EV 充電コネクタにはさまざまな形状とサイズがあります

Oct 20, 2023

電気自動車は現在私たちの道路を走るのが一般的であり、電気自動車にサービスを提供するための充電インフラが世界中で構築されています。 これは電気で言えばガソリンスタンドに相当するもので、すぐにどこにでも設置されるようになるでしょう。

しかし、これは興味深い問題を引き起こします。 ガスポンプは単純に穴に液体を注入するもので、かなり前から大部分が標準化されてきました。 EV 充電器の世界では必ずしもそうではありません。そのため、現状を詳しく調べてみましょう。

過去 10 年ほどで EV 技術が主流になって以来、急速に発展してきました。 ほとんどのEVは航続距離がまだある程度限られているため、自動車メーカーは実用性を向上させるために、長年にわたってより高速な充電車両を開発してきました。 これは、バッテリー、コントローラーのハードウェア、およびソフトウェアの改良によって実現されました。 充電技術は進化し、最新の EV では 20 分以内に数百マイルの航続距離を延ばすことができるようになりました。

しかし、このペースでEVを充電するには、膨大な電力が必要になります。 そのため、自動車メーカーと業界団体は、車両のトップバッテリーにできるだけ早く大電流を供給できる新しい充電規格の開発に取り組んできました。

目安として、米国の一般的な家庭用コンセントは 1.8 kW の電力を供給できます。 このような家庭用コンセントから最新の EV を充電するには、48 時間以上かかります。

対照的に、最新の EV 充電ポートは 2 kW から場合によっては最大 350 kW まで充電でき、そのためには高度に特殊なコネクタが必要です。 自動車メーカーがより多くの電力をより高速で車両に送り込むことを目指す中で、長年にわたりさまざまな規格が制定されてきました。 現在世に出ている最も一般的なオプションを見てみましょう。

AC、単相。

SAE J1772 規格は 2001 年 6 月に発表され、J プラグとしても知られています。 5 ピン コネクタは、標準の家庭用電源ソケットに接続した場合は 1.44 kW での単相 AC 充電をサポートし、より高速な EV 充電ステーションに設置すると最大 19.2 kW まで充電できます。 このコネクタは 2 本の導体で単相 AC 電力を伝送し、さらに 2 本の導体で信号を送ります。5 番目の導体は保護接地接続です。

J プラグは 2006 年以降、カリフォルニアで販売されるすべての EV に義務付けられ、すぐに米国と日本で普及し、他の世界市場にもある程度浸透しました。

AC、単相または三相。

タイプ 2 コネクタは、その作成者であるドイツのメーカー Mennekes としても知られており、欧州連合で SAE J1772 の代替品として 2009 年に初めて提案されました。 最大の特徴は、その 7 ピン コネクタ設計が単相または三相 AC 電力を伝送でき、最大 43 kW で車両を充電できることです。 実際には、多くのタイプ 2 充電器の最高出力は 22 kW 以下です。 J1772 と同様に、挿入前と挿入後の信号を送信するための 2 つのピンを備えています。 さらに、保護アース、中性線、および 3 つの AC 相用の 3 つの導体があります。

2013 年、EU は、AC 充電アプリケーションにおける J1772 および不明瞭な EV Plug Alliance タイプ 3A および 3C コネクタに代わる新しい標準としてタイプ 2 プラグを選択しました。 それ以来、このコネクタはヨーロッパ市場で広く受け入れられるようになり、多くの国際市場の車両でも使用できるようになりました。

AC、単相または三相、DC 急速充電

CCS は Combined Charging System の略で、「コンボ」コネクタを使用して DC 充電と AC 充電の両方を可能にします。 この規格は 2011 年 10 月に発行され、新しい車両に高速 DC 充電を簡単に実装できるようにすることを目的としていました。 これは、既存の AC コネクタ タイプに 1 対の DC 導体を追加することによって実現されます。 CCS には、Combo 1 コネクタと Combo 2 コネクタという 2 つの主な形式があります。

Combo 1 は、2 本の大型 DC 導体と組み合わせたタイプ 1 J1772 AC コネクタを備えています。 したがって、CCS コンボ 1 コネクタを備えた車両は、AC 充電の場合は J1772 充電器に接続でき、高速 DC 充電の場合はコンボ 1 コネクタに接続できます。 この設計は、J1772 コネクタが一般的になっていた米国市場の車両を対象としていました。

Combo 2 コネクタは、2 つの大きな DC 導体とペアになった Mennekes コネクタを備えています。 欧州市場を対象としており、コンボ 2 ソケットを備えた車両は、タイプ 2 コネクタを使用して単相または三相 AC で充電したり、コンボ 2 コネクタに接続して DC 急速充電を行ったりすることができます。

CCS により、設計に組み込まれた J1772 または Mennekes サブコネクタの規格に従って AC 充電が可能になります。 ただし、DC 急速充電に使用すると、最大 350 kW の超高速充電が可能になります。

特に、Combo 2 コネクタを備えた DC 急速充電器では、AC 相接続と中性点は不要であるため、コネクタから排除されています。 コンボ 1 コネクタは未使用ですが、所定の位置に残ります。 どちらの設計も、車両と充電器の間で通信するために、AC コネクタで使用されるのと同じ信号ピンに依存します。

