1

>>> www.b2tke.bppt.go.id <<<

Forum Fungsional B2TKE

Teknologi Charging StationIr. Riza, M.Eng. IPM

18 Juni 2020

2

Outline

• Charger secara Umum

• Konfigurasi dan Topologi Standar CS

• Standard yang mengatur CS

• Komunikasi data antara EV an CS

• Komunikasi data antara CS dengan CSMS

• Charging Station Management System (CSMS)

• Trend Teknologi Fast Charging

• Penutup

3

Charger/Rectifier/Power Supply ?

• Perangkat elektronika (PC, TV, printer, perangkat Audio Video, dll) memerlukan peralatan konversi daya untuk mengubah tegangan input dari sumber tegangan (mis: AC 220 V) menyesuaikan dengan level dan bentuk tegangan yang sesuai dengan perangkat (mis: DC 5 V, 12 V, ± 15 V dsb).

• Hal yang diperhatikan penggunaan charger :• Tegangan input

• Tegangan output

• Type plug

• Rating/kapasitas daya

• Perangkat konversi daya ini dikenal dengan nama Recfifier. Terkadang kita menyebutnya Power Supply atau Adaptor. Bisa menyatu dengan perangkat, bisa juga terpisah

• Power Supply yang terpisah dari perangkatnya sering kita menyebut Charger.

4

Charger/Rectifier/Power Supply ?

• KRL Jabodetabek, MRT (DC 1500 V, LRT (DC 750 V) menggunakan tegangan DC untuk catenary nya (LAA = listrik aliran atas)

• Setiap 3-5 km diperlukan satu DC traction Substation (gardu traksi)

• Di setiap Gardu Traksi terdapat Trafo 150 kV/20 kV dan Rectifier yang mengubah AC 20 kV menjadi 1500 Vdc dengan kapasitasbeberapa MW

5

Apa yang membedakan EV Charger dengan charger lainnya?

• EV Charger tidak hanya mengkonversitegangan input menjadi tegangan output untuk EV

• EV Charger memiliki modul Komunikasidata :• Antara Charger dengan EV

• Antara Charger dengan Charging Station Management System

• EV Charger memiliki sistem proteksikelistrikan yang lengkap untuk keamananpersonil, keamanan charger dankeamanan kendaraan saat pengisian

• EV Charger mengisi Battery (umumnyaadalah Lithium), sehingga metodepengisian harus sesuai dengankarakteristik Battery.

6

EV Charging Infrastructure Standards

• CS harus didesain sedemikian rupa sehingga EV bisa dihubungkan dengan CS dan proses transfer daya beroperasi dengan aman, handal dan meminimalkan resiko bahaya bagi pengguna dan sekitarnya.

7

SISTEM PENGISIAN MOBIL LISTRIK

• Tipe AC lebih sederhana, namun daya dibatasi olehkapasitas on-board charger yang ada di mobil

• Tipe DC lebih kompleks, namun karena bisaterhubung langsung ke battery tanpa melewati on board charger, arus besar bisa langsung kebattery, pengisian bisa cepat

8

AC Charger

• AC Charger pada dasarnya, hanya menyambunglistrik dari grid ke terminal on-board charger di EV melalui plug type 2, Ditambah dengan serangkaianperalatan sistem proteksi dan modul komunikasi

9

DC Charger

Topologi Standar DC Charger

Blok Diagram DC Charger Komponen DC Charger

EMIFILTER

AC/DCRECTIFIER

POWER FACTOR

CORRECTION

DC/DCCONVERTER

AC grid

10

Detail Sequence DC EV Charger

• Controller EV Charger berkomunikasidengan EV

• Ketika kondisi EV sudah memenuhisyarat (kondisi mobil ok, proteksi ok), baru proses charging dimulai

• Pola pengisian EV, diatur sedemikianrupa agar tidak memberikan efek negatifkepada battery

Ketentuan pola pengisian baterai EV

• Menggunakan metode constant current charging, EV sebagai master, dan CS sebagai slave.

• EV mengirimkan charging current request ke CS dalam interval waktu yang konstan. CS harusmerespon dengan output current sesuai denganpermintaan dari EV.

• Kontrol constant current diperlukan untuk mengaturbesar output current sesuai dengan yang diperintahkan EV; yang secara adaptif berubahsesuai permintaan EV.

11

DC Plug dan Protokol Komunikasi

Protokol adalah sistem ketentuan/aturan yang memungkinkan terjadinya hubungan, komunikasi, dan perpindahan data antara dua komputer/device atau lebih. Aturan ini harus dipenuhi oleh pengirim dan penerima agar komunikasi dapat berlangsung dengan baik.

… data … 0101001….

Chademo/CCS/GBT/ Tesla dll bukan hanya type atau bentuk plug EV, tetapi juga masing-masing memiliki data communication protocol

Bila kita tidak mengetahuiprotocolnya, maka tidak dapatmembuat CS dan EV berkomunikasi

12

Charging Station Management System

• Charging Station Management System (CSMS), diperlukan untuk memantau dan mengoperasikan CS-CS

• CSMS terhubung dengan billing System• Komunikasi antara CS dengan CSMS menggunakan OCPP (open charge point protocol)

CSMS di B2TKE BPPT

13

Open Charge Point Protocol

• Mulai diinisiasi oleh OCA (Open Charge Alliance) pada tahun 2009 sebagai sebuah konsorsium global untuk infrastruktur kendaraan listrik umum dan pribadi

• Open Charge Point Protocol (OCPP) adalah protokol komunikasi standar yang digunakan untuk mengkoneksikan jaringan SPKLU antara titik pengisian dengan sistem manajemen pusat.

