1. SAE J1772 e CCS1
O padrão SAE J1772 foi lançado em 1996, adotando um conector de 5 pinos que suporta carregamento CA de 120 V/240 V com potência máxima de cerca de 19 kW. O CCS1 adiciona dois terminais CC ao design do J1772, formando uma estrutura dividida verticalmente. O lado CC suporta até 1000 V/400 A, com um limite de potência em torno de 350 kW. Muitos modelos antigos da General Motors, Ford e outras montadoras adotaram esse padrão.
Os principais elementos do padrão SAE J1772 podem ser resumidos como "uma interface, dois níveis de potência, cinco pinos, comunicação completa e múltiplas proteções".
- Uma interface:
Define a interface física do conector entre veículos elétricos e carregadores na América do Norte, chamada de "Tipo 1" ou "conector J". Ela também forma a base da entrada de carregamento rápido CC CCS1 (Combo).
- Dois níveis de potência:
O carregamento CA é dividido em Nível 1 e Nível 2.
– O Nível 1 utiliza eletricidade doméstica monofásica de 120 V a 12–16 A, fornecendo 1,4–1,9 kW, ideal para carregamento doméstico noturno.
– O Nível 2 utiliza eletricidade monofásica de 240 V, até 80 A, com potência máxima de 19,2 kW para carregamento residencial ou público.
- Cinco pinos:
O conector inclui cinco pinos — L1 (linha), N (neutro), PE (terra de proteção), CP (piloto de controle) e PP (piloto de proximidade). CP e PP permitem a comunicação PWM e a detecção do conector, garantindo que a energia seja fornecida somente após uma conexão segura e negociação de parâmetros.
- Handshake completo:
Antes do carregamento, a linha CP envia um sinal PWM de 1 kHz cujo ciclo de trabalho indica a corrente máxima disponível do carregador. O veículo detecta o ciclo de trabalho e fecha o relé interno S2, após o qual o carregador alterna para o "Estado C" para fornecer energia. Se o sinal for perdido ou apresentar alguma anormalidade, o sistema se desconecta imediatamente.
- Múltiplas proteções:
O padrão inclui proteções contra sobrecorrente, sobretemperatura, fuga de corrente, monitoramento de isolamento e conexões incorretas. Travas mecânicas e microinterruptores impedem a desconexão com o cabo energizado e desconexões acidentais.
Por meio desses cinco elementos, o SAE J1772 fornece uma estrutura de carregamento CA unificada, segura e escalável para veículos elétricos na América do Norte e serve como base para a interface Combo de carregamento rápido CC posterior — CCS1. Como o CCS1 é uma extensão da interface CA SAE J1772 para carregamento rápido CC, ele é frequentemente chamado de "SAE J1772 Combo".
CCS1
Os principais aspectos do CCS1 podem ser resumidos em uma interface, dois modos de carregamento, uma estrutura de 7 pinos e comunicação unificada.
Baseado no design CA J1772 de 5 pinos, dois pinos CC de alta corrente (CC+ e CC–) são adicionados abaixo, formando um conector Combo 1 de 7 pinos. Quando apenas a seção superior é utilizada, ela funciona como um conector CA J1772 com potência máxima de aproximadamente 7,4 kW. Com o conector completo, os dois pinos inferiores fornecem carregamento rápido CC de até 350 kW a 1000 V/500 A.
A comunicação e o controle dependem do pino CP (Control Pilot):
– O carregamento CA utiliza PWM para o handshake básico.
– O carregamento CC utiliza PLC (Power Line Communication) sobre as mesmas linhas CP-PE para implementar a comunicação avançada ISO 15118, realizando negociação de parâmetros, verificações de isolamento, monitoramento de falhas e muito mais.
O pino PE fornece proteção de aterramento, o pino PP utiliza codificação resistiva para detectar o status da conexão e os limites de corrente do cabo, e travas mecânicas e microinterruptores impedem a desconexão com o cabo energizado, garantindo a segurança.
Em resumo, o CCS1 utiliza uma interface Combo para suportar carregamento CA e CC. Com a entrada J1772 como base, uma estrutura de 7 pinos e comunicação unificada CP-PLC, forma um ecossistema de carregamento rápido de até 350 kW na América do Norte.
