טעינת רכב חשמלי

הגדרות ומושגים בהתאם לתקנים של  IEC והתקן הישראלי בנושא טעינת רכב חשמלי.

הקדמה

מאמר זה מציג הגדרות ומושגים המלווים בהסברים בסיסיים בנושא טעינת רכב חשמלי.
תחום זה, שהינו חדש יחסית, מביא עמו שפה ובה הגדרות ומושגים אותם ינסה מאמר זה לסקור ולהסביר. ההגדרות והמושגים יובאו מתוך התקנים של IEC עם התייחסות לתקן הישראלי.
המאמר שם דגש על הבחנה בין הגדרות של הממשקים מצד הרכב (כגון: connector, inlet) לבין אלו שמצד הרשת (כגון: plug, outlet), ממשקים אלו נחלקים למספר קטגוריות (כגון: Basic configuration, d.c, combined configuration) אשר נבדלים זה מזה גם בהתאם לתצורות הטעינה (כגון: MODE-2,3,4 ותצורה של MODE-1 אשר אסורה לשימוש בארץ לפי ת"י 61851-1).

בהתאם לפרסומים של משרד האנרגיה, ההנחה היא שהרכב החשמלי יהיה הרכב הדומיננטי בעתיד, על כן יש להקצות את המשאבים הדרושים להנחת היסודות המתאימים לתחום זה, הן מהצד הרגולטורי והן מהצד הטכני.

קראו גם – תהליך עבודה של התקנת תשתיות טעינה

תצורות טעינת רכב חשמלי (Charging modes)

בסעיף 6 בתקן 61851-1 IEC, מופיעות ארבע תצורות טעינה לרכב חשמלי (Charging modes).
מצבי הטעינה שיוצגו במאמר זה הינם תרגום מתוך IEC, עם התייחסות מצומצמת לת"י 61851-1.
יש לעקוב אחר דרישות נוספות הקיימות בתקנים ישראליים, בתקנות החשמל או בהנחיות של המנהל לענייני חשמל בנושא זה.
תיאור כללי של ארבע תצורות הטעינה מופיע בשרטוט מספר-1.

• MODE-1

בתצורה זו, טעינה של רכב חשמלי מבוצעת באמצעות כבל המתחבר לבית תקע רגיל של רשת החשמל (socket-outlet).
הטעינה לרכב מבוצעת ישירות ממתח הרשת בחיבור חד/תלת מופעי בזרם שלא עולה על A16.
בתצורה זו אמצעי הטעינה מהווה כבל בלבד המסתיים בתקע (plug) ללא רכיבים נוספים להגנה או לבקרה ולכן תצורה זו אסורה לשימוש בישראל בהתאם לת"י 61851-1.

• MODE-2

בתצורה זו, טעינה של רכב חשמלי מבוצעת באמצעות כבל ייעודי (IC-CPD) המתחבר לבית תקע של הרשת (socket-outlet) כמתואר בשרטוט 3.
הטעינה לרכב מבוצעת ישירות ממתח הרשת בחיבור חד/תלת מופעי בזרם שלא עולה על A 32 (בת"י הוגבל זרם הטעינה).
בתצורה זו אמצעי הטעינה מיושם באמצעות כבל הכולל בתוכו רכיב אינטגרלי (control pilot) המשמש כאמצעי בקרה והגנה בפני התחשמלות (IC-CPD) :

"In-cable control and protection devices for mode-2 charging".

חיבור כבל הטעינה במקרה זה מוגדר כ- "CASE-B" כמתואר בשרטוט 2.1.

בתקן 61851-1 IECקיימת הפנייה לתקן 62752 IEC אשר כולל דרישות ספציפיות נוספות לאלמנט ההגנה והבקרה (IC-CPD).
ה-IC-CPD מותקן כחלק מודולרי בכבל המשמש לטעינה אך ורק ב-MODE-2  (התקן 62752 IEC נמצא על שולחנה של ועדת מומחים במכון התקנים לקראת אימוצו כתקן ישראלי).
בסעיף 6.2.2 בת"י 61851-1, במצב של 2-MODE, נדרש שהתקע (plug) יהיה מסוג "תעשייתי" לפי התקנים 60309-1,2 (אציין שבתקן המקורי של IEC ניתן היה להשתמש בתקע לשימוש ביתי כנדרש בתקן 60884 IEC אשר אומץ עם שינויים כת"י-32).
בת"י 61851-1 קיימות דרישות ספציפיות לגבי טעינה ב-MODE-2, חלק מדרישות אלו מופיעים בסעיף  6.2.2 כדלקמן :

• MODE-3

בתצורה זו, טעינה של רכב חשמלי מבוצעת בזרם חילופין (AC) המסופק מאמצעי טעינה ייעודי (מטען) המחובר בצורה קבועה לרשת החשמל.
בתצורה זו, אמצעי ההגנה והבקרה (control pilot function) נמצא בתוך המטען עצמו.
החיבור לרכב מבוצע באמצעות כבל ייעודי המספק גם תקשורת עם הרכב לצורך בקרה ושליטה על הטעינה.
טעינה זו מבוצעת ע"י חיבור לפי "CASE-B" (כמתואר בשרטוט 2.1) או לפי "CASE-C" (כמתואר בשרטוט 2.2).

