SAE J1772

SAE J1772-2009 は、シボレー ボルトや日産リーフなどの電気自動車メーカーに採用されました。このコネクタは、米国の電気自動車ネットワークでそれ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、米国市場で標準装備となりました(米国復興・再投資法からの助成金を受けた ChargePoint America プログラムなどの資金援助により)。^{[ 13 ] [ 14 ]}

欧州版にも、自動車業界が標準インレットとしてIECタイプ2「メンネケス」コネクタを採用するまでは、SAE J1772-2009インレットが装備されていました。すべてのIECコネクタは同じSAE J1772信号プロトコルを使用するため、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インレットのいずれかを搭載した車を販売しています。また、J1772-2009をIECタイプ2に、またはその逆に変換できる（パッシブ）アダプタも利用可能です。唯一の違いは、多くの欧州版には、同じ基本電気自動車モデル（シボレーボルト/オペルアンペラなど）であっても、より高い電圧と電流制限を持つ三相電力を利用できる車載充電器が搭載されていることです。 

2011年、SAEはJ1772-2009コネクタのJ1772/CCSコンボカプラのバリアントを開発しました。これは、直流（DC）急速充電用の コンバインド充電システム規格をサポートするためで、標準の5ピンJ1772コネクタに加えて、DC急速充電をサポートする2つの大きなピンを備えています。コンボ1は、 200～920ボルトのDC電圧、最大350kWの充電に対応しています 。コンビネーションカプラは、車両、外部充電器、スマートグリッド間の通信に電力線通信技術も使用しています。 ^{[ 15 ]} 7社の自動車メーカー（アウディ、BMW、ダイムラー、フォード、ゼネラルモーターズ、ヒュンダイ、ポルシェ、ボルボ、フォルクスワーゲン）は、2011年後半に、2012年半ばにコンビネーション充電システムを導入することで合意しました。^{[ 16 ]} SAEコンボプラグを使用する最初の車両は、 2013年後半に発売されたBMW i3と、2014年に発売されたシボレー スパークEVでした。 ^{[ 17 ]}

ヨーロッパでは、コンボカプラはタイプ 2 (VDE) AC 充電コネクタ (コンボ 2) をベースとしており、DC 充電の SAE 仕様およびHomePlug Green PHY PLC プロトコルとの完全な互換性を維持しています。^{[ 18 ]} 2019 年に、テスラはヨーロッパで CCS Combo 2 プラグを備えたモデル 3 を導入しましたが、米国では CCS を備えたモデルを導入していません。ヨーロッパでのモデル 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ました (CCS Combo 2 と Tesla DC Type 2 の両方をサポート)。ヨーロッパの V3 および V4 Tesla 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ます。^{[ 19 ]}

J1772-2009コネクタは、北米や日本で使用されているような120V または240Vの単相交流電気システム用に設計されています。直径43ミリメートル（1.7インチ）の丸型コネクタはキー付きで、5本のピ​​ンがあります（プラグの外側から見た場合）：^{[ 20 ]}  

このコネクタは、10,000回の嵌合サイクル（接続と切断）と風雨への曝露に耐えるように設計されています。1日に1回の嵌合サイクルであれば、コネクタの寿命は27年を超えるはずです。^{[ 23 ]}

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  モックアップカーに取り付けられたSAE J1772プラグの黒いリリースボタン
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  VinFast充電ステーションで親指で操作するSAE J1772プラグ
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  日産純正アダプターケーブル。車載用タイプ1プラグ、欧州充電ソケット用タイプ2プラグ付き。
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  IEC 62196タイプ2コネクタ、側面に自動リリース用の開口部あり

SAE J1772（タイプ1）プラグは、手動操作のフックで車に固定されます。このフックは主に親指でボタンを押すことで電源を遮断します。そのため、誰でも充電を停止したり、ケーブルを盗んだりすることが可能です。これを防ぐため、欧州規格IEC 62196のタイプ2コネクタには、車の所有者がリモコンで操作する自動ロックおよび解除用の開口部が側面に設けられています。車がプラグをロックまたは解除すると、充電器もPP信号に従ってそれに従います。

