От чего зависит скорость и почему не стартует сессия. В гостях у производителя зарядных станций

Станция двойного назначения

GigaCharger выглядит внушительно — здоровенный шкаф в разы больше привычных ЭЗС, которые уже стали частью городской инфраструктуры. Кстати, несмотря на свои выдающиеся характеристики, работает станция в сети «Зарядка» и является общедоступной. В коммерческой эксплуатации она находится более года, но попутно выполняет роль испытательного полигона, на котором тестируются новые компоненты.

— GigaCharger мы начали разрабатывать в 2021 году совместно с корпорацией Danfoss (мы являлись ODM-производителями). Тогда еще — с использованием европейских комплектующих. У этой станции было большое будущее для российского (и не только) рынка, но вообще по своей мощности она опередила время, — вспоминает директор ООО «Ампера Групп» Дмитрий Соловьев.

После 2022 года остались с этим проектом. У станции было несколько модернизаций, начиная от добавления разъема GB/T и заканчивая изменениями по силовой и контроллерной частям. Это наш инженерный образец, на котором мы испытываем новую комплектацию. Смотрим и решаем, стоит ли эксплуатировать то или иное оборудование в дальнейшем.

— На сколько рассчитана эта станция?

— Она может выдавать до 750 кВт, но это теоретическая мощность. Мы ее сегодня проверить не можем, так как автомобилей, способных ее принять, нет. Они только начинают появляться. Плюс есть много всяких ограничений вроде мощности подстанций, еще каких-то нюансов. Поэтому на сегодняшний день она имеет мощность 500 кВт.

Столько можно получить на любом из двух пистолетов — CCS2 и GB/T. Но если на зарядку встанет сразу два электромобиля, мощность будет делиться между ними. Что ж, даже 250 кВт — это очень много, далеко не каждая модель способна столько принять. Однако сегодня мы замахнемся на 420 кВт. Или даже больше?

Разгон — торможение

Батарея кроссовера Avatr 07 практически полностью разряжена, остаток составляет всего 5%. Дмитрий вставляет пистолет стандарта GB/T и через приложение запускает сессию. Как водится, какое-то время станция «раздумывает», после чего под громкий свист (специфика работы оборудования) начинает «разгоняться».

— В начале зарядки автомобиль согласовывает со станцией параметры сессии. Поэтому первые 30—40 секунд все происходит медленно. Такое поведение с постепенным выходом на полную мощность характерно для многих электромобилей и обычно длится до 1—3 минут, — замечает Дмитрий.

— То есть сама станция готова выдавать полную мощность сразу, тут все зависит от автомобиля?

— Да, тут все по запросу электромобиля. Сколько он просит, столько станция и дает.

Довольно быстро мы видим на экране 190 кВт, но не проходит и минуты, как мощность возрастает до 380 кВт.

— Это больше, чем у самой мощной зарядки в Беларуси. Есть станции на 350 кВт в Гродно, но мощности более 300 кВт на машинах с архитектурой 800 В никто не видел, а на платформах в 400 В — не более 200 кВт, — утверждает специалист.

А вот и 420 кВт. И даже больше: в какой-то момент мощность доходит до 422,4 кВт! Но Дмитрий предупреждает, что так будет недолго:

— Эта мощность продержится примерно до 40%, поскольку батарея еще недостаточно нагрелась. Когда ее температура достигнет 50 градусов, мощность зарядки начнет снижаться. Сейчас пока только 40 градусов.

Специалист напоминает, что на зарядные процессы влияет множество факторов: архитектура автомобиля, процент заряда и температура батареи. Причем скорость зарядки будет снижаться как при слишком высокой температуре, так и при слишком низкой. Оптимальный диапазон — от 25 до 40 градусов. Недаром у мощных электромобилей активное жидкостное охлаждение и система подогрева батареи — как раз благодаря эффективному терморегулированию аккумулятор способен в течение какого-то времени принимать большую мощность зарядки без перегрева. Ну а когда температура начнет расти, автомобиль даст станции команду на снижение мощности.

И мы как раз наблюдаем этот процесс: цифры на экране начинают уменьшаться — сначала до 380 кВт, а затем и до 275 кВт. Рекордный пик длился всего несколько минут, но этого времени хватило, чтобы Avatr 07 зарядился с 5 до 40%.

