כיצד החברה של מהנדסי רכב תומכת תקני רכב היברידיים וכלי רכב חשמליים

מבוא: תפקידה ה- Pivotal של החברה של מהנדסי הרכב ב-Electrified Mobility

המעבר ממנועי הבעירה פנימית ועד להנדסת חשמל היברידית הוא אחד השינויים המשתנים ביותר בהיסטוריה של הרכב. במרכז האבולוציה הזו עומד האגודה של מהנדסי רכב (SAE International), ארגון מקצועי אשר הציב מבחנים טכניים לניידות עבור מעל מאה שנים, בעוד SAE הוא ידוע בעיקר עבור מערכות הגנה סטנדרטיות של SAE J17 ונפט מוטורי שלה, העבודה שלה על התקנים היברידיים יותר מתקני אבטחה שונים, אשר עדיין גבוהה יותר.

ללא תקני SAE, שוק הרכב החשמלי (EV) יופצץ, עם מטען לא עקבי, פרוטוקולי בטיחות עקביים, ועקום למידה תלולה יותר עבור שני היצרנים והצרכנים.על ידי הקמת קווים מנחים משותפים, SAE מאפשר כלכלות של קנה מידה, להפחית את עלויות הפיתוח, ומזרז את אימוץ של תחבורה נקייה.

היסטוריה ואבולוציה של תקן SAE עבור רכבי חשמל היברידיים

המעורבות של SAE בתקני הרכב החשמליים חוזרת בשנות ה-90, כאשר ה- EV המודרניים הראשונים החלו להופיע.הארגון הקים ועדות טכניות שהופעלו במיוחד עם הצבת ממשקים, הליכי בדיקות סוללות ופרוטוקולים תקשורתיים. סטנדרטים מוקדמים כמו SAE J1772 (פורסם במקור ב-1996) הניחו את התשתית עבור מה שהפך לסטנדרט ה- AC של טעינה בצפון אמריקה.

האבולוציה של סטנדרטים אלה משקפת את קצב המהירות של טכנולוגיית סוללות.למשל, SAE J3100 פותחה בתחילה כדי לכסות בדיקות ניצול של סוללות ליתיום-יון, אבל זה מעודכנת מספר פעמים לכלול כימאים חדשים כמו ניקל-מנדנגאן-קובלט (NMC) ו-Lthium-iron-Alpha (LFP) באופן דומה, השינוי לכיוון 800-volts הוביל לתקנות הקיימות של מערכת ההפעלה הבינלאומית של ICDC, אך עדיין, כמו גם לתקנים קריטיים, כמו גם עבור פונקציות בינלאומיות, כמו גם עבור עבודות בינלאומיות קריטיות, כמו גם עבור מרכזיות (I-I) ו-I-CDC, כמו גם עבור פונקציות בינלאומיות, כמו גם עבור פונקציות מהירות העבודה הבינלאומית, כמו גם עבור התקנים מתקדמים, כמו גם עבור מרכזיות (LFP).

תקני SAE עבור רכבים חשמליים ו היברידיים

SAE J1772: תקן עבור AC ו DC Charging Connectors

ככל הנראה תקן SAE המוכר ביותר בתחום EV, ⁇ :0 [SAE J177203SFLT] 1 מגדיר את דרישות התקשורת הפיזית, החשמליות והתקשורת של כלי רכב חשמליים.הסטנדרט מכסה הן רמה 1 (120 V AC) ודרגה 2 (240 V AC) טעינה, כמו גם את מערכת ההנעה המשולבת (CCS) עבור טעינה מהירה J17 , אם כית תקן זה כולל של 5 סימנים מסחריים וספקי רכב מאובטחים, כולל תקן הגנה על ידי קיבולת כבל, כולל של צפון אמריקה, כולל תקן זה כולל קיבולת כבל וספקית כולל של קיבולת כבל וספקית כולל של קיבולת כבל כולל של 50, כולל קיבולת כבל, כולל של קיבולת כבל, כולל של צפון אמריקה, כולל של צפון אמריקה, כולל של 50, כולל של קיבולת כבל, כולל של קיבולת כבל, כולל קיבולת כבל, כולל קיבולת כבל, כולל של קיבולת משולבת (CC) עבור צפון-פניית כולל הגנה הנוכחית, כולל הגנה על ידי הפעלת מטען בינלאומי, כולל קיבולת כבל, כולל של 50, כולל של צפון-זמנית, כולל של 50, כולל של קיבולת כבל, כולל קיבולת כבל, כולל קיבולת כבל, כולל קיבולת כבל, כולל

