К1921ВГ015 в Pandora EV UCCS: RISC-V в контроллере зарядных станций постоянного тока

Копилка практических кейсов применения RISC-V в серийных изделиях российских производителей электроники пополнилась еще одним примером. Калужская компания Pandora EV, известная с 2004 года как разработчик высокотехнологичной автомобильной электроники вывела в свет универсальный контроллер зарядных станций постоянного тока Pandora EV UCCS, в котором применен российский микроконтроллер К1921ВГ015 производства АО «НИИЭТ» (входит в ГК «Элемент»).

Зарядная станция постоянного тока — это не только силовые модули, кабель и корпус с экраном. Внутри есть управляющий контур, который связывает логику станции, энергетические подсистемы, счетчики, цифровые измерительные устройства, промышленную периферию, зарядные протоколы и обмен с вышестоящими системами управления.

В этом кейсе архитектура RISC-V интересна, в первую очередь, как основа российского микроконтроллера, который дошел до промышленного устройства для зарядной инфраструктуры. И в этом материале мы разберем, какую роль выполняет Pandora EV UCCS и что дает применение К1921ВГ015 в контроллере ЗСПТ. 

Подробности — под катом! =)

Почему задача вообще возникла

До 2022 года значительная часть рынка зарядной инфраструктуры и электронных компонентов была ориентирована на импортные решения. Для производителей зарядных станций это создавало понятный инженерный риск: ключевой компонент может стать недоступным, измениться по срокам поставки, цене или условиям закупки.

Для контроллера зарядной станции такой риск особенно чувствителен. Микроконтроллер в нем находится не «где-то на периферии», а в центре управляющей логики. Он связан с платой, интерфейсами, встроенным ПО, производственной прошивкой, диагностикой, сервисом и жизненным циклом всего изделия.

Поэтому переход на российскую компонентную базу в таком узле — это не замена одной строки в BOM. Нужно заново пройти инженерную работу вокруг аппаратной платформы: схемотехника, разводка платы, периферия, загрузка и обновление ПО, производственное программирование, проверка интерфейсов, работа с протоколами и эксплуатационная документация.

И Pandora EV подошла к задаче именно как к разработке нового промышленного контроллера, а не как к косметической замене компонента. 

Рассмотрим технический контекст подробнее ниже. 

Что такое Pandora EV UCCS

Pandora EV UCCS — это универсальный контроллер зарядных станций постоянного тока. Он предназначен для работы внутри ЗСПТ и управляет теми функциями, которые обычно остаются невидимыми для пользователя, но определяют работу станции как инженерной системы.

Контроллер отвечает за логику станции, периферийные устройства, энергетические подсистемы, связь с измерительными устройствами и передачу данных на верхний уровень. Через него станция взаимодействует со счетчиками электроэнергии, цифровыми измерительными устройствами, преобразователями электрической энергии и системами автоматизации.

Pandora EV UCCS разработан в соответствии с ГОСТ Р МЭК 61131-1-2016 и относится к классу промышленных программируемых контроллеров. В составе контроллера есть процессор, оперативная память, энергонезависимая память, внутренние часы, интерфейсы ввода-вывода и встроенные средства управления.

Формально это компактный контроллер на DIN-рейку. По роли в системе — управляющий узел зарядной станции постоянного тока.

Какие задачи решает контроллер

Pandora EV UCCS закрывает сразу несколько уровней задач внутри зарядной станции постоянного тока. На базовом уровне контроллер управляет логикой ЗСПТ: состояниями станции, переходами между режимами, обработкой внутренних событий и согласованной работой подсистем. Для пользователя это остается почти незаметным, но именно этот слой определяет, будет ли станция вести себя предсказуемо при подключении автомобиля, запуске зарядной сессии, остановке, ошибке или восстановлении после сбоя.

Следующий слой — работа с периферией. Контроллер управляет дискретными выходами типа «сухой контакт», считывает состояния дискретных входов, работает с индикацией и управляет электрозамком зарядного разъема. Через эти цепи к управляющей логике подключаются исполнительные устройства и внешние сигналы станции: блокировки, датчики состояния, элементы коммутации и вспомогательные узлы.

Отдельная часть задач связана с энергетическими подсистемами. Pandora EV UCCS взаимодействует с преобразователями электрической энергии, которые передают постоянный ток в электромобиль, и связывает управляющий контур станции с силовой частью. В такой архитектуре контроллер не является силовым устройством сам по себе, но именно он координирует работу силовых узлов в рамках зарядного процесса.

Для учета, диагностики и телеметрии контроллер обменивается данными со счетчиками электроэнергии и цифровыми измерительными устройствами. Эти данные нужны не только для отображения параметров или последующей отчетности. Они используются для контроля состояния станции, анализа работы подсистем, фиксации событий и передачи информации на верхний уровень управления.