さらに、J1772コネクタを備えた多くの最新自動車の充電ポートには、J1772ラッチの持ち上げを阻止する伸縮式ピンが備えられています。このピンを伸ばすことで、リリースラッチを持ち上げることができなくなります。このようにして、車両は接続されたJ1772コネクタが取り外されるのを防ぐことができます。これは、コネクタが大きな直流充電電流を遮断するように設計されていないCCS実装において不可欠です。

SAE J1772-2017規格では、ACレベル1、ACレベル2、DCレベル1、DCレベル2の4つの充電レベルが定義されています。^{[ 24 ]}以前にリリースされたJ1772の改訂版には、検討されたものの実装されなかったACレベル3 も記載されていました。

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のオンボード充電モジュールを搭載しています。EPA航続距離は259マイル（417km ）、エネルギー効率は118mpg - e（29kW⋅h /100マイル、17.7kW⋅h /100km ）です。^{[ 26 ]}ポータブル充電コードを使用してACレベル1（120V 、12A ）で充電すると、1時間あたり最大4マイル（6.4km ）の航続距離が得られます。また、ACレベル2充電ユニット（240V 、32A）を使用すると、1時間あたり最大25マイル（40km ）の航続距離が得られます。オプションのDC急速充電（DCFC）ポートを使用すると、このモデルは最大55kWで充電して、1時間あたり最大180マイル（ 290km ）の航続距離を得ることもできます。                 

他のEVは、800Vバッテリーアーキテクチャ（ヒュンダイのE-GMPプラットフォームのものなど）を使用して、はるかに速く充電します。ヒュンダイによると、「350kWのDC充電器を使用すると、IONIQ 5はわずか18分で10%から80%まで充電できます。WLTPサイクルによると、IONIQ 5のユーザーは、100kmの航続距離を得るために車両を5分間充電するだけで済みます。」^{[ 27 ]}これらの車両は、充電状態が約50%になるまで最大230kWを受け入れることができ、これらの車両は、低電圧バッテリーを備えた同様のEVよりもはるかに速く再充電できます。

 一部の電気自動車（EV）は、J1772規格を拡張し、16アンペアを超えるACレベル1（120V）充電を可能にしています。これは、例えばTT-30（「トラベルトレーラー」 - 120V 、30A ）コンセントが一般的なRVパークなどで役立ちます。これらのコンセントでは、最大24アンペアでの充電が可能です。しかし、このレベルの120V充電はJ1772規格には含まれていません。   

北米充電システムでサポートされているもう一つの拡張機能は、277Vでのレベル2充電です。208V と同様に 、277V も北米の商用三相回路で一般的に使用されています。

J1772規格には複数のレベルの衝撃保護機能が含まれており、濡れた状態でも安全に充電できるようになっています。物理的には、コネクタが嵌合すると接続ピンはコネクタ内部で絶縁され、ピンに物理的にアクセスできないようになっています。嵌合していないときは、J1772コネクタのピンには電力が供給されません。 ^{[ 28 ]}車両からの指令があるまで通電されません。^{[ 29 ]}

近接検出ピンは、コネクタリリースボタン内のスイッチに接続されています。リリースボタンを押すと、車両への電流供給が停止します。コネクタを取り外す際、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（電気自動車充電器）からプラグへの電力供給が遮断されます。これにより、負荷がかかった状態で電源ピンが切断されてアーク放電が発生し、寿命が短くなるのを防ぎます。アースピンは他のピンよりも長いため、最初に接続され、最後に切断されます。

コントロール パイロット (モード) : 充電ステーションは、コントロール パイロットに1  kHzの方形波を送信します。コントロール パイロットは、抵抗器とダイオードを介して車両側の保護接地に接続されます(電圧範囲 ±12.0±0.4 V)。CP–PE (保護接地) 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通電していませんが、規格ではモード 1 と同様の充電電流 (最大 16 A) が許可されています。回路が閉じている場合、充電ステーションは保護接地が機能していることも確認できます。車両は、CP ピンと PE ピン間の抵抗を設定することで、特定の充電機能を要求できます。2.7 kΩ は、充電を必要としないモード 3 対応車両 (車両検出) を通知します。880 Ω は、車両が充電準備完了であることを示し、240 Ωは換気充電を要求します。この場合、充電ステーションは、エリアが換気されている (つまり、屋外) 場合にのみ充電電力を供給します。     

