Dahua D-VOLT изнутри: инженерный взгляд на зарядные станции для электромобилей

Электромобиль постепенно перестает быть игрушкой для энтузиастов и все чаще занимает место в обычном частном гараже, на паркинге жилого комплекса или на территории предприятия. Вместе с ним у инсталлятора появляются новые вопросы. Они уже не о том, какую станцию купить, а о том, как вписать ее в ограниченную мощность ввода, как правильно защитить линию и как сделать так, чтобы зарядка не конкурировала за киловатты с остальной частью дома или бизнеса.

Ответом Dahua Technology на эти вопросы стала линейка D-VOLT, в которой собраны решения для зарядки переменным током мощностью от 3,5 до 22 кВт и постоянным — от 60 до 240 кВт. На одном ее полюсе — портативное устройство, которое подключается к обычной розетке, на другом — скоростные DC-станции.

Однако за цифрами мощности стоит значительно больше: принцип зарядки, многоуровневая защита, балансировка нагрузки, протоколы интеграции и требования к монтажу. Именно их мы разберем далее на примере моделей серий Mini, Lite и Compact — с точки зрения инженера, которому эту станцию придется проектировать, подключать и обслуживать.

Архитектура D-VOLT: переменный и постоянный ток

Принцип зарядки зависит от того, где именно преобразуется энергия.

Переменный ток (AC)Станция не преобразует энергию, а работает как управляемый коммутатор между сетью и автомобилем. Стандарт IEC 61851 описывает этот режим как Mode 3, и именно по нему работает серия Compact. Станция:

• проверяет подключение кабеля и заземления;
• подает напряжение через силовое реле;
• сигналом Control Pilot (CP) сообщает автомобилю допустимый ток.

Переменный ток в постоянный преобразует бортовое зарядное устройство автомобиля (On-Board Charger, OBC). Поэтому реальная мощность AC-зарядки равна наименьшему из трех значений: мощности станции, мощности OBC и тока, который позволяет линия питания. Станция на 22 кВт не ускорит автомобиль, OBC которого рассчитан на 11 кВт.

Постоянный ток (DC)Преобразователь размещен в самой станции. Силовые модули подают постоянный ток непосредственно на батарею в обход OBC, а система управления батареей автомобиля (BMS) задает необходимые ток и напряжение. Поэтому DC-сегмент D-VOLT начинается с 60 кВт и требует значительно более мощного ввода, чем бытовые AC-модели.

Модельный ряд и позиционирование серий

Линейка D-VOLT состоит из восьми серий, которые отличаются типом зарядки, мощностью и сценарием использования. Характеристики одной серии не переносятся на другие: даже одинаковая мощность не означает одинакового набора интерфейсов или протоколов.

• Mini — портативное зарядное устройство на 3,5 кВт с кабелем 5 м, которое подключается к стандартной розетке. Рассчитано на зарядку в дороге или там, где стационарная станция пока не установлена.
• Lite — однофазная настенная станция на 7 кВт для частного использования с управлением через приложение и зарядкой по расписанию.
• Compact — компактные настенные станции на 7, 11 и 22 кВт с поддержкой OCPP 1.6J, динамической балансировки нагрузки и зарядки от солнечной генерации. Выпускаются в кабельном и розеточном исполнении.
• Air — домашняя серия на 7, 11 и 22 кВт. Поддерживает OCPP 1.6J и ModBus TCP.
• Pro — коммерческая AC-серия на 7, 11 и 22 кВт с сертифицированным счетчиком MID для точного учета энергии.
• Nova, Ultra, Gemini — другие серии линейки. Ultra производитель анонсировал как скоростную DC-станцию.

Выходная мощность, фазность и зарядный ток

Мощность AC-станции определяется напряжением, током и количеством фаз:

• однофазное подключение: P = 230 В × I. Ток 32 А дает около 7,4 кВт — это номинал 7 кВт у Compact DHI-ICS-A070E-H1J и Lite DHI-ICS-A070G-H6A, а 16 А дают 3,5 кВт у портативного Mini;
• трехфазное подключение: P = √3 × 400 В × I. Ток 16 А на фазу дает около 11 кВт (DHI-ICS-A110E-H1J), 32 А — 22 кВт (DHI-ICS-A220E-H1J).