המחברת J1772 תומכת עד 80 A (19.2 קילוואט) על AC, וכאשר בשילוב עם הרחבה CCS, יכול להתמודד עד 350 קילוואט על DC.אימוץ הנרחב שלה עשה טעינה בין-מותגת חלקית - Tesla, לדוגמה, מציעה כעת מתאם CCS עבור כלי הרכב בצפון אמריקה.הסטנדרט מעודכן ברציפות כדי להתאים רמות גבוהות יותר ושיפור האבטחה, עם התיקון האחרון (J17 F24) לתוספת דרישות SAFSA: 1.org ל-A.

SAE J2954: העברה אלחוטית של חשמל עבור Light-Duty Plug-In Electric Vehicles

טעינה אלחוטית מבטיחה לחסל את אי הנוחות של כבלים ולהפחית ללבוש מכני על מחברים. SAE J2954 קובע תקן עבור העברת כוח אינדוקטיבי (IPT) מערכות אשר יכול לספק מ 3.7 קילוואט עד 11 קילוואט (עם מפת דרכים ל-22 קילוואט) תקן מכסה את הרכבה הקרקע (התחבושת טעינה) ורכב (קבלה סליל), כמו גם שיטות היערכות ואובייקט זר J29 משתמש לעתים קרובות על ידי מערכת תקשורת יעילה (Fi) ואבטחתית אבטחה).

בעוד עדיין בשלב האימוץ המוקדם, J2954 כבר מופרס במוניות רטרופוכות וציני העירייה.הסטנדרט נמצא תחת תיקון קבוע לתמיכה ברמות כוח גבוהות יותר וטעינה דינמיות (הפעלת בזמן נהיגה) במסלולי הבדיקה הוכיחו עד 200 קילוואט באמצעות סלילים מרובים, אך מוצרים מסחריים נותרו מוגבלים לגזרות נייחיות.E J2954 מספק את הבסיס לתביעות אוטומטיות טעינה ויישומים אוטונומיים יותר מ-JF129:

SAE J3100: High-Voltage Battery Safety

בטיחות סוללה היא דאגה עליונה עבור יצרני רכב חשמליים ורגולטורים. SAE J3100 מפרט ביצועים מינימליים דרישות בטיחות עבור מערכות אחסון אנרגיה טעינה (RESS) המשמשות כלי רכב חשמליים היברידיים. תקן מכסה בדיקות ברכיב ורמת הרכב, כולל דרישות עיכובים תרמיים (TRP), הגנה על הגנה, בדיקות קצרות-circuit, ו- סיבולת.זה מגדיר גם קריטריונים עבור דלקת יתר עבור זיהומים וזיהוי סוללות (מתאים) עבור מערכת ניהולית (מתאים) כדי לאמת את הסוללות (מתאים) עבור מערכת ניהולית (מתקני סוללה (מתקני אחסון (Modericedicediceded) ו-intraative) כדי לאמת את הסוללות) עבור מערכת ניהול (Moderance) ו-intradance) ו-intradance) עבור מערכת ניהול (R.

J3100 מתייחס לתקנות ממשלתיות רבות, כולל תקני בטיחות הרכב הפדרלי של ארה"ב (FMVSS) ותקנות טכניות גלובליות של האו"ם (GTR) מס' 20.הסטנדרט עודכן ב-2024 כדי לשלב דרישות סוללות מוצקות של המדינה ולעמוד באפקטים ההזדקנות, כגון יכולת דועכת וצמיחה מונעת.

SAE J3068: בדיקות סוללה והערכה ביצועים

בעוד J3100 מתמקדת בבטיחות, SAE J3068 מטפל בביצועים ובמחזור החיים של סוללות סטריונות.זה מספק סט סטנדרטי של נהלי בדיקה עבור קביעת יכולת, כוח, יעילות אנרגיה, ולוח השנה / מחזור חיים.J3068 משמש על ידי OEM כדי לאמת כי סוללה עונה על מפרט האחריות שלה ועל ידי רשויות רגולטוריות לאכוף דרישות תווית (למשל, סוללות, טווח ושפלות קבועות של USDD, כולל מחזורים של USD, כגון מחזורים של USDS דינמית, כמו מחזורים, כמו מחזורים של USDS דינמית, כמו מחזורים, כמו גם מחזורים, ומעבדה של USDD, כמו מחזורים של USR.06, כמו מחזורים סטנדרטיים סטנדרטיים, כמו מחזורי תקן של USD, ומעבדות סטנדרטיים, כמו גם מחזורים של תקן של USD, בדיקות דינמית, ומעבדות, כמו גם מחזורי תיבות של USD, כמו בדיקות דינמית, כמו בדיקות דינמית, כמו גם דינמית של USDS דינמית של שיטות הפעלה דינמית של שימוש קבוע, ומעבדות של USD, כמו בדיקות של USDS.

