Jak vzniká nabíječka pro elektromobily a co obnáší její vývoj od začátku? Příběh spolupráce firem R-EVC a ASN Plus ukazuje, proč při nabíjení nestačí řešit jen to, zda se auto nabije, ale také bezpečnost a spolehlivost celého zařízení. Dozvíte se, proč se výrobce zavedeného wallboxu rozhodl začít znovu a jakou roli při tom hrají transparentní vztahy s vývojovým partnerem.
Zakázka, která začínala od nuly
Přesně takový úkol dostala na starost brněnská firma ASN Plus, která se vývojem elektroniky a embedded softwaru na míru dlouhodobě zabývá. Oslovila ji firma R-EVC (Richtr Electric Vehicle Connectors), výrobce nabíjecích kabelů a přenosných nabíječek pro elektromobily, distribuovaných po celé Evropské unii. R-EVC měla svůj Wallbox EcoVolter už na trhu, ale vývoj řešil dosavadní dodavatel netransparentně a se sazbou navázanou na počet prodaných kusů – model, který postupem času narušil důvěru mezi oběma stranami natolik, že R-EVC začala hledat nového partnera, se kterým by mohla vývoj postavit na zelené louce a na jasných, dlouhodobě udržitelných pravidlech.Kdo si pořídí elektromobil, dřív nebo později narazí na stejnou otázku: stačí ho večer zapojit do běžné zásuvky ve zdi, nebo je potřeba něco chytřejšího? Technicky vzato zapojit jde – adaptér na to existuje a auto se skutečně nabije. Otázka ale nezní, jestli to jde, ale jestli to je bezpečné a jestli to dává smysl dělat opakovaně.
Běžná domácí zásuvka a jistič za ní jsou navržené na krátkodobý odběr – varná konvice, vysavač – v desítkách minut. Nabíjení elektromobilu je ale zátěž v řádu hodin, při proudu, který se blíží horní hranici toho, co daný obvod vůbec unese. Zásuvka, kabel i konektor se zahřívají, kontakt uvnitř zásuvky se časem opotřebí a jeho odpor roste, a s ním roste i teplo, které se v místě spoje generuje. Přesně tady vznikají požáry způsobené nabíjením elektromobilů, o kterých se čas od času píše – nikoli kvůli autu samotnému, ale kvůli podceněné elektroinstalaci, která na dlouhodobý vysoký odběr nebyla stavěná.
Druhý problém je, že obyčejná zásuvka nic neví o tom, co se na jejím konci nabíjí. Nekontroluje, jestli je konektor v pořádku zasunutý, nehlídá teplotu na kontaktu, nerozezná únik proudu do země a neumí zareagovat, pokud se něco pokazí. Proto se elektromobily s klasickou zásuvkou nabíjí jen jako nouzové řešení a s výrazně omezeným proudem – a proto vznikly přenosné nabíječky, které se mezi auto a zásuvku (nebo silovou instalaci) zapojují jako inteligentní mezičlánek.
Co musí chytrá nabíječka umět, aby byla bezpečná
Přenosná nabíječka – wallbox – není jen tlustší kabel s displejem. Aby směla nabíjet elektromobil podle evropské normy ČSN EN 61851, musí uvnitř řešit celou řadu věcí najednou a v reálném čase. Musí umět rozeznat, že je auto skutečně připojené a připravené k nabíjení, pomocí takzvaného Control Pilot signálu, kterým auto a nabíječka spolu neustále komunikují o stavu a požadovaném proudu.
Musí detekovat, kolik fází má síť, do které je zapojená, a podle toho zvolit jednofázové nebo třífázové nabíjení. A musí nepřetržitě hlídat napětí, proud i teplotu v kritických místech – aby dokázala zareagovat na přepětí, podpětí, přehřátí konektoru nebo únik proudu dřív, než se z toho stane problém.
To je přesně ta část, která rozhoduje o tom, jestli si nabíječku můžete bez obav nechat zapojenou přes noc na dvoře nebo v garáži. Jde o desítky měření a rozhodnutí za sekundu, prováděných řídicí elektronikou, o které běžný uživatel neví – dokud něco nefunguje.
Namísto navazování na řešení předchozího dodavatele se nakonec ukázalo jako lepší a výhodnější navrhnout celé zařízení znovu od začátku – a přitom maximálně využít zkušenosti, které si R-EVC z provozu předchozí generace odnesla. Tým ASN Plus proto nejdřív provedl důkladnou analýzu a sepsal kompletní zadání – nejen podle přání zákazníka, ale i podle požadavků certifikačních autorit, které u nabíječky pro elektromobily rozhodují o tom, jestli smí vůbec na trh.
