SAE J1772

SAE J1772は、国際規格であるIEC 62196 Type 1にちなんでJプラグやType 1コネクタとしても知られ、正式名称を「SAE Surface Vehicle Recommended Practice J1772, SAE Electric Vehicle Conductive Charge Coupler」といい、SAEインターナショナルによって維持されている電気自動車用電気コネクタの北米規格である。
SAEは、電気自動車用導電充電システムおよびカプラーの一般的な物理的、電気的、通信プロトコル、および性能要件を維持しています。その目的は、運用要件、車両インレットと相手コネクタの機能要件および寸法要件を含む、共通の電気自動車導電充電システムアーキテクチャを定義することです。
J1772 5ピン規格は、幅広い単相（1φ）交流（AC）充電レートをサポートしています。その範囲は、1.44 kW（12 A @ 120 V）を供給できる家庭用NEMA 5-15コンセントに接続できるポータブル機器から、最大19.2 kW（80 A @ 240 V）を供給できるハードワイヤード機器まで多岐にわたる。これらのコネクターは、非公式に充電器と呼ばれることもあるが、車載充電器に交流電力を供給し、それをバッテリーの充電に必要な直流（DC）に変換するだけなので、「電気自動車供給設備」（EVSE）である。
コンバインド・チャージング・システム（CCS）コンボ1コネクターは、最大350kWまでのDC急速充電用に2つのピンを追加し、標準規格をベースにしている。
歴史.
SAE J1772が開発された主なきっかけは、カリフォルニア州大気資源局（CARB）である。ゼネラルモーターズEV1やトヨタRAV4 EVのような初期の電気自動車は、誘導システムであるマグネチャージ（SAE J1773）を使用していた。CARBは、充電用電力を供給するための導電性カップリングを優先し、誘導技術を拒否した。2001年6月、CARBはSAE J1772-2001規格をカリフォルニア州の電気自動車用充電インターフェースとして採用した。このコネクタの初期バージョンはAvcon社製で、最大6.6kWの電力を供給できる長方形のコネクタが特徴であった。カリフォルニア州の規制では、2006年モデルからSAE J1772-2001の使用が義務付けられた。
後にCARBは、2001年のJ1772（Avcon）規格がサポートする6.6kWよりも高い電流供給を要求するようになる。このプロセスにより、矢崎は新しい丸型コネクタの設計を提案し、単相AC120-240Vで最大19.2kW、最大80Aまでの電力供給を可能にした。2008年、CARBは2010年モデルから新コネクターの使用を義務付ける新規格を発表し、これは2012年に承認された。
SAE J1772プラグ規格に準拠した矢崎プラグは、ULでの認証取得に成功しました。その後、2009年7月にSAE委員会で標準仕様が投票され、2010年1月14日にSAE自動車評議会でSAE J1772 REV 2009が採択されました。2010年1月14日、SAE J1772 REV 2009がSAE自動車評議会で採択されました。改訂された2009年規格に参加または支持している企業は、スマート、クライスラー、GM、フォード、トヨタ、ホンダ、日産、リビアン、テスラなどである。
SAE J1772-2009コネクター仕様はその後、国際規格IEC 62196-2（「Part 2: Dimensional compatibility and interchangeability requirements for a.c. pin and contact-tube accessories」）に追加され、最終仕様の投票は2011年5月に締め切られる予定である。
SAE J1772コネクターは、単相カプラーを提供する「タイプ1」実装とみなされる。
車両装備.
