Tesla i Superchargery. Co naprawdę dzieje się między samochodem a ładowarką?
Podłączasz Teslę do Superchargera.
Nie wyciągasz karty RFID, nie wpisujesz PIN-u, nie szukasz aplikacji. Samochód rozpoznaje ładowarkę, ładowarka rozpoznaje samochód i po chwili płynie prąd.
Rewelacja.
Dla kierowcy – nawet bardzo!
Technicznie – już zdecydowanie nie.
Bo to, co wygląda jak jedno proste „podłącz i ładuj”, jest w rzeczywistości całą sekwencją operacji wykonywanych pomiędzy samochodem, ładowarką i systemami znajdującymi się gdzieś daleko poza samym Superchargerem.
I właśnie dlatego może zdarzyć się sytuacja, która z punktu widzenia kierowcy wygląda wręcz absurdalnie: ładowanie rozpoczyna się, po czym po kilku sekundach zostaje przerwane.
Czy to oznacza awarię Superchargera?
Niekoniecznie.
Może być wręcz odwrotnie. Pierwsze etapy uruchomienia sesji mogły przebiec prawidłowo, a problem pojawił się dopiero podczas kolejnego sprawdzenia.
Wersja pod dachem? Oczywiście - znajdziemy i takie. Wygodne szczególnie podczas deszczu...
Identyfikacja to nie uwierzytelnienie
Zacznijmy od rzeczy pozornie oczywistej.
System ładowania musi wiedzieć, z jakim samochodem ma do czynienia. Ale samo rozpoznanie pojazdu nie oznacza jeszcze, że samochód został skutecznie uwierzytelniony.
To dwie różne rzeczy.
Identyfikacja odpowiada na pytanie:
„Kim jesteś?”
Uwierzytelnienie:
„Skąd mam wiedzieć, że naprawdę jesteś tym, za kogo się podajesz?”
A autoryzacja idzie jeszcze krok dalej:
„Czy w takim razie wolno ci wykonać tę konkretną operację?”
W przypadku ładowania oznacza to znacznie więcej niż samo rozpoznanie samochodu. System musi między innymi zestawić komunikację, uzgodnić parametry sesji, sprawdzić warunki elektryczne i komunikacyjne, zweryfikować odpowiednie poświadczenia, a następnie dopuścić sesję do właściwego ładowania i rozliczenia.
To ważne, bo przez lata kierowca Tesli praktycznie nie musiał się tym wszystkim interesować.
Podłączał samochód i ładował.
Technologia robiła resztę.
Tesla robiła „Plug & Charge”, zanim wszyscy zaczęli tak to nazywać...
Automatyczne rozpoczęcie ładowania w Tesli nie jest żadną nowością.
Od lat doświadczenie kierowcy wyglądało tak samo: podjechać, podłączyć przewód i poczekać.
Nie oznacza to jednak, że Tesla od początku korzystała dokładnie z tego samego mechanizmu, który w świecie infrastruktury określamy jako Plug & Charge zgodny z ISO 15118.
Tesla przez lata wykorzystywała własne rozwiązania pozwalające uzyskać podobne doświadczenie użytkownika. Z punktu widzenia kierowcy różnica była właściwie niezauważalna.
I to jest istotne rozróżnienie.
Plug & Charge nie oznacza po prostu „stacja rozpoznaje samochód”.
W standardowym modelu ISO 15118 mamy do czynienia z określonym procesem komunikacji i mechanizmem uwierzytelnienia opartym na certyfikatach.
To już zupełnie inna historia.
Co dzieje się po włożeniu wtyczki?
W przypadku komunikacji wykorzystującej ISO 15118 samochód elektryczny i EVSE – czyli urządzenie zasilające pojazd – wymieniają dane za pomocą komunikacji PLC, czyli Power Line Communication.
Mówiąc najprościej: przewód ładowania służy nie tylko do przesyłania energii. Tą samą drogą odbywa się również komunikacja pomiędzy samochodem a infrastrukturą.
I nie jest to jedno proste „cześć, jestem Teslą”.
W dużym uproszczeniu proces może wyglądać następująco:
podłączenie → komunikacja → wybór protokołu i zestawienie sesji → wymiana parametrów → procedury bezpieczeństwa → uwierzytelnienie → autoryzacja → pre-charge → ładowanie.
