شارژ خودروهای برقی در حالت ۱ و حالت ۲: تفاوت چیست؟

با رشد روزافزون حمل و نقل الکتریکی، نحوه شارژ خودروهای الکتریکی به اندازه خود خودروها اهمیت پیدا کرده است. درک تفاوت بین حالت ۱ و شارژ خودروهای برقی در حالت ۲ برای هر کسی که در زیرساخت‌های خودروهای برقی یا شارژ خانگی فعالیت دارد، ضروری است. اگرچه هر دو از برق AC استاندارد استفاده می‌کنند، اما سیستم‌های ایمنی، قابلیت‌های ارتباطی و انطباق آنها با مقررات بسیار متفاوت است.

شارژ حالت ۱، خودروی برقی را مستقیماً به پریز برق خانگی و بدون هیچ کنترل یا حفاظتی متصل می‌کند که خطرات ایمنی را به همراه دارد و در بسیاری از کشورها محدود شده است. در مقابل، شارژ حالت ۲ خودروی برقی یک دستگاه کنترل و حفاظت درون کابلی را در خود جای داده است که جریان، دما و اتصال به زمین را کنترل می‌کند. این امر آن را به گزینه‌ای بسیار ایمن‌تر و قابل اعتمادتر برای استفاده روزمره تبدیل می‌کند.

برای انتخاب مصرف‌کنندگان و کسب‌وکارها شارژرهای خودروهای برقیدرک این حالت‌ها به تضمین رعایت استانداردهای الکتریکی و ایمنی درازمدت کمک می‌کند. همکاری با یک شرکت معتبر تولیدکننده راهکارهای شارژ خودروهای برقی می‌تواند تضمین کند که تجهیزات شارژ شما گواهینامه‌های جهانی را برآورده می‌کند و عملکرد پایداری را ارائه می‌دهد. در این راهنما، ما توضیح خواهیم داد که حالت ۱ و حالت ۲ چه تفاوتی دارند، چرا حالت ۲ به انتخاب ارجح تبدیل شده است و این برای آینده شارژ خودروهای برقی چه معنایی دارد.

مرور کلی حالت‌های شارژ

در دنیای شارژ خودروهای برقی (EV)، «حالت‌ها» به نحوه‌ی انتقال برق به خودرو اشاره دارند - اینکه چه محافظت‌های ایمنی در محل وجود دارد، کنترل چگونه کار می‌کند و از چه سخت‌افزاری استفاده می‌شود. دو مورد از اساسی‌ترین حالت‌های تعریف‌شده توسط استاندارد بین‌المللی IEC 61851-1 حالت ۱ و حالت ۲ هستند. درک آنها به دارندگان، نصاب‌ها و تولیدکنندگان خودروهای برقی کمک می‌کند تا انتخاب‌های ایمن، مطابق با استاندارد و مقرون‌به‌صرفه داشته باشند.

شارژ حالت ۱ چیست؟

شارژ حالت ۱ ساده‌ترین شکل شارژ AC است: یک خودروی برقی مستقیماً به یک پریز برق خانگی یا صنعتی استاندارد وصل می‌شود، بدون هیچ دستگاه کنترل اضافی یا ماژول ایمنی بین پریز و خودرو. این روش هیچ گونه محافظت درون کابلی، هیچ ارتباطی با خودرو و حداقل اقدامات ایمنی فراتر از اتصال زمین اولیه ارائه نمی‌دهد. طبق IEC 61851-1، در حالت ۱، پریز می‌تواند بسته به منطقه، تک فاز (مثلاً حدود ۲۵۰ ولت با حداکثر ۱۶ آمپر) یا سه فاز (حداکثر ۴۸۰ ولت / ۱۶ آمپر) باشد.

برخی از مزایای حالت ۱ شامل هزینه بسیار پایین و سادگی است. از نظر تاریخی، این روش برای خودروهای برقی اولیه که اندازه باتری و میزان مصرف برق کم بود، قابل قبول بود. با این حال، محدودیت‌های قابل توجهی وجود دارد: از آنجا که هیچ حفاظتی در برابر جریان بیش از حد، خطای زمین یا سیم‌کشی داغ وجود ندارد، خطر برق‌گرفتگی، خطر آتش‌سوزی و گرمای بیش از حد افزایش می‌یابد. بسیاری از حوزه‌های قضایی به دلایل ایمنی، شارژ حالت ۱ را محدود یا کاملاً ممنوع کرده‌اند. به عنوان مثال، در بریتانیا، ایالات متحده آمریکا و سایر نقاط، کدهای ساختمانی محلی یا قوانین ایمنی خودروهای برقی استفاده منظم از آن را مجاز نمی‌دانند.

