Зарядные станции для электрокаров: принцип работы и тарифы

Краткое резюме

• Типы станций: AC (переменный ток, 3,7–22 кВт) и DC (постоянный ток, 50–400+ кВт). AC дешевле и проще, DC — быстро и дороже.
• Разъёмы и стандарты: Type 2/CCS2 (Европа и многие регионы), CCS1/NACS (Северная Америка), CHAdeMO (наследие), GB/T (Китай).
• Принцип работы: согласование мощности и параметров через пилот‑сигнал (AC) или PLC/ISO 15118 (DC), безопасное замыкание контакторов, измерение энергии, биллинг.
• Тарифы: по кВт·ч, по минутам, гибрид, стартовые/пиковые/простой‑штрафы (idle), абонементы, роуминг eMSP↔CPO.
• Счёт на 100 км: расход авто × цена кВт·ч ÷ 100 с учётом потерь. Дом — самое дешёвое, DC‑трасса — самое дорогое.
• Выбор: для дома — 7,4/11 кВт wallbox с OCPP/защитами; для бизнеса — надёжная сеть, биллинг, фискализация/метрология, SLA.
• Тренды 2025: ISO 15118‑20/Plug‑&‑Charge, V2G/V2H/V2L, HPC 400–500 кВт, MCS для грузовиков, динамическое ценообразование.

1) Что такое зарядная станция и чем она отличается от «зарядки» в авто

EVSE (Electric Vehicle Supply Equipment) — это внешнее устройство, которое управляет подачей электроэнергии к электромобилю и следит за безопасностью процесса. В обиходе EVSE называют «зарядной станцией» или «зарядкой», хотя активная электроника, заряжающая батарею, может находиться и в самом авто:

• AC‑зарядка: в машину поступает переменный ток (обычно 230/400 В), а преобразователь AC→DC (он‑борд‑чарджер, OBC) расположен внутри авто.
• DC‑зарядка: станция сама преобразует переменный ток сети в постоянный и подает DC напрямую в батарею, минуя OBC.

Задачи EVSE:

• безопасное согласование параметров,
• коммутация (контакторы, предзаряд, HVIL),
• контроль тока/напряжения/температуры,
• измерение энергии для учёта/тарификации,
• связь с BMS авто и бэк‑офисом (биллинг, мониторинг),
• идентификация пользователя (RFID, мобильное приложение, Plug‑&‑Charge).

---

 

2) Типы и мощности: AC vs DC

AC (переменный ток)

• Мощность: 3,7 кВт (1×16 А), 7,4 кВт (1×32 А), 11 кВт (3×16 А), 22 кВт (3×32 А).
• Где: дом, парковка ТЦ/офиса, отели, паркинги.
• Плюсы: доступная цена оборудования, меньше требований к электросети, удобна для «длинной стоянки».
• Минусы: скорость ограничена OBC машины и доступным током по сети.

DC (постоянный ток, быстрая зарядка)

• Мощность: 50–150–350+ кВт (HPC: High Power Charging; отдельные стойки 400–500 кВт под 800–1000 В системные шины).
• Где: трасса, крупные узлы города, хабы.
• Плюсы: быстрый набор заряда (10–80 % за 15–40 мин в зависимости от авто).
• Минусы: дороже, требовательнее к сетям и охлаждению, тариф выше.

---

 

3) Разъёмы и протоколы: Type 2, CCS, CHAdeMO, NACS и др.

• Type 2 (Mennekes): стандарт AC для Европы и ряда стран; поддерживает 1‑ и 3‑фазу до 22 кВт (иногда выше в спец. сценариях).
• CCS (Combined Charging System):
  • CCS2 — Европа/большая часть мира (Type 2 + DC‑контакты),
  • CCS1 — Северная Америка (Type 1 + DC‑контакты).
    Поддерживает AC и DC через один порт у авто.
• CHAdeMO: ранний DC‑стандарт; постепенно уступает CCS (но встречается на «японских» авто).
• NACS: разъём Tesla (Северная Америка) — компактный, для AC/DC; в 2023–2025 гг. активно поддержан многими автопроизводителями.
• GB/T: китайские стандарты (AC и DC), несовместимы физически с CCS/NACS.

