Комбинированная система зарядки CCS

Комбинированная система зарядки CCS (от англ. Combined Charging System) — это международный стандарт для быстрой зарядки электромобилей, объединяющий в одном разъёме возможности медленной и быстрой зарядки как переменным (AC), так и постоянным (DC) током. CCS позволяет заряжать электромобили мощностью до 350 кВт и выше, что делает его одним из наиболее распространённых стандартов в мире, наряду с CHAdeMO и стандартом GB/T (Китай). Система разработана консорциумом автопроизводителей, включая Audi, BMW, Daimler, Ford, General Motors, Porsche и Volkswagen, и впервые была представлена в 2011 году.

История

Предпосылки создания

До появления CCS в индустрии электромобилей существовала раздробленность стандартов зарядки. В Европе и США для медленной зарядки переменным током использовались разъёмы Type 1 (SAE J1772) и Type 2 (IEC 62196, также известный как Mennekes), а для быстрой зарядки постоянным током — японский стандарт CHAdeMO, разработанный компанией TEPCO в 2010 году. CHAdeMO поддерживал мощность до 62,5 кВт, но имел ограничения по масштабированию и не интегрировался с разъёмами для AC.

Разработка и внедрение

В 2011 году группа автопроизводителей (Audi, BMW, Daimler, Ford, General Motors, Porsche, Volkswagen) объявила о создании единого стандарта, который объединил бы зарядку AC и DC в одном разъёме. В 2012 году была опубликована первая спецификация CCS. В 2014 году стандарт был принят как часть международного стандарта IEC 62196-3. Первым серийным электромобилем с поддержкой CCS стал BMW i3 (2014 год, с опциональным разъёмом). В 2015 году Porsche представила прототип Mission E (позже Taycan), который продемонстрировал зарядку мощностью 350 кВт.

Распространение

К 2020 году CCS стал доминирующим стандартом в Европе и Северной Америке. В Европе все новые зарядные станции быстрой зарядки, строящиеся в рамках программы TEN-T (Трансъевропейская транспортная сеть), обязаны поддерживать CCS. В США стандарт был принят большинством автопроизводителей, за исключением Tesla, которая использует собственный разъём (NACS), но с 2023 года начала предлагать адаптеры для CCS. В Китае используется собственный стандарт GB/T, несовместимый с CCS. В России CCS также распространён, особенно на зарядных станциях, установленных в рамках программы развития электротранспорта.

Устройство и принцип работы

Конструкция разъёма

CCS использует два типа разъёмов:

• CCS Type 1 (Combo 1) — на основе разъёма Type 1 (SAE J1772) с двумя дополнительными силовыми контактами для DC. Используется в основном в Северной Америке и Японии.
• CCS Type 2 (Combo 2) — на основе разъёма Type 2 (Mennekes) с двумя дополнительными контактами. Используется в Европе, России и других регионах.

Разъём CCS Type 2 имеет семь контактов: два для AC (L1, L2), один для нейтрали (N), один для земли (PE), два для DC (DC+, DC-) и один для сигнального протокола (CP). Дополнительные контакты для DC расположены ниже основных, что позволяет использовать один разъём для обоих типов тока.

Протокол связи

CCS использует протокол связи на основе Power Line Communication (PLC) по стандарту ISO 15118. Этот протокол обеспечивает:

• Автоматическое распознавание типа зарядки (AC или DC).
• Обмен данными между автомобилем и зарядной станцией (мощность, напряжение, ток, состояние батареи).
• Функцию Plug & Charge — автоматическая аутентификация и оплата без использования карт или приложений.
• Поддержку Vehicle-to-Grid (V2G) — возможность передачи энергии от автомобиля обратно в сеть (в перспективе).

Мощность и напряжение

CCS поддерживает зарядку постоянным током с напряжением от 200 до 1000 В и силой тока до 500 А (в версии CCS 2.0). Максимальная мощность зарядки составляет 350 кВт (по спецификации CCS 2.0), что позволяет заряжать батарею ёмкостью 100 кВт·ч до 80% за 15–20 минут. На практике мощность ограничивается возможностями автомобиля и зарядной станции. Для зарядки переменным током CCS поддерживает однофазную (до 7,4 кВт) и трёхфазную (до 22 кВт) зарядку.

Классификация

По типу разъёма

• CCS Type 1 (Combo 1) — для регионов, где используется разъём Type 1 (США, Канада, Япония).
• CCS Type 2 (Combo 2) — для регионов, где используется разъём Type 2 (Европа, Россия, Австралия, Ближний Восток).