AC単相、DC急速充電

EV 分野の先駆的企業の 1 つとして、テスラは自社車両のニーズに合わせた独自の充電コネクタの設計に着手しました。 これは、テスラのスーパーチャージャー ネットワークの一部として展開されました。この目的は、その目的のためのインフラが他にほとんど存在しなかったときに、同社の車両をサポートする急速充電器ネットワークを構築することを目的としていました。

テスラはヨーロッパではタイプ 2 または CCS コネクタを備えた車両に適合していますが、米国では独自の充電ポート規格を使用しています。 AC 単相充電と三相充電の両方に加え、テスラのスーパーチャージャー ストールでの高速 DC 充電もサポートできます。

テスラのオリジナルのスーパーチャージャー ステーションは車両 1 台あたり最大 150 kW を供給できましたが、都市部向けのその後の低出力モデルの下限は 72 kW でした。 同社の最新の充電器は、適切に装備された車両に最大 250 kW を供給できます。

DC急速充電

中国標準化局によって発行された GB/T 20234.3 規格は、単相 AC および DC の両方の急速充電が可能なコネクタを対象としています。 中国のユニークなEV市場以外ではほとんど知られていないが、最大DC1,000Vおよび250アンペアで動作し、最大250kWの充電速度を提供すると評価されている。

中国で製造されず、自国の市場、またはおそらく強い貿易関係を持つ国々を対象とした車両にこのポートが搭載されている可能性は低いでしょう。

おそらくこのポート設計で最も興味深いのは、A+ ピンと A- ピンです。 これらの定格は最大 30 V、最大 20 A の電流です。 規格では、これらは「電気自動車の車外充電器によって提供される低電圧補助電源」用と説明されています。

その正確な機能はその翻訳からは明らかではありませんが、バッテリーが完全に切れたEVのジャンプスタートを支援することを目的としている可能性があります。 EV の走行用バッテリーと 12V バッテリーが両方とも切れると、車の電子機器が起動して充電器と通信するための電力がなくなるため、車両を充電することが困難になることがあります。 また、トラクションパックを自動車のさまざまなサブシステムに接続するためにコンタクタに通電することもできません。 これらの 2 つのピンは、車両の基本的な電子機器を動作させ、コンタクターに電力を供給するのに十分な電力を供給して、車両にまったく電力が供給されていない場合でも主走行用バッテリーを充電できるようにすることを目的としている可能性があります。 これについてさらに詳しくご存知の場合は、お気軽にコメントでお知らせください。

DC急速充電

CHAdeMO は、急速充電アプリケーションを第一に考えて構築された EV 用のコネクタ規格です。 独自のコネクタを介して最大 62.5 kW を供給できます。 これは、メーカーを問わず EV に DC 急速充電を提供することを目的とした最初の規格であり、車両と充電器間の通信用の CAN バス ピンを備えています。

この規格は、日本の自動車メーカーの支援を受けて、世界的な使用を目的として 2010 年に提案されました。 ただし、この規格が本格的に普及したのは日本だけで、ヨーロッパではタイプ 2 が主流で、米国では J1772 と Tesla 独自のコネクタが採用されています。 EUは一時、CHAdeMO充電器の完全段階廃止を義務付けることを検討したが、代わりに充電停止時に「少なくとも」タイプ2またはコンボ2コネクタを搭載するという要件で落ち着いた。

2018 年 5 月に下位互換性のあるアップグレードが発表されました。これにより、CHAdeMO 充電器は最大 400 kW を供給できるようになり、この分野では CCS コネクタさえも凌駕します。 CHAdeMO の支持者は、米国と EU の CCS 標準が分かれているのに対し、CHAdeMO は世界中で単一の標準であるという性質を理由に挙げています。 しかし、日本市場以外ではあまり購入されていません。

CHAdeMo 3.0 標準は 2018 年から開発中です。ChaoJi として知られるこの標準は、中国標準化局と提携して開発された、まったく新しい 7 ピン コネクタ設計を特徴としています。 同社は、液冷ケーブルの使用により、1.5 kV で動作し、フル 600 アンペアを供給し、充電率を最大 900 kW まで高めることを目指しています。

この記事を読んで、新しい EV をどこで運転しても、さまざまな充電規格がごちゃ混ぜになっていて、頭痛の種になるのではないかと考えるのも無理はありません。 ありがたいことに、実際はそうではありません。 ほとんどの管轄区域では、他のほとんどの充電規格を排除して 1 つの充電規格をサポートするよう努めており、その結果、特定の地域のほとんどの車両と充電器がすべて互換性を備えています。 もちろん例外は米国のテスラですが、彼らも独自の専用充電ネットワークを持っています。

間違った充電器を間違ったタイミングで間違った場所に置いたままになってしまった人もいますが、多くの場合、必要に応じて何らかのアダプターを使用して対処できます。 今後、ほとんどの新しい EV は販売地域で確立された充電器タイプに固執し、すべての人にとって生活が楽になります。