複合充電システム

コンバインド充電システム（CCS ）は、電気自動車を充電する ための規格です。コンボ1（CCS1）またはコンボ2（CCS2）コネクタを使用して、最大500キロワット（kW）（最大1000Vおよび500A）の電力を供給できます。^[1]これら2つのコネクタは、IEC 62196タイプ1およびタイプ2コネクタの拡張版で、高出力DC急速充電を可能にするために2つの直流（DC）接点が追加されています。より高速な充電の需要に応えて、400kW CCS充電器が充電ネットワークによって導入され、700kW CCS充電器が実証されています。

複合充電システムでは、地理的な地域に応じて、タイプ 1 およびタイプ 2 コネクタを使用した AC 充電が可能です。この充電環境には、充電カプラ、充電通信、充電ステーション、電気自動車、および負荷分散や充電承認などの充電プロセスのさまざまな機能が含まれます。

電気自動車または電気自動車給電装置（EVSE）は、CCSに記載されている基準に従ってACまたはDC充電をサポートしている場合、CCS対応です。CCSをサポートする自動車メーカーには、BMW、ダイムラー、FCA、ジャガー、グループPSA、ホンダ、ヒュンダイ、起亜、マツダ、MG、日産、ポールスター、ルノー、リビアン、テスラ、マヒンドラ、タタ自動車、フォルクスワーゲングループ^{[2] [3]、} およびフォードとゼネラルモーターズが2024年モデルまでの北米EVでCCSをサポートしています。^[4]

高出力DC充電の競合充電システムとしては、CHAdeMO（日本で広く使用されており、以前は北米とヨーロッパで使用されていた）^{[5] 、} GB/T（中国）^{[6] 、テスラが開発した}北米充電システム^[7]などがある。

電気自動車への関心が再燃したことで、充電ステーションの設置が促進された。当初、これらの充電ステーションは、世界中でさまざまなプラグを使用して、豊富なAC主電源にアクセスしていた。高電流充電コネクタのIEC 62196標準化により、さまざまなシステムが生まれた。タイプ1は主に北米と日本で使用され、タイプ2のバリエーションはその他の地域で使用された。DC充電については、SAEと欧州自動車工業会（ACEA）が、既存のACコネクタタイプに共通のDCワイヤを追加して、すべてのDC充電ステーションに適合する「グローバルエンベロープ」が1つだけになるようにする計画を立てた。^[8]

「複合充電システム」（CCS）の提案は、 2011年10月12日にバーデンバーデンで開催された第15回国際VDI会議（ドイツ技術者協会）で発表されました。CCSは、タイプ1またはタイプ2のコネクタに十分なスペースと、最大200アンペアでの充電を可能にする2ピンDCコネクタ用のスペースを備えた、車両側の単一のコネクタパターンを定義します。7つの自動車メーカー（アウディ、BMW、ダイムラー、フォード、ゼネラルモーターズ、ポルシェ、フォルクスワーゲン）は、2011年末に2012年半ばにCCSを導入することに合意しました。^{[9] [10] 2012年5月、ACEAは}欧州連合全体でのコンボ2コネクタの標準化を承認しました。^[11]同月後半には、欧州自動車部品工業会（CLEPA）と電力産業連合（EURELECTRIC）がACEAに加わりました。^[12]また同月、ロサンゼルスで開催されたEVS26では、最大100kWのプロトタイプ実装が披露された。^[13] IEC 62196-3草案のDC充電仕様では、最大850Vで最大125Aの範囲が規定されている。^[14] 

自動車メーカー7社は、通信プロトコルとしてHomePlug GreenPHYを使用することにも合意した。 ^[15]対応するプラグのプロトタイプは、10,000回の接続サイクルに耐えることを目標にフェニックス・コンタクト社によって開発された。 ^[16]標準化提案は2011年1月にIECに提出された。^[17] Vehicle2Grid通信にPLCプロトコルを使用する要求は、 2009年9月にカリフォルニア大気資源局ZEV技術シンポジウムでのBMW、ダイムラー、VWの共同プレゼンテーションでなされた。^[18]これは、日本（CHAdeMOを含む）と中国（GB/T 20234.3、別のDCコネクタ規格）のCANバス提案と競合し、これらの国の自動車メーカーはいずれもCCSに署名していない。しかし、中国は追加のDCピンの開発の初期段階に関与していた。^[16]

