💻EV Charger

โหมดการชาร์จ EV (EV Charging Modes)

การชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าแบ่งออกเป็น 4 โหมดหลัก ตามระดับของกำลังไฟฟ้าและระบบป้องกัน:

• โหมด 1 (Mode 1 – AC Charge)

  • เป็นการชาร์จ AC โดยตรงจากเต้ารับบ้านทั่วไป (Single-phase หรือ Three-phase)
  • ไม่มีอุปกรณ์ป้องกันกระแสเกิน หรือระบบสื่อสารระหว่างรถกับสถานีชาร์จ (No Fault and Protection)
  • มีความเสี่ยงด้านความปลอดภัยสูง ปัจจุบันไม่นิยมใช้แล้ว

• โหมด 2 (Mode 2 – AC Charge)

  • เป็นการชาร์จ AC โดยใช้สายชาร์จที่มีกล่องควบคุมและป้องกันกระแสเกินในตัว (IC-CPD: In-Cable Control and Protection Device)
  • มีระบบป้องกันพื้นฐานในสายชาร์จ
  • นิยมใช้สำหรับการชาร์จที่บ้านหรือในกรณีฉุกเฉิน มักมาพร้อมกับรถ EV

• โหมด 3 (Mode 3 – AC Charge)

  • เป็นการชาร์จ AC โดยใช้สถานีชาร์จ (EVSE Unit) ที่มีระบบควบคุมและป้องกันครบถ้วน
  • มีการสื่อสารระหว่างรถกับสถานีชาร์จ เพื่อควบคุมกระแสและตรวจสอบสถานะความปลอดภัย
  • เป็นมาตรฐานที่นิยมใช้สำหรับ AC Charger ทั่วไปตามบ้าน, คอนโด, อาคารสำนักงาน

• โหมด 4 (Mode 4 – DC Charge)

  • เป็นการชาร์จ DC โดยใช้สถานีชาร์จ DC Fast Charger
  • สถานีชาร์จจะแปลงไฟ AC เป็น DC และส่งตรงไปยังแบตเตอรี่รถยนต์
  • มีระบบควบคุมและป้องกันที่ซับซ้อนในสถานีชาร์จ เพื่อการชาร์จที่รวดเร็วและปลอดภัย
  • นิยมใช้ตามสถานีบริการน้ำมัน, สถานีชาร์จสาธารณะ, จุดพักรถ

ประเภทหัวชาร์จที่ใช้ในประเทศไทย

ในประเทศไทย หัวชาร์จหลักที่นิยมใช้คือ Type 2 สำหรับ AC และ CCS2 สำหรับ DC ซึ่งเป็นมาตรฐานเดียวกับยุโรป

• AC Charger: Type 2 (Mennekes)

  • ใช้สำหรับชาร์จไฟสลับ (AC)
  • รองรับสูงสุด: 480Vac / 63A (ขึ้นอยู่กับรุ่นของ EVSE และ On-board Charger ของรถ)
  • เป็นหัวชาร์จมาตรฐานในยุโรปและประเทศไทย

• DC Charger: CCS2 (Combined Charging System Type 2)

  • ใช้สำหรับชาร์จไฟตรง (DC)
  • เป็นหัวชาร์จแบบรวมที่สามารถรองรับได้ทั้ง AC (ผ่านขา Type 2 เดิม) และ DC (ผ่านขาสองขาด้านล่าง)
  • รองรับสูงสุด: 1000Vdc / 500A (ขึ้นอยู่กับรุ่นของ DC Charger)
  • เป็นมาตรฐาน DC Fast Charge ที่นิยมในยุโรปและประเทศไทย

รายละเอียด Pin ของหัวชาร์จ CCS Type 2

หัวชาร์จ CCS Type 2 ประกอบด้วย Pin สำหรับการส่งกำลังไฟฟ้าและการสื่อสารดังนี้:

Pin	Function (หน้าที่)	คำอธิบาย
L1, L2, L3	Line (AC Power)	ขาส่งกระแสไฟสลับ 3 เฟส (สำหรับการชาร์จ AC)
N	Neutral (AC Power)	ขาสายกลาง (สำหรับการชาร์จ AC)
PE	Protective Earth	ขาสายดิน เพื่อความปลอดภัย
CP	Control Pilot	ควบคุมการสื่อสารระหว่าง EV และ EVSE ตรวจสอบสถานะการเชื่อมต่อ กำหนดกระแสการชาร์จสูงสุดที่อนุญาต (ผ่าน PWM duty cycle) ควบคุมการเริ่มและหยุดชาร์จ ตรวจสอบสภาพความปลอดภัยระหว่างชาร์จ (เช่น สายหลุด, ระบบผิดพลาด)
PP	Proximity Pilot	ตรวจสอบการเชื่อมต่อทางกายภาพของสายชาร์จและขนาดของสาย ตรวจจับว่าเสียบสายชาร์จเข้ากับรถแล้วหรือไม่ (Cable Detection) ระบุความสามารถในการรับกระแสสูงสุดของสายชาร์จ (โดยการวัดความต้านทาน) ความสัมพันธ์ระหว่างความต้านทาน PP กับความสามารถของสาย ความสามารถกระแสของสาย (A) ความต้านทาน PP ที่กำหนด (Ω) 13 1500 20 680 32 220
DC+, DC-	Direct Current (+/-)	ขาส่งกระแสไฟตรง (สำหรับการชาร์จ DC)
C1, C2	Communication (DC)	ขาสื่อสารเพิ่มเติมสำหรับระบบ Megawatt Charging System (MCS) (ยังไม่ใช้ใน CCS2 ทั่วไป)

