EV充電規格

2011年、欧州自動車工業会（ACEA）は以下の定義を確立しました。

• ソケットアウトレット: 車両に充電電力を供給する電気自動車供給設備（EVSE）上のポートを指します。
• プラグ: EVSEのソケットアウトレットに接続するフレキシブルケーブルの端部を指します。北米では、ケーブルが恒久的に取り付けられているため、ソケットアウトレットとプラグは使用されません。
• ケーブル: EVSEと電気自動車をつなぐ、導体を束ねたフレキシブルな配線を指します。
• コネクタ: 車両のインレットと接続するフレキシブルケーブルの端部を指します。
• 車両インレット: 充電電力を受けるために設計された電気自動車側のポートを指します。

「電気自動車用コネクタ」および「電気自動車用インレット」という用語は、以前、1999年の米国電気工事規程（NEC）第625条において同様に定義されていました。NEC-1999では、「電気自動車供給設備」についても、「構内配線から電気自動車へエネルギーを供給するために特別に設置された」装置全体を指し、「導体、電気自動車用コネクタ、接続用プラグ、およびその他のすべての継手、デバイス、コンセント、装置」を含むものとして概要が示されました。

テスラ（Tesla, Inc.）は、複数の充電器が設置された場所を指して「充電ステーション」という用語を使用し、個々のEVSEを「コネクタ」と呼んでいます。

全米電気輸送インフラ作業評議会（IWC）は、米国における規格確立を目指し、1991年に電力中央研究所（EPRI）によって自動車メーカーと電力会社のメンバーで構成されました。IWCの初期の取り組みにより、1999年の米国電気工事規程（NEC）ハンドブックに概説されている3つの充電レベルが策定されました。

NEC-1999に従い、レベル1充電装置（規程には明記されていませんが、NECハンドブックで定義）は、接地付きの標準的なNEMA 5-20R 3極コンセントを使用してグリッドに接続されていました。さらに、プラグから12インチ（300 mm）以内にresidual current deviceを設置することが義務付けられていました。供給回路には、最大定格電流の125%での保護が求められていました。例えば、16アンペアの連続電流定格の充電装置には、20 Aの遮断器が必要でした。

レベル2充電装置（ハンドブックに規定）は、NEC-1999の下で恒久的に配線され、固定場所にしっかりと配置されるものでした。また、接地および地絡保護に加えて、充電中に車両が起動するのを防ぐインターロック機構と、ケーブルおよびコネクタ用の安全な離脱装置も要求されました。分岐回路を保護するため、40 Aの遮断器（連続最大供給電流の125%に相当）が義務付けられていました。利便性と充電速度を向上させるため、初期の多くの電気自動車（EV）は、誘導式パドル（Magne Charge）または導電式コネクタ（Avcon）を介してEVに接続できるレベル2充電装置の設置を推奨していました。

レベル3充電装置は、車両外の整流器を使用して入力された交流電力を直流に変換し、それを車両に供給していました。執筆当時、NEC-1999ハンドブックは、レベル3充電装置には電力会社側での配電システムと変圧器のアップグレードが必要になると予測していました。

自動車技術会（SAE International）は、2001年に初めて策定されたSAE J1772規格の一部として、北米で使用される電気自動車（EV）充電システムの一般的な物理的、電気的、通信的、および性能上の要件を定義しています。SAE J1772は、交流（AC）電源と直流（DC）電源に対して各2レベルずつ、計4つの充電レベルを規定しています。これらの区別は、配電方式、規格、最大電力に基づいています。

AC充電ステーションは、車両の車載充電回路をAC電源に直接接続します。

• AC レベル1: このレベルは標準的な120 Vの北米コンセントに直接接続し、専用回路の容量に応じて6～16 A（0.7～1.92 kW）を供給できます。
• AC レベル2: 240 V（単相）または208 V（三相）電力を使用して6～80 A（1.4～19.2 kW）を供給し、ACレベル1充電と比較して充電速度が大幅に向上します。

古くなったNEC-1999の定義に基づき誤って「レベル3」充電と呼ばれることもありますが、DC充電はSAE規格では別個に分類されています。DC急速充電では、グリッドのAC電力が車両に到達する前にステーション内のAC-DCコンバータによってDCに変換され、車載のAC-DCコンバータをバイパスします。

