Технологии удаленной диагностики зарядных станций — полное руководство

Для операторов зарядных станций, менеджеров автопарков, производителей зарядных устройств и зарубежных поставщиков зарядных устройств (CPO), ориентированных на рынки ЕС и Северной Америки, стабильная удаленная диагностика напрямую способствует увеличению времени безотказной работы зарядных устройств, сокращению затрат на техническое обслуживание на месте, сокращению времени устранения неисправностей, а также обеспечивает соответствие требованиям стандартов OCPP 2.0.1, IEC 61851 и AFIR в области интеллектуального управления.

Дистанционная диагностика представляет собой систему мониторинга с замкнутым циклом, состоящую из терминального зарядного устройства + пограничного шлюза + облачной платформы управления CSMS:

Главный контроллер зарядного устройства в режиме реального времени собирает данные с датчиков, силового модуля, коммуникационных и защитных цепей, передает стандартизированные данные в облако через 4G/5G/Ethernet, а облако выполняет оценку на основе правил и анализ с помощью моделей искусственного интеллекта, выдавая коды неисправностей, определяя первопричину, оценивая степень риска и предоставляя рекомендации по техническому обслуживанию. Система поддерживает удаленную настройку параметров, загрузку журналов, обновление прошивки и удаленный перезапуск без необходимости выезда на место.

Отвечает за сбор исходных данных и проведение предварительной локальной диагностики, состоит из трёх основных компонентов:

Измерение параметров питания: трёхфазное входное напряжение/ток, выходное напряжение/ток постоянного тока, коэффициент мощности, общее гармоническое искажение (THD)

Измерение температуры: температура силовых модулей, главной платы управления, клемм зарядного пистолета, трубок жидкостного охлаждения и NTC-датчиков внутри шкафа

Мониторинг безопасности: сопротивление изоляции IMD, ток утечки, состояние устройства защиты от перенапряжений (SPD), целостность заземления PE и обнаружение заклинивания контакторов
Механическое состояние: переключатель блокировки зарядного пистолета, скорость вращения вентилятора, давление жидкостного охлаждения и сигнал о несанкционированном вскрытии дверцы

Фильтрация шума и извлечение признаков в режиме реального времени; запуск локальной аварийной защиты (снижение мощности/отключение) в ответ на серьезные неисправности; кэширование журналов в автономном режиме при сбоях в работе сети

4G LTE Cat.4 / 5G SA / проводной Ethernet; поддержка передачи данных с шифрованием TLS по протоколам MQTT/WebSocket и инкапсуляции по протоколу OCPP; определение статуса подключения к сети с помощью пакетов «heartbeat»

Для крупных модульных зарядных комплексов с несколькими терминалами следует развертывать пограничные шлюзы промышленного класса, чтобы обеспечить:

Агрегацию данных по нескольким зарядным устройствам для снижения нагрузки на облако

Оптимизированное локальное обнаружение неисправностей, обеспечивающее немедленное оповещение без задержек, связанных с облачной инфраструктурой
Сжатие и дедупликация данных для снижения затрат на передачу данных
Локальное хранение операционных журналов за 7–30 дней, обеспечивающее доступ к журналам в автономном режиме при сбоях в работе облачной инфраструктуры

Центр основной обработки и визуализации данных, состоящий из пяти функциональных модулей:
Хранилище данных: хранит потоковые данные в реальном времени, исторические журналы, записи о неисправностях и заказы на техническое обслуживание
Диагностический движок: подход на основе двух механизмов, сочетающий движок фиксированных правил обнаружения неисправностей и прогнозные модели машинного обучения
Модуль оповещений и уведомлений: классифицирует оповещения по уровню риска и отправляет уведомления через веб-интерфейс, мобильное приложение, SMS и электронную почту
Модуль удалённого управления: удалённая настройка параметров, перезапуск, загрузка журналов и обновления по воздуху (OTA)
Панель анализа эксплуатации и технического обслуживания: оценки работоспособности устройств, статистика неисправностей, отчёты о времени безотказной работы и анализ эффективности технического обслуживания

По сравнению с OCPP 1.6 версия OCPP 2.0.1 отличается значительным расширением диагностических возможностей. Основные диагностические сообщения включают:
NotifyEvent: push-уведомления в режиме реального времени о событиях исключений на уровне компонентов, поддерживающие одновременную отчетность о нескольких неисправностях и использующие унифицированную стандартную библиотеку кодов неисправностей techCode (например, ConnectorLockFailure, HighTemperature, OverCurrent, GroundFault и т. д.)
GetLog / UploadLog: проактивные облачные запросы к зарядным устройствам для удаленной загрузки полных диагностических журналов, журналов безопасности и записей о сбоях
GetVariables / SetVariables: удалённое считывание и запись внутренних рабочих параметров (ограничение выходной мощности, пороговые значения температурной защиты, таймауты связи)
UpdateFirmware: поддержка безопасных, подписанных удалённых обновлений OTA с отслеживанием хода процесса и возможностью отката в случае сбоя
Модель устройства: Независимый мониторинг каждого отдельного компонента (модуль питания, вентилятор, IMD, блокировка зарядного пистолета) вместо опоры исключительно на единый совокупный код неисправности для диагностики
OCPP 1.6 поддерживает только простое уведомление StatusNotification об одной неисправности и не может различать сбои отдельных компонентов; это устаревшее решение низкого уровня.