شارژ حالت ۲ چیست؟

شارژ حالت ۲ با اضافه کردن یک دستگاه کنترل و محافظت درون کابلی (IC-CPD یا ICCP) که در کابل شارژ تعبیه شده است، نسبت به حالت ۱ بهبود یافته است. این جعبه جریان را کنترل می‌کند، نشتی یا خطای اتصال به زمین را تشخیص می‌دهد، دما را ردیابی می‌کند و در صورت ناامن بودن شرایط می‌تواند برق را قطع کند. این حالت همچنان از پریزهای خانگی استاندارد (تک فاز یا در برخی مکان‌ها، سه فاز) استفاده می‌کند، اما با ایمنی بیشتر. طبق استانداردها، حالت ۲ ممکن است جریان‌های بالاتری را مجاز کند - اغلب تا ۳۲ آمپر در ۲۵۰ ولت در حالت تک فاز یا مقادیر مشابه در حالت سه فاز.

مزایای آن واضح است: حالت ۲ محافظت بسیار بهتری نسبت به حالت ۱ ارائه می‌دهد، خطرات ایمنی را کاهش می‌دهد و در عین حال امکان استفاده از تنظیمات نسبتاً ساده خانگی یا قابل حمل را فراهم می‌کند. این حالت به عنوان سطح پایه ایمن‌تر برای دستگاه‌های شارژ خانگی و رایج در شارژرهای خودروهای برقی به طور گسترده پذیرفته شده است. از معایب آن، قدرت حالت ۲ در مقایسه با ایستگاه‌های شارژ اختصاصی هنوز محدود است: زمان شارژ کندتر است و عملکرد آن به شدت به کیفیت پریز، کابل و دستگاه محافظ درون کابل بستگی دارد. جلسات شارژ طولانی مدت ممکن است در برخی موارد هنوز غیرعملی باشد.

چرا حالت ۱ و حالت ۲ را مقایسه کنیم؟

بسیاری از دارندگان خودروهای برقی، اپراتورهای ناوگان و سیاست‌گذاران، حالت ۱ و حالت ۲ را با هم اشتباه می‌گیرند، زیرا هر دو می‌توانند به پریزهای برق روزمره متصل شوند. اما از دیدگاه ایمنی، نظارتی و قابلیت استفاده، آنها تفاوت‌های چشمگیری دارند. مقررات اغلب بین آنچه مجاز (یا دارای گواهینامه) است و آنچه ناامن است، خط می‌کشند. با مقایسه صریح این حالت‌ها، می‌توان فهمید چه زمانی تجهیزات سازگار را مشخص کنید، چه زمانی از یک تولیدکننده با کیفیت راه‌حل‌های شارژ خودروهای برقی خریداری کنید و چه زمانی ریسک به طور غیرقابل قبولی بالا است. این مقایسه، زمینه را برای انتخاب شارژرهای مناسب خودروهای برقی برای کاربردهای خانگی و عمومی فراهم می‌کند.

تفاوت‌های کلیدی بین حالت ۱ و حالت ۲

در اصل، تفاوت بین شارژ حالت ۱ و حالت ۲ در ایمنی، کنترل و قابلیت استفاده نهفته است. حالت ۱ اساساً شارژ اولیه و بدون کنترل را ارائه می‌دهد، در حالی که حالت ۲ محافظت و هوشمندی را ارائه می‌دهد تا شارژ AC را بسیار ایمن‌تر و قابل اعتمادتر کند.