• DC レベル1: このレベルは50～1000 Vで最大80 kWを供給します。
• DC レベル2: このレベルは50～1000 Vで最大400 kWを供給します。

SAEがリリースしたその他の充電関連規格には、IEC 62196-2で定義されたタイプ2コネクタを使用する三相AC充電に関連するSAE J3068や、DC充電装置の自動接続を扱うSAE J3105があります。

2003年、国際電気標準会議（IEC）はSAE J1772規格の大部分をIEC 62196-1に取り入れました。

その後、IEC 62196-1は改訂・拡張されてIEC 62196となり、電気自動車向けの多様なプラグタイプと充電モードを網羅する国際規格となりました。この規格は、ドイツではDIN EN 62196、オーストリアではÖVE/ÖNORM EN 62196、スイスではSN EN 62196というDIN規格として認識されています。これは段階的に採用されてきた複数の構成要素で成り立っています。第3部は2014年6月に発行され、軽量電気自動車用コネクタを扱うIEC TS 62196-4は2022年10月に出版されました。第1部は2022年時点で第4版に達しています。

この規格は、充電電流の切り替えを行う信号ピンに関するIEC 61851の定義に従っています。特筆すべき点として、充電ステーションは電気自動車が接続されるまで電圧がかからない状態が維持されるため、充電プロセス中に車両が動作することはありません。

第1部における信号ピンおよびIEC 62196-1充電プラグの定義は、さまざまな技術規制に統合されました。IEC 60309「CEEform」三相コネクタに加え、充電モードは北米のSAE J1772コネクタ（矢崎総業が開発）、日本のCHAdeMOコネクタ、欧州のMennekesコネクタ（VDE-AR-E 2623-2-2）にも採用されています。これらの各コネクタは、エネルギー供給事業者によって提供される公共充電ステーションネットワークの基礎となっています。

IECは充電を（IEC 61851-1に基づき）以下のように分類しています。

• モード1: 標準的な電気コンセントからの低速充電で、単相または三相ACのいずれか。
• モード2: 通常のACコンセントからの低速充電ですが、Park & ChargeやPARVEシステムといったEV特有の保護措置を備えたもの。
• モード3: SAE J1772やIEC 62196-2のように、制御および保護機能を備えたEV専用の多ピンソケットを利用する、低速および高速のAC充電の両方を網羅するもの。
• モード4: CHAdeMOのように、IEC 62196-3のような専用の充電インターフェースを介したDC急速充電。

電気グリッドと「充電器」（電気自動車供給設備）の接続は、3つのケース（IEC 61851-1）に分けられます。

• ケースA: 主電源に接続されるあらゆる充電器を指し、通常は主電源ケーブルが充電器自体に取り付けられており、主にモード1または2に関連付けられます。
• ケースB: 電源側と車両側の両方から取り外せる主電源ケーブルを持つ車載充電器を指し、通常はモード3に対応します。
• ケースC: DC専用充電ステーションに関連するもので、モード4と同様に、主電源ケーブルが充電ステーションに恒久的に取り付けられている場合があります。

北米充電規格（NACS）は、「テスラ充電規格」とも呼ばれ、テスラ（Tesla, Inc.）が開発した電気自動車（EV）用充電コネクタシステムです。2012年以降、北米市場で販売されるすべてのテスラ車で使用されています。2022年11月、テスラはこれを他メーカーも利用できるように公開しました。

現在SAE J3400として標準化が進められているNACSコネクタシステムは、AC充電とDC充電の両方をサポートできるように設計されています。テスラのスーパーチャージャーで使用されている現在のNACSコネクタのバージョンは、最大250 kWの電力を供給可能です。AC電源を使用する場合、NACSシステムは277 Vで最大80アンペアを供給できます。最も一般的な構成では、240 Vで最大48アンペアの電流（11.5 kW相当）を供給し、これは北米の住宅利用における標準的な数値です。

