Sähköauto on tulevaisuutta. Latausasemien vaatimukset muuttuvat kuitenkin nopeasti. Tietokonemoduuleilla niiden kehitys onnistuu nopeasti kuten saksalaisen RWE:n uusi eStation Combi -latausema osoittaa.

Kirjoittaja Reinhold Mühlich on MCS GmbH:n toimitusjohtaja. Hänellä on tutkinto elektroniikkasuunnittelusta ja tietotekniikasta. MCS:llä hän on työskennellyt vuodesta 1979 lähtien, ensin johtotehtävissä ja myöhemmin jakelusta vastaavana johtajana. Syyskuussa 2013 Mühlich nimitettiin toimitusjohtajaksi yhdessä Manfredo Mirabella Grecon kanssa.

Olemme tottuneet siihen, että tankkaamme automme polttoainetankin täyteen muutamassa minuutissa. Mutta miten on sähköauton kanssa? Sähköauton "tankki" on akku, joten puhumme energian tallennuslaitteesta, jonka lataaminen vie aikaa. MCS MICRONIC Computer Systeme GmbH ja RWE ovat yhdessä kehittäneet sähköauton latausaseman, jolla lataaminen on ultranopeaa. RWE eStation Combi -latausasema on varustettu congatecin conga-QA6/E680-1G -tietokonemoduulilla, ja se lataa sähköauton akun 22 kertaa nopeammin kuin mikä olisi mahdollista normaalista kodin pistorasiasta.

Polttomoottorilla varustettujen ajoneuvojen aika näyttää päättyvän, ainakin nykyisessä käyttötavassaan. Polttomoottori on hiilidioksidipäästöjensä takia päässyt ympäristönsuojelijoiden mustalle listalle. Kaupungeissa liikenne aiheuttaa hienojakoista ilmansaastetta ja monessa kaupungissa sisäistä liikennettä rajoitetaan ympäristöalueiden avulla. Pysäköinti on kallista kaupungeissa ja tilaa on vähän. Silti monessa kaupungissa sähköautoilla tarjotaan erityisesti niitä varten suunniteltuja latausasemia. Sähköautojen kuskien anneaan usein käyttää bussikaistoja, jotta he pääsisivät perille nopeammin.

Tutkimukset osoittavat, että kaksi kolmesta ihmisestä asuu megakaupungeissa vuonna 2050. Miten tällaiset jättikaupungit takaavat elämänlaadun ja turvaavat liikkuvuuden? Sähköautoliikenne voisi olla tärkeä tekijä , kun tulevaisuuden kaupunkeja luodaan.

Infraa sähköiselle liikkumiselle

Erityisesti taajamissa sähköautojen nykyinen kantama riittää tyypillisiin tarpeisiin. Autonvalmistajat tarjoavat jo laajan valikoiman sähköautoja pienistä kaupunkiautoista urheiluautoihin. Sähköauton soveltuminen jokapäiväiseen käyttöön edellyttää kuitenkin tehokasta infrastruktuuria. Kuljettajat haluavat sähköautonsa kantaman vastaavan sitä, mihin ovat polttomoottoriautoissa tottuneet.

RWE Group on työskennellyt sähköautojen parissa jo 1960-luvulta lähtien. RWE:n e-mobility -liiketoimintaryhmän tavoitteena on luoda latausjärjestelmä, joka on välttämätön sähköajoneuvojen yleistymisen kannalta. Yli 50 työntekijän voimalla ryhmä kehittää sähköautojen ratkaisuja tehokkaista latausasemista taustajärjestelmiin, joiden avulla latausasemat voidaan liittää älykkäisiin smart grid -sähköverkkoihin ja joiden avulla ajoneuvojen tunnistus tapahtuu automaattisesti. Yhdessä kumppaniensa kanssa RWE on kehittänyt 2-tyypin liittimen, josta on tullut standardi latausliitäntä useissa Euroopan maissa. Tavoitteena on lopulta Euroopan laajuinen, yhteensopiva ja autonvalmistajista riippumaton sähköautojen latausasemien verkosto. Yhdessä MCS:n kanssa RWE on kehittänyt ultranopean latausaseman, eStation Combin. Niitä tullaan asentamaaan huoltoasemille ja moottoriteiden levähdyspaikoille, kuljetusyrityksiin ja kaupunkialueille.

Enemmän kuin tavallinen tehonlähde

Ensinäkemällä latausasema vain yksinkertaisesti tuo sähköautoon uutta energiaa. Jokaisen auton akusto on kuitenkin omanlaisensa ja siksi niiden latauskonsepti on erilainen. Latausasema saa tämän tiedon autolta ja sovittautuu sen vaatimuksiin. Energia maksaa, joten lataus mitataan ja laskutetaan laskutusjärjestelmän kautta.

Asiakas haluaa nopeasti ymmärtää kuinka latausasemaa käytetään. Tämä edellyttää intuitiivista konekäyttöliittymää, jota ohjataan kosketusnäytöllä. Kaiken kaikkiaan latausasema kommunikoi auton, internetin, asiakkaan ja mahdollisesti muiden latausasemien kanssa. Latausasema sisältää paljon älyä ja on paljon enemmän kuin pelkkä "töpseli". Ulkona se on sateessa ja erilaisissa lämpötiloissa, ja asiakkaiden joskus kovankin kohtelun alaisena. Lainsäädäntö määrittelee tiukat tekniset keinot, joilla käyttäjiä suojataan vahingoilta.