フォルクスワーゲンは、CCS用のDC急速充電器コネクタを搭載して出荷される予定のVW E-Upのテスト走行を行うため、2013年6月にヴォルフスブルクに50kWのDCを供給する初の公共CCS急速充電ステーションを建設した。 ^[19] 2週間後、BMWはBMW i3をサポートするために初のCCS急速充電ステーションをオープンした。^[20]少なくとも2013年6月の第2回EVワールドサミット以来、CHAdeMO協会、フォルクスワーゲン、日産はいずれもマルチスタンダードDC充電器を推奨しており、デュアルプロトコルステーションの追加コストはわずか5%である。^[21]

欧州連合は2014年以来、欧州の電気自動車充電ネットワーク内でタイプ2またはコンボ2の提供を義務付けています。

ドイツでは、 CCSの採用を促進するために、自動車メーカーとサプライヤー（Audi、BMW、Daimler、Mennekes、Opel、Phoenix Contact、Porsche、TÜV SÜD、Volkswagen）によってCharging Interface Initiative e. V.（CharIN）が設立されました。彼らはプレスリリースで、ほとんどの車は50kW以上で充電できないため、2015年に建設されるCCSステーションの最初の共通出力は50kWであると指摘しました。次のステップは、2015年10月に彼らが示した150kW出力のステーションの標準化であり、将来的には350kW出力のシステムを見据えていました。^[22] Volvoは2016年にCharINに参加しました。 ^[23] Teslaは2016年3月、^[24] Lucid Motors（旧Atieva）は2016年6月、^[25] Faraday Futureは2016年6月、トヨタは2017年3月。^[26]

米国では、BMWとVWが2016年4月に東海岸と西海岸の回廊に「完全な」CCSネットワークがあると主張した。^{[27] 2016年の}フォルクスワーゲン排出ガススキャンダルの和解の一環として、VWは子会社のElectrify Americaを通じて、今後10年間で米国でCCSおよびその他の充電インフラに20億ドルを費やすことを約束した。^[28]この取り組みでは、コミュニティベースの場所に最大150kW、高速道路に最大350kWの充電ステーションが建設される予定である。CCSに加えて、CHAdeMO充電ステーションも建設される予定であった。^[29]

2016年11月、フォード、メルセデス、アウディ、ポルシェ、BMWは、ヨーロッパに400の充電ステーションを備えた350kW（最大500A、920V）の充電ネットワーク（ IONITY ）を構築すると発表しました。 ^[30]費用は1ステーションあたり20万ユーロ（22万ドル）です。^[31]ほとんどの電気自動車のバッテリーパックの電圧は400ボルト未満です。最大充電電流は500Aで、最大220kWの充電が可能です。

EVSEメーカーは350kWを超える出力が可能なCCS充電器を提供しています。ABBのTerra 360 ^[32]は最大360kWの充電をサポートしています。

400kW 充電が可能な CCS 充電器には以下のものがあります。

• EkoenergetykaのAxon Easy 400 ^[33]
• アルピトロニックのHYC400 ^{[34] [35]}
• EVBoxのTroniq High Power ^[36]
• CircontrolのRaption 400 HPC ^[37]
• SKシグネットの400kW DP + 600kW PC ^[38]
• ケンパワーの液体冷却衛星^{[39] [40]}

2019年10月、レプソルはスペイン、ビスカヤ県アバント・シエルベナのA-8高速道路近くに400kWのCCS充電器を設置した。^[41]

2022年5月、EUROLOOPは720kWの充電器WILLBERT Amber II S-HUBを2023年にベルギー全土に配備すると発表した。^[42]

2022年12月、Fastnedは充電ネットワークの一環として、オランダのデ・ウォータリングにあるオーストザーン近くのA8沿いにEVBox Troniq High Power 400kW充電器を設置しました。 ^[43]

2023年4月、Nxuはアリゾナ州メサで バッテリーバックアップ式の700kW CCS充電器^[44]を実証した。

2023年5月、シェルはノルウェーのクリスチャンサン郊外のロネリアーに400kWのケンパワー充電器を備えた新しいステーション^[45]をオープンしました。

2023年6月、XCパワーは、メキシコのプエブラ市にあるスーパークールモビリティセンターにQiOnテクノロジーを採用した新しい充電ステーション、非冷却CCS1（最大240kW）を備えた最大990kWの主電源を備えた充電器群、および最大990kWの液体冷却システムを備えた充電ステーションをオープンしました。[ 46 ^]