一般的なコネクタには、タイプ1（矢崎総業）、タイプ2（Mennekes）、タイプ3（Scame）、CCSコンボ1および2、CHAdeMO、テスラなどがあります。多くの標準的なプラグタイプは、IEC 62196-2（AC供給用）および62196-3（DC供給用）で定義されています。

• タイプ1: 単相AC車両カプラ – SAE J1772/2009自動車用プラグ仕様に準拠。
• タイプ2: 単相および三相AC車両カプラ – VDE-AR-E 2623-2-2、SAE J3068、およびGB/T 20234.2プラグ仕様に準拠。
• タイプ3: 安全シャッターを備えた単相および三相AC車両カプラ – EVプラグアライアンスが提案。
• タイプ4: DC急速充電カプラ
  • 構成AA: CHAdeMO
  • 構成BB: GB/T 20234.3
  • 構成CC/DD: （予約済み）
  • 構成EE: CCSコンボ1
  • 構成FF: CCSコンボ2

IEC 62196-2および-3に記載されているコネクタ設計
電源	米国	欧州連合	日本	中国
単相AC	タイプ1 (SAE J1772)	タイプ2 (DE, UK) タイプ3 (IT, FR; 現在は廃止)	タイプ1 (SAE J1772)	タイプ2 (GB/T 20234.2)
三相AC	タイプ2 (SAE J3068)		-
DC	EE (CCSコンボ1)	FF (CCSコンボ2)	AA (CHAdeMO)	BB (GB/T 20234.3)
			ChaoJi (計画中)

1990年代後半から2000年代初頭にかけて、GM EV1、Ford Ranger EV、Chevrolet S-10 EVを含むいくつかの電気自動車（EV）が米国で導入されました。これらの車両は、許容可能な充電速度を維持するため、NEC-1999で定義されたレベル2（単相AC）の電気自動車供給設備（EVSE）の使用を推奨していました。EVSEには、誘導式コネクタ（Magne Charge）または導電式コネクタ（主にAVCON）のいずれかが装備されていました。GM、日産、トヨタは誘導式システムを支持し、ダイムラークライスラー、フォード、ホンダは導電式システムを支持しました。

Magne Chargeパドルには2つのサイズがありました。古い大型のパドル（EV1およびS-10 EVに使用）と、新しい小型のパドル（初代トヨタRAV4 EVに使用されましたが、アダプターを介して大型パドル車両とも互換性がありました）です。1994年に導入された大型パドルは液体冷却式車両インレット充電ポートに必要であり、2000年に導入された小型パドルは代わりに空冷式インレットと接続していました。誘導式パドル結合に関する技術要件をまとめたSAE J1773は、1995年1月に初めて発行され、1999年11月に改訂されました。

AVCONコネクタ（左）とその後継であるSAE J1772コネクタ（右）

2001年6月28日、影響力のあるカリフォルニア州大気資源局（CARB）は、低コストで耐久性が高いことを理由に、導電式コネクタを標準として採用しました。その結果、翌3月までにMagne Chargeパドルは製造中止となりました。当時、Avcon（バットアンドピン方式とも呼ばれ、フォード、ソレクトリア、ホンダが使用）、矢崎総業（ピンアンドスリーブ方式とも呼ばれ、RAV4 EVに搭載）、ODU（ダイムラークライスラーが使用）という3つの導電式コネクタが存在していました。Avconバットアンドピンコネクタは、レベル2とレベル3（DC）の両方の充電をサポートし、当初はSAE J1772推奨実施基準の最初のバージョン（1996年）の付録で記述されていました。2001年版ではコネクタの記述が本編に移動し、米国のデファクトスタンダードとして確立されました。IWCは、環境試験と耐久性試験に基づいて、北米向けにはAvconバットコネクタを推奨しました。実装において、Avconコネクタはレベル2に4つの接点（L1、L2、パイロット、接地）を使用し、レベル3にはさらに5つの接点（シリアル通信用に3つ、DC電源用に2つ：L1、L2、パイロット、Com1、Com2、接地、クリーンデータ接地、DC+、DC−）を追加しました。しかし2009年までに、J1772は標準実装として丸型のピンアンドスリーブ（矢崎総業）コネクタを採用したため、矩形のAvconバットコネクタは時代遅れとなりました。