Протоколы связи:

• AC: основываются на контактном пилоте (CP) и сигнале ШИМ для согласования доступного тока; PP (Proximity Pilot) — обнаружение вставленного штекера/кабеля.
• DC: PLC‑связь (по проводам CP/PE), протоколы DIN 70121 и ISO 15118 (включая Plug‑&‑Charge и V2G в версиях 15118‑2/‑20).

---

 

4) Принцип работы пошагово: как начинается и безопасно завершается заряд

4.1. AC‑зарядка (этапы)

1. Идентификация (по приложению, RFID или автозапуск в частной розетке).
2. Проверка цепи защит: заземление, изоляция, контакторы разомкнуты.
3. Согласование тока: станция передаёт через CP допустимый максимальный ток, авто через OBC ограничивает фактическое потребление.
4. Замыкание контакторов: после подтверждения — подача напряжения, учёт энергии (MID‑метр и т. п.), телеметрия.
5. Контроль процесса: ток, температура, утечки (RCD‑A/Type B, RDC‑DD), события.
6. Завершение: авто запрашивает окончание или пользователь завершает сессии; размыкание контакторов, разблокировка кабеля.

4.2. DC‑зарядка (этапы)

1. Идентификация + проверка кабеля (обычно фиксирован на стойке, жидкостное охлаждение у HPC).
2. PLC‑сеанс (ISO 15118/DIN 70121): обмен параметрами батареи (напряжение, макс. ток), профиль зарядки от BMS.
3. Предзаряд/выравнивание: аккуратное поднятие напряжения, проверка HVIL.
4. Подача DC: станция по командам BMS регулирует ток/напряжение, соблюдая CC/CV (constant current / constant voltage).
5. Завершение: по достижении целевого SoC, времени, лимита по карте/балансу или вручную; размыкание цепей и протоколирование сессии.

---

 

5) Скорость зарядки и «зарядные кривые»: что реально ограничивает мощность

Теория ≠ практика. Паспортные «до 150 кВт» не означают, что авто будет потреблять их дольше пары минут. Основные факторы:

• SoC (уровень заряда): самый высокий ток доступен в диапазоне 10–40 %, затем начинается тапер (плавное снижение тока), а ближе к 80–90 % ток падает сильнее из‑за перехода к CV.
• Температура батареи: холодная или перегретая батарея ограничивает мощность. Предусловие (pre‑conditioning) перед HPC‑сессией может сильно ускорить заряд.
• Напряжение платформы: 400 В vs 800–900 В. На 800 В системах достигаются большие мощности при умеренных токах (ниже потери на I²R).
• Возможности авто: лимиты OBC (AC) и BMS/контроля термопакета (DC).
• Качество сети/стойки: одновременные пользователи, охлаждение кабеля, состояния модулей выпрямителей.

Пример времени 10→80 % для батареи 60 кВт·ч (энергия ≈ 42 кВт·ч)

• AC 7,4 кВт: 42 ÷ 7,4 ≈ 5,7 ч.
• AC 11 кВт: 42 ÷ 11 ≈ 3,8 ч.
• DC 50 кВт: теоретически 42 ÷ 50 = 0,84 ч (≈ 50 мин), но с тAPERом — около 50–60 мин.
• DC 150 кВт (средняя фактическая мощность, допустим ~90 кВт): 42 ÷ 90 ≈ 0,47 ч (≈ 28 мин).

---

 

6) Тарифы и биллинг: модели, надбавки, роуминг, абонементы

6.1. Базовые модели тарификации

1. По энергии (кВт·ч): самый прозрачный вариант для клиента. Платите только за полученные кВт·ч.
2. Поминутная: цена за минуту/час. Часто вводятся диапазоны по мощности (ниже/выше N кВт). Удобно там, где измерение энергии юридически сложнее.
3. Гибрид: кВт·ч + поминутная после достижения 80–90 % или при низкой мощности (борьба с «занятием места»).
4. Сессионная/стартовая плата: фиксированная сумма за начало сессии или минимальный чек.
5. Штраф за простой (idle fee): после завершения зарядки — поминутно, чтобы ускорять оборот точки.