אחד ההיבטים החשובים ביותר של J3068 הוא הנחיה שלה על ביצועים דלת-טמפרטורה. סוללות EV לאבד את היכולת במזג אוויר קר, ו J3068 מגדיר מתודולוגיה בדיקה חוזרת כדי למדוד את ההשפלה הזו ב -20 מעלות צלזיוס ו -40 מעלות צלזיוס.הסטנדרט עודכן ב-2023 כדי לכלול הליכי מבחן סטנדרטיים של מחזור חיים עבור LFP ו- NMCries נוספים, עוזר לצרכנים להשוות את תוחלת החיים לאורך מותגים שונים של CFSA, כולל גם פרוטוקול בריאות פנימי של DCF1, כולל פרוטוקול: CvD.

תקנים נוספים: J2841, J2931 ו-J1773

מעבר לארבעת הגדולים, SAE שומרת על עשרות סטנדרטים אחרים התומכים בכלי רכב חשמליים היברידיים:

• (FLT:0)SAE J2841: FLT:1 Defines שיטה סטנדרטית לקביעת יכולת הסוללה הנתונה בכלי רכב חשמליים היברידיים וסוללה, חשבונאות עבור גורמי בריאות וטמפרטורה המדינה.זה משמש לעתים קרובות לתביעות אחריות ודיווח בריאות סוללה.
• (FLT:0)SAE J2931:FLT:1 מכסה את פרוטוקול התקשורת הדיגיטלית בין הרכב החשמלי לבין תחנת הטעינה.זה משתמש חוט הטייס הבקרה המוגדר ב-J1772 כדי לקוד נתונים כגון הגבלת גבול נוכחי, מזהה רכב, דרישות רשת.
• (ב) [13] ,0) ,71773: סטנדרט מורשת עבור טעינה אינדוקטיבית (לא מוליכים), אשר הוא בעיקר על ידי J2954 אך נשאר בשימוש עבור כמה יישומים צי ייעודי.

סטנדרטים אלה, יחד עם הנחיות לניתוק מחבר (SAE J2894) ואבטחת סייבר (SAE J30/ISO 21434), יוצרים מערכת אקולוגית מקיפה המבטיחה כי EVs הם בטוחים, יעילים וידידותיים למשתמש.

כיצד SAE מפתחת סטנדרטים: תהליך שיתוף פעולה

תקני SAE אינם נוצרים על ידי ארגון יחיד, אלא באמצעות תהליך קפדני המבוסס על קונצנזוס הכולל מומחים בתעשייה, הרגולטורים הממשלתיים, האקדמיה ונציגי הצרכנים.התהליך מתחיל בדרך כלל עם ועדה המזההה צורך - לדוגמה, רמת כוח חדשה או מתודולוגיה של תביעה סוללות.הוועדות מסמך, אשר נבדק על ידי לוחות טכניים מרובים וכפוף לציבור.

ועדות SAE נפגשות באופן קבוע הן באופן עצמאי והן באופן כמעט, עם השתתפות מיצרניות גדולות כמו פורד, הגנרל מוטורס, סטלנטיס, וטסלה, כמו גם הספקים החד-אחת (Bosch, Denso), כלי חשמל ומעבדות לאומיות (NREL, ארגוננן) הוועדה מחולקת על ידי התמחות: לדוגמה, ועדת הרכב SAE Electric מפקחת J17, בעוד הסוללות מאפשרות טיפול מיוחד J368.

אחד ההיבטים הייחודיים של SAE הוא הנכונות שלה לשלב טכנולוגיות מתפתחות לסטנדרטים באופן פרואקטיבי, ולא לחכות לדומיננטיות שוק.לדוגמה, את ה-NACS (North American Charging Standard) על ידי טסלה הובילה את SAE להקים קבוצת עבודה שהפכה במהירות ל- SAE J3400 ב-2023. גישה גמישה זו שומרת על הסטנדרטים הרלוונטיים גם כאשר התעשייה מתפתחת במהירות.

