תקני כניסת טעינה ל-EV: עמידה בדרישות בינלאומיות

הבנת תקני כניסת טעינת רכב חשמלי והחשיבות הגלובלית שלהם

תקני כניסת טעינת רכב חשמלי מגדירים مواصفות טכניות עבור מחברים, פרוטוקולי תקשורת ודרישות בטיחות. הנחיות אלו מבטיחות תאימות בין כלי רכב לבין תשתיות הטעינה ברחבי העולם, ומונעות פיצול שוק תוך התאמה לאפיוני הרשת האזורית.

מהם תקני כניסת טעינה לרכב חשמלי?

התקנים לכניסות טעינה של רכבים חשמליים מגדירים את הכללים לאיך רכבים חשמליים מתחברים לתחנות הטעינה. התקנים אלו כוללים היבטים כמו המתחים המותרים, מספר הפינים הנדרש, ואפילו את אופן ההתאמה בין הרכב למכשיר הטעינה, כדי לאפשר זרימת חשמל בצורה בטוחה ויעילה, מבלי לגרום נזק. לדוגמה מהעולם האמיתי ניתן לראות את SAE J1772 – זהו התקן שבו יתקלו רוב נהגי צפון אמריקה בעת חיבור בבית או בתחנות טעינה ציבוריות, לצורך טעינת AC ברמות 1 ו-2. קיים גם IEC 61851, הפועל בקנה מידה רחב בהרבה, שמגדיר דרישות בסיסיות למערכות טעינה מוליכות מכל סוג, ברחבי העולם. שני התקנים תורמים לכך שאחרי שמייצ'גים את רכבו, החיבור ישאר תואם ובטוח.

התפקיד של IEC 62196 בבטיחות של שקעים וכניסות ברמה בינלאומית

תקן IEC 62196 מגדיר בעיקר את הכללים להפעלת טעינה בזרם חילופין (AC) ובזרם ישר (DC) בצורה שמתאימה לכל מקום בעולם. מה שבאמת מעניין בתקן זה הוא שהוא מאפשר לאזורים שונים לשמור על סוגי החיבורים שלהם, כמו סוג 1 שמופיע ברובו בצפון אמריקה וסוג 2 הנפוץ באירופה, אך עדיין מבטיח שכולם יצייתו לכללי בטיחות בסיסיים כשמדובר בדיקות טמפרטורה, ארקה תקינה וזיהוי תקלות לפני שהן הופכות לבעיות. בהתחשב בנתונים מדוח מחברי הטעינה לרכב חשמלי האחרון שפורסם בשנת 2024, יש ראיות חזקות למדי שמראות שציוד שנבנה בהתאם לתקנים אלו מוריד את בעיות התאימות בכמעט שלושה רבעים, בהשוואה למערכות הטעינה המוגנות ישנות שיצרנים השתמשו בהן בעבר.

למה סטנדרטיזציה היא קריטית לאינטראופרטביליות של טעינת רכב חשמלי

התקני כניסה סטנדרטיים חשובים באמת כשמדובר באימוץ כלי רכב חשמליים במדינות שונות, שכן אנשים לא יצטרכו להתמודד עם כל אותם מเปลים מיוחדים רק בגלל שהם נסעו לאיזור אחר. לפי מחקר תעשייתי מסוים משנת שעברה, אם כולנו נסכים על מערכת אחת סטנדרטית ברחבי העולם, נוכל לחסוך כ-18 מיליארד דולר מדי שנה על עלות בניית תחנות טעינה עד שנגיע לשנה 2030. ארגונים כמו הוועידה הבינלאומית לאלקטרוטכника ממשיכים לעבוד קשה כדי לאחד בין אזורי עולם שונים. הם פורסים מסמכים טכניים מפורטים שמראים לייצרנים כיצד ליצור מערכות טעינה מהירה תואמות, כדי שמכוניות מאחת מדינות יעבדו בצורה חלקה בתחנות של מדינה אחרת.