6.2. Дополнительные надбавки и факторы

• Динамическое ценообразование: по времени суток, загруженности, дням недели, от сети (стоимость «пик/полупик/ночь», demand‑charges).
• Роуминг eMSP↔CPO: цена через «вашего» приложения (eMSP) может отличаться от «родной» сети (CPO) из‑за комиссий.
• Абонементы/членства: для частых пользователей — скидки на кВт·ч/минуту, бесплатные минуты простоя, льготный старт.
• Налоги/НДС/сборы: включены/не включены в ценник в зависимости от юрисдикции и типа клиента (B2C/B2B).

6.3. Что обычно дешевле/дороже

• Домашняя AC: как правило, самый низкий тариф (ночной — ещё ниже).
• Публичная AC: дороже домашней, но дешевле DC; удобно во время работы/шопинга.
• DC/HPC: самый высокий тариф; вы платите за время и инфраструктуру высокой мощности.

---

 

7) Как самостоятельно посчитать стоимость зарядки и 100 км

Формула для стоимости 100 км:

Стоимость_100км = (Расход_авто, кВт·ч/100км) × (Цена, руб/кВт·ч) × (1 + Потери) 

• Потери AC ≈ 5–12 % (кабель, OBC, преобразования),
• Потери DC ≈ 3–8 % (в зависимости от стойки и режима).

Примеры расчёта (пошагово и аккуратно)

Дано: электромобиль с расходом 16 кВт·ч/100 км.

1. Дом (AC), 6 руб/кВт·ч, потери 10 %

• Базовая стоимость: 16 × 6 = 96 руб/100 км.
• С учётом потерь: 96 × 1,10 = 105,6 руб/100 км (≈ 106 руб).
• На 1 км: 105,6 ÷ 100 = 1,056 руб/км.

2. Публичная AC, 20 руб/кВт·ч, потери 10 %

• Базовая: 16 × 20 = 320 руб/100 км.
• С потерями: 320 × 1,10 = 352 руб/100 км.
• На 1 км: 352 ÷ 100 = 3,52 руб/км.

3. DC/HPC, 35 руб/кВт·ч, потери 5 %

• Базовая: 16 × 35 = 560 руб/100 км.
• С потерями: 560 × 1,05 = 588 руб/100 км.
• На 1 км: 588 ÷ 100 = 5,88 руб/км.

Подставьте ваш реальный расход (зима/лето, трасса/город) и вашу цену за кВт·ч. Для гибридных/поминутных тарифов оцените среднюю мощность (кВт) × время (ч) и переведите в кВт·ч.

---

 

8) Зарядка дома и в офисе: выбор, монтаж, безопасность, смарт‑функции

8.1. Домашняя зарядка (wallbox)

Что выбрать:

• Мощность: 7,4 кВт (1‑фаза, 32 А) — «золотая середина» для коттеджа/таунхауса; 11 кВт (3×16 А) — если доступна 3‑фаза и лимит по вводу позволяет.
• Кабель/розетка: стационарный кабель Type 2 удобнее; розетка с отдельным кабелем — гибче для разных авто.
• Управление: приложение, OCPP для интеграции в «умный дом», лимит по мощности, отложенный старт по ночному тарифу.
• Защиты: автомат/предохранители, RCD A/Type B или RDC‑DD, правильное заземление, молниезащита (по ситуации).
• Учёт: встроенный MID‑совместимый счётчик — для корректного деления расходов в семье/ОСМД.

Монтаж: отдельная линия нужного сечения (рассчитать по току/длине), вводной автомат, согласование с управляющей компанией/сетями при росте выделенной мощности.