ویژگی‌های ایمنی و حفاظتی

حالت ۱ هیچ گونه محافظت درون کابلی ارائه نمی‌دهد. به محض اینکه به برق وصل می‌شوید، کابل و کانکتور می‌توانند "برق‌دار" شوند و خطرات جدی برق‌گرفتگی، قوس الکتریکی، اتصال کوتاه یا اضافه بار را ایجاد کنند. هیچ مکانیسمی برای تشخیص خطای زمین یا قطع برق در شرایط ناامن وجود ندارد. در مقابل، حالت ۲ شامل یک دستگاه کنترل و محافظت درون کابلی (IC-CPD یا ICCP) است که به طور مداوم جریان، دما و نشتی را کنترل می‌کند. این دستگاه می‌تواند جریان بیش از حد را قطع کند، خطای زمین را تشخیص دهد، از گرم شدن بیش از حد جلوگیری کند و در پاسخ به رویدادهای غیرطبیعی، برق را قطع کند. استاندارد IEC 61851-1 (و بخش‌های مرتبط با آن) اقدامات حفاظتی و ایمنی را برای دستگاه‌های درون کابلی در حالت ۲ الزامی می‌کند، استانداردهایی که حالت ۱ معمولاً نمی‌تواند آنها را برآورده کند.

در بسیاری از حوزه‌های قضایی، شارژ حالت ۱ به صراحت ممنوع یا به شدت محدود شده است زیرا با مقررات ایمنی الکتریکی مدرن مطابقت ندارد. به عنوان مثال، IEC 61851 تعریف می‌کند که حالت ۱ نباید به پیلوت یا کنتاکت‌های کمکی اضافی متکی باشد، که این امر توانایی آن را در رعایت هنجارهای ایمنی محدود می‌کند. در همین حال، دستگاه‌ها و کابل‌های حالت ۲ برای دریافت گواهینامه باید با این هنجارهای ایمنی مطابقت داشته باشند.

توان، جریان و سرعت شارژ

از آنجا که حالت ۱ فاقد کنترل است، مقادیر جریان نامی آن محافظه‌کارانه است. در بسیاری از مناطق، حالت ۱ به ۱۶ آمپر در حدود ۲۵۰ ولت (تک فاز) محدود می‌شود و حداکثر حدود ۳.۷ کیلووات (در تئوری) برای شارژ آهسته AC ارائه می‌دهد.

حالت ۲ می‌تواند با خیال راحت جریان بالاتری را ارائه دهد - در تنظیمات استاندارد تک فاز، اغلب به ۳۲ آمپر در ۲۵۰ ولت می‌رسد و در موارد مطلوب تا ۷.۴ کیلووات توان تولید می‌کند.

در عمل، این بدان معناست که حالت ۲ می‌تواند زمان شارژ را نسبت به حالت ۱، به ویژه برای باتری‌های با اندازه متوسط، کاهش دهد. به عنوان مثال، یک باتری ۴۰ کیلووات ساعتی ممکن است با تنظیمات حالت ۱ کم‌مصرف حدود ۱۰ تا ۱۲ ساعت طول بکشد، اما تحت یک سیستم حالت ۲ با طراحی خوب (بسته به کیفیت پریز، کابل و دستگاه) فقط حدود ۶ تا ۸ ساعت طول می‌کشد. با این حال، هر دو حالت در مقایسه با شارژ سریع AC یا DC سطح ۳ (حالت ۳) نسبتاً کند هستند. در طول استفاده طولانی، توانایی حالت ۲ برای حفظ جریان‌های بالاتر با ایمنی بیشتر، یک مزیت ملموس را فراهم می‌کند، اگرچه گرمایش، افت ولتاژ و تلفات کابل ممکن است همچنان عملکرد را در نصب‌های غیربهینه محدود کند.

ارتباطات / کنترل / هوش

حالت ۱ هیچ کانال ارتباطی ندارد - پس از اتصال، جریان کنترل نمی‌شود و وسیله نقلیه هیچ بازخورد، نظارت یا آگاهی از خطا دریافت نمی‌کند. IC-CPD حالت ۲ هوش اولیه را ارائه می‌دهد: می‌تواند به EV سیگنال دهد تا شروع/توقف کند، وضعیت شارژ را نظارت کند، خطاها را تشخیص دهد و در صورت عبور از آستانه‌های ایمن، برق را قطع کند. اگرچه شارژ هوشمند کامل یا ادغام شبکه را ارائه نمی‌دهد، اما این سطح از کنترل جهش قابل توجهی نسبت به سادگی خام حالت ۱ است.