กระบวนการชาร์จ AC (AC Charging Process)

การชาร์จ AC มีขั้นตอนการสื่อสารและการตรวจสอบเพื่อความปลอดภัยระหว่างสถานีชาร์จ (EVSE) และรถยนต์ไฟฟ้า (EV) โดยใช้สัญญาณ Control Pilot (CP) เป็นหลัก:

1. State A: Available

   • สถานีชาร์จพร้อมใช้งาน แต่ยังไม่ได้เชื่อมต่อกับรถ
   • สถานะ CP-PE: ความต้านทานเป็นอนันต์ (∞Ω), แรงดันไฟฟ้า 12V

2. State B: Preparing / Finishing

   • รถยนต์เชื่อมต่อเข้ากับสถานีชาร์จแล้ว แต่ยังไม่พร้อมชาร์จ (เช่น ผู้ใช้ยังไม่ได้สั่งเริ่มชาร์จ)
   • สถานะ CP-PE: ความต้านทาน 2740Ω, แรงดันไฟฟ้า +9V
   • รถยนต์จะตรวจสอบความปลอดภัยเบื้องต้น

3. State C: Charging

   • รถยนต์พร้อมชาร์จและสถานีชาร์จกำลังจ่ายไฟ
   • สถานะ CP-PE: ความต้านทาน 880Ω, แรงดันไฟฟ้า +6V
   • กระบวนการชาร์จดำเนินไปตามที่รถและสถานีตกลงกัน

4. State E: EVSE Fault

   • สถานีชาร์จตรวจพบความผิดปกติและหยุดการชาร์จ
   • สถานะ CP-PE: แรงดันไฟฟ้า < 1V

5. State F: EVSE Unavailable

   • สถานีชาร์จไม่พร้อมให้บริการ (อาจอยู่ในระหว่างการบำรุงรักษา)
   • สถานะ CP-PE: ความต้านทานอนันต์ (∞Ω), แรงดันไฟฟ้า 12V

กระบวนการชาร์จ DC (DC Charging Process)

การชาร์จ DC เป็นกระบวนการที่ซับซ้อนกว่า โดยมีการสื่อสารดิจิทัลผ่าน Power Line Communication (PLC) เพื่อการจัดการพลังงานที่แม่นยำและปลอดภัยสูง:

1. Unmated (ไม่ได้เชื่อมต่อ) – State A Available

   • สถานีชาร์จพร้อมทำงาน แต่ยังไม่มีการเชื่อมต่อกับรถ

2. Mated (เชื่อมต่อ) – State B (Preparing)

   • ผู้ใช้นำหัวชาร์จเสียบเข้ากับรถยนต์ไฟฟ้า
   • ระบบจะตรวจสอบสัญญาณ Control Pilot (CP) ที่เปลี่ยนเป็น State B1 (+9V, 5% duty cycle)

3. Initialize (เริ่มต้น) – State B (Preparing)

   • สถานีชาร์จตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าระบบว่าต่ำกว่า 60V
   • รถยนต์จะล็อกหัวชาร์จเพื่อไม่ให้หลุดออก
   • เริ่มการสื่อสาร PLC เพื่อแลกเปลี่ยนพารามิเตอร์การชาร์จ (แรงดัน, กระแส)

4. Cable Check (ตรวจสอบสาย) – State C (Charging)

   • EV เปลี่ยนสถานะ CP เพื่อส่งสัญญาณ ‘Ready to Charge’
   • สถานีชาร์จทำการทดสอบความต้านทานฉนวน (Insulation Resistance – IR) ระหว่าง DC+/DC- กับ PE (ต้องมากกว่า 100 kΩ) เพื่อความปลอดภัย
   • หากผ่านการทดสอบ สถานะจะเปลี่ยนเป็น “Valid”

5. PreCharge (เตรียมการชาร์จ) – State C (Charging)

   • รถยนต์ส่งคำขอ Precharge พร้อมแรงดันและกระแสเป้าหมาย
   • DC Charger จะปรับแรงดันเอาต์พุตให้ตรงกับที่รถยนต์ร้องขอ

6. Energy Transfer (ถ่ายโอนพลังงาน) – State C (Charging)

   • เมื่อแรงดันไฟฟ้าใกล้เคียงกัน (ภายใน ± 20V) คอนแทคเตอร์หลัก S6 และ S7 ในรถยนต์จะเชื่อมต่อ
   • EVSE จ่ายพลังงานตามความต้องการของรถยนต์
   • มีการตรวจสอบต่อเนื่อง: แรงดัน, กระแส, อุณหภูมิ, ฉนวน และสถานะการล็อก

7. Shut Down (หยุดชาร์จ) – State C (Charging) -> State B (Preparing)

   • EVSE ส่งสัญญาณให้รถยนต์หยุดชาร์จ
   • DC Charger ลดกระแสเหลือต่ำกว่า 5A และรถยนต์เปิดคอนแทคเตอร์ S7
   • DC Charger สั่งให้คอนแทคเตอร์ S6 ปลดออก และสถานะ CP เปลี่ยนกลับเป็น State B
   • การสื่อสาร PLC สิ้นสุดลง
   • รถยนต์ปลดล็อกหัวชาร์จเมื่อแรงดันไฟฟ้าระบบลดลงต่ำกว่า 60V และสายชาร์จสามารถถอดออกได้อย่างปลอดภัย

8. Unmated (ถอดสาย) – State A Available

   • หัวชาร์จถูกถอดออกแล้ว สถานีกลับสู่สถานะพร้อมใช้งาน