סוגי מקלטי טעינה עיקריים לרכב חשמלי לפי אזור ודרישות תאימות

SAE J1772 (Type 1) ו-CCS Combo 1 בצפון אמריקה

בצפון אמריקה, רוב כלי הרכב החשמליים עדיין תלויים במיתקי SAE J1772 מסוג 1 לצורך טעינת AC ברמה 1 ורמה 2. מיתקנים אלו לרוב מסוגלים להוביל רמות הספק של כ-19.2 קילוואט כאשר הם מחוברים ל-240 וולט. לאלו שצריכים אפשרויות טעינה מהירה יותר, קיים גרסת CCS Combo 1 שמוסיפה שני פיני DC נוספים למבנה המיתקן הסטנדרטי. זה מאפשר מהירויות טעינה מהירות בהרבה, בטווח של 50 עד 350 קילוואט, אך הוא עדיין תואם לציוד ישן הודות לתכונות תאימות לאחור המובנות בו. כשיצרנים עוקבים אחר ההנחיות של SAE International, כ-95 אחוז מכלי הרכב החשמליים שאינם של טסלה מסתיימים בתאימות לתחנות טעינה ציבוריות ברחבי הארץ. תקנייה זו עוזרת ליצור חווית נהיגה חלקה יותר לנהגים שמבקשים להטעין את רכבי החשמל תוך כדי נסיעה.

Type 2 (Mennekes) ו-CCS Combo 2 באירופה

המטען מסוג 2, הנפוץ ברחבי אירופה ולעתים קרובות נקרא Mennekes, תומך בתפעול טעינה של שלושה מופעים בזרם חילופין במהירויות שעולות על 43 קילוואט, הודות למבנה שבע הפינים שלו. קיימת גם גרסה של CCS Combo 2, המוסיפה יכולת טעינה מהירה בזרם ישר (DC) במהירויות של עד 350 קילוואט, עבור משתמשים שצריכים טעינה מהירה יותר. החל משנת 2023, התקנות באיחוד האירופי דורשות שכל תחנת טעינה חדשה בזרם ישר תציית לתקן IEC 62196-3 ותכלול תמיכה במטעני CCS2. מה זה אומר מבחינה מעשית? נהגים יכולים לטעון את רכבותיהם כמעט ללא בעיות תאימות ביותר מ-400,000 נקודות טעינה ציבוריות, המפוזרות בארבעים ואחת מדינות שונות בתוך הקבוצה.

GB/T 20234 בסין ו-CHAdeMO ביפן

תקן GB/T 20234 נמצא ברוב תחנות הטעינה בסין, ומכסה כ-93% מהזמינות בשוק המקומי. לתקן זה יש חלקים שונים לטעינה בזרם חילופין (GB/T 20234.2) לעומת טעינה בזרם ישר (GB/T 20234.3). בינתיים, ביפן, ממשיכים להשתמש בעיקר בתקן CHAdeMO למטענים מהירים בזרם ישר, אשר מהווים כ-90% ממערכות הטעינה שם. היפנים ממשיכים לקדם יכולות של טעינה דו-כיוונית, גם אם השפעתם מעבר לגבולותיה פחתה בשנים האחרונות. שתי המדינות אימצו את תקני ISO 15118 עבור תכונות נוחות כמו 'התחבר והטען' (plug-and-charge), אך לרוע המזל המערכות שלהן עדיין לא מתאימות ל-CCS אלא אם מוסיפים מסבב. קיימים תוכניות לעדכן את תקן GB/T 20234 כדי לאחד את פרוטוקולי ה-AC וה-DC תחת גג אחד עד 2025, מה שיסמן צעד משמעותי אם יצליח.

הרמוניזציה עולמית באמצעות תקני IEC: IEC 61851 ו-IEC 62196

IEC 61851: הגדרת מצבי טעינה 1–4

IEC 61851 מגדיר דרישות בסיסיות לבטיחות והתאמה הדדית של מערכות טעינת רכב חשמלי. התקן מגדיר ארבעה מצבי טעינה:

• מצב 1 : טעינת AC בסיסית ללא תקשורת או בקרות הגנה
• מצב 2 : התקנים ניידים עם מנגנוני בטיחות מובנים
• מצב 3 : תחנות AC ייעודיות עם תקשורת ובקרה מתקדמות
• מצב 4 : טעינה מהירה במיוחד בזרם ישר (DC) עד 400 קילוואט

התיקון מחייב בדיקות תאימות אלקטרומגנטית (EMC) ואמצעי הגנה תרמית. למשל, מצב 4 מחייב מחברים עם קירור נוזלי כדי לנהל את החום במהלך העברת הספק גבוה, ותומך בטכנולוגיות סוללות של הדור הבא.

