Der SAE-J1772-Steckverbinder (meist „J-Plug“ oder „Typ 1“ genannt) ist der Standard-AC-Ladeanschluss für Elektrofahrzeuge in Nordamerika und Japan. Jedes in Nordamerika verkaufte EV – vom Nissan Leaf bis zum Ford F-150 Lightning – hat einen J1772-Anschluss für AC-Laden. J1772 zu verstehen, ist grundlegend dafür, wie das Laden mit EV auf dem nordamerikanischen Markt funktioniert.
Was ist SAE J1772?
SAE J1772 ist ein von SAE International veröffentlichter Standard. Er definiert den mechanischen Steckverbinder, die elektrische Schnittstelle und das Kommunikationsprotokoll für AC-EV-Laden in Nordamerika. Der Standard umfasst:
- Die physischen Abmessungen von Steckverbinder und Fahrzeugeinlass
- Elektrische Nennwerte (Spannung, Strom)
- Das Control-Pilot-Signal (CP) für die Kommunikation zwischen Ladegerät und Fahrzeug
- Sicherheitsanforderungen
Der J1772-Steckverbinder hat 5 Kontakte:
| Pin | Funktion | Beschreibung |
|---|---|---|
| L1 | Leitung (AC stromführend) | AC-Stromversorgung, 120V oder 240V |
| N | Neutral | AC Rückleitung |
| Schutzleiter (PE) | Schutzleiter | Schutzleiter |
| CP | Control Pilot | PWM-Signal zur Kommunikation |
| PP | Proximity Pilot | Erkennt das Einstecken des Steckverbinders |
Die beiden Leistungskontakte (L1 und N) führen den AC-Ladestrom. Der PE-Kontakt stellt die Schutzerdung bereit. Die CP- und PP-Kontakte übernehmen Kommunikation und Sicherheitsverriegelung.
Control Pilot: So funktioniert J1772-Kommunikation
Das Control-Pilot-Signal (CP) macht J1772 zu mehr als einem einfachen Leistungssteckverbinder. Über den CP-Pin läuft ein PWM-Signal (Pulsweitenmodulation), mit dem EVSE (Ladestation für Elektrofahrzeuge) und Fahrzeug vor und während des Ladevorgangs kommunizieren.
Der CP-Signalablauf:
- Zustand A (12V DC): Kein Fahrzeug verbunden. Die EVSE befindet sich im Bereitschaftsmodus.
- Zustand B (9V PWM): Fahrzeug angeschlossen, aber noch nicht ladebereit. Das bordeigene Ladegerät des Fahrzeugs zieht das CP-Signal auf 9V. Das PWM-Tastverhältnis codiert den maximal verfügbaren Strom (z. B. 16% Tastverhältnis = 10A, 25% = 16A, 50% = 32A).
- Zustand C (6V PWM): Fahrzeug ladebereit. Das Fahrzeug schließt ein Relais, das CP auf 6V zieht und so das EVSE zur Stromversorgung auffordert.
- Zustand D (3V PWM): Das Fahrzeug fordert Belüftung an (wird bei einigen älteren Batteriechemien verwendet).
- Status E (0V): Fehlerzustand.
Dieser Handshake stellt sicher, dass die Stromversorgung erst eingeschaltet wird, wenn das Fahrzeug korrekt angeschlossen und bereit ist. Zugleich erfährt das Fahrzeug, welchen maximalen Strom das EVSE liefern kann.
Der Pin Proximity Pilot (PP) erkennt, ob der Steckverbinder vollständig in den Fahrzeuganschluss eingesteckt ist. Beim Abziehen wird der PP-Stromkreis unterbrochen. Dadurch erhält das Fahrzeug das Signal, den Ladevorgang zu stoppen, bevor der Steckverbinder vollständig herausgezogen ist. So wird ein Lichtbogen an den Strompins verhindert.
Laden mit Level 1 im Vergleich zu Level 2
J1772 unterstützt zwei AC-Ladestufen:
Stufe 1 (120V AC)
Beim Laden der Stufe 1 wird eine normale nordamerikanische Haushaltssteckdose 120V verwendet. Der Steckverbinder J1772 kommt mit einem tragbaren EVSE-Ladekabel (oft EVSE-Kabel oder „Notladekabel“ genannt) zum Einsatz, das an eine standardmäßige NEMA-5-15- oder NEMA-5-20-Steckdose angeschlossen wird.
- Spannung: 120V AC (einphasig)
- Maximalstrom: 12A (Dauerbetrieb) bei einem 15A-Stromkreis oder 16A bei einem 20A-Stromkreis
- Maximale Leistung: ca. 1.4 kW (12A) bis ca. 1.9 kW (16A)
- Typische Ladeleistung: 3–5 Meilen Reichweite pro Stunde
- Anwendungsfall: Laden zu Hause über Nacht, Notladung
Laden mit Stufe 1 ist die langsamste Methode, erfordert aber keine besondere Elektroinstallation. Zu jedem EV gehört ein EVSE-Ladekabel der Stufe 1.
