SAE J1772

SAE J1772，也稱為 第一型或J plug，是北美洲的電動汽車電子聯結器標準，由國際汽車工程師學會所維護，正式名稱為SAE Surface Vehicle Recommended Practice J1772, SAE Electric Vehicle Conductive Charge Coupler。其中包括了電動汽車傳導充電系統及車輛端耦合器的物理特性、電子特性、通訊協定以及效能需求。其目的是定義通用的電動汽車傳導充電系統架構，包括對車輛端插座及配對聯結器的一般性需求、機能需求以及尺寸要求。歷史.推動SAE J1772開發的主要動力是源自是由感應式耦合器來進行充電。但後來不建議使用，有利於推動的汽車充電，而後來加州空氣資源局也在2001年6月訂定了SAE J1772-2001標準 作為加州電動汽車充電的標準。製造了長方形的接頭，符合#重定向 規範，傳輸的電功率可以到6.6 kW。2001年的CARB規範強制2006年起，生產的車要匯入J1772-2001規範。之後的需求中需要輸送的電流超過Avcon聯結器可以輸送的電流。因此Yazaki提出了新的聯結器設計，在單相120–240 V交流電以下，其輸出功率可以到19.2 kW，電流最大可到80A。CARB在2008年針對Title 13 section 1962.2提出修正草案，強制2010年起上市的車款，都要使用之後提出的SAE J1772標準，後來修正案在2012年透過。依照SAE J1772聯結器標準所設計的Yazaki聯結器，後來成功的透過UL實驗室的驗證。之後SAE委員會在2009年7月投票透過此一標準。SAE機動車委員會在2010年1月14日修改了SAE J1772 REV 2009版本。支援2009年修正版本的汽車公司有司麥特汽車、克萊斯勒集團、通用汽車、福特汽車、豐田汽車、本田技研工業、日產汽車及特斯拉公司。國際性的標準已投票透過，將SAE J1772-2009聯結器標準加入了規範中。SAE J1772聯結器是其中的Type 1，是交流單相的聯結器。汽車裝置.許多2000年以後的電動車廠採用SAE J1772-2009標準，例如雪佛蘭沃藍達及日產聆風的第三代，以及較早期的車款。此聯結器已成為美國市場標準裝置，主要是因為美國中有許多有這種接頭的充電站。歐洲版車輛原來也是配備SAE J1772-2009接頭，後來歐系車廠才決定使用IEC 62196-2 Type 2也是如此。組合充電系統.國際汽車工程師學會同意在2012年中匯入組合充電系統。第一部使用SAE Combo插座的車輛是2013年下半年推出的寶馬i3，之後則是雪佛蘭在2014年推出的Spark EV。歐洲的combo coupler是以第二型為主，維持SAE有關直流充電以及HomePlug電力線通訊規範的完整相容性。Tesla在2019年推出Model 3，在歐洲使用Combo 2接頭，但沒有配合Combo 1在美國一起匯入。組合充電系統所使用技術雖是「電力線通訊」，但相關的訊號不是在電力線上，而是在一般的訊號線上。特性.聯結器.J1772-2009聯結器是為用在北美及日本， 120 V 或 240 V 的單相電源系統設計。圓形接頭直徑，其中有五個引腳，有三個不同的引腳大小，從大到小如下：接近檢測時讓車輛不要移動，並且向車輛送出閂鎖釋放訊號控制導引是車輛和充電樁之間的充電控制通訊訊號，由電動車控制，來啟始充電過程，也提供其他資訊充電樁會在控制導引腳產生±12 V，1 kHz的方波，偵測是否有連線到車輛，和電動車針對最大允許充電電流、開始充電及結束充電進行通訊。聯結器設計可以插拔10,000次，若每天插拔1次，聯結器可以使用超過27年。充電.2017年10月版本的SAE J1772標準，定義了四種充電等級：AC Level 1、AC Level 2、DC Level 1及DC Level 2。其電氣額定如下：在SAE J1772標準的附錄M有提到，有考慮過第三種交流充電方式，但沒有實施過，該方式稱為AC Level 3，可以提供的最大功率為6 kW，標稱電壓為208至240 V，最大電流400A。沒有DC Level 3充電方式的相關資訊。例如2020年的Chevrolet Bolt有66-kWh的鋰離子電池以及7.2-kW的車載充電器，EPA里程為259英里的里程。有些電動車的規格超過J1772，在120 V充電時可以超過16A的電流。這在TT-30普遍使用的中是優勢。這可以充電到24A。不過120V下的這種電流規格未列在J1772中。特斯拉汽車支援J1772的一種規格擴充套件，就是277V的Level 2充電。