• MODE-4

בתצורה זו, טעינה של רכב חשמלי מבוצעת בזרם ישר (DC) המסופק מתשתית חשמל (AC or DC supply network).
ציוד הטעינה כולל עמדת טעינה ואמצעי לתקשורת עם הרכב לצורך בקרה ושליטה על הטעינה (control pilot function).
טעינה זו מבוצעת ע"י כבל המחובר באופן קבוע לעמדת הטעינה לפי "CASE-C" (כמתואר בשרטוט 1.2).
דרישות נוספות לטעינה בזרם ישר מופיעות בתקנים : 61851-23IEC, 61851-24IEC.

חיבור הרכב למקור האנרגיה (Connection between the power supply and the EV)

בכדי ליישם את הדרישות בתקנים ובהנחיות, יש להכיר את המושגים והשמות של הממשקים במערכת הטעינה (ראה שרטוט מספר-2 ומספר-3).
יש להבחין בין הדרישות החלות על החיבורים בצד הרשת, לבין אלו הנדרשות בצד הרכב. סדרת התקנים 62196-1,2,3 עוסקת בנושא החיבורים.
(IEC692196 : Plugs, socket-outlets, vehicle connectors and vehicle inlets).
בהתאם לסעיף 6.2, 6.3 בתקן 62196-1 קיימים חמישה ממשקים (interface) לחיבור הרכב החשמלי :

6.2, 6.3 Types of vehicle inlets & vehicle connectors
– Universal, high power a.c.
– Universal, high power d.c.
– Basic
– d.c.
– combined.

כל אחד מהממשקים (interface) גם כן נחלק למספר סוגי חיבור (…Type-1,2,3 configuration AA,BB).
הממשקים נבדלים בסוג הטעינה וביישומים הנדרשים בהתאם – הדבר בא להבטיח ששקע טעינה ברכב החשמלי (vehicle inlet) יחובר אך ורק לסוג תקע טעינה (vehicle connector) אשר הותאם ויועד במיוחד עבורו, ושכל תקע המתחבר לרשת (plug) יותאם אך ורק לסוג שקע ברשת החשמל (socket-outlet) אשר הותאם ויועד במיוחד עבורו.
בכל חלק מתוך סדרת התקנים 62196-1,2,3 קיימות הנחיות ודרישות ספציפיות לסוג הממשק.
בטבלה מספר 6.3 "type of vehicle connectors" מתוך תקן 62196-1, ניתן לראות את החלוקה של כל הממשקים והחיבורים הקיימים עם ציון התקן הרלוונטי ביותר מתוך סדרת התקנים.

ניתן לראות שבתקן 62196-2 צומצמו מגוון תצורות הממשקים לממשק בסיסי בלבד.
לדוגמה, תצורות של טעינה ב-DC (ראה סעיף 6.6 בתקן 62196-2) לא ישימות כלל בתקן 62196-2 (Not applicable).
הממשק הבסיסי (basic interface) נחלק לסוגים שונים של חיבורים (Different configuration types), מבחינת המגעים המחוברים/הקיימים בפועל.
חשוב להדגיש את הקשר ההדוק בין כל התקנים. לדוגמה, בת"י 61851-1 קיימות דרישות הקשורות לטעינה ב-MODE-2, דרישות אלו קשורות באופן ישיר גם לדרישות הרלוונטיות בתקן 62196-2 המייחס באופן ספציפי לממשקים מסוג TYPE-1,TYPE-2,TYPE-3, המשמשים לטעינה בזרם חילופין בתצורה של MODE-2 או MODE-3 כמתואר בשרטוט מספר-4.
בת"י 61851-1 קיים עדכון לעומת IEC 61851-1, ובו גם דרישות לגבי הממשקים כדלקמן:

שרטוט מספר-4 : דוגמה של Type-1,2 (מתוך:ABB, "Knowing the EV Charging ecosystem", Aug 2013)

סיכום

התקן הישראלי, ת"י 61851-1 (Electric vehicle conductive charging system) עוסק במערכות טעינה ובו גם מופיעות צורות חיבור שונות: CASE-B, CASE-C ותצורות הטעינה: Charging modes CASE-A מופיע בתקן של IEC61851-1 אך לא אוזכר במאמר זה מפני שהוא מתאר טעינה ב-MODE-1.
בת"י 61851-1 הובהר שטעינה ב-"MODE-1" אסורה לשימוש במדינת ישראל.

כמו כן, נקבע בת"י 61851-1 שהתקע (plug) לא יהיה מסוג "ביתי" כנדרש בתקן  IEC60884 אלא רק מסוג "תעשייתי" כנדרש בת"י 60309-1,2.

תקן 62752IEC עוסק באמצעי הגנה ובקרה המותקן בכבל לטעינת רכב חשמלי ב-"MODE-2".

(In-cable control and protection device for mode 2 charging of electric road vehicles).

סדרת התקנים 62196,1,2,3 (Plugs, socket-outlets, vehicle connectors and vehicle inlets) עוסקת בחיבורים של מערכת טעינה ובו מופיעים הממשקים (interface) הנחלקים לסוגים שונים ((configuration types.
ההנחיה היא שכל תקע (connector) יתחבר אך ורק לרכב (inlet) באופן שמבטיח תצורת טעינה (MODE) אליה יועדו החיבורים.
סדרת התקנים 62196-1,2,3 צפויה להתעדכן בשנת 2019, התקן 62752 בשנת 2020, והתקן 61851-1 בשנת 2021 (לפי פרסום באתר הרשמי של IEC).
לכן, יש להמשיך ולהתעדכן בהנחיות ובתקנים.

רוצים לדעת יותר? קראו גם על – סוגי עמדות טעינה