השפעה על התעשייה והצרכנים

יתרונות היצרן

עבור יצרנים, תקני SAE להפחית את המאמץ הנדסי ואת זמן לשוק על ידי מתן פתרונות מדף עבור טעינה, בטיחות סוללה ותקשורת. במקום כל יצרנית רכב לפתח מחבר ופרוטוקול קנייני - אשר ידרוש כל תחנת טעינה לתמוך ממשקים מרובים - הם יכולים פשוט לתכנן J1772 או J3400. סטנדרטיזציה זו גם מורידה עלויות באמצעות נפח של רכיבים כמו תקעים, מעגלים משולבים, ניהול סוללות גבוה.

יתר על כן, התקנים להקל על מיזמים משותפים ופסדונים.כאשר שני OEM מסכימים לשתף ממשק משותף, הם יכולים למנף השקעות תשתיתיות טעינה של זה.תקני SAE מתייחסים לעתים קרובות תקנות ממשלתיות; עמידה יכולה לייעל את תהליך ההולוגה עבור כלי רכב חדשים, עוזר יצרני רכב להביא מוצרים לשוק מהר יותר.

חווית צרכנים

עבור צרכנים, היתרון הגלוי ביותר הוא לטעון בין-יכולת.נהג עם Chevrolet Bolt יכול להשתמש באותו גובה ציבורי רמה 2 מטען כמו נהג עם BMW i4, כי שניהם לדבוק SAE J1772. עם אימוץ האחרון של SAE J3400 (NACS), כמעט כל EVs חדשים שנמכרו בצפון אמריקה יצטרפו בקרוב לחיבור פיזי אחד, לחסל את הצורך עבור מתאם זה הוא מעודד ביטחון הצרכנים קריטי עבור בנייה אחידה.

בטיחות היא עוד יתרון צרכנים גדול.J3100 מבטיחה כי חבילת סוללות EV פוגשת קריטריונים מחמירים של בורחים תרמיים, הפחתת הסיכון של אש לאחר התרסקות או כישלון פנימי.בנוסף, J3068 מבטיחה כי ביצועי סוללה ניתן לבדוק וניתן להזין מחדש, המאפשר לצרכנים להשוות את שיעורי ההשפלה על פני מודלים. כמה מדינות וחברות שירות להסתמך על תקני SAE כדי להעפיל כלי רכב עבור Rebates או תוכניות הסמכה משומשות.

תשתיות ואינטגרציה

מפעילי רשת גם מסתמכים על תקני SAE. J1772 ו-J2954 מגדירים את שכבות פיזיות ותקשורת, ומבטיחים כי התחנה שנבנה היום תפעל עם כלי רכב המיוצרים שנים מאוחר יותר. J2931 מאפשרת תכונות טעינה חכמות כגון איזון עומס, זמן של תזמון, ושינויים בביקוש, שבו השירות יכול להפחית באופן זמני את העומס במהלך הביקוש לרשת השיא.

טעינה אלחוטית (J2954) אטרקטיבית במיוחד עבור פעולות צי אוטומטיות, שבו כלי רכב באותו מקום שוב ושוב.כאשר כלי רכב אוטונומיים הופכים נפוצים יותר, מחופי טעינה אלחוטית יאפשרו להם לטעון ללא התערבות אנושית, צמצום זמני השבתה.

כיוונים עתידיים: שילוב של תקנים לעתיד ירוק יותר

XFC מהיר (XFC)

אחת מנקודות הכאב הגדולות ביותר עבור בעלי EV היא זמן טעינה.כדי לטפל בזה, SAE מפתחת סטנדרטים עבור צ'ינג מהיר (XFC) כי רמות כוח היעד מעל 350 קילוואט - עד 1MW עבור כלי רכב כבדים. SAE J3271, כרגע בטיוטה, להגדיר מחבר חדש ורכב מסוגל לטפל 1MW של כוח מתמשך.

סוללות מעגליות ומחזוריות

כמיליוני סוללות EV להגיע לסוף החיים, SAE עובד על סטנדרטים עבור disassembly, reuse, ומחזור. SAE J3235, תחת פיתוח, יספק מסגרת לבדיקת סוללות שני לחיים עבור יישומים אחסון נייח.זה יגדיר קריטריונים לשימור, שיעור טעינה עצמית, והתנגדות פנימית לסוללת פורשה עבור אחסון אנרגיה בקנה מידה גדול, בדומה ל-J54 תכונות אבטחה חיוניות עבור אחסון נתונים.