قانونی بودن، استانداردها و انطباق

در بسیاری از کشورها، حالت ۱ به دلیل فقدان ویژگی‌های حفاظتی، صراحتاً برای شارژ خودروهای برقی ممنوع یا محدود شده است. به عنوان مثال، بریتانیا و چندین حوزه قضایی ایالات متحده، استفاده عمومی یا روتین از حالت ۱ را ممنوع کرده‌اند. IEC 61851-1 به وضوح حداقل الزامات مربوط به حفاظت و تماس پایلوت برای شارژ ایمن را مشخص می‌کند، که حالت ۱ نمی‌تواند آن را برآورده کند. در مقابل، حالت ۲ به گونه‌ای تعریف شده است که شامل دستگاه‌های حفاظتی و ارتباطی باشد و آن را واجد شرایط صدور گواهینامه و استقرار مطابق با استانداردها می‌کند.

استفاده از حالت ۱ برخلاف قوانین برق محلی می‌تواند نصاب‌ها، تولیدکنندگان یا کاربران را در معرض مسئولیت، مشکلات بیمه یا جریمه‌های نظارتی قرار دهد. در همین حال، تجهیزات دارای گواهینامه حالت ۲ از تولیدکنندگان معتبر راهکارهای شارژ خودروهای برقی به تضمین انطباق، قابلیت اطمینان و عملیات ایمن‌تر کمک می‌کند. همچنین با اکوسیستم شارژرهای خودروهای برقی که امروزه فروخته یا مستقر می‌شوند، همسو است.

موارد استفاده معمول و محدودیت‌ها

حالت ۱ عمدتاً به موارد اضطراری یا قدیمی در محیط‌های کم‌خطر (اگر اصلاً مجاز باشد) محدود می‌شود. کاربرد آن برای خودروهای برقی مدرن به شدت محدود است. از سوی دیگر، حالت ۲ به عنوان پایه‌ای برای شارژ خانگی در طول شب یا راه‌حل‌های قابل حمل، به ویژه هنگامی که یک شارژر دیواری اختصاصی یا عمومی در دسترس نیست، بسیار مناسب است. نقطه ضعف آن همچنان توان نسبتاً کم و سرعت شارژ پایین‌تر است - برای کاربرانی که انتظار شارژ سریع دارند، حالت ۲ ممکن است کافی نباشد. همچنین، عملکرد آن به شدت به کیفیت پریز، طراحی کابل و رعایت ایمنی بستگی دارد.

کابل / سخت‌افزار مورد نیاز

حالت ۱ از یک کابل و دوشاخه ساده استفاده می‌کند: بدون قطعات الکترونیکی تعبیه‌شده. حالت ۲ به کابلی نیاز دارد که IC-CPD را در خود جای داده است، که هزینه، اندازه، مدیریت حرارتی و الزامات نظارتی را افزایش می‌دهد. کابل باید برای جریان بالا، عایق‌بندی، محافظت و دوام رتبه‌بندی شود. دوشاخه‌ها و کانکتورها باید استانداردهای ایمنی، دما، فشار مکانیکی و محافظت در برابر نفوذ را رعایت کنند. انتخاب شارژرهای خودروهای برقی که با کابل‌های باکیفیت حالت ۲ و مطابق با استانداردهای یک تولیدکننده باتجربه راهکارهای شارژ خودروهای برقی ارائه می‌شوند، تضمین می‌کند که این الزامات برآورده می‌شوند.

جدول مقایسه: حالت ۱ در مقابل حالت ۲

هنگام مقایسه شارژ حالت ۱ و حالت ۲، تفاوت‌ها فراتر از مسائل فنی هستند - آنها مستقیماً بر ایمنی، قانونی بودن و کاربردی بودن تأثیر می‌گذارند. هر دو حالت به پریزهای برق استاندارد متصل می‌شوند، اما تنها یکی از آنها انتظارات ایمنی و عملکرد جهانی امروز را برآورده می‌کند.

طبق گزارش چشم‌انداز جهانی خودروهای برقی آژانس بین‌المللی انرژی (IEA Global EV Outlook 2024)، بیش از 85 درصد از شارژهای خانگی خودروهای برقی اکنون به کابل‌ها یا شارژرهای دیواری حالت 2 متکی هستند، در حالی که استفاده از حالت 1 به دلیل ممنوعیت‌های ایمنی و طراحی قدیمی، کمتر از 1 درصد است (IEA، 2024).