• Secara umum dalam OCPP membagi sebuah sistem pengisian kendaraan listrik menjadi sistem manajemen pusat dan titik pengisian.

• OCPP memberikan wewenang kepada pemilik stasiun pengisian untuk memantau titik pengisian secara remote dan mengatur penggunaannya.

• OCPP telah diaplikasikan di lebih dari 40.000 stasiun pengisian di 78 negara • Jalur cepat untuk

elektrifikasitransportasi dalamskala yang lebih besar

• Penambahan opsi baru dan kemampuan terbaru dari charger yang mudah diaplikasikan

• Bebas memilih atau membeli perangkat keras dan lunak

• Perangkat keras dan lunak dapat dicampur dan dicocokkan

Fleksibel Pemilihan

SkalaPlug and

Play

14

Topologi

1. Load Balancing use case TopologyTitik pengisian melakukan pengaturan dan penjadwalan pengisian secara independen. Sistem manajemen pusat hanya melakukan monitoring.

2. Central Smart ChargingSistem manajemen pusat melakukan pengaturan dan penjadwalan pengisian untuk kemudian dieksekuasi oleh titk pengisian

3. Local Smart ChargingSistem pengisian pusat dan titik pengisian saling berkoordinasi memberikan input data pengisian guna mengatur jumlah daya yang dapat disuplai sesuai kondisi

15

Proses Registrasi CS dalam OCPP

1) Authorize

2) Boot Notification

3) Data Transfer

4) Diagnostics Status Notification

5) Firmware Status Notification

6) Heartbeat

7) Meter Values

8) Start Transaction

9) Status Notification

10) Stop Transaction

1) Cancel Reservation

2) Change Availability

3) Change Configuration

4) Clear Cache

5) Clear Charging Profile

6) Data Transfer

7) Get Composite Schedule

8) Get Configuration

9) Get Diagnostics

10) Get Local List Version

11) Remote Start Transaction

12) Remote Stop Transaction

13) Reserve Now

14) Reset

15) Send Local List

16) Set Charging Profile

17) Trigger Message

18) Unlock Connector

19) Update Firmware

Charging Point

Central System

Proses Inti

16

Perkembangan OCPP

Dengan berkembangnya OCPP hingga OCPP 2.0, kepemilikan stasiun pengisian juga meningkat hingga ke kawasan perumahan. OCPP terbaru versi 2.0 memberikan opsi untuk sharing data dan pengaturan dengan sistem pengaturan energi yang ada di rumah.

OCPP 1.5

• Juni 2012

• SOAP

• 24x2 pesan, 42 tipe data, 15 kunci config

+ Peningkatan performa

+ Smart Charging

+ JSON

+ Remote trigger

+ Tingkat Keamanan

OCPP 1.6

• Oktober 2015

• SOAP & JSON

• 28x2 pesan, 49 tipe data, 43 kunci config

+ Peningkatan performa

+ Sertifikat ISO 15118

+ Tarif & BiayaOCPP 2.0

• Maret 2018

• JSON

• 65x2 pesan, 129 tipe data, 85 kunci config

+ OSCP

+ OCPP 2.0.1

17

Trend Teknologi Fast Charging

• Higher Power :

• Memperbesar arus dari rectifier/converter, tegangan battery 400 – 500 Vdc

• Saat ini sudah tersedia EV charger dengan kapasitas daya 150 kW, 250 kW, 350 kW

• Flash Charger :

• Flash-charging stations pada haltebus, akan mencharge battery selamakurang lebih 15 detik dengan daya600 kW

• DI Terminal Bus, Bus akan dichargedengan durasi 4-5 menit dengandaya 400 kW.

• Di Depo bus dicharge kembalidengan daya 45 kW selama kuranglebih 30 menit

• Fast Charger untuk SPKLU karenamemerlukan daya yang besar

• Higher Voltage :

• Memperbesar arus darirectifier/converter, dan jugategangan battery. Porsche Taycanmenggunakan battery 800 V

• Saat ini sudah tersedia EV charger dengan kapasitas daya150 kW, 250 kW, 350 kW

18

Penutup

• EV Charger bukan hanya rectifier biasa, tetapi juga dilengkapi dengan modulkomunikasi dan pengaturan sequence pengisian KBL dengan keamananyang baik bagi personal, charger dan KBL

• OCPP sangat memudahkan pemantauan SPKLU, OCPP menjadi protokolstandar untuk komunikasi data antara SPKLU dan Charging Station Management System (CSMS).

• CSMS harus dimiliki oleh operator atau penyedia jasa SPKLU

• Untuk mempercepat waktu pengisian KBL dilakukan dengan menggunakandaya (arus) yang lebih besar, namun harus memperhatikan spesifikasibattery.

• Pembahasan SPKLU saat ini lebih pada pembahasan type plug, pembahasan ketentuan/regulasi terkait dengan pengoperasian CSMS jugaperlu menjadi perhatian.

>>> www.b2tke.bppt.go.id <<<

THANK YOU