רכב אל-גריד (V2G) ו-Bdirectional Charging

טעינה עקיפה מאפשרת לא רק לקבל אנרגיה, אלא גם לשלוח אותה חזרה לרשת או לבית. SAE J3072 הוא תקן העיקרי המכסה את התקשורת V2G ושליטה.זה מגדיר את לחיצת היד בין כלי רכב ומטענים, את מגבלות העברת החשמל, ואת ממשקי הבטיחות הדרושים כדי למנוע אי (הנקה של רשת במהלך כוח מחוץ לרמה).

EVs אוטונומיים ומשותפים

SAE J3016 (Taxonomy והגדרות עבור נהיגה אוטומטית) אינו ספציפי לרכבים חשמליים, אבל רמות האוטומציה הנהיגה שלה (רמה 0–5) רלוונטיות יותר ויותר עבור EVs כי צריך לנווט לתחנות טעינה באופן אוטונומי. וועדות SAE פועלות לשלב סטנדרטים טעינה עם תקני נהיגה אוטונומיים כך מונית נהיגה עצמית יכולה לתקשר עם מוטה אלחוטית, להתאים את עצמה, ולהתחיל ללא כל פעולה אנושית.

אבטחת סייבר ועדכונים אוויריים

EVs מודרניים מסתמכים מאוד על תוכנה, ממערכות ניהול סוללות כדי להשיג מידע. SAE J3061 (Cybersecurity Guidebook) ו- ISO/SAE 21434 מעודכנים כדי לטפל בפגיעות הייחודיות של מערכות voltage גבוהות וטעינה תקשורת.לדוגמה, שחקן זדוני יכול לטבול באופן תיאורטי עם מושב טעינה על סוללה או נזק לרכב.

השפעה גלובלית וההגינות

בעוד SAE הוא בעיקר ארגון צפון אמריקה, הסטנדרטים שלה מאומצים או מתייחסים לאזורים רבים אחרים. SAE J1772, למשל, השפיעו על הפיתוח של IEC סוג 1 ו- Type 2 מחברים, ו SAE J2954 מיישר עם סדרת IEC 61980 להעברת חשמל אלחוטית. SAE משתתפת באופן פעיל ב-ISOEC 2 ו- IEC TC 69 כדי להבטיח כי הסטנדרטים שלה תואמים עם נורמות בינלאומיות אלה, אשר מאפשרות שימוש במרכיבים אוטומטיים של כלי רכב משותפים.

עבור סין ואירופה, סטנדרטים נפרדים קיימים (GB / T ו CHAdeMO הם הבולטים ביותר), אבל תקני SAE נשארים בעלי השפעה באמצעות הקפדה הטכנית ואימוץ נרחב שלהם. בשנת 2023, ההחלטה של SAE לתקינה את מחבר NACS של טסלה כמו J3400 היה אירוע ציון דרך שיחד ביעילות את תקן הטעינה בצפון אמריקה, תוך מתן כמעט כל יצרנית רכב וטעינה רשת להתחייב לתכנון זה סביר יותר לכונן את האזורים הגלובליים אחרים.

מסקנה: קרן עבור ניידות בת קיימא

החברה של מהנדסי הרכב הייתה כוח שקט אך חיוני מאחורי המהפכה של כלי הרכב החשמליים.על ידי יצירת ושמירה על סטנדרטים עבור ממשקי טעינה, בטיחות סוללות, העברת כוח אלחוטי, תקשורת רשת, SAE מבטיחה כי EVs הם בטוח, בין-קשה, ואמין. עבור יצרנים, סטנדרטים אלה להפחית עלויות ולהגדיל את הפיתוח; עבור צרכנים, הם מפשטים את החוויה הטעינה ולשפר את הבטיחות; עבור הסביבה, הם מאפשרים מעבר חלקי תחבורה נקייה.

בעוד הטכנולוגיה ממשיכה להתקדם - עם סוללות מוצקות של המדינה, טעינה מגה-וואט ומוטיבציה אוטונומית -SAE תישאר בחזית, לעדכן סטנדרטים קיימים ויצירת אלה חדשים.המחויבות של הארגון לתהליך סטנדרטיזציה שיתופי, שקוף וזרבי הוא בדיוק מה שמערכת האקולוגית של EV המתפתחת במהירות.אם אתה מהנדס תכנון ערכת סוללות חדשה, מנהל תכנון תשתית טעינה, או בהתחשב בכלי הרכב החשמלי הראשון שלך, SAE הם בדיוק מה שהופך את כל העבודה לבלתי נראית.