По версии протокола

• CCS 1.0 (2012–2015) — базовая версия, поддерживающая зарядку до 100 кВт.
• CCS 2.0 (2016–2020) — расширенная версия, поддерживающая зарядку до 350 кВт, V2G и улучшенную безопасность.
• CCS 3.0 (в разработке) — планируется поддержка зарядки до 500 кВт и более высоких напряжений (до 1500 В).

Применение

Автомобили

CCS поддерживается большинством современных электромобилей, включая:

• Volkswagen ID.3, ID.4, ID.5
• BMW i3, i4, iX
• Audi e-tron, Q4 e-tron
• Mercedes-Benz EQC, EQS, EQE
• Porsche Taycan (один из первых автомобилей с поддержкой 350 кВт)
• Ford Mustang Mach-E, F-150 Lightning
• Hyundai Ioniq 5, Kia EV6 (используют 800-вольтовую архитектуру, совместимую с CCS)
• Tesla Model 3, Model Y (в Европе с 2019 года оснащаются разъёмом CCS Type 2, в США — с 2023 года через адаптер)

Зарядные станции

CCS является обязательным стандартом для большинства сетей быстрой зарядки в Европе и США:

• Ionity (совместное предприятие BMW, Ford, Hyundai, Mercedes-Benz, Volkswagen) — станции мощностью до 350 кВт.
• Fastned (Нидерланды) — до 350 кВт.
• Electrify America (США) — до 350 кВт.
• EVgo (США) — до 150 кВт.
• Россети (Россия) — станции мощностью до 150 кВт (в рамках программы «Электромобиль»).

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Универсальность — один разъём для медленной и быстрой зарядки.
• Высокая мощность — до 350 кВт, что сокращает время зарядки.
• Стандартизация — принят как международный стандарт (IEC 62196-3, ISO 15118).
• Поддержка V2G — возможность использования электромобиля как накопителя энергии.
• Безопасность — встроенные протоколы защиты от перегрева, короткого замыкания и перенапряжения.

Недостатки

• Размер разъёма — разъём CCS Type 2 крупнее, чем разъём CHAdeMO или NACS, что может быть неудобно для некоторых автомобилей.
• Сложность протокола — PLC-связь требует более сложного оборудования, что увеличивает стоимость зарядных станций.
• Несовместимость с CHAdeMO — для зарядки на станциях CHAdeMO требуются адаптеры.
• Ограниченная поддержка в некоторых регионах — в Японии и Китае CCS не распространён.

Критика

CCS подвергается критике со стороны некоторых производителей и пользователей. В частности, Tesla, которая долгое время использовала собственный разъём NACS, утверждала, что CCS слишком громоздкий и менее надёжный. В 2023 году Tesla объявила о переходе на NACS в Северной Америке, что вызвало дискуссии о будущем CCS. Однако в Европе CCS остаётся доминирующим стандартом, и большинство автопроизводителей продолжают его поддерживать. Также отмечается, что CCS не полностью оптимизирован для 800-вольтовых архитектур, хотя современные версии протокола это компенсируют.

Перспективы развития

В 2024–2025 годах ожидается внедрение CCS 3.0, который будет поддерживать зарядку мощностью до 500 кВт и напряжение до 1500 В. Это позволит заряжать батареи ёмкостью 200 кВт·ч за 10–15 минут. Также разрабатываются беспроводные версии CCS (на основе индукционной зарядки), но они пока находятся на стадии прототипов. В России CCS продолжает распространяться в рамках государственной программы развития электротранспорта, которая предусматривает установку более 10 000 зарядных станций к 2030 году.

Источники

• IEC 62196-3:2014 «Plugs, socket-outlets, vehicle connectors and vehicle inlets — Conductive charging of electric vehicles — Part 3: Dimensional compatibility and interchangeability requirements for d.c. and a.c./d.c. pin and contact-tube vehicle couplers»
• ISO 15118:2019 «Road vehicles — Vehicle to grid communication interface»
• CharIN e.V. (Charging Interface Initiative) — официальные спецификации CCS
• Отчёт «Global EV Outlook 2023» (Международное энергетическое агентство)
• Статья «Combined Charging System» в журнале «IEEE Spectrum» (2015)
• Материалы конференции «EVS 35» (2022) — «CCS and the Future of Fast Charging»