SAE J1772-2009は、電気自動車メーカーがシボレー・ボルトと日産リーフに採用した。このコネクターが米国市場で標準装備となったのは、米国内の電気自動車ネットワークでこのコネクターをサポートする充電ステーションが利用可能になったためである（米国再生・再投資法（American Recovery and Reinvestment Act）からの助成金を活用したチャージポイント・アメリカ・プログラム（ChargePoint America program）などの資金援助による）。
すべてのIECコネクターが同じSAE J1772信号プロトコルを使用しているため、自動車メーカーは地域市場に応じてSAE J1772-2009インレットまたはIECタイプ2インレットを搭載した車を販売しています。また、J1772-2009をIEC Type 2に、またはその逆に変換する（パッシブ）アダプターも販売されている。唯一の違いは、ほとんどの欧州仕様には、同じ基本的な電気自動車モデル（シボレー・ボルト/オペル・アンペラなど）であっても、より高い電圧・電流制限を持つ三相電力を利用できるオンボード充電器が搭載されていることである。。
コンバインド・チャージング・システム (CCS).
2011年、SAEは、直流（DC）急速充電のためのCombined Charging System規格にも対応するため、J1772-2009コネクタのJ1772/CCSコンボ・カプラの変種を開発した。コンボ1は、DC200～920ボルト、最大350kWの充電に対応する[1][needs update]。また、コンビネーション・カプラは、電力線通信技術を使用して、車両、オフボード充電器、スマートグリッド間の通信を行う。自動車メーカー7社（アウディ、BMW、ダイムラー、フォード、ゼネラルモーターズ、ヒュンダイ、ポルシェ、ボルボ、フォルクスワーゲン）は2011年末、2012年半ばに複合充電システムを導入することで合意した。SAEコンボ・プラグを採用した最初の車両は、2013年末に発売されたBMW i3と、2014年に発売されたシボレー・スパークEVである。
欧州では、コンボ・カプラは、DC充電用のSAE仕様とHomePlug Green PHY PLCプロトコルとの完全な互換性を維持するタイプ2（VDE）AC充電コネクタ（コンボ2）をベースにしている。2019年、テスラは欧州でCCS Combo 2プラグを搭載したモデル3を発表したが、米国ではCCS搭載モデルを発表していない。欧州でのモデル3の導入に伴い、テスラはV2スーパーチャージャーにCCS充電ケーブルを追加した（CCS Combo 2とテスラDC Type 2の両方をサポート）。ヨーロッパのV3テスラスーパーチャージャーには、CCS充電ケーブルのみが含まれている。
プロパティ.
コネクタ.
J1772-2009コネクターは、北米や日本で使用されているような120Vまたは240Vの単相交流電気系統用に設計されています。直径43mmの丸型コネクターはキー付きで、5本のピンがあります：
このコネクターは、10,000回の嵌合サイクル（接続と切断）と風雨への暴露に耐えるように設計されている。1日1回の嵌合サイクルで、コネクタの寿命は27年を超えるはずです。
リリース・メカニズム.
SAE J1772またはタイプ1のプラグは、手動で操作するフックでクルマにロックされ、主に親指でボタンを押すことで電源が遮断される。これでは誰でも充電を止めることができ、ケーブルの盗難さえも可能だ。これを防ぐため、欧州のIEC 62196 Type 2コネクターは、側面に自動ロック・解除用の開口部があり、車の所有者がリモコンで操作できるようになっている。車がプラグをロックまたは解除すると、PP信号に従って充電器もそれに従います。
充電.
SAE J1772-2017規格は、4つの充電レベルを定義している： ACレベル1、ACレベル2、DCレベル1、DCレベル2である。それ以前に発表されたJ1772の改訂版では、実装されなかったACレベル3も記載されていたが、これは付録に移された。
例えば、2020年型シボレー・ボルトは、66kWhのリチウムイオンバッテリーと7.2kWの車載充電モジュール（OBCM）を搭載し、EPA（環境保護局）の航続距離は259マイル（417km）、エネルギー効率は118mpg-e（29kW・h/100mi、18. 1 kW・h/100 km）、ポータブル充電コードを使ってACレベル1（120 V、12 A）で1時間あたり4マイル（6.4 km）、ACレベル2充電ユニット（240 V、32 A）で1時間あたり25マイル（40 km）まで充電できる。オプションのDC急速充電（DCFC）ポートを使用すれば、最大55kWで充電し、30分あたりの航続距離を最大90マイル（140km）まで伸ばすこともできる。
一部のEVはJ1772を拡張し、16アンペア以上の120V充電を可能にしている。これは、例えばTT-30（"Travel Trailer" - 120 V, 30 A）コンセントが一般的なRVパークで便利です。これらは24アンペアまでの充電を可能にする。しかし、このレベルの120 V充電はJ1772に成文化されていません。
もうひとつの拡張は、特にテスラがサポートしている、277Vでのレベル2充電だ。208 Vと同様、277 Vは北米の商用三相回路で一般的に見られる。
安全性.