Szczegółowa implementacja Superchargerów Tesli jest oczywiście rozwiązaniem producenta i nie wszystkie jej elementy są publicznie opisane.
Ale Tesla sama pokazała, że nie jest to proces banalny.
W materiale technicznym „Tesla Plug and Charge Lite”, przedstawionym w ramach warsztatów California Energy Commission, firma analizowała między innymi czas potrzebny na Cable Check oraz „certyfikatowe uwierzytelnienie kontraktu”. Tesla wskazywała, że część tych operacji można wykonywać równolegle, aby skrócić czas potrzebny do rozpoczęcia właściwego ładowania.
I to mówi nam bardzo dużo.
Dla kierowcy:
podłącz → ładuje.
Dla elektroniki:
kilka kolejnych etapów, które muszą zostać wykonane w odpowiedniej kolejności.
Certyfikat to nie VIN
Tutaj dochodzimy do jednej z najważniejszych różnic.
VIN identyfikuje samochód.
Nie jest jednak sam w sobie kryptograficznym dowodem prawa do wykonania określonej operacji.
W świecie ISO 15118 Plug & Charge wykorzystywany jest między innymi Contract Certificate – certyfikat związany z kontraktem ładowania. Całość opiera się na infrastrukturze zaufania PKI, czyli Public Key Infrastructure.
Najprościej można to porównać do różnicy między powiedzeniem:
„Nazywam się Jan Kowalski”
a pokazaniem dokumentu, którego autentyczność można zweryfikować.
Samochód może więc przedstawić swoją tożsamość, ale system musi mieć również sposób, aby odpowiedzieć na pytanie:
czy rzeczywiście może zaufać temu, co właśnie otrzymał?
I właśnie tutaj zaczyna się prawdziwe uwierzytelnienie.
Nie chodzi już o sam identyfikator samochodu, ale o weryfikowalne poświadczenia.
Tesla w swoim materiale dotyczącym Plug & Charge szczegółowo analizowała właśnie wymianę i walidację certyfikatów kontraktu oraz wpływ tych operacji na czas rozpoczęcia ładowania.
Dlaczego więc ładowanie może ruszyć i po chwili się zatrzymać?
Bez logów konkretnej sesji nie da się uczciwie powiedzieć:
„Po czterech sekundach Tesla wykonuje operację X i właśnie ona odrzuca sesję”.
Tesla nie publikuje pełnej dokumentacji swojego backendu Superchargerów.
Możemy jednak zrozumieć sam mechanizm.
Uruchomienie sesji nie jest pojedynczym przełącznikiem:
OFF → ON.
To proces.
Najpierw trzeba zestawić komunikację. Następnie uzgodnić parametry. Wykonać wymagane sprawdzenia. Przeprowadzić procedury bezpieczeństwa. Zweryfikować odpowiednie poświadczenia i uprawnienia. Dopiero potem można przejść do kolejnych etapów ładowania.
Jeżeli pierwsze operacje zakończą się powodzeniem, samochód może przez chwilę wyglądać tak, jakby wszystko było już załatwione.
A niekoniecznie jest.
System może dojść do kolejnego punktu, w którym odpowiedź brzmi:
„Tej sesji nie możemy kontynuować”.
Z perspektywy kierowcy wygląda to wtedy bardzo prosto:
podłączenie → rozpoczęcie ładowania → kilka sekund → przerwanie.
Nie musi to więc oznaczać, że samochód nie został rozpoznany.
Może wręcz oznaczać, że został rozpoznany poprawnie, komunikacja została zestawiona, ale późniejszy warunek kontynuowania sesji nie został spełniony.
I właśnie dlatego nie warto sprowadzać całego problemu do jednego „ID Tesli”. Jeśli w dalszej procedurze okaże się, że auto ma zablokowany SuC, co ostatnio staje się nagminną praktyką Tesli (auta po wypadkach, lub naprawach w nieautoryzowanych warsztatach, auta jeżdżące jako Taxi, mają po prostu opcję darmowego lub nawet płatnego ładowania zabieraną). Cała sytuacja wygląda dokładnie tak: Podłączamy i ładowanie rusza, ale po 3-4 sekundach jest przerywane. Niemiła niespodzianka dla właściciela, który nawet nieświadomy, mógł jeździć takim samochodem przez lata. Niestety dziś ładowanie w takich Teslach w opcji Supercharger przestaje być aktywne.
