SAE J3068

SAE J3068 "Sistema de transferencia de energía de vehículos eléctricos que utiliza un acoplador con capacidad trifásica" ^[1] es una práctica recomendada de América del Norte publicada y mantenida por SAE International . J3068 define conectores eléctricos y un protocolo de control para vehículos eléctricos . Tiene el título formal "Práctica recomendada SAE para vehículos de superficie J3068". J3068 define un sistema de transferencia de energía conductiva a un vehículo eléctrico que utiliza un acoplador capaz de transferir energía de CA monofásica y trifásica , así como energía de CC, y define un sistema de comunicación digital para control. J3068 también especifica requisitos para la entrada del vehículo, el conector del equipo de suministro, las carcasas de acoplamiento y los contactos. ^{[1] : 1}

Las discusiones iniciales en las reuniones del Consejo de Trabajo de Infraestructura del Instituto de Investigación de Energía Eléctrica sobre cuestiones relacionadas con la carga trifásica en América del Norte condujeron al desarrollo de la norma J3068. Había una falta de equipos no patentados, listados por UL , que pudieran usarse legalmente en los Estados Unidos. Algunos vehículos eléctricos grandes se estaban cargando sin usar protección por falla a tierra y sin conectores que se desconectasen automáticamente cuando se desconectaban del vehículo. ^[2]

Por lo tanto, la SAE autorizó un nuevo grupo de trabajo para desarrollar una norma que se centrara en aplicaciones de servicio pesado y mediano, y, de manera más general, en cualquier vehículo que se cargue en lugares comerciales e industriales u otros lugares donde esté disponible y se prefiera la energía 3φ (trifásica). Al comienzo del desarrollo de la norma, se decidió que el conector y la entrada J3068 se basarían en el conector tipo 2 IEC 62196 de Europa , también conocido como conector Mennekes.

El protocolo de control es una variación de LIN que conserva la señalización de nivel de voltaje analógico de SAE J1772 . El nivel positivo de la forma de onda de la señal LIN puede cambiar de 12 voltios a 9 o 6 voltios (conocido como Estado A, Estado B y Estado C en J1772). Una versión anterior de este protocolo de control basado en LIN se publicó en el Anexo D de IEC 61851 edición 3. Entre los principales contribuyentes al desarrollo de este protocolo se incluyen ABB en Suecia, la Universidad de Delaware , Vattenfall Suecia, Mack Trucks / Volvo Trucks North America y otros.

SAE J3068 (2018) está escrita desde el punto de vista de un desarrollador que utiliza un paquete de desarrollo LIN comercial con soporte API para la funcionalidad LIN (que es familiar para los equipos de programación de controladores integrados en la industria automotriz). El comportamiento del EV y EVSE se describe por separado en términos de las señales que pueden ver en la API. Se supone que los detalles de cómo se envían las señales LIN entre el EV y el EVSE son manejados por software LIN comercial.

El Anexo D de la norma IEC 61851-1:2017 no presupone que se utilice un paquete de desarrollo LIN comercial para implementar la norma, sino que deja en manos del desarrollador la decisión de cómo implementar la norma.

Las diferencias en lógica y nomenclatura entre J3068 y 61851-1 Anexo D se detallan en el Apéndice F de J3068 (2018).

J3068 establece que su objetivo es cubrir equipos trifásicos que cumplan con los estándares de listado aplicables de América del Norte.

Las normas básicas para los equipos de suministro de vehículos eléctricos en América del Norte son normas trinacionales para México, Canadá y Estados Unidos (véase CANENA). Se trata, en esencia, de documentos equivalentes con nombres diferentes en cada país.

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El conector J3068 es mecánicamente idéntico al conector Tipo 2 , porque hace referencias directas a IEC 62196 -2 y -3. ^[4] Además, SAE J3068 admite clasificaciones de voltaje que se alinean con los voltajes de la red de América del Norte y los estándares EVSE.

La norma IEC 62196-2 define el voltaje operativo nominal para la interfaz básica del vehículo de CA como 250 V CA para monofásico y 480 V CA para trifásico, y se requiere que los vehículos EVSE trifásicos y monofásicos sean interoperables. ^[5] Esto implica que un EV monofásico debería poder cargarse desde un EVSE trifásico de 480 V CA; sin embargo, esto es matemáticamente incongruente con el límite monofásico de 250 V CA.

$${\displaystyle 250\cdot {\sqrt {3}}=433 V_{CA}}$$ $${\displaystyle 277\cdot {\sqrt {3}}=480 V_{CA}}$$

Esto significa que el EVSE de 480/277 V CA superaría la clasificación monofásica de 250 V CA según IEC 62196-2, aunque el modelo trifásico de 480 V CA admite explícitamente la clasificación de voltaje operativo.