— А какая температура считается критической для батареи?

— У разных производителей по-разному, но обычно это 55—60 градусов. Если больше, то это уже риск перегрева и ускоренной деградации батареи.

Дмитрий обращает внимание на экран: помимо графика с мощностью зарядки там можно видеть температуру батареи, а также температуру вилки — она ведь тоже греется. К слову, у GigaCharger шланги с охлаждением, но собеседник признает: станция не сможет выдавать рекордную мощность несколько сессий подряд, все-таки оборудование тоже будет греться.

Еще один аспект — возможности выделенной линии.

— Мы, когда работаем с высокой мощностью, всегда согласовываем это с энергетиками, потому что даже такие цифры являются большими, — кивает на показатель в 260 кВт специалист. — Балансируем с подстанцией, от которой запитано много производств.

В какой-то момент упавшая было до 250 кВт мощность снова растет — видим на экране 275 кВт. Это батарея слегка остыла, что позволило немного увеличить темп зарядки.

Но мы уже приближаемся к 80% — а дальше, как известно, скорость падает. Кстати, почему?

— Это уже ячейки сбалансировались, зарядились. И фактически это защита батареи от деградации. Этими процессами управляет BMS электромобиля. Инженеры компаний все эти кривые заряда высчитывают и пишут соответствующие алгоритмы, — объясняет собеседник.

— На некоторых электромобилях с литий-железо-фосфатными батареями мы сталкивались с тем, что и после 80% скорость зарядки остается высокой…

— Действительно, у LFP-батарей мощность сохраняется до конца. Наше мнение: если видим на 98—99% заряда высокую мощность, это значит, что у батареи еще есть буфер, который не указывается в процентах. И, опять-таки, проценты — это относительная величина. Она рассчитывается исходя из температуры и напряжения каждой ячейки, из которых и собрана батарея.

Зарядку завершаем на 90%. За 20 минут станция отдала 78,7 кВт·ч. Но, как показывает практика, батарея электромобиля получает меньше. Почему?

— Причин несколько, — отвечает специалист. — Если вы дотронетесь до кабеля, то почувствуете, что он теплый. На передачу энергии влияет мощность, потеря возникает в кабеле. Чем выше мощность, тем больше потери, которые могут достигать порядка 5%.

Есть еще такой момент. Автомобиль показывает, сколько фактически вошло в батарею. Но не учитывается энергия, которую машина тратит на работу климат-контроля, охлаждение батареи и так далее. Поэтому можем видеть определенную разницу.

Скорость — это важно

— Не будет глобального перехода на электромобили, пока скорость зарядки не сравняется со скоростью заправки обычного автомобиля. А чтобы достичь этого, требуется мощность в 800—900 кВт. То есть те цифры, которые мы сейчас увидели, — это, по нашему мнению, лишь половина от того, что нужно, чтобы человек, пересев с ДВС-автомобиля на электромобиль, не почувствовал разницы в эксплуатации, — замечает Дмитрий.

— Но ведь GigaCharger, как мы понимаем, создан в единственном экземпляре. Или вы можете освоить его производство?

— Мы готовы предложить такие станции со стандартной мощностью 480 кВт. Если кто-то пожелает, мы произведем. Но пока заявок нет.

Мы сейчас с партнерами из «Зарядки» обсуждаем, как на маленьких выделенных мощностях отдавать больше, используя станции с накопителями энергии — их можно долго заряжать и быстро разряжать, отдавая энергию в батарею электромобиля.

Но при этом нужно понимать, сколько этот накопитель стоит. Может получиться так, что система настолько усложнится и подорожает, что никогда не окупится. А мы говорим про коммерческие проекты, которые должны быть прибыльными. Все-таки для частных операторов однозначно стоит вопрос, чтобы был какой-то горизонт окупаемости.

Мое мнение: сегодня уже не стоит устанавливать быстрые станции мощностью меньше 100 кВт.