J1772規格には数段階の衝撃保護が含まれており、濡れた状態でも充電の安全性が確保されています。物理的には、接続ピンは嵌合時にコネクタの内部で絶縁され、ピンへの物理的なアクセスは保証されない。嵌合されていないとき、J1772コネクタはピンに電力を持たず、車両から命令されるまで通電しません。
近接検出ピンは、コネクタのリリースボタン内のスイッチに接続されています。解除ボタンを押すと、車両は電流の引き込みを停止する。コネクタが取り外されると、短い方のコントロール・パイロット・ピンが最初に切断され、EVSEはプラグへの電力を落とします。これにより、負荷がかかった状態で電源ピンが外れてアークが発生し、寿命が短くなることもありません。グランドピンは他のピンよりも長いため、最後に切断されます。
シグナリング.
信号プロトコルは、以下の充電シーケンス用に設計されている。
この技術仕様は、まず SAE J1772 の 2001 年版に記載され、その後 IEC 61851-1 と IEC TS 62763:2013 に記載された。充電ステーションは、コントロールパイロット（CP）と近接パイロット（別名プラグ・プレゼント：PP）に12 Vをかけ、電圧差を測定する。このプロトコルは、他の充電プロトコルで必要とされる集積回路を必要としないため、SAE J1772は堅牢で、-40 °Cから+85 °Cの温度範囲で動作可能です。
コントロールパイロット（CP）.
コントロールパイロット（モード）： 充電ステーションは、抵抗器とダイオード（電圧範囲±12.0±0.4 V）により車両側の保護アースに接続された制御パイロットで1 kHzの方形波を送信する。CP-PE（保護アース）回路が開いている場合、公共充電ステーションの活線は常に死んでいる。回路が閉じている場合、充電ステーションは保護アースが機能していることも確認できる。車両は CP ピンと PE ピンの間の抵抗値を設定することで、特定の充電機能を要求することができる。2.7 kΩ は充電を必要としないモード 3 対応車両（車両が検出された）であることを示す。880Ωは車両が充電可能な状態であることを示し、240Ωは換気充電を要求します。この場合、充電ステーションは換気された場所（すなわち屋外）にのみ充電電力を供給します。
SAE J1772:2001のコントロール・パイロット・ラインの回路例では、電流ループCP-PEが2.74kΩの抵抗を介して車両側に恒久的に接続されており、ケーブルが充電ステーションに接続されると+12Vから+9Vに電圧降下し、これによりウェーブ・ジェネレータが作動する。充電は、並列の1.3 kΩ抵抗を追加して+6 Vに電圧降下させるか、必要な換気のために並列の270 Ω抵抗を追加して+3 Vに電圧降下させることにより、車両によって起動される。CP-PE ループの負電圧は車両の D1 によって遮断され、負電圧の期間中に CP-PE ループに大きな電流が流れると、致命的なエラー（ピンに触れるなど）として電流が遮断されます。
IEC62196-2オスプラグの場合、コントロール・パイロット・ピンは、結束されていないケーブルが「延長リード線」として使用されるのを防ぐために短くなっています。これは、定格電流の大きいケーブルに、定格電流の小さい下流側のケーブルが接続されるのを防ぐためです。
制御パイロット（電流制限）： 充電ステーションは、パルス幅変調の助けを借りて、充電ステーションを介して利用可能な最大電流を記述するために波信号を使用することができます：16％PWMは最大10 Aであり、25％PWMは最大16 Aであり、50％PWMは最大32 Aであり、90％PWMは急速充電オプションをフラグします。
1kHz CP信号のPWMデューティサイクルは、最大許容主電源電流を示します。SAEによると、これにはソケット・アウトレット、ケーブル、車両インレットが含まれる。米国では、アンペア容量（電流容量）の定義が連続運転と短期運転で分かれている。SAEでは、（1kHz信号の）1msフルサイクルに基づく計算式によって、最大連続定格アンペアを850µsまで10µsあたり0.6A（最低100µs×0.6A＝6A）として、アンペア容量値を定義しています。850 µsを超えると、計算式では640 µsを差し引き、その差に2.5を掛ける必要があります。例えば、(960 µs - 640 µs) × 2.5 A = 80 A。
プロキシミティ・パイロット.
