נושא : התקשורת בין עמדת הטעינה לרכב החשמלי

בס"ד , ‏יום חמישי 13 יולי 2023

הקדמה

רכבים כבשו את העולם המודרני בסערה, מאז התקין המדען "ז'אן אטיין לנואר" מנוע המונע באמצעות גז בכרכרה שלו (בתקופתו עדיין לא הומצא המונח מכונית) , עולם הרכב ממשיך להתפתח וכל הזמן נכנסים שכלולים כאלו ואחרים אך האנרגיה אשר נדרשת להנעת כלי הרכב כיום מתחלקת ל 3 סוגי אנרגיות

1. דלקים מוצקים (בנזין , סולר ועוד)
2. גזים שונים (מימן ,גפ"מ ועוד )
3. חשמל (סוללות)

היום אנו נתמקד בסוג האנרגיה השלישי והוא הרכב חשמלי ובפרט נתמקד בתמונה קטנה יותר והיא התקשורת בין עמדת הטעינה לרכב החשמלי כלומר למערכת ניהול טעינת הסוללות המכונה בשפה המקצועית Battery Management System או בקצרה BMS .

מהו מחבר סוג 2

מחברי סוג 2 (IEC 62196-2) משמשים להטענת רכבים חשמליים לפי התקן האירופאי.
המחבר עגול עם קצה עליון שטוח , הכבל מתוכנן להספק חשמלי של 3-50 קילוואט לטעינת רכבים חשמליים באמצעות זרם חילופין חד פאזי או תלת פאזי . באופן כללי ההספק המרבי לעמדה ביתית 7.23 קילוואט באמצעות הזנה חד פאזית ו 22 קילוואט באמצעות הזנה תלת פאזית . לתקע יש פתח בצד כך שגם הרכב וגם המטען יכולים לנעול אוטומטית את התקע , כדי למנוע הפסקות טעינה כי הוציאו את המטען בשל משחק או גניבה.
מכיוון לכל עמדת טעינה יש תשתית שונה אז ההספק המקסימלי האפשרי מועבר לרכב באמצעות שני מחברי התקשורת CP ו PP המטען המשולב במכונית חייב להגביל את הזרם בהתאם לתשתית.

תמונה מספר 1 – צורת חיבורי הפינים של שקע מסוג 2 תלת וחד פאזי.

רשימת חיבורים לבית תקע מסוג 2

CP – Control Pilot
PP – Proximity Pilot
L1 – חיבור פאזה L1
L2 – חיבור פאזה L2
L3 – חיבור פאזה L3
N – חיבור אפס
PE – חיבור הארקה
-DC – הדק השלילי של זרם הטעינה במתח ישר
+DC – הדק החיובי של זרם הטעינה במתח ישר

מהו האות המועבר בתקע של עמדת הטעינה CP ?

האות החשמלי המגיע דרך מחבר CP מיועד לתקשורת בין הרכב החשמלי לעמדת הטעינה, במטענים המוזנים ממתח חילופין קצב הטעינה נקבע למעשה על ידי הרכב חשמלי עצמו. כידוע כל רכב חשמלי דורש זרם טעינה שונה ומכאן שעמדת טעינה המוזנת מזרם חילופין צריכה לתקשר עם הרכב החשמלי כדי לדעת את זרם הטעינה הנדרש ולבצע "לחיצת יד" המעבירה עם פרטים טכניים לפני שהטעינה מתחילה בפועל, תקשורת זו נקראת תקשורת control pilot"" או בקצרה CP.

● לשם הבהרה עמדת הטעינה לא תספק את המתח הנדרש למטען הרכב כל עוד הגדרות המערכת לא התבצעו, אך אם במקרה הרכב היה בטעינה אך משום מה אות הcp נעלם אספקת המתח לרכב מופסקת באופן מידי.

תמונה מספר 2 – מבנה סכמתי של עמדת טעינה המוזנת מרשת החשמל.

אות ה cp מועבר ברציפות מעמדת הטעינה לרכב החשמלי ,למעשה CP הוא אות מאופנן בשיטת PWM (כידוע PWM – זוהי שיטה לשליטה על הספק באמצעות מיתוג ושליטה על יחס הזמנים בין זמן חיובי גבוה לזמן המחזור הכללי ניתן לקבל הספק ממוצע משתנה) למכונית , בדרך של "לחיצת ידים" זו אנו מגדירים לרכב החשמלי את הזרם המקסימלי אותה העמדה מסוגלת לספק , ואז הרכב החשמלי יכול לצרוך את הזרם הרצוי כל עוד הוא קטן מהזרם המקסימלי של עמדת הטעינה וכבל הטעינה.

מצבי עבודה של הרכב החשמלי

במצב (A) בו הרכב לא מחובר אות CP יהיה בעל ערך של 12 וולט מתח ישר התנגדות הרכב לא קיימת.

במצב (B) בו הרכב מחובר אך לא מטעין המתח יהיה בתחומים של +9 וולט ל -12 וולט ובתדר ש1KHZ התנגדות הרכב תהיה 2.74KΩ .

במצב (C) בו הרכב מחובר ונטען המתח יהיה בתחומים של 6+ וולט ל12- וולט ובתדר של 1KHZ התנגדות הרכב תהיה 0.884KΩ .

במצב (D) בו הרכב מחובר ונטען המתח יהיה בתחומים של 3+ וולט ל12- וולט ובתדר של 1KHZ התנגדות הרכב תהיה 0.246KΩ במצב זה חובה קירור מאולץ (מאוורר).

במצב (E) זהו מצב של תקלה המתח 0 וולט.

במצב (F) זהו מצב של תקלה נוסף אך תקלה לא ידועה המתח 12- וולט מתח ישר.

תמונה מספר 3 – סכמה חשמלית עקרונית של מערך CP

מהו האות המועבר בתקע של עמדת הטעינה PP ?

אות הבקרה proximity pilot או בקצרה PP מעביר את המידע לגבי את עובי המולכים הנמצאים בתקע של עמדת הטעינה . הגבלת זרם חלה בתקעים מסוג 2 הסיבה היא שלתקעים מסוג 2 יש מאריכים או מחברים הנמצאים גם בצד של הרכב וגם בצד של המטען ולכן עבור כבלים שאינם מקוריים או שלא סופקו עם העמדה עלולים להיות בעלי שטח חתך קטן מהכבל המקורי של העמדה ועל כן זוהי אינה מערכת סגורה שניתן להשתמש רק עם הכבל של העמדה וזהו, אנו עלולים לחבר למערכת כבלים שונים שלא הגיעו עם העמדה ועל כן לכבל יכול להיות עובי מוליך שאינו מאפשר להעביר דרכו את הזרם המקסימלי שעמדת הטעינה יכולה לספק , אך אילו יכול היה להעביר את הזרם הזה הכבל היה מתחמם יתר על המידה והיה גורם לקצר וניתוק של הרכב החשמלי במעגל במקרה הטוב ומצבים מסוכנים יותר במקרה הרע, לכן מוסיפים בכבל נגד וערך הנגד מציין את גודל המוליך של הכבל. גודל המוליך קובע את הזרם המקסימלי שהכבל מסוגל להעביר על פי נתוני יצרן מצורפת טבלה עם נתונים אפשריים.

תמונה מספר 4 – התנגדות יחסית של Proximity Pilot כלפי האדמה (ניתוק של מוליך האדמה מביא לאי ידיעה של הרכב את הזרם המקסימלי הניתן להעביר בעמדת הטעינה ועל כן עמדה זו מפסיקה להטעין)

בהצלחה