Быстрые станции окупаются в разы быстрее медленных, притом что стоят они на порядок дороже. Условно говоря, на одну AC-станцию приходится 0,5 сессии в сутки, а на DC-станцию — порядка 25 сессий. Стоит уточнить, что под сессией подразумевается любая зарядка, пусть даже на 10 кВт·ч. Ну а в среднем, с учетом небольших электромобилей и подключаемых гибридов, выходит порядка 30 кВт·ч.

Покупатели зарядных станций смотрят и анализируют количество сессий. Сейчас перекос в пользу китайских разъемов: статистика говорит о том, что на их долю приходится около 70%. Уже бывает, когда у одной станции две вилки GB/T, а CCS даже нет.

Да, в какой-то момент начали возить много машин из Китая и китайские разъемы стали более востребованы, чем европейские. Но сейчас появляется все больше автомобилей с CCS. Например, Geely EX5, Dongfeng Box и т. д. Так что, думаю, через год-другой соотношение GB/T и CCS сравняется.

Что самое главное в станции?

Компания Дмитрия выпускает только быстрые станции на 80, 120 и 160 кВт. За год работы было произведено более 50 ЭЗС, которые работают в белорусских сетях «Зарядка» и BatteryFly, а один из покупателей подключил свою станцию к «Маланке».

— А это что за оператор? — указываем на надпись «Веда».

— Это наш российский партнер.

Уже готовые станции обмотаны полиэтиленом, а те, что в работе, стоят с открытыми дверцами. Посмотреть можно, но нас попросили воздержаться от фотосъемки — чтобы не показывать конкурентам собственные разработки. Да, несмотря на ряд импортных компонентов, некоторые ключевые детали компания выпускает сама.

— У нас достаточно высокая степень локализации, — утверждает собеседник. — Мы не просто сборщики. У нас есть свои циклы производства, в частности металлообработка. У нас есть технология бессварных соединений. Все металлоконструкции, в том числе и у GigaCharger, выполнены без единой точки сварки. Эти корпуса мы сами спроектировали, сами их выпускаем, для чего разработали собственный софт для оборудования.

Экраны, вилки, силовые модули — покупные. Но сердце зарядной станции — контроллер с программным обеспечением — наш. Сами производим платы, есть линия SMD-монтажа. Еще делаем датчики освещения, релейные платы и кое-какие мелочи.

Мы пользуемся только своими ресурсами. Все, что мы заработали за 13 лет, вкладываем в производство, которое постепенно расширяем.

10 вопросов о зарядных станциях

Дмитрий говорит, что самое сложное в зарядной станции — программное обеспечение. Это оборудование работает с целым парком электромобилей, число которых постоянно увеличивается, они имеют свои ошибки и нюансы. Соответственно, обновление софта — это постоянная ежедневная работа.

— Если машины нет в базе, это значит, что ее не получится зарядить?

— С высокой долей вероятности она зарядится, но если нет, тогда мы извлекаем эту машину из логов и смотрим, что она не так делает, что мы не так делаем. В основном какие-то вопросы возникают из-за самих автомобилей.

— Из-за чего вообще возникают проблемы при зарядке, если говорим именно про станции?

— Из-за софта. Еще и по аппаратной части могут быть вопросы. Например, какие-то блоки не работают.

— Вы уже говорили, что сколько автомобиль попросит, столько станция и даст. А почему по факту мощность зарядки часто ниже, чем заявлено для станции и чем может принять электромобиль (если речь не о мощности линии)?

— Причины могут быть разными, начиная от программной части и заканчивая аппаратной составляющей. И это касается как станции, так и автомобиля — это ведь тоже устройство с контроллером и софтом.

Мы видели много «косяков» в немецких премиальных машинах, например в части программного обеспечения (несоблюдение протоколов). Прошивки потом обновляются, ошибки исправляются. Тем не менее такие проблемы бывают.

— Некоторые владельцы Dongfeng Box говорят, что если сессия не стартует, машину нужно закрыть, тогда все получится. Так действительно может быть?

— Все начинается с инструкции. Если в ней написано, что нужно выключить автомобиль, закрыть все двери и вставить вилку, то так и надо делать. В случае с Box количество успешных сессий при закрытых дверях в разы больше, чем когда они открыты. Другой пример — Mercedes EQS: если задняя левая дверь открыта, сессия может не стартовать.