Choć nie mówi się o tym oficjalnie, to w środowisku nowa autoryzacja ładowania Tesli nazywana jest właśnie wielowarstwową lub wieloetapową. Jeśli auto przejdzie pozytywnie wszystkie etapy nie ma problemu. Jeśli natomiast po wysłaniu przez SuC informacji o pojeździe do serwerów Tesli, system stwierdzi że akurat ten egzemplarz ma cofnięty dostęp do szybkiego ładowania po prostu wyśle informacje o przerwaniu sesji. Co objawia się tym, że proces, który rozpoczął się w sposób normalny, nazwijmy go - tak jak zawsze - zostaje po kilku sekundach przerwany i nie możemy już ładować naszej Tesli na Superchargerach.
Tesla sama pokazała, że te procedury trzeba optymalizować
To jeden z ciekawszych fragmentów dokumentacji.
Tesla analizowała w swoim materiale możliwość wykonywania Cable Check równolegle z częścią operacji związanych z uwierzytelnieniem certyfikatem kontraktu.
W klasycznym przebiegu pewne operacje wykonywane są jedna po drugiej. Tesla zaproponowała zmianę kolejności komunikatów tak, aby część sprawdzeń można było rozpocząć wcześniej.
Na diagramach pokazanych przez firmę widać przesunięcie wymiany parametrów ładowania i rozpoczęcie Cable Check, przed zakończeniem procesu uwierzytelnienia.
Tesla podała również przykłady, w których optymalizacja kolejności procedur znacząco skracała czas potrzebny do przejścia przez proces Plug & Charge. W jednym z analizowanych przypadków czas został skrócony z 17 do 10 sekund, a w innej konfiguracji do 7 sekund.
To ważne nie dlatego, że kierowca ma podczas ładowania obserwować TLS, certyfikaty czy Cable Check.
Wręcz przeciwnie.
Dobra technologia sprawia, że nie musi.
A gdzie w tym wszystkim jest konto Tesla?
Niektóre stacje Supercharger są położone w wyjątkowo malowniczym krajobrazie.
Ważnym elementem całej układanki jest oczywiście również warstwa usługowa i płatnicza.
Supercharger nie jest dzisiaj wyłącznie urządzeniem, które dostarcza energię.
Jest częścią całego ekosystemu Tesli: samochodu, oprogramowania, konta użytkownika, infrastruktury ładowania, backendu i płatności.
Tesla wymaga dla własnych pojazdów skonfigurowanej metody płatności za Supercharging, a nieuregulowane saldo lub nieprawidłowa metoda płatności może uniemożliwić korzystanie z usługi.
Jeszcze ciekawiej zrobiło się wtedy, gdy Superchargery zaczęły być otwierane dla samochodów innych producentów.
W takim przypadku użytkownik korzysta z aplikacji Tesla, dodaje pojazd i metodę płatności, a system musi powiązać sesję z odpowiednim kontem i sposobem rozliczenia. Tesla stosuje również tymczasową blokadę autoryzacyjną na metodzie płatności przy rozpoczęciu sesji.
Czyli ładowanie nie kończy się na relacji:
samochód ↔ ładowarka.
W praktyce mamy znacznie większy układ:
samochód ↔ stacja SuC ↔ komunikacja ↔ konto/kontrakt ↔ backend ↔ płatność.
I właśnie dlatego współczesna infrastruktura ładowania coraz bardziej przypomina system informatyczny, który przypadkiem ma również bardzo dużo energii elektrycznej do przesłania.
Otwarcie Superchargerów dla innych marek zmieniło układ
Kiedy Supercharger był przede wszystkim siecią dla samochodów Tesli, producent mógł projektować cały system wokół własnego ekosystemu.
Samochód.
Oprogramowanie.
Ładowarka.
Konto.
Backend.
Płatność.
Dzisiaj do tego równania dochodzą samochody innych producentów, różne konfiguracje sprzętowe i programowe, aplikacje, roaming oraz standardowe mechanizmy Plug & Charge.
