Blog

Що знаходиться під капотом? Швидкі зарядні пристрої постійного струму: Забезпечення швидкого поповнення заряду для електромобілів

Якби інфраструктура зарядки електромобілів вимагала багатогодинного очікування в довгих чергах, ринку електромобілів не існувало б. Завдяки громадським зарядним станціям, які мають тенденцію до збільшення потужності для все більш короткого часу зарядки, електромобілі знаходять завзятих покупців. Інфраструктура зарядних станцій стрімко розширюється – світовий ринок систем швидкої зарядки електромобілів може досягти 10.82 мільярди до 2031 року, зростаючи із середньорічним темпом приросту майже на 16.6% протягом 2022-2031 років. 1

Існує два способи зарядки електромобіля – за допомогою бортового зарядного пристрою змінного струму 1 або 2 рівня (OBC), часто з ночівлею вдома, або за допомогою швидкого зарядного пристрою постійного струму (DCFC). Під час заряджання змінним струмом OBC перетворює змінний струм на постійний у транспортному засобі, а під час швидкого заряджання постійним струмом перетворення відбувається на зарядній станції. DCFC можуть скоротити час заряду до 15-45 хвилин для поповнення заряду на 80%. Це впливає на термін служби акумулятора, однак така надшвидка зарядка зазвичай рекомендується для комерційних транспортних засобів з великими акумуляторними батареями або для невеликих електромобілів під час тривалих поїздок.

У цій заключній главі серії “Що під капотом” від Wolfspeed розглядаються швидкі зарядні пристрої постійного струму, їхні енергетичні характеристики, архітектура, зв’язок та сумісність.

швидкий зарядний пристрій функціональність

DCFC забезпечує живлення на рівні 3 (L3), найвищому рівні зарядний пристрій рівень потужності, описаний у статті про стандарти зарядних пристроїв. 2 швидкісні зарядні пристрої постійного струму обходять OBC, заряджаючи батарею безпосередньо і значно скорочуючи час, необхідний для заряджання електромобіля. Однак OBC все ще залишається “мозком” процесу заряджання, який контролює зарядний пристрій, обмінюється з ним даними про рівень заряду акумуляторної батареї та стан системи, а також обробляє спрацьовування захисних механізмів.

Швидкі зарядні пристрої мають роз’єми, сумісні з одним або декількома стандартами або власними специфікаціями – CCS, CHAdeMO, GB/T і Tesla 2 – і виводять близько 200 В постійного струму і до 900 В

-Діапазон 1000 В постійного струму для підтримки широкого спектру транспортних засобів, включаючи гібриди та електромобілі з акумуляторними батареями (BEV). DCFC приймають на вході трифазну напругу 400-600 В змінного струму і, як такі, не призначені для домашнього використання, де наявний однофазний змінний струм з більш низькою напругою не може підтримувати цільові вихідні рівні L3.

Сучасні DCFC доступні в основному в двох типах реалізації.

• Автономні: Ці зарядні пристрої, що мають всю схему зарядного пристрою та функціональність від мережі до транспортного засобу в одному корпусі, видають 50-250 кВт постійного струму. Ці блоки живляться безпосередньо від ліній середньої напруги (НН) від підстанції.
• Розділений: Розділені на два блоки – блок користувача та блок живлення, а також блок зв’язку, зарядні пристрої подають 175-350 кВт на транспортний засіб. Пристрій користувача живиться через [відносно] низьковольтну (LV) шину постійного струму від блоку живлення. Розділений зарядний пристрій дозволяє використовувати великий трансформатор гальванічної розв’язки між силовим блоком і лінією високої напруги від підстанції. Перевагами є потенційно нижчий рівень шуму та більше вільного простору в зоні користувацького блоку.

Високорівнева архітектура

У конструкціях DCFC є значні можливості для налаштування, і, ймовірно, існує стільки ж архітектур, скільки їх існує зарядний пристрій бренди (Рисунок 2). 3 Однак базова архітектура для всіх включає трифазний КРМ, DC-DC перетворювач та цифровий контролер – подібно до архітектури OBC, розглянутої в цьому посібнику. 4 Інші функції, характерні для DCFC, включають механізми захисту, такі як виявлення замикання на землю, показані на рисунку 2, підключення до мережі та різні користувацькі та механічні функції.

Загальна конструкція є модульною з “силовими блоками”, запаралелеленими для досягнення бажаних рівнів потужності. Кожен блок, як правило, має потужність 100-120 кВт і включає КРМ та ізольований DC-DC, наприклад, з топологією ланцюга LLC з чергуванням. Це дозволяє економити електроенергію, дозволяючи вибірково вмикати та вимикати блоки для досягнення бажаної потужності в будь-який час.