Mini рассчитан на стандартную бытовую розетку, но зарядка — длительная нагрузка, поэтому розетку и линию к ней стоит проверить заранее.

В Compact и Lite ток регулируется от 6 до 32 А. Нижний предел задает стандарт IEC 61851, а регулирование позволяет вписать станцию в возможности ввода без замены оборудования.

Последнее ограничение — сам автомобиль. Если его бортовое зарядное устройство однофазное, от трехфазной станции на 22 кВт он использует только одну фазу и зарядится с мощностью около 7,4 кВт.

Зарядные интерфейсы и совместимость

Серия Compact использует европейский разъем Type 2 (IEC 62196) в двух исполнениях:

• кабельное — закрепленный кабель 5 м с коннектором, станция всегда готова к работе; модель на 22 кВт весит 5,4 кг;
• розеточное — гнездо Type 2 со шторкой, которая закрывает контакты от случайного касания, а владелец пользуется своим кабелем Mode 3; та же модель весит 2,8 кг.

Lite имеет другой разъем — GB/T 20234.2, то есть китайский стандарт AC-зарядки. Он подходит автомобилям, изготовленным для внутреннего рынка Китая, но физически не совместим с Type 2. Перед выбором Lite проверьте зарядный порт автомобиля.

Электрическая защита

Compact DHI-ICS-A220E-H1J имеет следующий набор защитных функций:

• защита от пере- и пониженного напряжения, перегрузки по току и короткого замыкания;
• защита от грозовых и импульсных перенапряжений;
• контроль заземления, обрыва PEN-проводника и неправильного подключения фазы и нуля;
• обнаружение залипания контактов реле и обрыва линии CP;
• защита от несанкционированного вскрытия корпуса.

Токи утечки контролирует встроенный модуль Type A 30 мА + DC 6 мА. Он реагирует на переменные и пульсирующие токи утечки и отдельно обнаруживает постоянную составляющую от 6 мА, которую может генерировать электроника автомобиля. Модель сертифицирована по IEC 62955 — стандарту для таких устройств.

Встроенная защита не отменяет внешнюю. На линии к станции необходимы:

• автоматический выключатель, подобранный под сечение кабеля и номинальный ток;
• УЗО — благодаря встроенному DC-контролю 6 мА обычно достаточно типа A вместо более дорогого типа B, но окончательное решение принимает проектировщик согласно действующим нормам;
• устройство защиты от импульсных перенапряжений в щите.

Compact рассчитан на системы заземления TN-S и TT.

Термоконтроль и длительная работа

Зарядка часами нагружает линию номинальным током, поэтому тепловой режим станции критичен. В Compact силовая часть охлаждается алюминиевым радиатором, а защита от перегрева входит в перечень защитных функций. Рабочие диапазоны температур:

• Compact — от −30 до +50 °C на высоте до 2000 м;
• Lite — от −30 до +60 °C;
• Mini — от −30 до +55 °C.

На тепловой режим заметно влияет место монтажа: прямое солнце на южной стене или закрытая ниша без вентиляции хуже открытого затененного места.

DC-станции выделяют значительно больше тепла, поэтому в них обычно применяют принудительное охлаждение.

Динамическая балансировка нагрузки (DLB)

Выделенная мощность частного дома редко позволяет одновременно работать станции на 7–22 кВт, электроплите, бойлеру и насосу. Без балансировки остаются два варианта: ограничить станцию вручную или рисковать срабатыванием вводного автомата. Функция динамической балансировки нагрузки (Dynamic Load Balancing, DLB) решает это автоматически, распределяя доступную мощность между станцией и другими потребителями.

Как это работает:

1. Токовый трансформатор (CT-датчик) на вводе измеряет суммарный ток объекта.
2. Данные поступают на станцию по RS485. В Compact для этого предусмотрен отдельный порт RS485 (CT) под кабель 2 × 0,2–1,5 мм².
3. Станция вычитает текущее потребление дома из лимита ввода.
4. Сигналом CP она задает автомобилю новый допустимый ток в пределах 6–32 А.

Когда включается бойлер, зарядка замедляется, а когда нагрузка снижается, ток снова возрастает.

DLB поддерживают серии Compact и Air.

