ปลั๊กและการเชื่อมต่อรถไฟฟ้ากับแหล่งจ่ายพลังงาน

เนื่องในโอกาสที่รถพลังงานไฟฟ้ากำลังจะกลายมาเป็นส่วนหนึ่งในชีวิตประจำวัน ดังจะเห็นได้จากการที่รัฐบาลเริ่มมีการพลักดันเร่งออกร่างมาตรฐานที่เกี่ยวข้องกับรถพลังงานไฟฟ้าต่างๆ ทางบริษัทเกรียงประภาจำกัดจึงขอแนะนำ รูปแบบการชาร์จพลังงานต่างๆ ที่เป็นมาตรฐานในขณะนี้

Mode การชาร์จพลังงาน

ตามกฎข้อบังคับ IEC/EN 61851-1 ได้แบ่ง mode การชาร์จพลังงานรถไฟฟ้าออกเป็นสี่ mode ดังนี้

Mode 1

ใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ รองรับแรงดันสูงสุด 16 A, type A 30 mA RCD protection ต่อเข้ากับซ็อกเก็ต (เต้ารับ) แบบใช้ตามครัวเรือนทั่วไป พบได้เฉพาะภายในบ้านหรือพื้นที่อยู่อาศัยเท่านั้น ใช้เวลาประมาณ 6 ชั่วโมงขึ้นไปในการชาร์จพลังงานให้เต็ม

ในกฎหมายบางประเทศ เช่นสหรัฐอเมริกา ไม่อนุญาตให้ติดตั้ง Mode 1 สำหรับชาร์จพลังงาน

Mode 2

เป็นการต่อยอดออกมาจาก Mode 1 ใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ รองรับแรงดันสูงสุด 32A, type A 30 mA RCD protection สายเคเบิ้ลจะต้องมีอุปกรณ์รักษาความปลอดภัย PWM ในตัว ต้องมีการเชื่อมต่อสายดิน ซึ่งใน mode 1 ไม่มี ทำให้มีค่าใช้จ่ายในการติดตั้งมากกว่า Mode 1 พบได้เฉพาะภายในบ้านหรือพื้นที่อยู่อาศัยเท่านั้น ใช้เวลาประมาณ 6 ชั่วโมงขึ้นไปในการชาร์จพลังงานให้เต็ม

*PWM – Pulse Width Modulation – คืออุปกรณ์ป้องกัน ที่ทำหน้าที่แลกเปลี่ยนสัญญาณระหว่างรถไฟฟ้ากับแหล่งจ่ายพลังงาน หากรถไฟฟ้าไม่มี PWM ติดตั้ง กระแสไฟฟ้าขณะชาร์จพลังงานจะถูกจำกัดอยู่ที่ 16 A เท่านั้น

*รถไฟฟ้าที่ชาร์จพลังงานด้วย mode 1 และ 2 มักจะเป็นรถขนาดเล็กเช่น จักยานไฟฟ้า, จักรยานยนต์ไฟฟ้า

Mode 3

ใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ และการเชื่อมต่อ  type A 30 mA RCD protection ที่ฝั่งอุปกรณ์ควบคุมต่างๆ ลงในแท่นจ่ายพลังงาน และเคเบิ้ลที่ใช้จะต้องรวม PWM ด้วย

ซ็อกเก็ตสำหรับต่อสายเคเบิ้ลเป็นซ็อกเก็ตแบบพิเศษ ที่คำนึงถึงความปลอดภัย และประสิทธิภาพการใช้งาน เป็นสำคัญ ตามกฎหมายของหลายๆ ประเทศ ได้กำหนดให้แหล่งจ่ายพลังงานในพื้นที่สาธารณะ เช่นตามจุดจอดรถสาธารรณะ ต้องติดตั้งแหล่งจ่ายพลังงานในแบบ Mode 3 ขึ้นไปเท่านั้น เนื่องจากมีความปลอยภัยสูงกว่า Mode 1 และ 2

Mode 4

ใช้ไฟฟ้ากระแสตรง ซึ่งจะเป็นแบตเตอร์รี่สำรอง หรือแหล่งจ่ายกระแสไฟฟ้ากระแสตรงอื่นๆ ต่อเข้ากับรถไฟฟ้า หนึ่งในคุณสมบัติสำคัญคือชาร์จพลังงานได้เร็วกว่า Mode อื่นๆ

มาตรฐาน IEC 62196-2 ได้กำหนดคุณสมบัติของปลั๊กและซ็อกเก็ตสำหรับการเชื่อมต่อใน Mode 3/4 เอาไว้ และ Scame เองก็เป็นหนึ่งในผู้ออกแบบหัวปลั๊กและซ็อกเก็ตร่วมกับ EV Plug Alliance

ตารางเปรียบเทียบหัวต่อสำหรับการชาร์จรถไฟฟ้าใน Mode 3

	Type 1	Type 2	*Type 3A	*Type 3C
Circuit	Single-phase	Single/Three-phase	Single-phase	Single/Three-phase
Current	32A	70 A (1 phase) 63 A (3 phase)	16 A	70 A (1 phase) 63 A (3 phase)
Max. V	250 V	480 V	250 V	480 V
No. of contacts	5	7	4	7
Connector