Найпоширенішими топологіями, що використовуються для трифазних КРМ, є тотемний полюс та віденська (рис. 3), причому остання стала найпопулярнішою, оскільки вона дозволяє здійснювати трирівневу комутацію, яка має три чіткі переваги. По-перше, тільки половина загальної вихідної напруги подається на перемикачі, що використовуються в схемі, що призводить до менших втрат на комутацію. По-друге, пікова напруга, що подається на котушку індуктивності, становить половину загальної вихідної напруги, що призводить до менших пульсацій струму, менших котушок індуктивності та меншої вартості. По-третє, нижчі пікові напруги та струми перемикання означають нижчі випромінювані ЕМІ. В цілому, це означає вищу ефективність, нижчу напругу на компонентах та вищу щільність потужності.

DC-DC перетворювач є односпрямованим, як правило, з використанням повномостової резонансної топології LLC (рис. 3), оскільки DCFC не використовуються для резервного живлення мережі. Схема LLC чергується, щоб отримати вищу вихідну потужність на модуль. Один модуль, наприклад, може видавати 100 кВт при 200 ARMS при 400 В або 125 ARMS при 800 В. У поєднанні з силовими модулями, як показано на малюнку 2, зарядний пристрій зарядний пристрій блок може досягти значно більшої потужності – наприклад, 350 кВт з 875 ARMS при 400 В або 438 ARMS при 800 В.

Комунікаційна сумісність

DCFC повинні інформувати центральні системи управління (CMS) про свій статус і відстежувати заряд для виставлення рахунків клієнтам, а також забезпечувати аутентифікацію і доступ клієнтів, динамічне управління навантаженням електромережі, дистанційне керування зарядною станцією, а також віддалене оновлення прошивки. У той час як зв’язок між електромобілями та зарядними станціями здійснюється за протоколом IEC 61851, DCFC використовують протокол Open Charge Point Protocol (OCPP) для зв’язку з CMS.

The OCPP, створений у 2009 році Альянсом відкритих зарядних станцій (Open Charge Point Alliance), використовується обладнанням для електромобілів (EVSE) від понад 40 виробників. Зарядна станція, сумісна з OCPP, може бути підключена до мережі через будь-якого доступного провайдера, дротового або бездротового. Цей мережевий агностицизм дозволяє змінювати/модернізувати комунікаційну магістраль DCFC з мінімальними перебоями та за низькою вартістю. Наприклад, зарядні станції зазвичай віддають перевагу стільниковим мережам 4G і 5G, а не більш громіздким дротовим мережам.

Така сумісність змушує виробників зарядних станцій і постачальників послуг конкурувати за ціною, функціональністю, сервісом та інноваціями.

Commander 2

Wallbox Commander 2 забезпечує найпростіший і найкоротший шлях до інтелектуальної зарядки електромобілів для вашого бізнесу за найкращою ціною.

У поєднанні з myWallbox для бізнесу, що входить до комплекту без додаткової плати, цей електромобіль зарядний пристрій для бізнесу зменшує загальні інвестиції в установку та енергоспоживання завдяки таким функціям, як Розумне управління навантаженням, підтримка протягом усього терміну експлуатації та активація зарядки як джерела доходу.

Балансування навантаження за допомогою динамічного розподілу енергії

Розподіл потужності між підключеними електромобілями відповідно до споживання вашого об’єкта є обов’язковим. Система Dynamic Power Sharing розподіляє максимум доступної енергії для заряджання електромобілів у режимі реального часу. Це зменшує початкові інвестиції завдяки двом основним причинам:

Визначення розміру інфраструктури відповідно до потреб вашого бізнесу.

Уникайте непотрібних оновлень живлення.

Визначення розміру інфраструктури відповідно до потреб вашого бізнесу.

Уникнення непотрібних модернізацій живлення.

Програмне забезпечення для зарядки myWallbox для бізнесу

Максимізація часу заряджання, прозорість енергоспоживання та доступ до зарядних пристроїв – це основи успішної системи заряджання електромобілів для вашого бізнесу. Бізнес-план myWallbox входить у комплект поставки, надаючи вам правильні інструменти для скорочення будь-яких пов’язаних з цим операційних витрат:

Детальна інформація про споживання та метрики використання зарядних пристроїв.

Керуйте правами доступу до вашої інфраструктури.

Автоматизоване виставлення рахунків для спорадичних та підписних користувачів.

Віддалене оновлення прошивки зарядних пристроїв.

Легкий доступ для користувачів за допомогою програми для смартфонів.

Концепції безпеки

Як і більшість систем безпеки мереж зв’язку, протокол відкритих точок зарядки (OCPP) OCPP фреймворк безпеки вирішує три найпоширеніші проблеми безпеки:

• Таємність комунікацій – чітко визначена система шифрує комунікації між суб’єктами таким чином, щоб несанкціоновані треті сторони не могли підслуховувати комунікації.
• Аутентифікація сервера – це зарядний пристрій повинен легко перевіряти, що він зв’язується з правильним сервером. Невиконання цієї вимоги може призвести до перехоплення зв’язку на несанкціонований сервер.
• Автентифікація клієнта – сервер повинен мати можливість автентифікувати зарядний пристрій, щоб запобігти створенню зловмисниками фальшивих зарядних пристроїв, які видають себе за справжні зарядні пристрої та забруднюють базу даних сервера.