2. NACS / SAE J3400
O NACS era originalmente um conector proprietário da Tesla. Em 2022, a
Tesla tornou o padrão público, nomeando-o NACS, e em 2024 ele foi adotado pela SAE como padrão recomendado SAE J3400. O NACS utiliza um design integrado ultrafino, combinando CA e CC em um único conector compacto — cerca de metade do tamanho do CCS — e suportando carregamento rápido CC de até 1000 kW.
Os principais elementos do SAE J3400 podem ser resumidos em cinco pontos:
- Interface integrada
Os contatos CA e CC são integrados em um único conector pequeno, diferentemente do design empilhado do CCS1. O tamanho total é cerca de metade do CCS1 e é significativamente mais leve.
- Capacidade de potência:
No modo CA, até 80 A / 500 V (~19 kW)
Em modo CC, o hardware produzido em massa suporta 500 A / 1000 V (~500 kW), com o padrão reservando espaço para atualizações até 1 MW.
- Pinos e comunicação:
Positivo/negativo CC, linha/neutro CA, terra, piloto de controle (CP) e piloto de proximidade (PP) compartilham um layout de 5 condutores. A comunicação segue as normas ISO 15118 / DIN 70121 e é compatível com a lógica de controle CCS, permitindo a reutilização de ECUs veiculares existentes.
- Segurança e certificação:
Atende às normas UL 2251, SAE J3400, IATF 16949 e outros requisitos de segurança e qualidade norte-americanos. O conector incorpora sensor de temperatura, travamento mecânico, proteção contra choques (IP2XB) e vedação IP67.
- Pinos e comunicação:
Atende aos requisitos de segurança e qualidade norte-americanos UL 2251, SAE J3400, IATF 16949 e outros. O conector incorpora sensor de temperatura, travamento mecânico, proteção contra choques (IP2XB) e vedação IP67.
- Mercado e ecossistema:
Desde que foi lançado pela Tesla, fabricantes de automóveis como Ford, GM, Rivian, Volvo e Mercedes anunciaram a adoção nativa do NACS a partir de 2024-2025. Fabricantes de carregadores de terceiros também introduziram conectores e módulos NACS com certificação UL/SAE, e as redes públicas de carregamento estão implementando soluções de conector duplo ou adaptador NACS+CCS.
3. Resumo
A partir da comparação acima, podemos observar que os padrões SAE J1772 e SAE J3400 compartilham uma progressão lógica de herança e desenvolvimento. O SAE J3400 se baseia e expande o J1772, suportando tanto o carregamento CA quanto o carregamento rápido CC de alta potência. Sua corrente regulada máxima atinge 900 A e, ao utilizar simultaneamente os caminhos de condução do lado do veículo e do conector, pode chegar a 1000 A. Ele também introduz a tecnologia V2G e atende aos requisitos de alimentação de reserva, expandindo consideravelmente a funcionalidade em comparação com o SAE J1772.
O SAE J3400 suporta a comunicação digital entre veículos e equipamentos de carregamento, permitindo uma troca de informações e um tratamento de falhas mais eficientes. Ele incorpora os requisitos mínimos de código de erro utilizados pela ChargeX Alliance no carregamento rápido CC, aprimorando a inteligência e a confiabilidade do sistema de carregamento.
O SAE J3400 suporta a comunicação digital entre veículos e equipamentos de carregamento, permitindo uma troca de informações e um tratamento de falhas mais eficientes. Ele incorpora os requisitos mínimos de código de erro utilizados pela ChargeX Alliance no carregamento rápido CC, aprimorando a inteligência e a confiabilidade do sistema de carregamento. Portanto, o mercado norte-americano encontra-se atualmente numa fase em que o CCS1 e o NACS coexistem: o CCS1 continua a ser utilizado em alguns modelos ainda à venda, enquanto o NACS — com maior capacidade de potência, tamanho mais compacto e acesso à extensa rede de Superchargers da Tesla — está rapidamente a tornar-se o padrão do futuro.