*Type 3 เป็นการออกแบบโดย Scame ร่วมกับ EV Plug Alliance

ตัวอย่างหัวต่อแบบต่างๆ ที่ Scame ผลิต

Type 3A Connector

Type 3A Connector เริ่มผลิตในอิตาลี่ตั้งแต่ปี 2000 โดยออกแบบให้เป็น Interlock Socket เพื่อการเชื่อมต่อใน Mode 3 โดยเฉพาะ Scame เลือกเสนอรูปลักษณ์ที่ต่อยอดมาจากพาวเวอร์ปลั๊ก SCAME IEC309 อันเป็นเอกลักษณ์ส่วนตัวของ Scame เอง

ด้วยการนำ Quick snap-on มาใช้งาน และเพิ่มจุด contact สำหรับยืนยันการเชื่อมต่อของหัวปลั๊กอยู่ตลอดเวลา หากจุด contact ที่ว่าหลุดออกก็จะตัดไฟทันที เพื่อเพิ่มความปลอดภัยการใช้งาน

เนื่องจากซ็อกเก็ตมีขนาดเล็ก จึงแนะนำให้ใช้กับยานยนต์ขนาดเล็กเช่น จักรยานยนต์ ที่รองรับพลังงานน้อยกว่า 3kW และผู้ติดตั้งสามารถนำไปติดตั้งในบริเวรพื้นที่ส่วนตัวเพื่อใช้งานใน Mode 1 เช่นลานจอดรถในบ้านได้

Type 3C Connector

Type 3C Connector ออกแบบมาสำหรับยานยนต์ขนาดใหญ่ที่ต้องการพลังงานในการชาร์จมากกว่า 3kW เช่นรถยนต์ไฟฟ้า และได้รับการส่งเสริมโดย EV Plug Alliance ให้เป็นโซลูชั่นหนึ่งเดียวสำหรับยุโรป (single European solution)

ด้านรูปลักษณ์เป็นการต่อยอดออกมาจาก Type 3A  อีกทีหนึ่งโดยมีคุณสมบัติการป้องกันพื้นฐานเช่นป้องกันการสัมผัสขั่วไฟฟ้าอย่างไม่ได้ตั้งใจ และเพิ่มจุดเชื่อมต่อสำหรับตรวจสอบว่าปลั๊กถูกต่อเข้ากับซ็อกเก็ตอยู่หรือไม่ เช่นเดียวกับ Type 3A

Scame เลือกใช้วัสดุที่ทนทานเป็นพิเศษ เพื่อให้ปลั๊ก Type 3 รองรับการใช้งานอย่างหนักหน่วง ไม่ว่าจะเป็นวัสดุทนความร้อน ทนต่อกรดด่าง และรองรับแรงกระแทก เป็นไปตามมาตรฐานของอุตสาหกรรมรถยนต์ (IP44-IP54, IPXXD, IK08)

Type 2 Connector with Shutters

เนื่องจากมาตรฐานหัวต่อ Type 2 ได้กำหนดคุณสมบัติการป้องกันไว้เพียง IPXXB (ป้องกันการสอดนิ้วเข้าไป) ซึ่งไม่ครอบคลุมเงื่อนไขการใช้งานใน Mode 3 โดยทีเดียว Scame จึงได้ออกแบบหัวต่อใหม่โดยเพิ่มชัตเตอร์เข้าไปเช่นเดียวกับที่ทำใน Type 3A และ Type 3C ทำให้ยกระดับคุณสมบัติการป้องกันกลายมาเป็น IPXXD ได้ (ป้องกันการสอดเส้นลวด, สายไฟ เข้าไป)

รูปแบบการเชื่อมต่อระหว่างแหล่งจ่ายพลังงานกับรถไฟฟ้า

การเชื่อมต่อรถกับแท่นจ่ายกระแสไฟมีได้หลายรูปแบบตามแต่ผู้ผลิต ซึ่งจะแบ่งได้เป็นสามแบบดังนี้

Case A	Case B	Case C
สายเคเบิ้ลติดตั้งถาวรกับรถไฟฟ้า	สายเคเบิ้ลสองหัวที่สามารถถอดเก็บได้	สายเคเบิ้ลติดตั้งถาวรกับแหล่งจ่ายกระแสไฟฟ้า

จะเห็นว่าใน Case B จะเป็นรูปแบบที่ยืดหยุ่นที่สุดเนื่องจากผู้ใช้งานไม่ต้องกังวลว่า สายเคเบิ้ลที่ติดมากับรถไฟฟ้า หรือแหล่งจ่ายพลังงาน จะสามารถนำไปเสียบเข้ากับอีกฝั่งได้หรือไม้ โดยผู้ใช้งานเพียงหาสายเคเบิ้ลที่มีหัวต่อทั้งสองด้านรองรับกับอุปกรณ์อื่นๆ ที่ผู้ใช้งานมีอยู่ก็เพียงพอแล้ว

ตัวอย่าง cord set แบบต่างๆ ของ Scame สำหรับการชาร์จใน Case B

Type 3A ไป Type 1	Type 3C ไป Type 1	Type 2 ไป Type 1

DOMINO Units

กล่องสวิตช์บอร์ด สำหรับติดตั้งบนผนัง เพื่อทำเป็นจุดชาร์จพลังงานให้กับรถไฟฟ้า ด้วยคุณสมบัติการออกแบบแบบโมดูล่าของ DOMINO Series ทำให้ผู้นำไปใช้งานสามารถปรับเปลี่ยนอุปกรณ์ได้ตามต้องการ รองรับการใช้งานใน Mode 3 และป้องกันการสัมผัสขั้วสายอย่างไม่ได้ตั้งใจ สามารถยืนยันตัวตนผู้ใช้งานเพื่อป้องกันผู้ที่ไม่ได้รับอนุญาตมาขโมยไฟฟ้าไปใช้ได้