Еще один важный слой — поддержка зарядных протоколов. На уровне контроллера и встроенного ПО реализуется работа станции по CHAdeMO, ISO 15118, DIN SPEC 70121-2014 CCS Combo 2 и GB/T 27930-2015. Это позволяет одной аппаратно-программной платформе работать с разными стандартами зарядки и разными типами электромобилей. Здесь важно не смешивать уровни: поддержку протоколов обеспечивает контроллер как законченное изделие вместе со встроенным ПО, а не микроконтроллер как отдельная микросхема.

После этого данные нужно не просто обработать локально, но и передать дальше. Pandora EV UCCS хранит и транслирует информацию в вышестоящие уровни автоматизированных систем управления ЗСПТ или АСУ ТП. За счет этого зарядная станция становится частью инфраструктурной системы, где можно централизованно видеть состояние оборудования, события, статистику работы и диагностические параметры.

Наконец, контроллер рассчитан на сопровождение в эксплуатации. Он поддерживает настройку, программирование и удаленное обновление встроенного ПО. Для промышленного изделия это принципиально: контроллер должен жить не только на этапе производства, но и после установки на объекте, когда появляются обновления, сервисные процедуры, диагностика и необходимость поддерживать парк устройств в рабочем состоянии.

В этой схеме К1921ВГ015 выступает как вычислительная и периферийная основа аппаратной платформы Pandora EV UCCS. Он дает контроллеру микроконтроллерный уровень, на котором уже строятся интерфейсы, логика управления, обмен с периферией и работа встроенного ПО. А сам Pandora EV UCCS является более высоким системным уровнем: промышленным контроллером, который объединяет микроконтроллер, плату, интерфейсные цепи, корпус, прошивку и прикладную логику зарядной станции.

Почему здесь уместен К1921ВГ015

К1921ВГ015 — российский микроконтроллер на архитектуре RISC-V. Для контроллера зарядной станции от него требуется не рекордная производительность, а другой набор качеств: периферия, предсказуемость, поддержка встроенного ПО, энергоэффективность, доступность поставок и возможность сопровождать изделие в серии.

В задачах ЗСПТ микроконтроллеру нужны интерфейсы для связи с периферией, обработка событий, работа с дискретными цепями, обмен с измерительными устройствами, поддержка сервисных функций и устойчивое поведение в промышленной среде. Это типичный класс задач для микроконтроллерной платформы, где крайне важна системная интеграция.

К1921ВГ015 дает разработчику российскую RISC-V базу для такого контроллера. В контексте текущих сложностей с поставкой иностранных компонентов это снижает зависимость от зарубежных микроконтроллеров и закрытых архитектурных экосистем. В контексте разработки изделия это позволяет строить аппаратную платформу вокруг компонента, который можно сопровождать внутри российской цепочки поставок и инженерной поддержки.

Результаты и перспективы

Внедрение К1921ВГ015 позволило Pandora достичь и других важных целей, которые существенно влияют на успешность компании:

1. Суверенитет продукта: Зарядные станции Pandora EV теперь проходят по критериям «российское изделие» (Постановление № 719), что открывает доступ к участию в федеральных проектах по зарядной инфраструктуре (ПП РФ № 1292, субсидии).

2. Стабильность поставок: Уход от волатильности цен и дефицита импортных чипов.

3. Расширение линейки: Успех с UCCS позволил Pandora тиражировать решение на свои «Всепогодные» и «Многопортовые» быстрые зарядные станции постоянного тока.

Сотрудничество Pandora и АО «НИИЭТ» — один из ярких примеров синергии российского автопрома и микроэлектроники. На примере замены контроллера в устройстве Pandora EV UCCS очевидно, что переход на К1921ВГ015 — это не вынужденная мера, а скорее технологический апгрейд, который дает огромный выигрыш всем участникам процесса: возможность напрямую работать в равном диалоге с производителем, участвовать в развитии экосистемы вокруг российских микроконтроллеров и иметь прямую поддержку при выпуске серийных изделий.

Почему это важно для RISC-V экосистемы

Для отрасли каждый успешный кейс применения отечественных микроконтроллеров RISC-V воспринимается как шаг вперед, показывающий, что российская RISC-V компонентная база уже переходит из стадии освоения технологии в стадию промышленного применения. И Pandora EV UCCS показывает именно такой переход. Есть российский микроконтроллер К1921ВГ015. Есть промышленная плата и корпус. Есть интерфейсы и периферия. Есть встроенное ПО. Есть производство. Есть решенная прикладная задача.

Для экосистемы это более содержательный результат, чем сам факт выпуска компонента. Микроконтроллер становится частью изделия, изделие становится частью инфраструктуры, а разработчик получает опыт серийной интеграции RISC-V в промышленный контур.

Такие кейсы полезны и для других отраслей. Похожая логика есть в системах управления силовой электроникой, промышленных шкафах, энергетике, телеметрии, оборудовании связи, транспорте и распределенной инфраструктуре. Везде, где есть датчики, исполнительные устройства, интерфейсы, протоколы и требования к жизненному циклу, микроконтроллер является не мелкой деталью, а основой управляющего слоя.