2023年上半期、フォードとゼネラルモーターズは、2025年モデルから北米のEVラインをCCS1からNACS充電コネクタに移行すると発表しました。 ^[4]これらの企業が競合する充電規格に移行すると、CCS規格を推進するCharging Interface Initiative（CharIN）協会からの反応が促されました。彼らは2023年6月に「NACSはどの標準化団体でも公開または承認された規格ではありません。どの技術も標準になるためには、ISO、IEC、SAEなどの標準化団体で正当な手続きを経る必要があります」と指摘しました。 ^[47]

複合充電システムは、顧客のニーズに合わせて開発されるものです。バージョン 1.0 では、AC 充電と DC 充電の現在の一般的な機能をカバーし、バージョン 2.0 では、近中期の将来に対応しました。CCS 1.0 と CCS 2.0 の仕様と基礎となる標準は、DC 充電については表 1 ^{[引用が必要]}、AC 充電については表 2 に記載されています。 ^[48]

CCS をサポートする自動車メーカーは、2018 年に CCS 2.0 に移行することを約束しました。^{[引用が必要]}したがって、充電ステーション メーカーも 2018 年以降は CCS 2.0 をサポートすることが推奨されます。

CCS 3.0 の仕様はまだ正確に定義されていません^{[時点? ]}。以前のバージョンのすべての機能は、下位互換性を確保するために保持されます。潜在的な追加機能には次のものがあります: ^{[引用が必要]}

• 逆電力伝送
• 誘導充電
• ワイヤレス充電通信
• 「パンタグラフ」集電装置によるバス充電

地理的な場所に依存するコネクタとインレットとは異なり、充電通信は世界中で同じです。一般的に、2 種類の通信を区別できます。

• 基本シグナリング (BS) は、 IEC 61851-1に従ってコントロール パイロット (CP) 接点を介して転送されるパルス幅変調 (PWM) 信号を使用して行われます。この通信は安全関連機能に使用され、たとえば、接点がライブ (または通電) になる前にコネクタが差し込まれているかどうか、充電ステーションと電気自動車の両方が充電の準備ができているかどうかを示します。AC 充電は PWM 信号のみを使用して可能です。この場合、充電ステーションは PWM のデューティ サイクルを使用して、充電ステーションで利用可能な最大電流をオンボード充電器に通知します (パルス幅が 5% の場合は、HLC が使用されることを示します)。
• 高レベル通信 (HLC) は、CP コンタクト (電力線通信または PLC とも呼ばれる) を介して高周波信号を変調することで行われ、より複雑な情報を転送します。この情報は、たとえば DC 充電や、「プラグ アンド チャージ」や負荷分散などの他のサービスに使用できます。高レベル通信は、標準DIN SPEC 70121 およびISO/IEC 15118 シリーズに基づいています。

CCS は、負荷分散の 2 つの方法を区別します。^{[引用が必要]}

• リアクティブ負荷分散により、電気自動車供給装置 (EVSE) から EV へのエネルギー フローを特定の制限まで瞬時に変更できます。
• スケジュールされた負荷分散は、リアクティブ負荷分散をサポートし、さらに、時間の経過に伴うさまざまな電力制限やコスト指標などを使用して、EVSE から EV へのエネルギー フローを計画します。たとえば、スマート グリッドでのエネルギー配分を最適化するために使用できます。

料金の承認については、一般的に 2 つのアプローチが想定されています。^{[誰が? ]}

• 「プラグ アンド チャージ」では、ユーザーが車両にプラグを差し込むと、それ以上のユーザー操作なしで自動認証および承認プロセスが開始されます。支払いは自動的に実行されます。
• 「外部支払い」では、ユーザーは端末で RFID カードを使用して認証するか、支払いカードを使用して支払いを行ってからでないと、課金を進めることができません。

車両カプラは、フレキシブル ケーブルの端に取り付けられた車両コネクタと、車両内に配置されているコネクタの相手である車両インレットで構成されています。CCS カプラは、IEC 62196-2 に記載されている北米規格のタイプ 1 カプラと欧州規格のタイプ 2 カプラに基づいています。複合充電システムの課題の 1 つは、既存の AC 車両コネクタと追加の DC 接点の両方と互換性のある車両インレットを開発することでした。タイプ 1 とタイプ 2 の両方で、既存の AC 接点と通信接点の下に 2 つの追加の DC 接点を追加してインレットを拡張することで、この課題が達成されました。結果として得られた新しい構成は、一般に Combo 1 および Combo 2 と呼ばれています。