ملاحظات ایمنی و ریسک

بزرگترین تفاوت بین این دو حالت، حفاظت است. حالت ۱ بلافاصله پس از اتصال برق، برق را فعال می‌کند و هیچ دفاعی در برابر اضافه جریان یا خطای زمین که می‌تواند باعث شوک یا آتش‌سوزی الکتریکی شود، ارائه نمی‌دهد. IC-CPD حالت ۲ به طور مداوم جریان و دما را بررسی می‌کند و در صورت بروز خطا، برق را قطع می‌کند. با رعایت الزامات ایمنی IEC 61851-1، حالت ۲ به طور چشمگیری خطر تصادف را کاهش می‌دهد و انطباق با مقررات بیمه و شبکه را تضمین می‌کند.

راحتی و انعطاف‌پذیری کاربر

شارژرهای حالت ۲، ایمنی و قابلیت حمل را در تعادل قرار می‌دهند. آن‌ها می‌توانند به اکثر پریزهای استاندارد وصل شوند، اما تمام حفاظت‌های ایمنی لازم را نیز شامل می‌شوند. این ویژگی آن‌ها را برای استفاده در منزل، مسافرت یا شارژ موقت در هتل‌ها یا دفاتر ایده‌آل می‌کند. قابلیت حمل آن‌ها به کاربران انعطاف‌پذیری می‌دهد بدون اینکه نیازی به یک شارژر دیواری ثابت داشته باشند. از سوی دیگر، حالت ۱ در اکثر مناطق فاقد تأییدیه است و نمی‌توان با خیال راحت برای شارژ روزانه از آن استفاده کرد.

ملاحظات هزینه

در حالی که کابل‌های حالت ۲ هزینه بیشتری دارند - معمولاً ۱۵۰ تا ۳۵۰ دلار در مقابل کمتر از ۱۰۰ دلار برای حالت ۱ - مزایای ایمنی و انطباق به راحتی از این تفاوت بیشتر است. خرابی حالت ۱ می‌تواند منجر به تعمیرات الکتریکی پرهزینه، خسارت آتش‌سوزی یا حتی ادعاهای مسئولیت شود. در مقایسه با شارژرهای دیواری یا شارژرهای سریع DC، حالت ۲ همچنان یک گزینه مقرون به صرفه و سازگار برای دارندگان خودروهای برقی است. در دراز مدت، تعادل ایمنی، تحرک و مقرون به صرفه بودن آن، آن را به استاندارد ترجیحی در بین تولیدکنندگان و کاربران راه‌حل‌های جهانی شارژ خودروهای برقی تبدیل می‌کند.

چه زمانی (اگر اصلاً) حالت ۱ هنوز استفاده می‌شود؟

موارد استفاده قدیمی/اضطراری

اگرچه شارژ حالت ۱ تا حد زیادی از استفاده خودروهای برقی مدرن حذف شده است، اما هنوز هم می‌توان آن را در سناریوهای محدود یا قدیمی یافت. برخی از مدل‌های اولیه خودروهای برقی و ناوگان‌های آزمایشی قبل از استاندارد شدن شارژ حالت ۲ خودروهای برقی طراحی شده بودند و به پریزهای خانگی پایه بدون کنترل الکترونیکی متکی بودند. امروزه، ممکن است فقط در موقعیت‌های دورافتاده یا اضطراری - مانند زمانی که هیچ شارژر اختصاصی خودروهای برقی در دسترس نیست - استفاده شود. با این حال، از آنجا که حالت ۱ فاقد حفاظت اضافه جریان و خطای زمین است، برای استفاده منظم توصیه نمی‌شود و ممکن است کدهای ایمنی محلی را نقض کند. رانندگان و نصاب‌ها همیشه باید تأیید کنند که هرگونه راه‌اندازی موقت حداقل الزامات ایمنی الکتریکی را برآورده می‌کند.

