با رشد روزافزون محبوبیت خودروهای برقی (EVs)، استاندارد شارژ CCS (Combined Charging System) به سرعت به یکی از مهم‌ترین و رایج‌ترین استانداردهای شارژ در سطح جهان تبدیل شده است. CCS یک استاندارد باز برای شارژ خودروهای برقی است که توسط انجمن مهندسان خودرو (SAE)، انجمن تولیدکنندگان خودرو در اروپا (ACEA) و انجمن صنعت خودروسازی آلمان (VDA) توسعه یافته است. همانطور که از نام آن پیداست (“Combined” به معنی ترکیبی)، ویژگی اصلی این استاندارد، قابلیت شارژ همزمان AC و DC از طریق یک پورت CCS بر روی خودرو است. این نوآوری، فرآیند شارژ را برای کاربران و تولیدکنندگان ساده‌تر کرده است. درک مفهوم استاندارد شارژ ترکیبی (CCS) در خودروهای برقی برای هر کسی که به دنیای خودروهای الکتریکی علاقه‌مند است، ضروری است. این دانشنامه به بررسی عمیق‌تر استاندارد شارژ CCS، انواع، نحوه عملکرد، مزایا و جایگاه آن در مقایسه با سایر استانداردها می‌پردازد.
مفهوم استاندارد شارژ ترکیبی (CCS) در خودروهای برقی
پیش از معرفی استاندارد شارژ CCS در خودروهای برقی، خودروهای برقی معمولاً برای شارژ با جریان متناوب (AC) در خانه یا ایستگاه‌های شارژ کند و شارژ با جریان مستقیم (DC) در ایستگاه‌های شارژ سریع، نیاز به پورت‌های ورودی جداگانه داشتند. این موضوع پیچیدگی‌هایی را در طراحی خودرو و زیرساخت‌های شارژ ایجاد می‌کرد.
مفهوم استاندارد شارژ ترکیبی (CCS) بر پایه ایده استفاده از یک پورت ورودی واحد بر روی خودرو بنا شده است که از طریق آن هم بتوان شارژ AC (با استفاده از بخش بالایی پورت) و هم شارژ DC (با استفاده از بخش پایینی پورت که به بخش AC اضافه شده) را انجام داد. این رویکرد “ترکیبی” (Combined) باعث می‌شود خودرو تنها به یک دریچه شارژ نیاز داشته باشد و ایستگاه‌های شارژ با کابل CCS می‌توانند هر دو نوع شارژ را ارائه دهند، بسته به اینکه خودرو و ایستگاه از کدام قابلیت پشتیبانی کنند.
جزئیات کانکتورهای CCS (تیپ ۱ و تیپ ۲) و تفاوت‌های منطقه‌ای
استاندارد شارژ CCS از دو نوع کانکتور اصلی استفاده می‌کند که بر اساس استاندارد پایه شارژ AC در مناطق مختلف جغرافیایی توسعه یافته‌اند. جزئیات کانکتورهای CCS (تیپ ۱ و تیپ ۲) و تفاوت‌های منطقه‌ای آن‌ها به شرح زیر است:
- کانکتور CCS Type 1 (Combo 1): این کانکتور بر پایه استاندارد شارژ AC آمریکای شمالی (SAE J1772 یا Type 1) ساخته شده است. شامل پین‌های استاندارد Type 1 برای شارژ AC به همراه دو پین بزرگ‌تر در پایین برای انتقال جریان DC با ولتاژ بالا. این نوع کانکتور عمدتاً در آمریکای شمالی و برخی مناطق دیگر که استاندارد Type 1 AC رایج است، استفاده می‌شود.