8.2. Офис/многоквартирный дом

• Динамическое распределение нагрузки (load balancing) между несколькими точками.
• Идентификация сотрудников/жильцов, раздельный биллинг, «умные» расписания.
• Ограничения по мощности здания: приоритеты и очереди.
• Кибербезопасность: обновления прошивок, сетевой экран, VLAN.

---

 

9) Публичная сеть и бизнес‑модель CPO: окупаемость и риски

CPO (Charge Point Operator) — владелец/оператор станций. eMSP — «витрина»/приложение для пользователей. Иногда это одна компания, иногда разные.

9.1. CAPEX и OPEX

• CAPEX: оборудование (AC/DC), строительные работы, кабели, БКТП/РП, сеть связи, парковочная инфраструктура, согласования.
• OPEX: электроэнергия, сетевые платежи, аренда земли/парковки, интернет/каналы связи, сервис и SLA, колл‑центр, процессинг.

9.2. Доходы и модель

• Выручка с кВт·ч/мин, стартовые/idle сборы, абонементы, роуминговые продажи.
• Непрямая монетизация: трафик в локацию (ритейл/HoReCa), реклама на стойке, bundled‑сервисы.
• Ключевое: оборот точки (средний «занятие‑минуты»/сутки) и доля платного времени.

9.3. Риски

• Недозагрузка: локация без трафика, отсутствие навигации/маркировки.
• Простои из‑за неисправностей: важно SLA, резервирование модулей, мониторинг 24/7.
• Тарифы «ниже рынка»: демпинг без поддержки CAPEX может убить экономику.
• Сетевые ограничения: дорогие подключения, лимиты по мощности в существующих ТП.

---

 

10) Нормативы и безопасность: защита, заземление, метрология, ПО

• Электробезопасность: соответствие локальным ПУЭ/IEC, RCD, защита от DC‑утечек (Type B или RDC‑DD), селективность автоматов.
• Заземление и сопротивление контура: для наружных парковок — особое внимание.
• Метрология/учёт: если берёте плату по кВт·ч — сертифицированный счётчик и требования к неприкосновенности данных.
• Охрана данных/платежей: шифрование, PCI DSS (если принимаете карты), доступ по ролям.
• Софт и протоколы: OCPP 1.6/2.0.1, API, удалённые обновления (FOTA), киберзащита.

---

 

11) Тренды 2025: Plug‑&‑Charge, V2G/V2H, HPC, MCS, умное ценообразование

• ISO 15118‑20 и Plug‑&‑Charge: авто идентифицируется по сертификату — без карты/приложения. Удобство и ниже трение для пользователя.
• V2G/V2H/V2L: двунаправленная зарядка — электромобиль как аккумулятор дома/сети; экономия по ночным/пиковым тарифам, резерв питания.
• HPC 400–500 кВт: особенно для 800–1000 В платформ; жидкостное охлаждение кабеля — стандарт де‑факто.
• MCS (Megawatt Charging System): мегаватт‑уровень для грузовиков и автобусов (хабы дальнобоя).
• Динамика цены: время‑of‑use, прогноз генерации ВИЭ, «умные лимиты» при перегрузке сетей.

---

 

12) Сравнительная таблица: домашняя AC vs публичная AC vs быстрая DC

Параметр	Домашняя AC (7,4–11 кВт)	Публичная AC (11–22 кВт)	Быстрая DC/HPC (50–350+ кВт)
Где используется	Дом/таунхаус/МЖД	Офисы, ТЦ, паркинги	Трассы, узлы, хабы
Кто платит	Владельцы жилья	Пользователь/работодатель	Пользователь
Тип тарифа	По кВт·ч (сетевой тариф), часто ночь	По кВт·ч/мин/гибрид	По кВт·ч/мин/гибрид + idle
Примерная скорость	30–70 км пробега/час стоянки	30–100 км/час	300–1000+ км/час (зависит от авто)
10→80 % (60 кВт·ч)	~3,8–5,7 ч	~2,5–4 ч (при 22 кВт и подходящем OBC)	~15–60 мин (тапер и авто)
Удобство	Максимально удобно и дёшево	«Заряжается пока вы заняты делами»	Быстро, но дороже
Ограничения	Выделенная мощность дома	Парковка/время стоянки	Цена/очереди/сеть
Кому подходит	Ежедневное пополнение	Комьютеры, офис, шопинг	Дальние поездки