eStation Combi vastaa kaikkiin näihin vaatimuksiin. Perinteisen AC-latauksen lisäksi asema tarjoaa ultranopean DC-latauksen. Suoramaksujärjestelmä mahdollistaa maksamisen pankki- tai luottokortilla tai tekstiviestillä, eikä mikään maksutavoista ole sidottu sopimukseen. Erityisen helppo maksuprosessi on RWE:n sähköautoasiakkaille, sillä heidät tunnistetaan automaattisesti AC-latauspisteessä pistä-ja-lataa -standardin (plug-and-charge) avulla. Älykäs latauskaapeli jakaa kaiken tarvittavan datan ajoneuvon ja latausaseman välillä. Käyttäjän autentikointi, lataaminen ja laskuttaminen ovat kaikki automaattisia prosesseja. Muut asiakkaat seuraavat intuitiivista, käyttäjää ohjaavaa menuvalikkoa 10-tuumaisella kosketusnäytöllä. Latausasema on roisketiivis IP-54 -standardin mukaisesti ja se on suunniteltu toimimaan -25 - +40 asteen lämpötiloissa.

Teollisuustietokone, maksujärjeselmä ja käyttöliittymä ovat koneohjaukseen keskittyvän MCS:n kehittämiä. Heidän maksujärjestelmiään, erityisesti kontaktoimatonta maksamista, on otettu käyttöön sään puolesta vaativimmissan olosuhteissa ympäri maailmaa. Esimerkiksi Dubaissa 4500 pysäköintimittaia on yhdistetty keskushallintajärjestelmään. Abu Dhabissa MCS:n järjestelmä pyörittää 800 parkkimittarin verkkoa.

eStation Combi tarvitsee tehokkaan prosessorin ja grafiikkatuen tehtävistään suoriutuakseen. MCS kehittää ja valmistaa räätälöityjä teollisuustietokonejärjestelmä, jotka perustuvat COM-moduuleihin (Computer-on-Module). Maksupäätteisiin, maksujärjestelmiin ja teollisuustietokoneisiin liittyvä osaamiskokonaisuus täydentää RWE:n teknisestä osaamista erinomaisesti.

Qseven -moduulikonsepti piirikortilla.

Valmis tulevaan moduulien avulla

Hyvät ideat kehittyvät, joten on odotettavissa, että eStation-latausaseman pitää vastata uusiin vaatimuksiin kun yhä useammat käyttäjät hyväksyvät sähköautojen ja e-liikkuvuuden idean. Kun näin tapahtuu, on taloudellisesti tärkeää pystyä toteuttamaan uuden vaatimukset ja käyttäjien ja operaattorien tarpeet nopeasti seuraavan polven järjestelmässä. Juuri tämän takia RWE ja MCS päättivät rakentaa tietokoneensa COM-tekniikan pohjalta.

COM-konsepti perustuu jo luonteeltaan tulevaisuuden skaalautuvuudelle. Useat valmistajat tukevat COM-standardia. COM-moduuli asennetaan peruslevylle (baseboard), jolta löytyvät kaikki sovelluskohtaiset toiminnot. Prosessorin lisäksi moduuli sisältää tarvittavat oheislaitteet ja teholähteen. COM-moduulin ja piirilevyn yhdistelmä tuo käyttöön sovelluskohtaisen laitteen, jonka laskentateho on uusinta tekniikkaa. Kun uusi sovellusidea vaatii enemmän laskentatehoa, laitevalmistaja yksinkertaisesti vaihtaa COM-moduulin tehokkaampaan. Tämä tekee uusien tuotteiden kehityksestä erittäin nopeaa ja helppoa.

Ajurit ja integrointi käyttöjärjestelmään pysyvät yleensä muuttumattomina, tai ne voidaan helposti modifioida moduulivalmistajan avulla. Laitevalmistajan tarvitsee vain kehittää sovelluksen toiminnot peruslevyllä. Tarvetta monimutkaiselle prosessorikehitykselle ei tule, sillä useat valmistajat tarjoavat laajan valikoiman standardiliittimeen istuvia prosessorimoduuleja. Niin kauan kuin vain standarditoimintoja käytetään, laitevalmistaja on moduulivalmistajasta riippumaton, ja vapaa käyttämään mitä tahansa moduulia. Tuotannosta poistuvien moduulien korvaaminen on helppoa. Kun katsotaan laitteen koko elinkaaren kustannuksia, valmistaja säästää rahaa koska komponenttien saatavuus on ennustettavaa ja taattu useiksi vuosiksi eteenpäin.

COM-moduulien valmistaja Congatec on erikoistunut käyttövalmiiden esikonfiguroitujen moduulien kehitykseen ja valmistukseen. Yhtiön teollisuusmoduulit ovat saatavilla pitkälle tulevaisuuteen.

conga-QA6 Qseven tietokonemoduuli, jossa prosessorin on Intelin Atom E600.

Miksi Congatecin moduuli conga-QA6/E680-1G kvalifioitui?

MCS kehittää ja valmistaa sovelluskohtaisia peruslevyjä erilaisille asiakkaille. RWE-projektiin MCS valitsi Congatecin moduulin conga-QA6/E680-1G. Se sopii erittäin hyvin ulkokäyttöön, sillä moduuli tukee laajaa lämpötila-aluetta -40 asteesta aina +85 asteeseen. Qseven-moduuli vakuutti MCS:n ja RWE:n matalalla tehonkulutuksellaan ja parantuneella grafiikasuorituskyvyllään. Moduulin maltillinen hinta Intelin Atom E600 -prosessorin kanssa vaikutti myös positiivisesti päätökseen. X86-alusta on tarjolla kellotaajuuksilla 600 megahertsistä 1,6 gigahertsiin. Tämä skaalautuvuus tarjoaa runsaat suorituskykyreservit tulevaisuuden kehitystä varten. Ylipäätään alusta tarjoaa riittävät suorituskyvyn vielä määrittelemättömille toiminnoille.