— Почему при использовании переходников больше вероятность неудачной сессии?

— Адаптеры с CCS на GB/T — это активные переходники. Кроме контактов и проводов, как в пассивных переходниках, там есть еще плата контроллера, которая перегоняет из протокола в протокол. То есть автомобилю такое устройство говорит, что тот подключен к вилке GB/T, а станции — что это машина с разъемом CCS. Поэтому в случае с такими переходниками и бывает много неудачных сессий. Потому что между автомобилем и станцией есть еще одно устройство, которое имеет свой собственный софт, неизвестно кем созданный.

Это и есть практические исполнения протоколов. Там имеются какие-то алгоритмы начала сессии, несколько десятков пунктов, которые нужно выполнить, чтобы зарядка стартовала, — с учетом какого-то установленного времени. Что-то не дошло, процесс не запустился. Причина может быть как в автомобиле, так и в зарядной станции. А в случае с переходником появляется третье звено, которое участвует в этом процессе.

— Что изнашивается в станции?

— Пины вилки. Это контакты трения. Их ресурс — порядка 10 000 циклов. За цикл считается действие «вставил — достал вилку». Даже если зарядки не было. И этот ресурс — расчетный.

Качество вилок может быть разным, ведь китайская продукция отличается по уровню исполнения и стоимости. Есть вилки, которые мы тестируем и бракуем. Есть такие, на которые мы смотрим, сразу все понимаем и даже не берем на тестирование.

— Владелец электромобиля может как-то случайно испортить станцию?

— Не считая вандальных действий, когда ломается или вырывается разъем, сам пользователь может нанести вред станции или автомобилю, если использует некачественный переходник. Мы на своих станциях по аномалиям (например, росту температуры) выявляем такие устройства, передаем информацию оператору, чтобы он связался с владельцем автомобиля и попросил обратить внимание на переходник.

Кстати, проблема может быть и с самим разъемом, который тоже изнашивается. Тогда во время сессии мы видим аномалии в виде роста температуры контактов: один, например, нагрелся до 30 градусов, а другой — до 45.

Также специалист отмечает, что вынимать вилку во время зарядной сессии нельзя — возникнет электрическая дуга. При прямом подключении это исключено, поскольку пистолет блокируется в разъеме. Но при использовании переходника такой сценарий возможен.

— Обгорят контакты, у автомобиля сработает защита — стрельнет пиропатрон, отключающий батарею от силового провода. Сам по себе он недорого стоит, в районе 50—150 долларов в эквиваленте, но он может быть установлен настолько глубоко, что его замена потребует большого объема работ, — объясняет Дмитрий.

— Чем с технической точки зрения отличаются станции разной мощности?

— Мощнее вилки, больше блоков, толще провода. Грань, где станция становится намного дороже, — мощность более 160 кВт. Потому что следующий шаг — это 200 кВт: станция становится дороже на 30—40%, так как появляется система жидкостного охлаждения кабелей.

— Зачем на пистолете GB/T ключик?

— У протокола GB/T есть один конструктивный недостаток: кнопка находится рядом с реверсивным механизмом и не всегда может срабатывать. Производители этих вилок предусмотрели ключ, чтобы можно было разблокировать кнопку. У CCS такого нет. Там вилку держит не зарядный разъем, а сам автомобиль.

— И последний вопрос. Говорят, что красную кнопку на станции можно нажимать только в самом крайнем случае, мол, станцию потом сложно перезапустить. Все действительно настолько серьезно?

— При нажатии кнопки обесточивается вся установка. Последствий для оборудования это не имеет, но такое отключение считается аварийной ситуацией: оператор или производитель за этим следит, предполагая, что кнопку нажали из-за какой-то чрезвычайной ситуации.

Чтобы не было случайных нажатий, мы специально разместили кнопку так, чтобы она была заметна, но не была все время на виду — чтобы не провоцировать ее нажатие. Ну а вообще сессию надо останавливать через приложение, экран зарядной станции или с электромобиля — некоторые модели это позволяют.

Есть о чем рассказать? Пишите в наш телеграм-бот. Это анонимно и быстро

Перепечатка текста и фотографий Onlíner без разрешения редакции запрещена. ga@onliner.by