就像208 V一樣，277 V常用在北美商用的三相電電路中。安全性.J1772標準中有許多層級的振動保護、就算在潮濕的環境下也可以保證充電安全。在接頭接好之後，其引腳是和聯結器內部隔離的，避免直接接觸到引腳。在接頭沒有接的時候，J1772聯結器上沒有大功率的電壓輸出，充電電源要在電動車送出充電命令後才會提供。其接地引腳在連線聯結器時會最早連線，拔下聯結器時會最後脫離。若聯結器接在車輛的充電座上，正在充電，而聯結器移除了，較短的控制導引腳會先斷路，讓充電椿的繼電器先開路，使電流不會經由J1772接頭往外流。這可以避免電源引腳短路，增加其壽命。接近檢測腳也會接到開關上，當車輛拔除聯結器的按鈕按下時，會觸發此開關。這會讓接近檢測腳的電阻增加，讓車載充電器停止抽取電流。訊號.SAE J1772的訊號協定設計如下：技術規範最早是列在SAE J1772的2001年版本中，之後也出現在-1及IEC TS 62763:2013裡。充電站會在接近檢測提供12V，並量測其電壓差。這個通訊協定和其他的充電協定不同，SAE J1772不需要額外的積體電路，因此使這個通訊協定具有強健性，在−40 °C到 +85 °C的溫度範圍都可以運作。控制導引.充電裝置會在控制導引。在SAE J1772:2001中，控制導引線的電路範例可以看出CP-PE在車輛端接有2.74 kΩ的電阻，因此當和充電系統相連線時，電壓會從+12 V降到+9 V，也會啟動訊號產生電路。車輛會再並聯1.3 kΩ電阻，使電壓降到+6 V，請求充電，或是並聯270 Ω電阻，使電壓降到+3 V，請求通風。因此充電裝置的反應都是由偵測CP-PE的電壓，然後再依電壓反應。其中的二極體使電壓降只出現在正電壓範圍，CP-PE若有負電壓，會視為是重大故障，會因此關斷電流。充電裝置也會用脈衝寬度調變波形來表示充電裝置可以提供的最大電流：16% PWM表示最大電流10 A，25% PWM表示最大電流16 A，50% PWM是最大電流32 A，90% PWM是快速充電的選項。1 kHz CP訊號的PWM任務比表示最大允許電流。依照SAE的規定，最大允許電流需考慮接頭輸出、線材以及車輛的輸入接頭。美國的，其週期內導通時間小於640µs時，其最大連續電流為0.6 A每 10µs到每 850µs（最小值是100 µs x .6 A = 6 A)。若超過850µs，公式會將導通時間減去640µs，再乘以2.5。例如(960 µs - 640 µs) x 2.5A = 80 A.接近導引.接近導引，簡稱為PP，也稱為plug present，在SAE J1772範例中，是用開關S3描述，是以機械的方式連線到聯結器閘鎖釋放的致動器。在充電時，充電樁的S3短路，PP-PE會連線150 Ω的電阻R6。在閘鎖釋放時，充電樁的S3斷路，PP-PE會加上330 Ω的電阻R7，因此線上的電壓會有電壓降，讓電動車在充電槍拔出之前可以提早關閉充電機能。不過許多低階的電源轉換器電接線不提供用PP線偵測聯結器閘鎖狀態的機能。依照IEC 62196，PP腳也可以說明充電纜線的容量。其中的電阻可以說明充電纜線的最大容量。充電樁若偵測到其電流超過充電纜線的最大容量，會中斷充電，電流是由Rc來偵測，其值定義如下Rc是在PP和PE之間的電阻。P1901電力線通訊.SAE在2012年的新版標準中，計劃使用電力線通訊作為車輛、充電站以及智慧電網之間的溝通介面，不需要額外的接腳。SAE和IEEE標準協會已分享其有關智慧電網以及車輛電子化的標準草案。P1901通訊協定可以透過標準和其他802.x標準相容，允許用其他和IP為基礎的協定向電表、車輛、電力公司，以及充電裝置所在的大樓通訊。P1905也包括無線通訊。目前已看到DC充電裝置和電動車輛的SAE J1772通訊是透過HomePlug電力線通訊來實現。相容的車款及充電系統.在北美及日本，雪佛蘭沃藍達、日產聆風、三菱iMiEV電動汽車、三菱的PHEV、Chrysler Pacifica Hybrid、豐田Prius的插電式混合動力車、、福特Focus EV、福特Fusion Energi、本田Clarity、及都有120V的充電座，可以將120 V電源線接頭接到J1772充電座上。若是一些家用電源是220-230 V的國家，車上的EVSE充電座多半是level 2的充電座，可以接家用的電源，不過其充電電流會比專用充電站的充電電流要小。和SAE J1772-2009相容的產品如下：競爭標準.RWE和戴姆勒汽車提出的接頭已列在的第二型及第三型的pilot pin都使用-1的標準。東京電力也有用JARI直流聯結器發展了車用高壓直流快速充器的規格，和三菱汽車、日產汽車及速霸陸汽車成立了CHAdeMO聯盟，推動此規格