SAE J1772のピン配置例に示されているように、近接ピンPP（プラグの存在としても知られる）は、スイッチS3がコネクタのラッチ解除アクチュエータに機械的にリンクしていることを説明しています。充電中、EVSE側はS3と150ΩのR6を介してPP-PEループを接続します。リリースアクチュエータを開くと、EVSE側のPP-PEループに330ΩのR7が追加され、充電電源ピンの実際の切断前に電気自動車が制御されたシャットオフを開始できるよう、ラインに電圧シフトを与えます。しかし、多くの低電力アダプタケーブルでは、PPピンでのアクチュエータの状態検出ができません。
IEC 62196では、近接ピンはケーブル容量を示すためにも使用されます。
抵抗はケーブルアセンブリの最大電流容量にコード化されています。Rc（上記のJ1772信号回路ではR5として示されている）の測定によって検出されたケーブルの電流能力が、推奨される解釈範囲の値によって定義された値を超えた場合、EVSEは電流供給を中断します。
Rcは、着脱可能なケーブル・アセンブリ内のPPとPEの間に配置される。
P1901 電力線通信.
SAEは、2012年に予定されている更新規格で、車両、車外充電ステーション、スマートグリッド間で、追加のピンを必要としない電力線通信、特にIEEE 1901を使用することを提案している。SAEとIEEE標準化協会は、スマートグリッドと車両電動化に関する規格案を共有している。
P1901通信は、IEEE1905規格を介して他の802.x規格と互換性があり、車両、メーターまたはディストリビューター、充電器が設置されている建物との任意のIPベースの通信を可能にします。P1905 は無線通信を含む。少なくとも 1 つの実装では、オフボード DC EVSE と PEV 間の通信は、HomePlug Green PHY 電力線通信（PLC）を介して SAE J1772 コネクタのパイロット線で行われる。
競合規格.
RWEとダイムラーが主導したメネケス・コネクターとして知られる競合案は、2011年のIEC 62196でタイプ2コネクターとして標準化された。欧州連合の標準単相および三相カプラとして広く採用されている。このコネクタは、J1772のJ-Plugと同じプロトコルをパイロットピンに採用しています。IEC仕様では、最大63A、43.6kWまで対応可能です。2018年、SAE J3068委員会は、北米の産業市場向けにEUコネクタを強化し、3φ電力で最大160 A / 166 kWを可能にした。
同じIEC 62196-2規格では、シャッター付き単相および三相カプラを提供するスカメ・グローバル社のタイプ3コネクタのペアも規定されていた。2016年にIECがメネクスのコネクタにシャッターをオプションで使用可能にする小変更を承認した後、タイプ3は非推奨となった。
東京電力は、JARI DCコネクタを使用した自動車用高電圧直流急速充電専用の仕様を開発し、日本の自動車メーカーである三菱自動車、日産自動車、スバルとCHAdeMO（チャデモ：charge de move、「移動するための充電」に相当）協会を結成して普及に努めている。