Мини‑таблица тарифных моделей

Модель	Плюсы	Минусы	Где встречается
По кВт·ч	Прозрачно и честно	Требует серт. учёта	Дом, многие публичные сети
Поминутная	Простая реализация	Непрозрачно при тапере	Старые/особые юрисдикции
Гибрид	Баланс интересов	Сложнее понять новичку	Часто на DC/HPC
Сессионная	Покрывает мелкие транзакции	Непопулярно при коротких сессиях	Места с высокой себестоимостью
Idle fee	Ускоряет оборот	Риск «неожиданных» списаний	Точки с низким количеством постов

---

 

13) FAQ: часто задаваемые вопросы

Q1. Что быстрее — 22 кВт AC или 50 кВт DC?
A. Почти всегда 50 кВт DC быстрее: AC ограничен OBC авто (часто 7,4–11 кВт). Если у авто OBC 11 кВт, то заряд от 22 кВт AC не ускорится.

Q2. Зачем платный «idle fee», если сессия закончилась?
A. Чтобы освободить место. Зарядка — ресурс, а стойка стоит простоев. Штраф мотивирует уезжать вовремя.

Q3. Почему моя машина берёт «всего» 70–90 кВт на стойке 150 кВт?
A. Ограничения BMS/температуры/SoC. Пиковая мощность достигается в узком диапазоне, затем начинается тапер.

Q4. Можно ли заряжать от обычной розетки?
A. Да, но медленно (2–3 кВт), и лишь временно/с проверенной электропроводкой, отдельным автоматом и УЗО.

Q5. Вредна ли быстрая DC‑зарядка?
A. Современные BMS защищают батарею, но при частых HPC‑сессиях средний износ может быть выше. Балансируйте: дом/офис — AC, трасса — DC.

Q6. Как выбрать мощность для дома?
A. Оцените выделенную мощность вашего ввода и ночной тариф. Часто хватает 7,4 кВт; при 3‑фазе и возможности — 11 кВт.

Q7. Почему при −10 °C машина заряжается медленнее?
A. Холодная батарея ограничивает ток. Помогает преднагрев (настроить в навигации цель — HPC).

Q8. Что такое Plug‑&‑Charge?
A. Идентификация по сертификату авто (ISO 15118): вставили кабель — заряд и оплата идут автоматически, без карт/приложений.

Q9. Что важнее в выборе публичной сети — цена или надёжность?
A. Надёжность и плотность покрытия. Дешёвый, но «падающий» хаб дороже по времени/нервам.

Q10. Увидел на чеке кВт·ч меньше, чем «по приборке» я ожидал. Ошибка?
A. Возможны потери и таблица пересчёта БМС. Сравнивайте энергию от сети (счётчик) и реальную прибавку SoC.

Q11. Почему при 95 % заряд идёт «черепашьим» темпом?
A. Режим CV с малыми токами — защита химии батареи и выравнивание ячеек.

Q12. Мне нужен 22 кВт wallbox?
A. Только если у авто OBC 22 кВт и у вас есть 3×32 А без критики к остальным нагрузкам. Иначе пользы не будет.

Q13. Разъёмы: CCS и Type 2 — это одно и то же?
A. У CCS2 верхняя часть — Type 2 для AC, нижняя — DC‑контакты. CCS — комбинированная система.

Q14. Что такое load balancing?
A. «Раздача» общей мощности между несколькими точками, чтобы не выбивать ввод и обслуживать больше авто.

Q15. Сколько кВт·ч «зайдёт» за 1 час на AC 11 кВт?
A. Идеально — 11 кВт·ч, реально с потерями ~10 кВт·ч.