Унифицирует внутренние спецификации передачи данных для зарядного оборудования и стандартизирует классификацию кодов неисправностей; внутренние общественные зарядные станции должны соответствовать этим требованиям.

ISO 15118: Связь по протоколу PLC между транспортным средством и зарядным устройством; передача данных о температуре аккумулятора и уровне заряда (SOC) из системы управления аккумуляторной батареей (BMS) транспортного средства для помощи в диагностике перебоев в зарядке, вызванных транспортным средством
Modbus RTU/TCP: Сбор данных со вспомогательного оборудования (распределительных шкафов, блоков жидкостного охлаждения, фотоэлектрических накопителей энергии) через шлюз

Трехфазное входное напряжение, входной ток, напряжение шины постоянного тока, выходные параметры зарядного устройства (V/I), мощность в реальном времени, накопленное потребление (кВт·ч), коэффициент мощности, коэффициент гармонических искажений, выходная мощность отдельного модуля в модульных блоках

Температура радиатора модуля, температура платы управления, температура контактов зарядного пистолета, температура на входе/выходе жидкостного охлаждения, температура окружающей среды в шкафу, рабочая скорость вентилятора, динамика роста температуры (ИИ прогнозирует старение конденсаторов)

Значение сопротивления изоляции IMD, ток утечки переменного/постоянного тока, показатель счетчика импульсных перенапряжений SPD, состояние непрерывности заземления, записи срабатываний защиты от перенапряжения/пониженного напряжения/перегрузки по току, записи о короткозамкнутых неисправностях

Состояние открытия/закрытия замка зарядного пистолета, давление в системе жидкостного охлаждения, уровень охлаждающей жидкости, сигнализация о взломе двери шкафа, состояние переключения контактора, рабочее состояние насоса жидкостного охлаждения

Сигнал «онлайн/офлайн» зарядного устройства, уровень сигнала 4G, коэффициент потери пакетов сообщений OCPP, состояние связи PLC с транспортным средством, записи о сбоях фонового взаимодействия

Коды событий неисправностей в режиме реального времени, исторические журналы сбоев, записи о прерывании операций зарядки, журналы самодиагностики при запуске, записи об успешном/неудачном обновлении OTA

Удаленная диагностика включает управление оборудованием и передачу данных, поэтому требуются строгие механизмы безопасности для предотвращения взлома, несанкционированного вмешательства и утечки данных:

Безопасность передачи: все данные OCPP/MQTT шифруются по протоколу TLS 1.3, между зарядным устройством и облаком осуществляется двусторонняя аутентификация по сертификатам X.509, передача данных в открытом виде запрещена
Контроль доступа: многоуровневое управление правами доступа к учетным записям; персонал по техническому обслуживанию может только просматривать диагностические данные, но не может изменять основные параметры питания без разрешения администратора
Безопасность OTA: проверка подписи прошивки, запрет на установку незашифрованных неофициальных версий прошивки
Конфиденциальность данных: шифрованное хранение данных о транзакциях зарядки, VIN автомобиля и информации о пользователе, соответствие требованиям регламента ЕС о защите данных (GDPR)
Защита от несанкционированных действий: при удаленном отключении или изменении параметров добавляется журнал вторичного подтверждения; все записи об удаленных операциях сохраняются на постоянной основе для проведения аудита
Безопасность в автономном режиме: локальная периферийная система диагностики самостоятельно выполняет логику защиты при отключении сети; команды из облака в автономном режиме не могут отменить меры безопасности терминала

OCPP 1.6 выдает только один общий код неисправности, не может выделить отдельные неисправности силового модуля, вентилятора, IMD; в зарубежных экспортных проектах необходимо использовать OCPP 2.0.1

Чисто облачная диагностика сопряжена с задержкой передачи данных; локальная предварительная оценка на периферийных устройствах обеспечивает мгновенную защиту от критических неисправностей, связанных с безопасностью, в случае обрыва связи.

Незашифрованное обновление сопряжено с риском взлома; сертификация CE/TUV требует наличия механизма защиты прошивки от несанкционированного вмешательства с помощью цифровой подписи.

Настенные зарядные устройства в жилых комплексах и парках арендованных автомобилей широко разбросаны; удаленная диагностика позволяет значительно сократить расходы на выездные ремонтные работы

Технология удаленной диагностики зарядных устройств для электромобилей представляет собой трёхуровневую систему с замкнутым циклом, состоящую из сбора данных на периферийных терминалах, агрегации данных на периферийных шлюзах и интеллектуального анализа в облаке, которая основана на стандартизированном протоколе OCPP 2.0.1 и обеспечивает мониторинг на протяжении всего жизненного цикла настенных зарядных устройств переменного тока, быстрых зарядных устройств постоянного тока и модульных систем суперзарядки.