OCPP 1.6J и интеграция с платформами управления

OCPP (Open Charge Point Protocol) — открытый протокол обмена данными между зарядной станцией и системой управления (CSMS). Версия 1.6J передает сообщения в формате JSON через WebSocket и на сегодняшний день является самой распространенной на рынке. Благодаря OCPP станцию можно подключить не только к платформе производителя, но и к сторонней: оператора коммерческой сети, биллинговой платформе или системе управления автопарком.

Через OCPP система управления:

• получает состояние станции и данные зарядных сессий;
• дистанционно запускает и останавливает зарядку;
• управляет авторизацией пользователей;
• обновляет прошивку станции; в Compact ее также можно обновить локально через USB.

Серия Air дополнительно поддерживает протокол ModBus TCP.

Сетевые интерфейсы

Compact DHI-ICS-A220E-H1J имеет четыре канала связи:

• Wi-Fi 6 в диапазонах 2,4 и 5 ГГц;
• Ethernet RJ-45 на 100 Мбит/с — самое стабильное подключение;
• Bluetooth Low Energy 5.0 — для первичной настройки инсталлятором со смартфона;
• 4G LTE Cat-1 под nano-SIM — опционально.

В подземных паркингах и за бетонными стенами Wi-Fi часто нестабилен, поэтому там лучше закладывать Ethernet или 4G, особенно если станция работает с OCPP-платформой и потеря связи означает потерю данных о сессиях в реальном времени.

При нестабильной связи полезны два режима. Plug & Play запускает зарядку сразу после подключения кабеля без авторизации. Кроме того, Compact поддерживает автоматическое возобновление зарядки (Auto-Resume).

Программное управление: D-Volt App и D-Volt Desktop

Собственные платформы управления D-VOLT — это мобильное приложение D-Volt App и рабочее место D-Volt Desktop. Они позволяют:

• видеть в реальном времени состояние станции, потребление энергии и стоимость зарядки;
• планировать зарядку на часы льготного тарифа;
• искать станции на карте;
• устанавливать цены и управлять доступом через группы пользователей;
• анализировать данные на нескольких панелях мониторинга.

Отдельно производитель заявляет возможность кастомизации под частное облако.

Для Lite через приложение доступны запуск и остановка зарядки, зарядка по расписанию и ограничение количества энергии на сессию. Последнее позволяет заряжать батарею только до необходимого уровня и не держать ее долго на полном заряде.

Авторизация пользователей

Compact поддерживает три способа запуска сессии:

• приложение — управление со смартфона;
• RFID-карта — встроенный считыватель по стандарту ISO/IEC 14443 A на частоте 13,56 МГц;
• Plug & Play — зарядка без авторизации сразу после подключения кабеля.

Plug & Play удобен в частном гараже, где станцией пользуется одна семья. На парковке, доступной посторонним, он означает, что зарядиться может любой, поэтому там стоит включать авторизацию.

Для корпоративных и жилых парковок основной инструмент — RFID-карты в сочетании с группами пользователей. Каждый сотрудник или житель получает собственную карту, а группы определяют, к каким станциям он имеет доступ и по какой цене. Так одна инфраструктура может, например, бесплатно обслуживать служебный автопарк и платно — гостей.

Централизованное управление инфраструктурой

Для бизнес-центров, гостиниц и автопарков станциями необходимо управлять как единой системой. Здесь есть два пути:

• платформа производителя — D-Volt Desktop с панелями мониторинга, тарифами и группами пользователей. Для централизованного управления системами D-VOLT Dahua также представила IoT-платформу Intelligent Connection Center (ICC);
• сторонняя OCPP-платформа — когда станции Dahua должны работать рядом с оборудованием других производителей или в существующей биллинговой системе оператора.

Для учета энергии в Compact используется измерительная микросхема с точностью ±1 %. Этого достаточно для внутреннего учета и распределения затрат между подразделениями. Для коммерческой продажи электроэнергии сторонним пользователям обычно необходим сертифицированный счетчик, и в линейке D-VOLT такой счетчик (MID) предусмотрен в серии Pro.

Конструкция и внешняя защита

Конструктивные параметры трех серий существенно отличаются.