- کانکتور CCS Type 2 (Combo 2): این کانکتور بر پایه استاندارد شارژ AC اروپایی (IEC 62196 Type 2 یا Mennekes) ساخته شده است. شامل پین‌های استاندارد Type 2 برای شارژ AC به همراه دو پین بزرگ‌تر در پایین برای انتقال جریان DC. این نوع کانکتور استاندارد غالب در اروپا و بسیاری از نقاط دیگر جهان از جمله استرالیا، آمریکای جنوبی و بخش‌های زیادی از آسیا است.
توجه داشته باشید که بخش بالایی کانکتور CCS (که همان استاندارد Type 1 یا Type 2 است) می‌تواند به تنهایی برای شارژ AC با کابل‌های استاندارد Type 1 یا Type 2 استفاده شود.
قابلیت شارژ همزمان AC و DC از طریق یک پورت CCS
نکته کلیدی در مفهوم استاندارد شارژ ترکیبی (CCS)، قابلیت شارژ همزمان AC و DC از طریق یک پورت CCS واحد است. در واقع، منظور از “همزمان” این نیست که AC و DC به طور همزمان وارد باتری شوند، بلکه به این معنی است که پورت ورودی خودرو قادر به پذیرش هر دو نوع اتصال است.
هنگام استفاده از شارژر AC، کابل استاندارد AC (Type 1 یا Type 2) تنها به قسمت بالایی پورت CCS متصل می‌شود. مبدل AC به DC که در داخل خودرو (شارژر آن‌بورد) قرار دارد، جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل کرده و باتری را شارژ می‌کند.
هنگام استفاده از شارژر سریع DC (ایستگاه‌های شارژ سریع عمومی)، کابل CCS (Combo 1 یا Combo 2) به طور کامل (هم بخش بالا و هم دو پین پایین) به پورت CCS خودرو متصل می‌شود. در این حالت، جریان مستقیم با توان بسیار بالا مستقیماً از ایستگاه شارژ به باتری خودرو هدایت می‌شود و فرآیند تبدیل AC به DC در خارج از خودرو و در ایستگاه شارژ انجام می‌شود. ارتباط بین خودرو و ایستگاه شارژ از طریق پین‌های ارتباطی موجود در کانکتور برقرار می‌شود که اغلب از پروتکل PLC (Power Line Communication) استفاده می‌کند.
فواید و دلایل محبوبیت استاندارد CCS در صنعت خودرو
استاندارد شارژ CCS به سرعت در حال تبدیل شدن به استاندارد غالب جهانی است و این محبوبیت دلایل متعددی دارد:
- یکپارچگی و سادگی: اصلی‌ترین فواید و دلایل محبوبیت استاندارد CCS در صنعت خودرو، کاهش نیاز به پورت‌های متعدد بر روی خودرو است که طراحی و مهندسی را ساده‌تر می‌کند.
- پشتیبانی از توان‌های بالا: CCS برای پشتیبانی از توان‌های بسیار بالای شارژ DC طراحی شده است (در حال حاضر تا ۳۵۰ کیلووات و حتی بیشتر در نسل‌های آینده)، که زمان شارژ سریع را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد.
- ارتباط پیشرفته: پروتکل PLC در CCS امکان ارتباطات پیچیده‌تر بین خودرو و شبکه (V2G – Vehicle-to-Grid) و ویژگی‌هایی مانند “Plug and Charge” (شارژ بدون نیاز به کارت یا اپلیکیشن جداگانه، شناسایی و پرداخت خودکار با اتصال کابل) را فراهم می‌کند.
- پذیرش گسترده خودروسازان: اکثر خودروسازان بزرگ اروپایی، آمریکایی و آسیایی (از جمله تسلا در بازارهای خارج از آمریکای شمالی) در حال حاضر مدل‌های جدید خود را با پورت CCS عرضه می‌کنند یا قصد انجام این کار را دارند.
- حمایت زیرساختی: به دلیل پذیرش گسترده توسط خودروسازان، سرمایه‌گذاری زیادی بر روی توسعه زیرساخت ایستگاه‌های شارژ CCS در سطح جهان در حال انجام است.