DC 車両コネクタの場合、実装はコンボ 1 とコンボ 2 で若干異なります。コンボ 1 の場合、コネクタは 2 つの DC 接点によって拡張されますが、コネクタのタイプ 1 部分は同じままで、AC 接点 (L1 と N) は使用されません。コンボ 2 の場合、AC 接点 (L1、L2、L3、N) はコネクタから完全に削除されるため、コネクタのタイプ 2 部分には 2 つの通信接点と 1 つの保護アースの 3 つの接点のみが残ります。車両インレットは、CCS 以外の AC 充電を可能にするために AC 接点を保持する場合があります。

どちらの場合も、通信機能と保護接地機能は、コネクタの元のタイプ 1 または 2 の部分でカバーされます。タイプ 1 およびタイプ 2 コネクタは IEC 62196-2 で説明されており、コンボ 1 およびコンボ 2 コネクタは IEC 62196-3 で構成 EE および FF として説明されています。^{[引用が必要]}

IEC 62196-3:2014 Ed.1 に準拠した DC 充電用車両カプラは最大 200 A の電流でしか DC 充電ができないことから、将来の充電インフラのニーズを十分に満たすことができません。そのため、この規格の後の版では最大 500 A の電流がサポートされています。しかし、このような高電流には、ケーブルの断面積を大きくしてケーブルを重く硬くするか、より細いケーブルが必要な場合は冷却が必要になります。さらに、接触抵抗により熱放散が増加します。これらの技術的問題に対処するため、規格 IEC TS 62196-3-1 では、熱感知、冷却、接点の銀メッキなど、高出力 DC カプラの要件について規定しています。^[49] CharIN は、電気トラック用に 2 MW を超えるバージョンを調査しており、機器のテストが行​​われています。^{[50] [51]}

複合充電システムは、主に欧州と北米の自動車メーカーによって推進されています。タイプ 1 およびコンボ 1 充電器は主に北米、中米、韓国、台湾で見られ、タイプ 2 およびコンボ 2 は欧州、南米、南アフリカ、アラビア、インド、タイ、シンガポール、台湾、香港、オセアニア、オーストラリアで見られます。DC 充電の場合、中国では競合規格GB/T 20234-2015が使用され、日本ではCHAdeMOが使用されています。

欧州連合では、指令2014/94/EU ^[52]によれば、2017年11月18日以降に設置されるすべての高出力DC充電ポイントは、相互運用性のために少なくともコンボ2コネクタを装備することになっていた。^[要出典]ただし、これはCHAdeMOやAC Rapidなどを使用する他の充電ポイントの提供を禁止するものではない。

米国で販売されているEVの大部分^{[53]はテスラ製であるため、CCS充電をネイティブでサポートしておらず、代わりに2010年代初頭から2022年まで独自のテスラコネクタを使用していましたが、新しいテスラ車も別売りのアダプタでCCSをサポートしています。 [54]} 2022年11月、テスラは以前は独自仕様だった充電コネクタを北米充電規格（NACS）に改名し、他のEVメーカーが仕様を利用できるようにし、CCSと同じ信号規格をサポートできるようにしました。^{[55] [56] [57] [58]}

2023年、フォード・モーター・カンパニー、ゼネラル・モーターズ、リビアンは、北米で発売されるすべてのBEVモデルでCCSコネクタの代わりにNACSコネクタを使用すると発表しました。2024年には当初はアダプタが付属しますが、2025年以降の新モデルにはネイティブNACSポートが搭載されます。^{[59] [60] [61]}

その後、Aptera、BMWグループ、フィスカー、ホンダ、現代自動車グループ、ジャガー、Lucid、メルセデス・ベンツ、日産、ポールスター、スバル、トヨタ、ボルボなど、他のEV企業もネイティブNACS採用の契約を締結しました。EVgo、FLO、ABB E-Mobility、 EverChargeなど、多くの大手充電ネットワークや充電機器サプライヤーもNACSのサポートを発表しました。その後、NACSは国際的にSAE J3400規格として承認されました。

このため、CCS1はNACSよりも大きく、重く、高価であるため、すぐに時代遅れになるだろうという予測が出ている。^{[62] [63] [64] [65] [66]}

その結果、ヒルトン・ワールドワイドはテスラと契約を結び、2025年までに北米の2,000施設に20,000台のEVSEを設置すると発表した。^[67]

他の多くの国では、まだ標準規格は推奨されていませんが、CharINは2018年に高度なタイプ2とコンボ2を推奨しました。^[68]

• 充電インターフェースイニシアチブ (CharIN)