los controles PWM analógicos. [1] : 1 [6]
LIN-CP es similar al enfoque utilizado por Tesla basado en J2411 (CAN de un solo cable), pero mantiene los niveles de voltaje CP de PWM analógico para que sean compatibles con los modelos de seguridad EVSE existentes.
Los transceptores LIN utilizados para J3068 deben tener un rango de suministro extendido. Por ejemplo, la TI SN65HVDA100-Q1 opera de 5V a 27V. Se requiere el rango de voltaje extendido porque el transceptor LIN debe operar cuando el piloto de control está a un nivel de 6V (similar al "Estado C" en J1772). [1] : 30–33
La próxima segunda edición de SAE J3068 recomienda un circuito piloto ligeramente diferente del definido en SAE J1772 para mejorar la compatibilidad con la señalización PWM. [7]
Compatibilidad
Si bien gran parte del contenido del documento SAE J3068 se centra en extensiones para los voltajes más altos comunes en América del Norte en comparación con Europa, cabe destacar que todos los sistemas de carga europeos de tipo 2 en los que el cable se fija a la estación son completamente compatibles con SAE J3068 , ya sea CC, CA trifásica o CA monofásica. (J3068 no admite cables extraíbles "Case B" debido a las normativas norteamericanas). Por ejemplo, cualquier EVSE europeo clasificado para 400/230 VCA que pueda funcionar con 60 Hz 208/120 VCA podría usarse en América del Norte con sin modificaciones. También podría usarse con transformadores Buck-boost para reducir 480/277 VCA a un nivel aceptable, sin cambios internos. (Este puede no ser el enfoque más práctico en muchos casos, y las certificaciones de seguridad para la cobertura de seguros en América del Norte difieren de las certificaciones europeas). Un EVSE J3068 que solo suministra 208/120 VCA puede funcionar de manera idéntica a un EVSE europeo. Para compatibilidad con versiones anteriores, los vehículos eléctricos pueden admitir tanto los controles J3068 como los controles analógicos europeos, a menos que no puedan cargarse a voltajes nominales europeos o que se dañen con 400/230 VCA (por ejemplo, un vehículo eléctrico optimizado para 208/120 VCA podría no ser capaz de tolerar 400/230).
El acoplador J3068 se define por referencia a las especificaciones IEC 62196; no hay diferencias mecánicas. Las clasificaciones de voltaje son más altas, pero el acoplador original fue diseñado para soportar voltajes norteamericanos, incluso si los controles PWM no lo eran. Los estándares de Underwriters Laboratories pueden permitir la certificación de implementaciones de diseño avanzado a corrientes más altas que el estándar europeo, que es más conservador que otras densidades de corriente del acoplador de carga de EV. Por ejemplo, la clasificación europea de 63 amperios para las clavijas de 6 mm del conector Tipo 2 equivale a aproximadamente 2,23 amperios por mm cuadrado de sección transversal, mientras que la clasificación de 200 amperios para las clavijas de CC de 8 mm (sin refrigeración) equivale a 3,98 amperios / mm 2 .
Mientras que J3068 se enfoca en la carga AC 6 (usando los cuatro pines más pequeños de 6 mm), también define la carga J3068 DC 8 que es completamente compatible con la carga europea tipo 2 DC usando los pines de 8 mm (a menudo denominados "CCS" (carga combinada) sistema), aunque el término "CCS" no se utiliza en los documentos de normas IEC). Ambos sistemas son idénticos, J3068 no agrega ni quita de los estándares de carga de CC existentes, sino que simplemente los hace referencia. J3068 AC 6 es totalmente interoperable con J3068 DC 8 , ambos sistemas se pueden implementar en el mismo vehículo sin complicaciones. Además, la única diferencia eléctrica significativa entre la carga de J3068 DC 8 y J1772 DC es el valor de la resistencia de proximidad. (El acoplador tiene diferencias mecánicas, por supuesto).
La carga J3068 AC 6 usando los pines de 6 mm se puede implementar usando controles PWM más antiguos (en lugar de los controles LIN digitales más nuevos) si los voltajes no exceden los 433 VCA de línea a línea y no exceden los 250 VCA de línea a neutro. Sin embargo, esto puede no ser óptimo ya que un sistema diseñado para 400/230 VCA en Europa probablemente no entregará suficiente potencia de carga a 208/120 VCA, que es el único voltaje común que es compatible con los controles PWM en Norteamérica. Por esta razón, J3068 se implementa mejor con soporte para controles LIN en Norteamérica. Por ejemplo, un sistema de carga en un camión que está optimizado para un voltaje nominal más alto de 208/120 VCA trifásico (consulte el Apéndice E, figura 19 en la página 91 de J3068) podría simplemente negarse a cargar si no detecta los controles LIN. protegiéndose así de una posible exposición a 400/230 VCA que es común con los controles PWM. Los vehículos que pueden cargar de forma segura desde 400/230 VCA y más pueden admitir tanto LIN como PWM, para maximizar la capacidad de carga en más ubicaciones.