Jedno konkrétní omezení dobře ukazuje, jak se takový vývoj liší od návrhu zcela nového produktu na zelené louce: R-EVC chtěla zachovat vnější rozměry stávajícího pouzdra, protože firma do něj měla investováno ve vstřikovací formě a nechtěla ji zahodit. Ke slovu tak přišla klasická inženýrská hádanka – jak do stejného prostoru dostat výrazně víc funkcí, aniž by se to podepsalo na kvalitě nebo spolehlivosti. Řešením bylo rozdělit elektroniku do několika desek plošných spojů propojených hlavní řídicí deskou namísto jedné přeplněné desky, a každou navrhnout tak, aby splňovala nejnovější standardy při zachování modularity pro budoucí rozšíření.
Proč jedna deska nestačí
Hlavní řídicí jednotka běží na mikrokontroléru ESP32-S3 se dvěma jádry a podporou RTOS, na kterém firmware ASN Plus zajišťuje všechny bezpečnostní kontroly podle ČSN EN 61851 – ochranu proti přepětí, podpětí, přehřátí i úniku proudu, rozpoznání typu sítě a počtu fází. To je bezpečnostní jádro celého zařízení, kde chyba není o pár procent horší uživatelský zážitek, ale reálné riziko.
Kolem něj ale ASN Plus navrhla ještě sadu samostatných modulů, protože sériová výroba má jiná pravidla než jeden kus na stole vývojáře. Certifikovaný elektroměr splňující požadavky evropské směrnice MID, modul detekující přehřátí konektoru na nabíjecí koncovce nebo bezdrátové tlačítko pro otevírání nabíjecího portu u podporovaných vozů – všechny tyto přídavné moduly ASN Plus postavila na stejném mikrokontroléru STM32C0. Nejde o náhodu ani o úsporu na vývoji: STM32C0 je levná a dobře dostupná náhrada za starší osmibitové čipy, kterých se čím dál obtížněji shání dostatek kusů pro sériovou výrobu. Sjednocením několika různých modulů na jednu čipovou rodinu ASN Plus zajistila R-EVC nižší náklady na komponenty i menší riziko, že se za rok některý z čipů přestane vyrábět a celý modul se bude muset kvůli tomu předělávat od nuly.
Rozhodnutí, která nejsou vidět, ale rozhodují o dlouhodobé spolehlivosti
Další věcí, kterou musela ASN Plus vyřešit, byla komunikace – nejen s autem, ale s celým okolím zařízení. Nabíječka podporuje protokol OCPP pro propojení s provozovateli veřejné nabíjecí infrastruktury a k tomu vrstvu protokolů HTTPS, MQTT 5 a JWT pro bezpečný přenos dat. Zásadní ale bylo rozhodnutí přidat do zařízení lokální API běžící přímo na vestavěném HTTPS serveru uvnitř Wallboxu – firmy si tak mohou nabíječku napojit přímo na svůj vnitřní systém řízení nebo firemní síť, aniž by byly závislé na cloudu výrobce. Je to přesně ten typ architektonického rozhodnutí, které se nedá odvodit z požadavků na papíře, ale vychází ze zkušenosti s tím, jaké problémy firmám dělá závislost na cizí infrastruktuře, kterou nemají pod kontrolou.
Součástí návrhu byla i podpora vzdálené aktualizace firmwaru (OTA) – rozhodnutí, které se nevyplatí hned, ale až za rok nebo dva, když se objeví bezpečnostní chyba nebo se změní certifikační požadavky. Bez OTA by musela k desítkám tisíc nainstalovaných kusů vyjet servisní četa. S ním stačí aktualizace nahrát na dálku a celá flotila zařízení má opravu v řádu hodin.
Proč na tom záleží víc než na designu krytu
Výsledkem téhle spolupráce nebyl jen funkční kus hardwaru, ale i obnovená důvěra mezi firmami. Tomáš Richtr, zakladatel a CEO R-EVC, o spolupráci řekl, že na ASN Plus nejvíc oceňuje transparentnost a rychlost komunikace a že díky ní dokázali za rok vyvinout zcela nové zařízení od základu – tempem, které by si s budováním vlastního vývojového týmu od nuly nemohli dovolit.
Případ Wallboxu EcoVolter dobře ukazuje, že u zařízení, které bude roky bez dozoru viset venku na zdi nebo ve voze, se nejdůležitější rozhodnutí neodehrávají v designu krytu, ale v tom, jak je zvládnutá bezpečnostní logika, jak je promyšlená volba součástek pro sériovou výrobu a jak je zařízení připravené na to, že se za dva roky bude muset něco opravit nebo změnit – aniž by k němu musel kdokoli fyzicky přijet.