SAE J1772:2001 の制御パイロットライン回路の例では、電流ループ CP–PE が車両側で 2.74  kΩ の抵抗を介して常時接続されており、充電ステーションにケーブルを接続すると電圧が +12  V から +9  V に降下し、波形発生器が作動します。充電は、並列に 1.3  kΩ の抵抗を追加して電圧を +6  V に降下させるか、 必要な換気のために並列に 270 Ω の抵抗を追加して電圧を +3  V に降下させることで車両によって作動します。したがって、充電ステーションは CP–PE ループに存在する電圧範囲をチェックするだけで反応できます。^{[ 30 ]}ダイオードは正の範囲でのみ電圧降下を引き起こすことに注意してください。CP–PE ループ上の負の電圧は車両内の D1 によってブロックされ、負の期間中に CP–PE ループに流れる大きな電流は致命的なエラー (ピンに触れるなど) と見なされて電流が遮断されます。

IEC62196-2 オスプラグの場合、制御パイロットピンが短くなっているのは、ケーブルが延長コードとして使用されるのを防ぐためです。これにより、電流容量が低い下流側のケーブルを、より高い電流定格のケーブルに接続するのを防ぎます。

コントロールパイロット（電流制限） ：充電ステーションは、パルス幅変調を利用して、充電ステーションから供給可能な最大電流を波形信号で示すことができます。16% PWMは最大10  A、25% PWMは最大16  A、50% PWMは最大32  A、90% PWMは急速充電オプションを示します。^{[ 31 ]}

1 kHz CP 信号の PWM デューティ サイクルは、 許容される最大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、および車両の入力が含まれます。米国では、アンペア容量 (アンペア容量、または電流容量) の定義は、連続動作と短時間動作に分かれています。^{[ 31 ]} SAE は、1  ms のフル サイクル (1  kHz 信号) に基づく式によって導出されるアンペア容量値を定義しており、最大連続アンペア定格は850 μs まで 10 μs あたり 0.6 A (最低値は (100 μs/10 μs) × 0.6 A = 6 A) です。850 μs を超えると、式では 640 μs を減算し、その差に 2.5 を掛ける必要があります。たとえば、((960 μs − 640 μs)/10 μs) × 2.5 A = 80 Aとなります。 ^{[ 30 ]}             

SAE J1772 のピン配置例に示されている近接ピン PP (プラグ存在とも呼ばれる) は、スイッチ S3 がコネクタ ラッチ リリース アクチュエータに機械的にリンクされていることを示しています。充電中、EVSE 側は S3 と 150  Ω 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 330 Ω R7 が追加され、ラインに電圧シフトが発生して、充電電源ピンが実際に切断される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になります。ただし、多くの低電力アダプタ ケーブルでは、PP ピンでのロック アクチュエータの状態検出は提供されていません。

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。これは、ケーブルで接続されていないEVSE（電気自動車用充電器）に関係します。

抵抗器は、ケーブルアセンブリの最大電流容量に合わせてコード化されています。推奨解釈範囲の値で定義されたRc（上記のJ1772信号回路ではR6として示されています）の測定値によってケーブルの電流容量が超過したことが検出されると、EVは電流供給を遮断します。

Rcは、着脱式ケーブルアセンブリ内のPPとPEの間に配置される。

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2012年に改訂される予定の規格では、SAEは追加のピンを必要とせずに、車両、オフボード充電ステーション、スマートグリッド間で電力線通信、具体的にはIEEE 1901を使用することを提案しています。SAEとIEEE標準協会は、スマートグリッドと車両の電動化に関連する規格の草案を共有しています。^{[ 33 ]}

P1901 通信は、 IEEE 1905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、および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 には無線通信が含まれます。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ワイヤで行われます。^{[ 34 ] [ 35 ] [ 36 ]}