Dependiendo de la topología del cargador de a bordo del vehículo, puede ser posible cargar desde un J1772 EVSE usando un adaptador. Si bien los adaptadores generalmente no se recomiendan, los adaptadores específicos del fabricante pueden ser útiles y están permitidos en algunos países de acuerdo con IEC. Dicho adaptador debe tener una capacidad nominal de 80 amperios, ya que no existe una forma práctica de indicar la clasificación de corriente del adaptador. Por ejemplo, un cargador integrado configurado para 480/277 que consta de tres cargadores monofásicos conectados de línea a neutro, podría admitir un adaptador configurado que conecte L1, L2 y L3 del J3068 juntos y al L1 del J1772 y los cables N de la entrada J1772 a N en la entrada J3068. El vehículo debe poder detectar las diferencias entre las resistencias de los pines de proximidad y debe escalar el límite de corriente a 1/3 para cada cargador en este ejemplo. Son posibles otras configuraciones dependiendo del diseño del cargador del vehículo.
Ejemplo de implementación
El 7 de noviembre de 2018, Greenlots anunció un proyecto para proporcionar infraestructura de carga para todos los camiones Volvo eléctricos en el sur de California. "Según Greenlots, el proyecto será uno de los primeros en América del Norte en demostrar un nuevo estándar de carga de vehículos pesados, SAE J3068, en aplicaciones del mundo real". Ver nota de prensa .
Disponibilidad de equipos
Nuvve ofrece AC EVSE trifásico certificado según UL y estándares europeos con soporte para hasta 480/277 VCA a 120 amperios con cumplimiento de SAE J3068 e IEC 61851-1 Anexo D, además de soporte J1772 y Anexo A a voltajes más bajos. Consulte el listado de Maryland Electrical Testing Labs número E114798.
Actualización a la plantilla de archivo de definición LIN
Los desarrolladores han publicado un LDF actualizado que puede facilitar el desarrollo con compiladores comunes. Consulte el Blog del Centro de Electrificación del Transporte para obtener un enlace.
Protocolos patentados en uso
Una versión propietaria está en uso en aplicaciones "detrás de la cerca" en Norteamérica usando la versión de protocolo 253. La intención es desaprobar esta versión cuando se agregue la funcionalidad mejorada a SAE J3068 en una edición actualizada de la práctica recomendada en un futuro próximo.
Referencias
- ^ a b c d e "SAE J3068 - Sistema de transferencia de energía para vehículos eléctricos usando un acoplador con capacidad trifásica" (1.0 ed.). SAE Internacional . Abril de 2018. Cite journal requiere
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( ayuda ) - ^ McGee, Rodney (2 de abril de 2018). "Sitio UD J3068" . EV Center . Universidad de Delaware . Consultado el 26 de abril de 2018 .
- ^ "Nuevos estándares UL que evolucionan con la industria de vehículos eléctricos" . Blog de UL . Laboratorios Underwriters . Consultado el 26 de abril de 2018 .
- ^ "IEC 62196-2: Enchufes, enchufes, conectores de vehículos y entradas de vehículos - Carga conductiva de vehículos eléctricos - Parte 2: Requisitos de compatibilidad dimensional e intercambiabilidad para accesorios de clavija de CA y tubo de contacto" (2.0 ed.). Comisión Electrotécnica Internacional . Febrero de 2016. Cite journal requiere
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( ayuda ) - ^ "IEC 62196-3: Enchufes, tomas de corriente, conectores de vehículos y entradas de vehículos - Carga conductiva de vehículos eléctricos - Parte 3: Requisitos de compatibilidad dimensional e intercambiabilidad para acopladores de vehículos de clavija y tubo de contacto de CC y CA / CC" (1.0 ed. ). Comisión Electrotécnica Internacional . Junio de 2014. Cite journal requiere
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( ayuda ) - ^ "IEC 61851-1: Sistema de carga conductor de vehículos eléctricos - Parte 1: Requisitos generales" (2.0 ed.). Comisión Electrotécnica Internacional . Febrero de 2017. Cite journal requiere
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( ayuda ) - ^ "Interoperabilidad PWM mejorada en la próxima edición de J3068" . EV Center . Universidad de Delaware. 10 de noviembre de 2020 . Consultado el 10 de noviembre de 2020 .