Dado que una fuente de alimentación trifásica de cuatro cables conectada en estrella de 480Y/277 V CA es una configuración común que suministran las empresas de servicios públicos en ubicaciones comerciales, según SAE J3400 y SAE J3068 se toma la clasificación más alta implícita; lo que permite la carga monofásica a 277 V CA nominales para la aplicación en América del Norte. Además, los vehículos eléctricos SAE J3400 en América del Norte deben admitir la transferencia de energía bajo PWM-CP a 277 V CA. ^[6]

Según SAE J3400 y SAE J3068, EVSE no puede usar controles PWM-CP cuando los voltajes nominales del sistema exceden 480Y/277 VCA (monofásico 277 VCA). Se debe usar comunicación digital (por ejemplo, LIN-CP) cuando se excedan estos límites de voltaje (por ejemplo, 600Y/347 VCA, principalmente canadiense).

La carga de CA básica se define en SAE J1772 e IEC 61851-1 Anexo A con un piloto de control analógico y se utiliza con una variedad de voltajes de red de CA monofásica inferiores a 250 V CA. LIN-CP ( red de interconexión local en el piloto de control ) se especificó originalmente en IEC 61851-1 Anexo D en la Edición 3. A diferencia de PLC sobre piloto de control ( IEC 15118-2), LIN CP está diseñado para ser una actualización digital de bajo costo para los controles PWM analógicos. ^{[1] : 1  [7]}

LIN-CP es similar al enfoque utilizado por Tesla basado en J2411 (CAN de un solo cable), pero mantiene los niveles de voltaje CP del PWM analógico para que sea compatible con los modelos de seguridad EVSE existentes.

Los transceptores LIN utilizados para J3068 deben tener un rango de suministro extendido. Por ejemplo, el TI SN65HVDA100-Q1 opera de 5 V a 27 V. El rango de voltaje extendido es necesario porque el transceptor LIN debe operar cuando el piloto de control está en el nivel de 6 V (similar al "estado C" en J1772). ^{[1] : 30–33}

La próxima segunda edición de SAE J3068 recomienda un circuito piloto ligeramente diferente del definido en SAE J1772 para mejorar la compatibilidad con la señalización PWM. ^[8]

SAE J3068 tiene requisitos adicionales para el circuito de proximidad del acoplador (también conocido como vehículos con entradas de tipo 2 en América del Norte) que les permiten ser interoperables con SAE J3400 y SAE J1772 EVSE para transferencia de energía de CA y CC que monitorean la proximidad. Además, SAE J3068 tiene requisitos adicionales para el circuito de proximidad de infraestructura (también conocido como EVSE de tomas de corriente en América del Norte) que les permiten admitir conjuntos de cables de transporte de 48 A. Ambos lados del circuito de proximidad pueden admitir opcionalmente alimentación de 12 V por proximidad (consulte SAE 3068/2).

SAE J3068, referencia SAE J3400 para transferencia de energía de CC con los ajustes apropiados para el circuito de proximidad del acoplador.

Según la topología del cargador de a bordo del vehículo, es posible cargar desde un EVSE J1772 utilizando un adaptador. Si bien los adaptadores no son ideales, los adaptadores específicos del fabricante pueden ser útiles y están permitidos en algunos países según la IEC. Un adaptador de este tipo debe tener una capacidad nominal de 80 amperios, ya que no existe una forma práctica de indicar la capacidad nominal actual del adaptador.  

El 7 de noviembre de 2018, Greenlots anunció un proyecto para proporcionar infraestructura de carga para todos los camiones eléctricos Volvo en el sur de California. "Según Greenlots, el proyecto será uno de los primeros en Norteamérica en demostrar una nueva norma de carga para vehículos pesados, SAE J3068, en aplicaciones del mundo real". Ver comunicado de prensa.

Rema USA cuenta con cables trifásicos de CA ₆ de 63 A y 480 V CA (52,3 kW) homologados según ANSI/UL 2251 (EE. UU.) y CAN/CSA C22.2 N.º 282 (Canadá) y dos cables de CC ₈ de 1000 V CC a 125 A y 200 A. Consulte el número de homologación E338388 de Underwriters Laboratories.

Nuvve ofrece EVSE de CA trifásico certificado según las normas UL y europeas con compatibilidad con hasta 480/277 V CA a 120 amperios y cumplimiento con las normas SAE J3068 e IEC 61851-1 Anexo D, además de compatibilidad con J1772 y Anexo A a voltajes más bajos. Consulte el listado de Maryland Electrical Testing Labs con número E114798.

Los desarrolladores del Centro de Electrificación de Transporte de la Universidad de Delaware han publicado una implementación de referencia en GitHub Implementación de referencia SAE J3068 que incluye hardware y software.

Es posible que se necesite un LDF alternativo para las pilas LIN que no admiten la misma señal en varios cuadros. Consulte el blog del Centro de electrificación del transporte para obtener un enlace.

En América del Norte se utiliza una versión patentada en aplicaciones "detrás de la cerca" que utilizan la versión de protocolo 253. La intención es desaprobar esta versión cuando se agregue la funcionalidad mejorada a SAE J3068 en una edición actualizada de la práctica recomendada en un futuro cercano.