普通充電の仕組みの勉強。

普段多用している普通充電。
充電コネクタを突っ込めば充電されるのでどういう風に動作しているのかあまり気にしていませんでしたが、仕様を調べてみました。
残念ながら日本語のサイトにはピンアサインくらいで十分な機能説明が見当たらない。海外資料頼みです。

AC普通充電については、コネクタは国内ではJ1772準拠品となっています。SAEという米国の自動車技術者協会？の規格のようです。
https://en.wikipedia.org/wiki/SAE_J1772



AC充電設備はIEC61851-22で規定されているようなのですが、無料では規格の中身が見られません。しかしこの中身を引用していると思われる資料（インドの自動車業界規格？）があったのでその中身を読んでみました。
https://hmr.araiindia.com/Control/AIS/210201752832PMAIS138_Part1.pdf

p34のANNEX Aに記載あり。充電時の一連のシーケンスはざっくり以下のようなものです。


1. 充電設備側には状態検出用に12V電源（+12V、-12V、±12V振幅のPWMの3種）が用意されており、このパイロット電圧をcontrol pilotラインで充電コネクタ経由クルマ側に引き通す構成となっている。control pilotラインには充電設備側とクルマ側とから状態に応じて抵抗を接続する構成となっていて、抵抗の接続状態に応じてこのcontrol pilotラインの電圧を変化させる。このラインの電圧を充電設備側、クルマ側でそれぞれ検出することで、その電圧の大きさとPWM信号のduty比とを用いて双方で信号のやり取りをしている。
2. 充電コネクタをクルマのソケットに刺していない状態ではcontrol pilotラインがオープンなので充電設備側R1の後段電圧（検出点）は自分の出した+12Vがそのまま検出される。この状態では充電設備側は待機。
3. 充電コネクタをクルマのソケットに刺すと、クルマ側の抵抗R3がcontrol pilotのラインにつながるので電流が流れ充電設備側R1の後段電圧が12V→9Vに変化する。これをもって充電設備側は充電コネクタがクルマに刺さったことを認識。
4. 充電設備側はACの供給準備ができていればcontrol pilotのラインに±12V、1kHzのPWM信号を出力する。なおこのPWM信号のduty比範囲は5%～96%で、6A～80Aの最大電流指令値となる。
5. クルマ側では、準備OKで充電シーケンスを進める場合はS2をオンする。クルマ側の抵抗R2がcontrol pilotラインにつながるので、充電設備側のR1後段電圧は9V→6Vとなる。これをもって充電設備側はクルマ側の準備完了を認識。
6. 充電設備側はACラインのコンタクタを投入してクルマにAC200Vを接続する。
7. クルマ側の車載充電器はPWM信号のduty比で示された最大電流値以下の範囲で充電電流を制御する。

以上から、普通充電の場合、充電設備側からクルマ側へ指示しているのは充電電流の最大値のみで、充電電流そのものは指示しません。充電電流はPWM信号のduty比で指示される最大値以下の任意の値にクルマ側の車載充電器が決定します。

例えば充電器側で6kWの設定をすると、200Vなら30Aなので50%dutyのPWMを送出。3kWの設定をすると15Aなので25%dutyのPWMを送出。（算出式は電流の大きさにより2種類あり。詳細はURL資料参照。）
なお最大96%duty時では最大電流80A。このとき、240V入力では19.2kWまで制御としてはサポートされています（実際に流せるかは主回路設計で制約）。

クルマ側が充電設備が指示する最大値以下の電流をとる分には、充電設備側からするとクルマ側の都合で電流を絞っているのだろうとの認識で何もしないです。
回路図には各相電流を見るセンサがないので、そもそもいくら電流が流れているかは基本見ていない感じです（表示用などで見ているかもしれませんが、規格としては要求されていない）。規格でも漏電検知は要求事項がありますが、最大電流を超えた場合に充電設備側でどうするかは書いてありません。おそらく事故電流などが流れるとブレーカを飛ばすことはすると思いますが。

8. クルマ側は充電が完了すると、S2をオフとする。これにより充電設備側R1の後段電圧は6V→9Vとなるので、充電設備側はクルマ側の充電完了を認識してコンタクタをオフしてクルマへのAC200Vを切断する。
9. 充電コネクタをクルマから外すとcontrol pilotラインがオープンとなるので充電設備側R1の後段電圧は9V→12Vとなるので、元の待機状態に戻る。

一連の動作の中での各信号の挙動は以下のような感じ。



以上のとおり、充電設備側とクルマ側の制御信号のインターフェースは結構シンプルでアナログな感じでした。
クルマに付属の普通充電用ケーブルについている制御ボックスの機能も、普通充電設備の機能と基本は同じです。

普通充電は、クルマの車載充電器が充電電流の制御など主要な機能を持っており、充電設備側は設備容量やサービスメニューに応じたクルマへの最大電流の指示とAC200Vのコンタクタのオンオフだけをやっている感じです。
急速充電は充電設備側がいろいろ機能を持っていますが、考え方はだいぶ異なります。

ちなみに、欧州CCSでは制御ロジック面では上記と基本同じですが、ACラインは三相までサポートされており規格的には100kWまで考えてあるようです。単相でここまでパワーをとるのは不合理で三相をサポートしているのは先見の明があるなと思います。