محدودیت‌ها یا ممنوعیت‌ها در مناطق

بسیاری از مناطق، از جمله اتحادیه اروپا، بریتانیا و استرالیا، به دلیل خطرات آتش‌سوزی و برق‌گرفتگی، حالت ۱ را برای شارژ عمومی یا مسکونی محدود یا کاملاً ممنوع کرده‌اند. در آمریکای شمالی، کدهای ملی برق نیز استفاده از آن را در خارج از محیط‌های کنترل‌شده توصیه نمی‌کنند. برای هر کسی که گزینه‌های شارژ را ارزیابی می‌کند، ایمن‌ترین روش، تغییر به حالت ۲ یا بالاتر است. همکاری با یک تولیدکننده معتبر راه‌حل‌های شارژ خودروهای برقی، تضمین می‌کند که تمام تجهیزات با آخرین استانداردهای IEC 61851 و UL مطابقت دارند.

سوالات متداول

س: تفاوت بین حالت ۱ و حالت ۲ چیست؟

الف) حالت ۱، خودروی برقی را مستقیماً و بدون کنترل ایمنی به پریز برق خانگی متصل می‌کند، در حالی که حالت ۲ برای شارژ ایمن‌تر، یک جعبه محافظ درون کابلی (IC-CPD) اضافه می‌کند.

س: آیا می‌توانم به طور قانونی از حالت ۱ استفاده کنم؟

الف) در بیشتر مناطق - از جمله ایالات متحده، اتحادیه اروپا و چین - حالت ۱ به دلیل نگرانی‌های ایمنی برای شارژ منظم خودروهای برقی تأیید نشده است.

س: چرا حالت ۲ امن‌تر است؟

الف) شامل محافظت در برابر اضافه جریان، نشتی و دما می‌شود و از شوک و آتش‌سوزی جلوگیری می‌کند.

س: حالت 2 چقدر طول می کشد؟

الف) حالت ۲ (تا ۷.۴ کیلووات) می‌تواند یک خودروی برقی ۴۰ کیلووات ساعتی را در ۶ تا ۸ ساعت شارژ کند، که سریع‌تر از حالت ۱ است که ۱۰ تا ۱۲ ساعت طول می‌کشد.

س: آیا همه خودروهای برقی از حالت ۲ پشتیبانی می‌کنند؟

بله، تقریباً همه خودروهای برقی مدرن از شارژ قابل حمل حالت ۲ پشتیبانی می‌کنند.

س: آیا می‌توانم حالت ۱ را به حالت ۲ تبدیل کنم؟

الف) خیر. حالت ۲ به یک مدار حفاظت داخلی نیاز دارد - نمی‌توان آن را از خارج اضافه کرد.

س: کدام را باید انتخاب کنم؟

الف) همیشه حالت ۲ را از یک تولیدکننده معتبر راهکارهای شارژ خودروهای برقی برای ایمنی، انطباق و قابلیت اطمینان طولانی مدت انتخاب کنید.

نتیجه‌گیری

انتخاب حالت شارژ مناسب فقط مربوط به راحتی نیست - بلکه مربوط به ایمنی، انطباق و قابلیت اطمینان طولانی مدت است. در حالی که حالت ۱ زمانی به کاربران اولیه خودروهای برقی خدمت می‌کرد، دیگر مطابق با استانداردهای حمل و نقل الکتریکی مدرن نیست. عدم محافظت و ارتباطات آن، آن را برای شارژ روزمره در اکثر کشورها نامناسب می‌کند. از سوی دیگر، حالت ۲ نشان دهنده حداقل استاندارد ایمن تحت IEC 61851-1 است که ترکیبی از محافظت ضروری، سرعت شارژ متوسط ​​و سازگاری جهانی است.

برای صاحبان خانه، اپراتورهای ناوگان و نصاب‌ها، حالت ۲ بهترین تعادل بین قیمت مناسب و ایمنی را ارائه می‌دهد، به خصوص هنگامی که توسط یک تولیدکننده معتبر راهکارهای شارژ خودروهای برقی ارائه شود. با تشدید مقررات جهانی و افزایش پذیرش خودروهای برقی، سرمایه‌گذاری روی شارژرهای دارای گواهینامه حالت ۲ خودروهای برقی، عملی‌ترین و آینده‌نگرترین تصمیم برای تضمین شارژ ایمن و کارآمد در هر کجا است.