כיצד IEC 62196 מאפשר גרסאות אזוריות תוך הבטחת ביטחון

תקן IEC 62196 מביא יחדיו עיצובים שונים של שקעי טעינה לרכב חשמלי מרחבי העולם, תוך שמירה על ביטחון. גם שמדינות שונות используют מחברים משלן, כמו סוג 2 ברחבי אירופה, GB/T בסין ו-CHAdeMO ביפן, כולן חייבות לעבור מבחנים בסיסיים מסוימים, כגון עמידות בפני מים (דרגת IPXXB) וזיהוי תקלות חשמליות. שילוב זה של האפשרות לאזורים לשמור על המתחמים המועדפים עליהם, תוך שמירה על רמות ביטחון מינימליות, מונע פיצול יתר בשוק. לפי מחקר שפורסם בשנה שעברה, כמעט כל נקודות הטעינה בעולם עוקבות כעת אחר חוקי הביטחון האלה, מה שמקל בצורה משמעותית על תכנון מסעות לבעלים של רכבים חשמליים שלא רוצים לדאוג למציאת תחנות תואמות, לא משנה לאן הם נוסעים.

מקרה לדוגמה: דרישות חובה באיחוד האירופי להטמעת סוג 2 ו-CCS2

ב-2024 הציגה האיחוד האירופי את תקנות התשתית ל nhiênות חלופיים (AFIR), שמחייבות את כל תחנות הטעינה הציבוריות לרכב חשמלי לעמוד בתקני Type 2 ו-CCS2, בהתאם כמעט מילולית להנחיות IEC 62196. כשначו להיפטר מהמפתחות הפרופרייטריים, קרה משהו מעניין. התאימות בין מדינות שונות עלתה דרמטית, מבערך 63 אחוז בשנת 2021 לכמעט 97% לאחר שלוש שנים בלבד. יתרון נוסף נבע מהבטחת יכולת התקשרות הדדית בין התחנות באמצעות טכנולוגיית Powerline Communication. זה הפחית למעשה בעיות הקשורות למפתחות בכ-40%. אז מה זה מראה? ובכן, כשרגולציה דוחפת ליצירת תקנים, זה באמת פועל ניסים מבחינת תאימות טכנית.

עלית NACS והשינוי בתשתית הטעינה בצפון אמריקה

מroprietary של טסלה ל-NACS: אבולוציה של תקן

המטען המובנה של טסלה התפתח לתקן הטעינה הצפון אמריקאי (NACS) לאחר שהוסדר כ- SAE J3400 בשנת 2024. מעבר זה הפך מערכת סגורה לתקן פתוח, ומאפשר לרכב חשמלי שאינו של טסלה לגשת לרשת של יותר מ-15,000 תחנות סופרצ'ארджер של טסלה באמצעות מתאמים או אינטגרציה מקומית.

אמצות עיקריות שאמצו את NACS: פורד, GM וולבו

לאחר הסכם תעשייה ענק בשנת 2024, יצרני רכב מובילים ביניהם פורד, ג'נרל מוטורס וולבו, התחייבו לאמץ את NACS החל מדגמי 2025. השינוי הקולקטיבי הזה מסמן הפיכה דה פקטו של CCS קומבו 1 ברכבים צרכנים ומחזק את הגישה לרשת הטעינה המהירה האמינה ביותר באמריקה הצפונית.

NACS לעומת CCS: תחרות שוק והשלכות טכניות

התחרות בין NACS ל-CCS מדגישה הבדלים טכניים מרכזיים:

• קיבולת כוח : NACS תוכנן לטעינה של עד 1MW ב-DC, הרבה מעל הגבול הנוכחי של 350kW ב-CCS
• יעילות העיצוב : מיתקי NACS קטנים ב-40% מ밋קי CCS, מהמשפר את הארגונומיה ואת שילוב הרכיב ברכב
• ביצועי רשת : תחנות הטעינה של טסלה מגיעות לשיעור זמינות של 99.96%, גבוה בהרבה מהממוצע של 92% ברשתות CCS

יתרונות אלו הקצינו את אימוץ NACS מעבר לארגז החיטים של טסלה.