Профілі безпеки OCPP

Архітектура безпеки OCPP визначає три рівні профілів безпеки:

Профіль безпеки 2 або Профіль безпеки 3 або обидва повинні бути впроваджені, щоб отримати реалізацію безпеки OCPP.

Як OCPP безпека запобігає поширеним сценаріям атак

Правильна реалізація профілів безпеки OCPP може захистити від деяких найбільш поширених сценаріїв атак, як показано в таблиці нижче:

• Витік конфіденційних даних
• Зловмисник надсилає шкідливі команди на зарядний пристрій завдаючи шкоди.

• Витік конфіденційних даних
• Зловмисник маніпулює зв’язком і надсилає на зарядний пристрій команди, що завдають йому шкоди.

• Спам-розсилка фальшивих даних
• Неспроможність сервера відрізнити справжні дані від підроблених
• Неможливість сервера зупинити атаку.
• Сервіс безповоротно вийшов з ладу

Що таке симулятор OCPP?

Ті, хто знайомий з протоколом Open Charge Point Protocol (OCPP), знають, що цей протокол регулює зв’язок між пунктами зарядки електромобілів і централізованим сервером. Зарядні станції для електромобілів, сумісні з OCPP, також стали нормою: переважна більшість зарядних пунктів у США зараз використовують цей стандарт для зв’язку між зарядними пристроями та центральною системою управління.

Але як власники зарядних станцій для електромобілів, які не знайомі з протоколом Open Charge Point Protocol, зможуть випробувати його в своїй мережі?? Чи потрібно компаніям, що займаються зарядкою електромобілів, мати обладнання, сумісне з OCPP, перш ніж вони зможуть запустити свою мережу з нуля? Іншими словами, чи є спосіб взяти OCPP Досвід зарядки електромобіля для тест-драйву?

Саме тут на допомогу приходить симулятор OCPP.

Для тих, хто знаходиться на ранніх стадіях створення мережі зарядних станцій для електромобілів, важливо отримати уявлення про типи сценаріїв і проблем, які можуть виникнути в повсякденному житті вашого бізнесу, перш ніж ваша мережа буде відкрита для використання водіями електромобілів.

OCPP симулятор дозволяє протестувати кілька таких сценаріїв без наявності інфраструктури зарядних станцій для електромобілів. OCPP симулятор дозволяє операторам зарядних станцій легко імітувати реальне середовище зарядної станції для електромобілів. За допомогою декількох кліків власники мережі отримують зручну консоль для управління зарядною станцією.

Типи сценаріїв, які ви можете змоделювати, включають

• Підключення та відключення зарядного роз’єму між зарядною станцією та електромобілем.
• Електричні несправності з підключенням до веб-розетки.
• Призупинення та відновлення заряджання електромобіля.

У eDRV ми надаємо всім нашим користувачам можливість розпочати роботу з власним симулятором OCPP. У наступному розділі ми розглянемо, як ви можете самостійно налаштувати OCPP-симулятор eDRV. Як завжди, якщо ви готові зануритися в роботу, ви можете зануритися прямо в нашу документацію по симулятору.

Симулятор OCPP надається безкоштовно при реєстрації на eDRV. обов’язково зв’яжіться з нами, щоб дізнатися, як максимально ефективно використовувати цю функцію.

Як налаштувати симулятор OCPP?

Безкоштовний OCPP 1.6 симулятор доступний як через інформаційну панель адміністратора eDRV, так і через наші API. Для тих, хто зацікавлений в налаштуванні симулятора через API, ви можете перейти до наступного розділу.

Щоб дізнатися, як налаштувати симулятор зарядної станції OCPP за допомогою приладової панелі, перегляньте це відео з Хав’єром з eDRV.

Щоб завантажити і вивести на екран симулятор онлайн, використовуйте /chargestations//attach_simulator. Для відключення кабелю від зарядної станції використовуйте OCPP перед надсиланням подій симулятор має бути приєднаний і перебувати в режимі онлайн. Якщо симулятор OCPP не підключено і він не в мережі, ви побачите повідомлення про помилку на екрані.

Ви можете взаємодіяти зі станцією зарядки симулятор надсилаючи йому події через API. Нижче наведено типи подій, які можна надсилати на симулятор:

• connect_cable: Підключити зарядний кабель між зарядною станцією та електромобілем
• disconnect_cable : Від’єднайте зарядний кабель між зарядною станцією та електромобілем
• connector_faulted : імітує електричну несправність на роз’ємі
• ev_charging_paused : EV припиняє споживати енергію, зазвичай спричиняється повним акумулятором.
• ev_charging_resume : Відновлення заряджання після події SuspendedEV

Коли ви закінчите з симулятор, ви можете завершити або від’єднати його. Для цього потрібно зробити запит API, щоб ваша зарядна станція успішно завершила роботу або від’єдналася.

Готові до тест-драйву? eDRV OCPP 1.6 Симулятор поставляється безкоштовно з нашим пробним планом, тому обов’язково зв’яжіться з нами, щоб дізнатися, як максимально використати цю функцію.