مقایسه CCS با سایر استانداردهای شارژ (CHAdeMO، Type 2) و آینده یکپارچگی
در کنار استاندارد شارژ CCS، استانداردهای شارژ دیگری نیز وجود دارند. مقایسه CCS با سایر استانداردهای شارژ (CHAdeMO، Type 2) و آینده یکپارچگی نشان‌دهنده روند کنونی بازار است:
- Type 2 (فقط AC): این استاندارد برای شارژ AC در اروپا و بسیاری نقاط جهان رایج است و همانطور که اشاره شد، بخش بالایی کانکتور CCS Type 2 همان Type 2 است. اما Type 2 به تنهایی قابلیت شارژ سریع DC را ندارد.
- CHAdeMO: یک استاندارد شارژ سریع DC است که عمدتاً توسط خودروسازان ژاپنی (مانند نیسان، میتسوبیشی) توسعه یافته است. CHAdeMO به یک پورت جداگانه بر روی خودرو نیاز دارد، مگر اینکه خودرو دارای دو پورت (یکی برای AC Type 1/2 و دیگری برای DC CHAdeMO) باشد یا از آداپتور استفاده کند. با گسترش CCS، سهم بازار CHAdeMO در حال کاهش است و حتی برخی خودروسازان ژاپنی نیز به سمت CCS متمایل شده‌اند.
- استاندارد تسلا (NACS – North American Charging Standard): تسلا استاندارد شارژ اختصاصی خود را دارد که در آمریکای شمالی برای هر دو شارژ AC و DC استفاده می‌شود. با این حال، تسلا اخیراً اعلام کرده است که استاندارد NACS را برای استفاده سایر خودروسازان باز می‌کند و بسیاری از خودروسازان بزرگ نیز پذیرش آن را برای مدل‌های آینده خود در آمریکای شمالی اعلام کرده‌اند. این ممکن است چشم‌انداز استانداردها در آمریکای شمالی را تغییر دهد، اما در اروپا و سایر نقاط جهان، CCS Type 2 همچنان استاندارد غالب باقی خواهد ماند.
آینده یکپارچگی به نظر می‌رسد به سمت کاهش تعداد استانداردها و احتمالا همگرایی بیشتر پیش می‌رود تا تجربه کاربری ساده‌تری فراهم شود. در حال حاضر، CCS قوی‌ترین موقعیت را برای تبدیل شدن به استاندارد جهانی یکپارچه برای شارژ سریع DC (و AC همزمان) در اکثر نقاط جهان (به جز آمریکای شمالی که NACS نیز رقیب جدی است) دارد.
نتیجه‌گیری
استاندارد شارژ CCS (Combined Charging System) ستون فقرات زیرساخت شارژ خودروهای برقی مدرن در بسیاری از نقاط جهان است. مفهوم استاندارد شارژ ترکیبی (CCS) در خودروهای برقی که قابلیت شارژ همزمان AC و DC از طریق یک پورت CCS را فراهم می‌کند، نوآوری کلیدی آن است. با وجود دو نوع اصلی کانکتور CCS (تیپ ۱ و تیپ ۲)، فواید و دلایل محبوبیت استاندارد CCS در صنعت خودرو، از جمله پشتیبانی از توان‌های بالا و پذیرش گسترده توسط خودروسازان و توسعه زیرساخت، آن را به گزینه‌ای پیشرو تبدیل کرده است. در مقایسه با سایر استانداردها مانند CHAdeMO و Type 2، CCS به سرعت در حال غالب شدن است و آینده زیرساخت شارژ خودروهای برقی به شدت تحت تأثیر گسترش این استاندارد خواهد بود. درک استاندارد شارژ CCS برای هر مالک یا خریدار بالقوه خودروی برقی امری ضروری است تا بتواند به بهترین نحو از قابلیت‌های شارژ خودروی خود استفاده کند.