לכיוון עתיד מאוחד: אתגרי התאמה הדדית ותיאום גלובלי

קשירת פערים אזוריים בצפון אמריקה, אירופה ואזור האוקיינוס השקט

התקני הטעינה השונים לרכב חשמלי ברחבי העולם גורמים לקשיים משמעותיים לנהגים. קחו את צפון אמריקה עם CCS Combo 1, אירופה שמשתמשת ב-CCS Combo 2, והתקן GB/T של סין. ההבדלים האזוריים האלה פירושם שאנשים לעתים קרובות לא יכולים פשוט להצמיד למטען בכל מקום אליו הם מגיעים. לפי דוח עדכני של BloombergNEF משנת 2024, כמעט שליש מבעלים של רכב חשמלי נתקלים בבעיות במציאת מטענים תואמים בעת חציית גבולות. הבעיות אינן קשורות רק למוצרי החיבור הפיזיים. יש גם בעיות בהקשר שבו מערכות שונות מתקשרות זו עם זו, שיטות תשלום שלא פועלות בין מדינות, והטמעה נכונה של המטענים הללו לרשת החשמל הקיימת. כל הגורמים האלה יוצרים מחסומים אמיתיים לכל מי שמנסה לנהוג ברכב חשמלי במספר אזורי עולם.

מחסומים לקליטת אוניברסלית על אף התאמת טכנולוגית

כלי רכב עם יציאות כפולה ותוכנות מותאמות עוזרים במידה מסוימת, אך יש עדיין קושי בהזנת כל הפריטים יחד לאורך גבולות בשל בעיות כספיות ופוליטיות. דוח של המועצה הבינלאומית על תחבורה נקייה משנת 2023 ציין שחברות הרכב ייאלצו להוציא כ-26 מיליארד דולר רק כדי להמיר את מפעלותיהם לתקן עולמי אחד. וגם יש את כל ההשקעות הישנות שעדיין קיימות. באירופה לבדה כבר נבנו כ-400 אלף תחנות טעינה מסוג Type 2, בעוד שיפן השקיעה רבות במערכת שלה עם כ-30 אלף יחידות CHAdeMO מותקנות. תשתית הקיימת יוצרת מחסומים אמיתיים כששואפים לקדם שינויים מהירים יותר בתעשייה.

האם יתפתח תקן גלובלי אחד לחיבור טעינת רכב חשמלי?

רוב האנליסטים מעריכים שיש בערך 60 אחוז סיכוי שסטנדרטים אזוריים עיקריים יישארו זה לצד זה הודות למערכות מתאם, במקום להתמזג לעיצוב אוניברסלי אחד. אך טכנולוגיות חדשות כמו פתרונות טעינה אלחוטית ומערכות Plug & Charge המבוססות על ISO 15118 עשויות למעשה לעקוף לחלוטין את כל הדיונים סביב מחברים. הוועידה הבינלאומית לאלקטרוטכנייה עובדת על כללי תאימות כבר מזמן, עם מטרה להגיע לפתרון מוחשי עד 2026. בינתיים, מה שאנחנו רואים בשוק האמיתי הוא שונה. דברים כמו מערכת הטעינה הארצית לרכב (NACS) מתפשטים במהירות רבה בין צרכנים ועסקים כאחד, בהרבה מקדימה לכל התקנות שיוצאות בשנה הבאה או כך.

שאלות נפוצות

מהם תקני כניסת טעינה לרכב חשמלי?

תקני כניסת טעינה לרכב חשמלי הם مواصفות טכניות שמכסות את אופן החיבור של רכבים חשמליים לתחנות טעינה. הם קובעים מתח, תצורת פינים, פרוטוקולי תקשורת ודרישות בטיחות כדי להבטיח העברה חלקה ובטוחה של אנרגיה.

למה חשוב התקן בתחום הטעינה של רכבים חשמליים?

איחוד תקנים מבטיח שרכבים חשמליים יוכלו להיטען בمناطקים שונים ללא צורך בהרבה מתאמים, ובכך מקטין עלויות ומפשט את פיתוח התשתיות.

מהי התפקיד של IEC 62196?

IEC 62196 מגדיר הנחיות תאימות ובטיחות לטעינת זרם חילופין וזרם ישר, ומאפשר לمناطקים שונים לשמור על עיצובי שקעים ייחודיים תוך התייחסות לתקנים משותפים של בטיחות והתאמת פונקציונליות.

באיזו דרך שונה NACS מהתקן CCS?

NACS תומך בהעברת הספק גבוה יותר ובעל עיצוב מחבר קטן יותר בהשוואה ל-CCS, מה שמוביל לזמן טעינה קצר יותר והטמעה טובה יותר ברכבים.