Compact:

• корпус из сплава PC/ABS с классом негорючести UL94-V0, алюминиевый радиатор;
• степень защиты IP55 для уличного монтажа и класс ударостойкости IK10 — наивысший в шкале IK, подходящий для паркингов;
• габариты 227 × 227 мм, глубина 129 мм в кабельном и 133,5 мм в розеточном исполнении;
• монтаж на стену или стойку, ввод кабеля сверху, снизу или сзади.

LiteСтепень защиты IP66, рабочая температура от −30 до +60 °C, габариты 448,9 × 208,5 × 284,3 мм.

MiniIP66 для блока управления и IP55 в подключенном состоянии, ударостойкость IK08, габариты 97 × 200 × 56 мм.

Монтаж и ввод в эксплуатацию

Проект начинается не со станции, а с ввода. Прежде чем выбирать модель, выясните:

• выделенную мощность объекта;
• количество фаз;
• реальную нагрузку в пиковые часы.

Если свободного запаса нет, станцию придется ограничить по току или дополнить DLB.

Требования к подключению Compact:

• входной кабель сечением 6–10 мм²: три жилы для однофазной модели на 7 кВт, пять — для трехфазной на 22 кВт;
• линия RS485 к CT-датчику — кабель 2 × 0,2–1,5 мм².

Конкретное сечение в пределах диапазона определяют длина трассы и допустимое падение напряжения, поэтому для длинных линий к паркингу его стоит рассчитать, а не брать минимальное. Номинал автоматического выключателя, тип УЗО и заземление определяет проект с учетом системы заземления объекта.

Для первичной настройки инсталлятором в Compact предусмотрено подключение через Bluetooth со смартфона.

Типовые сценарии:

• Частный дом. Однофазный ввод — Compact на 7 кВт или Lite (для автомобиля с портом GB/T). Трехфазный ввод — Compact на 11 кВт с CT-датчиком на вводе, чтобы зарядка не конфликтовала с бытовой нагрузкой.
• Паркинг жилого комплекса. Compact с RFID-авторизацией и подключением через Ethernet или 4G, учет энергии по картам жильцов, балансировка в пределах выделенной на паркинг мощности.
• Предприятие или автопарк. Станции 11–22 кВт, подключенные к OCPP-платформе, группы пользователей для служебного транспорта и гостей, а при необходимости коммерческого учета — серия Pro с MID-счетчиком.

Сравнение моделей

Ниже сведены ключевые параметры моделей, рассмотренных в статье.

• Mini DHI-ICS-A035E-H1E — портативное устройство на 3,5 кВт с номинальным током 16 А и кабелем 5 м. Защита IP66 для блока управления и IP55 в подключенном состоянии, IK08, рабочая температура от −30 до +55 °C.
• Lite DHI-ICS-A070G-H6A — однофазная настенная станция на 7 кВт и 32 А с разъемом GB/T 20234.2. Ток регулируется от 6 до 32 А, запуск через приложение, по расписанию или в режиме Plug & Play. IP66, от −30 до +60 °C.
• Compact DHI-ICS-A070E-H1J / -Z — однофазная станция на 7 кВт с разъемом Type 2 в кабельном или розеточном исполнении. Ток от 6 до 32 А, порт RS485 для CT-датчика и поддержка DLB.
• Compact DHI-ICS-A110E-H1J / -Z — трехфазная станция на 11 кВт с разъемом Type 2.
• Compact DHI-ICS-A220E-H1J / -Z — трехфазная станция на 22 кВт (400 В, до 32 А на фазу) с разъемом Type 2. Запуск через приложение, RFID или Plug & Play, связь через Wi-Fi 6, Ethernet и Bluetooth, 4G — опционально. Поддерживает OCPP 1.6J, DLB и PV Green Power, защиту IP55 и IK10, рабочая температура от −30 до +50 °C.

Заказ и комплектация в B2B-кабинете

Добавляйте зарядные станции Dahua D-VOLT в проектные спецификации и формируйте смету в личном B2B-кабинете VIATEC:

• актуальное наличие на складе в карточках товаров;
• колонка с персональной партнерской ценой для расчета сметы;
• дополнение спецификации кабелем, модульной автоматикой, сетевым оборудованием и источниками питания;
• резервирование позиций под проект в один клик.

По вопросам совместимости станций с автомобилями, конфигурации DLB и подключения к OCPP-платформам обращайтесь к вашему персональному менеджеру.