Tesla oficjalnie umożliwia ładowanie wybranych samochodów innych producentów na określonych Superchargerach, a sposób rozpoczęcia sesji zależy od konkretnej konfiguracji i rynku.
To oznacza znacznie więcej przypadków, które infrastruktura musi poprawnie obsłużyć.
Kto ładuje?
Czy ma do tego prawo?
Na jakich zasadach?
Jak ma zostać rozliczona energia?
Czy komunikacja przebiega prawidłowo?
Czy parametry elektryczne są zgodne?
Czy można bezpiecznie kontynuować sesję?
Dla użytkownika odpowiedź na te pytania nadal ma postać jednego komunikatu:
Ładowanie rozpoczęte.
Plug & Charge nie oznacza braku autoryzacji
To kolejny mit, który warto wyprostować.
„Plug & Charge” brzmi trochę tak, jakby system zrezygnował z całej autoryzacji.
Jest dokładnie odwrotnie.
Ideą Plug & Charge jest właśnie to, żeby użytkownik nie musiał wykonywać ręcznie czynności, które wcześniej robiła aplikacja.
Zamiast:
podłącz → otwórz aplikację → wybierz ładowarkę → potwierdź → zapłać
system może wykonać odpowiednią wymianę danych automatycznie.
Autoryzacja nie znika.
Po prostu przestaje być widoczna.
I to jest chyba największa zaleta całej koncepcji.
Kierowca nie musi wiedzieć, że gdzieś w tle wymieniany jest certyfikat kontraktu, wykonywane są procedury kryptograficzne czy sprawdzane są określone warunki sesji. Ma podłączyć samochód. Reszta powinna wydarzyć się sama.
Supercharger to już nie tylko ładowarka
I chyba właśnie tak warto dziś patrzeć na sieć Tesli.
Supercharger jest oczywiście urządzeniem energetycznym. Ma prostowniki, elektronikę mocy, zabezpieczenia, przewody i złącze.
Ale bez warstwy komunikacyjnej i informatycznej cała ta infrastruktura nie mogłaby działać tak, jak działa.
Kiedy podłączamy samochód, widzimy tylko początek i koniec procesu:
podłączamy → ładujemy → odjeżdżamy.
Pomiędzy tymi punktami dzieje się jednak znacznie więcej.
Samochód i EVSE zestawiają komunikację. Uzgadniają parametry. Wykonywane są procedury bezpieczeństwa. W odpowiednich implementacjach pojawiają się certyfikaty i mechanizmy uwierzytelnienia. Backend musi wiedzieć, z jaką sesją ma do czynienia, a system płatniczy musi wiedzieć, komu przypisać jej koszt.
Od „podłącz i jedź” do cyfrowego zaufania
Najciekawsze w tej historii jest to, że kierowca praktycznie nie zauważył całej tej ewolucji.
Dla niego Supercharger nadal działa tak samo. Pod spodem powstał jednak znacznie bardziej złożony system.
I chyba właśnie to jest najlepszy komplement dla dobrze zaprojektowanej technologii. Im bardziej skomplikowany proces, tym mniej powinien być widoczny dla użytkownika.
Dzisiaj nie wystarczy już po prostu powiedzieć ładowarce:
„Jestem Teslą”.
System musi mieć podstawy, żeby temu zaufać.
A później musi jeszcze odpowiedzieć na pytanie, czy ten konkretny samochód, w tej konkretnej sesji, ma prawo pobrać energię właśnie z tego punktu i na określonych warunkach.
To jest współczesna autoryzacja ładowania.
I dlatego Supercharger Tesli jest dziś czymś znacznie więcej niż bardzo mocną ładowarką DC.
To połączony system energetyczny i informatyczny, w którym przewód dostarcza naprawdę wielką moc, a równolegle samochód i infrastruktura wymieniają informacje potrzebne do tego, żeby te kilowaty mogły bezpiecznie popłynąć.
Dla kierowcy?
Wystarczy włożyć wtyczkę.
I właśnie o to w tym wszystkim chodzi... dla nas ma być prosto!
Mam nadzieję, że nie namieszałem Wam w głowach:) Nie są to proste rzeczy niestety, ale warto o nich wiedzieć, aby być po prostu świadomym użytkownikiem zarówno samego auta, jak i technologii, którą ono obsługuje.
