Autori: Mario Bosnar i Ivan Vuger, Software Engineers, GlobalLogic
Kako su električna vozila i njihovi punjači iz Azije sve popularniji na europskom tržištu, potrebno je prilagoditi se tim promjenama. AUTOSAR industrija trenutno nema gotov i definiran pristup ovom problemu, ali zato inženjeri u GlobalLogicu razvijaju softversko rješenje koje je u potpunosti kompatibilno sa standardima zapadne automobilske industrije. Dizajn i implementacija ovog rješenja koje će se uskoro nalaziti u svakom novom električnom automobilu uključuje ne samo poznavanje običnog C programskog jezika, već i druge programske jezike i alate kao i snalaženje u tom kompleksnom okruženju. Od stvaranja novih API-a za komunikaciju s BMS-om (Battery Management System) i ostalim AUTOSAR modulima, do tegoba s RTE (Run-Time Environment) sustavom i stvaranja novih konfiguracija za automobilski softver, potrebno je ne samo puno vremena i truda već znanja i iskustva.
Dva azijska standarda – CHAdeMO i GB/T
CHAdeMO je sustav brzog punjenja električnih vozila isključivo istosmjernom strujom koji je razvijen u Japanu. Prva generacija CHAdeMO sustava podržava napon do 500 V i struju do 125 A, odnosno prenosi energiju do 62,5 kW. S takvom brzinom punjenja moguće je napuniti bateriju za vožnju otprilike 120 km u 30 minuta. Druga generacija je povećala iznos napona i struje na 1 kV i 400 A, odnosno energiju na 400 kW. To je brzina punjenja otprilike 100 km u tri minute.
S druge strane, GB/T je sustav punjenja električnih vozila izmjeničnom ili istosmjernom strujom, koji je razvijen u Kini.
GB/T standard pruža tri načina punjenja:
- AC – 250 V do 32 A -> 2,5 kW – 8 kW (7 km/h – 45 km/h)
- AC – 440 V do 63 A -> 7 kW – 27,7 kW (40 km/h – 120 km/h)
- DC – 750 ili 1000 V do 250 A -> 60 kW – 250 kW (250 km/h – 450 km/h)
Oba standarda se baziraju na CAN komunikacijskom protokolu, dok GB/T ima proširenje komunikacije po J1939 standardu. J1939 omogućuje korištenje šireg raspona adresa koje su ujedno unaprijed definirane po standardu J1939, dok su sve ostale funkcionalnosti iste.
No, ono što je najbitnije za krajnjeg korisnika, vozača električnog automobila, je da će putem aplikacije, bez ikakvog tehničkog znanja, s lakoćom moći pristupiti bilo gdje i bilo kojem punjaču električnih vozila. Jednostavno će trebati priključiti kabel, provući svoju bankovnu karticu te započeti punjenje.
Što se događa kada se spoji kabel za punjenje?
U trenutku spajanja kabela, određene hardverske komponente u automobilu šalju našoj aplikaciji poruku da se može započeti proces punjenja. Pokreću se glavne funkcije naših modula (Chademo, GB/T i Chaoji), provjeravaju se verzije protokola kao i kompatibilnost samog protokola. Ako to prođe uspješno, te korisnik u međuvremenu ne izvuče kabel, šalje se signal automobilskom hardveru da zaključa taj kabel. Zatim se razmjenjuju podaci o samim baterijama u vozilu, njihovom stanju napunjenosti, kapacitetu, naponu itd. Kada se punjač i vozilo usuglase (tipično vrijeme je oko dvije sekunde), započinje i sam proces punjenja prema traženom naponu i struji. Sve to nadzire ne samo novi AUTOSAR software koji će se nalaziti na razini aplikacije, već naravno i BMS. Ako bilo što prođe po krivu, punjenje se zaustavlja, a zatim se pokušava ponovo pokrenuti.
CHAdeMO ima jednostavniji komunikacijski protokol sa samo 5 različitih CAN poruka. Tri poruke šalje vozilo, a dvije punjač. S druge strane, GB/T je kompleksniji komunikacijski protokol s 22 vrste poruka. Devet vrsta poruka šalje vozilo, a 13 vrsta poruka šalje punjač. Osnovni parametri koji se šalju prilikom punjenja punjačem za istosmjernu struju su: Potrebna struja ili napon za punjenje, maksimalni napon koji podržava punjač, maksimalna struja koju podržava punjač, maksimalni napon električnog vozila, rezultat testa izolacije, test kratkog spoja, punjenje start / stop, gubitak komunikacije, potvrda niske struje prilikom odspajanja s punjačem i alarm varenja konektora.
ChaoJi, novo zajedničko napredno rješenje
CHAdeMO za razliku od GB/T-a podržava dvosmjerni prijenos energije prema i iz električne mreže. Za stvaranje zajedničkog rješenja CHAdeMO i GB/T su se udružili u razvoju novog sustava zvan ChaoJi koji isto podržava dvosmjerni prijenos električne energije. Taj će sustav biti univerzalan za kinesko i japansko tržište, a istovremeno će ostati kompatibilan s trenutnim sustavima GB/T i CHAdeMO kao i sa zapadnim sustavom CCS uz primjenu adaptera.
ChaoJi sustavu je cilj postići punjenje i do 900 kW za veća vozila poput brodova i kamiona, a za osobna vozila do 500 kW. ChaoJi će primjenjivati sustav punjenja prema CHAdeMO standardu, a komunikacijski protokol preko CAN sabirnice je preuzet od GB/T standarda.
Prednost ChaoJi sustava nije jedino univerzalnost i brže performanse punjenja. Dvosmjerni prijenos električne energije koristi tehnologiju „vehicle to grid“ (V2G) što znači da se energija iz električnog vozila, koja je pohranjena u bateriji, može prodati nazad električnoj mreži ili koristiti za privatne svrhe kao npr. napajanje vlastite kuće preko dana za uštedu i ponovno punjenje baterije po noći kada je jeftinija električna energija. Ovaj sustav je zamišljen tako da se rastereti električna mreža. Kada ima naglih skokova potrošnje koristi se energija iz vozila koja su spojena na punjač, a kada je premala opterećenost mreže, pune se baterije električnih vozila.
Tim iz Hrvatske svojim znanjem i iskustvom tako doprinosi globalnom razvoju punjenja električnih vozila zapadnih proizvođača koji se prodaju u Aziji, pri čemu isti mogu služiti i kao baterije za elektrane u električnoj mreži. Sve je razvijeno po AUTOSAR standardu, kako bi bilo kompatibilno sa svim proizvođačima električnih vozila čime je u konačnici zagarantirana bezbrižna vožnja i punjenje električnih vozila po cijeloj Europi i Aziji.
Više o ovoj temi doznajte na .debugu, gdje će Ivan Vuger i Mario Bosnar održati predavanje “Punjenje električnih vozila po azijskom standardu”. Ono je na rasporedu 7. lipnja u 12:00 sati u dvorani #hardcore.
U međuvremenu možete provjeriti ponude za posao u GlobalLogicu.