Stufe 2 (240V AC)
Level-2-Laden verwendet einen 240V-AC-Stromkreis (dieselbe Spannung wie elektrische Trockner und Herde in Nordamerika). Eine eigene EVSE wird fest an der Wand montiert oder als tragbares Gerät mit einem NEMA-14-50-Stecker installiert.
- Spannung: 240V AC (einphasig)
- Maximaler Strom: bis zu 80A (abhängig von der EVSE)
- Maximale Leistung: bis zu 19.2 kW (80A × 240V)
- Typische Ladeleistung: 10–30 Meilen Reichweite pro Stunde (abhängig vom fahrzeuginternen Ladegerät)
- Anwendung: Laden zu Hause, am Arbeitsplatz und an öffentlichen AC-Ladestationen
Die meisten privaten Level-2-EVSE sind für 32A (7.7 kW) oder 48A (11.5 kW) ausgelegt. Das integrierte AC-Ladegerät des Fahrzeugs begrenzt die tatsächliche Laderate. Ein Fahrzeug mit einem integrierten Ladegerät der Leistungsklasse 7.2 kW lädt daher mit 7.2 kW, auch wenn das EVSE mehr liefern könnte.
J1772 und CCS1: das Combined Charging System
Der CCS1-Steckverbinder (Combined Charging System, Combo 1) erweitert J1772. CCS1 ergänzt zwei große DC-Kontakte unterhalb des Steckverbinders J1772 und schafft so einen 7-pin-Stecker für AC-Laden (über den J1772-Teil) und DC-Schnellladen (über die DC-Kontakte).
Ein Fahrzeug mit CCS1-Anschluss hat oben einen J1772-compatible AC-Anschluss und darunter die Erweiterung DC. Das bedeutet:
- Jede J1772-Ladestation kann ein CCS1-Fahrzeug laden (nur über die J1772-Pins)
- CCS1 DC-Schnellladegeräte laden CCS1-Fahrzeuge mit bis zu 350 kW
Der J1772-Teil von CCS1 ist identisch mit dem eigenständigen J1772-Steckverbinder. Diese Abwärtskompatibilität war ein zentrales Entwicklungsziel des Standards CCS.
J1772 und NACS
Mit dem Branchenwechsel zu NACS (SAE J3400) für DC-Schnellladen verändert sich die Rolle von J1772. NACS übernimmt sowohl AC- als auch DC-Laden über einen einzelnen 3-pin-Steckverbinder. Das ist einfacher als die Kombination J1772 + CCS1.
J1772 bleibt jedoch relevant, weil:
- Millionen vorhandener Ladestationen verwenden J1772.
- Die Umstellung auf NACS gilt für Neufahrzeuge ab 2025.
- Adapter von NACS auf J1772 ermöglichen NACS-Fahrzeugen die Verwendung von J1772-Ladestationen
- J1772-Ladestationen bleiben noch viele Jahre in Betrieb
In absehbarer Zukunft werden J1772 und NACS im nordamerikanischen Ladesystem nebeneinander bestehen.
J1772 in anderen Märkten
Japan nutzt J1772 (Typ 1) zum Laden mit AC sowie CHAdeMO für DC-Schnellladen. Japanische Elektroautos von Nissan, Mitsubishi und Toyota verwenden J1772-Fahrzeugbuchsen.
Europa und Australien verwenden für das Laden mit AC statt J1772 Type 2 (IEC 62196-2). Type 2 unterstützt dreiphasiges Laden mit AC (bis 43 kW) und bildet die Grundlage für CCS2. J1772 wird in Europa nicht verwendet.
China verwendet GB/T-Steckverbinder sowohl für das Laden mit AC als auch mit DC.
J1772-Steckverbinderspezifikationen
| Parameter | Wert |
|---|---|
| AC Spannung | 120V oder 240V (einphasig) |
| Maximaler Strom | 80A |
| Maximale Leistung | 19.2 kW (240V × 80A) |
| Pinanzahl | 5 |
| Verriegelung | Mechanische Rastverriegelung |
| IP-Schutzart | IP44 (Steckverbinder), IP55 (einige EVSE) |
| Standard | SAE J1772 |
| Steckzyklen | Mindestens 10,000 |
Zusammenfassung
J1772 bildet die Grundlage für das Laden mit AC EV in Nordamerika. Die wichtigsten Punkte:
- 5-pin-Steckverbinder mit Control-Pilot-Kommunikation für sicheres, intelligentes Laden
- Stufe 1 (120V): 1.4–1.9 kW, nutzt eine normale Haushaltssteckdose
- Stufe 2 (240V): Bis zu 19.2 kW, erfordert eine eigene EVSE-Installation
- CCS1-Kompatibilität: J1772 ist der AC-Teil des Schnellladesteckverbinders CCS1 DC
- NACS-Übergang: Neue Fahrzeuge ab 2025 verwenden NACS, doch die Infrastruktur von J1772 bleibt weiterhin relevant.
Für EV-Ladeinfrastrukturprojekte umfasst das Sortiment von CZT an EV-Ladesteckverbindern die Typen J1772, CCS1, CCS2 und NACS für Fahrzeug- und EVSE-Seite.