Q16. Что нужно ТЦ для запуска платной зарядки?
A. Подключение/проект, счётчик, связь, ПО/биллинг (OCPP↔бэк‑офис), способы оплаты, маркировка мест, SLA на сервис.

Q17. Можно ли монетизировать V2H дома?
A. Да, если авто и wallbox поддерживают двунаправленную зарядку и позволяет местное право: резерв и сглаживание пиков.

Q18. Как понимать гибридный тариф?
A. КВт·ч до 80 % + поминутно после; или цена/минуту, но скидка при высокой мощности, доплата — при низкой.

Q19. Почему в роуминге дороже?
A. В цене учтены комиссии eMSP и CPO. Иногда выгоднее родное приложение сети.

Q20. Нужен ли отдельный счётчик для кондоминиума?
A. Желателен MID‑совместимый с удалённым снятием показаний — для прозрачного распределения.

Q21. Какой кабель лучше — стационарный или розетка?
A. Стационарный удобнее (всегда под рукой), розетка — универсальнее для гостей/каршеринга.

Q22. Чем опасна «плохая земля»?
A. Риски для электроники/безопасности. Станции обычно проверяют контур и не запустят заряд при проблеме.

Q23. Что такое HVIL?
A. Цепь контроля целостности высоковольтного контура. При размыкании — немедленная остановка/блокировка HV.

Q24. Почему в городе хватает AC?
A. Авто стоит часами; за 4–6 ч на AC можно восстановить типичный дневной пробег.

Q25. Какой минимальный набор для «умного дома»?
A. Wallbox с API/OCPP, сценарии по цене/времени суток, приоритеты нагрузки, учёт по пользователям.

---

 

14) Словарь терминов

• EVSE — оборудование подачи энергии для ЭВ.
• OBC (On‑Board Charger) — бортовой AC→DC преобразователь.
• BMS (Battery Management System) — система управления батареей.
• CC/CV — режимы постоянного тока/напряжения в DC‑заряде.
• OCPP — открытый протокол связи станции с бэк‑офисом.
• eMSP/CPO — провайдер сервиса/оператор точек.
• Idle fee — плата за простой после завершения зарядки.
• Plug‑&‑Charge — автоидентификация по ISO 15118.
• V2G/V2H/V2L — двунаправленное питание сеть/дом/нагрузка.
• HPC/MCS — высокомощная/мегаваттная зарядка.
• SoC/SoH — уровень/состояние батареи.
• HVIL — контроль высоковольтного контура.
• RCD/RDC‑DD — устройства защитного отключения, в т. ч. по DC‑утечкам.
• MID‑метр — счётчик, соответствующий требованиям измерений для расчётов.

---

 

15) Выводы

• Домашняя AC — база и экономия: ставьте wallbox 7,4/11 кВт с правильными защитами и учётом, планируйте заряд на ночь.
• Публичная AC — удобное «дозарядить» во время дел, хорошо для регулярных комьютов.
• DC/HPC — незаменима в дальних поездках; оптимизируйте остановки и приезжайте на стойку с тёплой батареей и SoC ~10–20 %.
• Тарифы различаются кардинально — считайте цену 100 км по своей машине и сценариям, учитывая потери и idle‑политику.
• Для бизнеса — локация, надёжность, бэк‑офис и SLA важнее «максимальной мощности на табличке».

---

Дополнительно: чек‑лист перед покупкой/установкой

1. Электросеть: выделенная мощность, место в щите, линия и сечение.
2. Защиты: автомат + RCD (A/B или RDC‑DD), заземление.
3. Мощность и разъём: 7,4/11 кВт, Type 2; для будущего — поддержка OCPP и обновлений.
4. Локация: навес/влага/температура; IP54 и обогрев при суровом климате.
5. Смарт‑функции: расписания, ночной тариф, лимиты, разделение по пользователям.
6. Документы: проект, согласование в ТСЖ/офисном центре, гарантия и сервис.