充電樁控制系統(tǒng)解決方案

我國(guó)政府順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，超常規(guī)地、大力發(fā)展電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)，由此帶動(dòng)了新能源電動(dòng)汽車充電樁項(xiàng)目的蓬勃興起，在國(guó)內(nèi)各地電動(dòng)汽車充電站紛紛涌現(xiàn)！

充電樁是電動(dòng)力車的電站，其功能類似于加油站里面的加油機(jī)。每個(gè)充電樁都裝有充電插頭，充電樁可以根據(jù)不同的電壓等級(jí)，為各種型號(hào)的電動(dòng)車充電。電動(dòng)汽車充電樁采用的是交、直流供電方式，需要特制的充電卡刷卡使用，充電樁顯示屏能顯示充電量、費(fèi)用、充電時(shí)間等數(shù)據(jù)。充電樁作為加油站、小區(qū)電動(dòng)汽車充電狀態(tài)的人機(jī)交互產(chǎn)品?？蓪?shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)充電和計(jì)電度量充電?？▋?nèi)預(yù)先充值，每次充電后根據(jù)電度數(shù)自動(dòng)從卡中減去，并打印出票據(jù)。

本方案描述的是EPC-9200工控主板在電動(dòng)汽車充電樁系統(tǒng)中的應(yīng)用。廠商采用我司的方案能快速地實(shí)現(xiàn)充電樁的組裝，迅速占領(lǐng)市場(chǎng)。

圖1.1 充電樁

支持本地顯示、觸摸屏輸入及按鍵輸入；

用戶通過(guò)非接觸式 IC 卡刷卡充電；

通過(guò)顯示屏能夠進(jìn)行充電方式選擇、充電狀態(tài)顯示、充電計(jì)費(fèi)查詢、消費(fèi)金額顯示及余額查詢；

根據(jù)用戶選擇的充電方式控制充電機(jī)對(duì)汽車電池充電；

支持消費(fèi)單據(jù)打??；

能夠監(jiān)測(cè)汽車電池的電壓、電流、溫度；

支持外接電度表；

支持語(yǔ)音提示；

通過(guò)紅外對(duì)充電樁上參數(shù)進(jìn)行配置，以及數(shù)據(jù)查詢；

能夠通過(guò) CAN、以太網(wǎng)或 GPRS 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；

本地大數(shù)據(jù)量存儲(chǔ)（圖片、廣告、充電記錄等）；

支持遠(yuǎn)程升級(jí)應(yīng)用程序；

顯示屏支持 10.4 寸。

2. 方案概述

充電樁內(nèi)部設(shè)備較多，且大部分是RS-232接口，如果每一個(gè)設(shè)備都使用一條電纜接到工控主板上，則會(huì)使內(nèi)部電路相當(dāng)復(fù)雜，可靠性和電磁兼容性也會(huì)大打折扣。采用CAN總線通信，可以降低信號(hào)線復(fù)雜度，還可方便擴(kuò)展更多設(shè)備。使用廣州致遠(yuǎn)電子股份有限公司的EPC-9200產(chǎn)品方案如下圖2.1所示。

圖2.1 充電樁系統(tǒng)方案

充電樁數(shù)據(jù)處理、人機(jī)交互主要通過(guò)EPC-9200工控主板來(lái)實(shí)現(xiàn)。它采用Cortex-A8構(gòu)架，工作頻率達(dá)800MHz，預(yù)裝WinCE或linux操作系統(tǒng)。主要優(yōu)勢(shì)如下：

接口豐富：板載6路RS-232、2路CANBus；

數(shù)據(jù)處理、通訊能力強(qiáng)，CAN驅(qū)動(dòng)程序穩(wěn)定可靠，總線負(fù)載高時(shí)不丟幀；

1路10/100M以太網(wǎng)接口；

直接支持LCD顯示，支持分辨率可達(dá)1366×768，可用于軟件UI及廣告播放；

支持大尺寸觸摸屏；

音頻接口（支持音頻輸出與麥克風(fēng)輸入）；

SD卡接口；

工控板所有元器件均符合工業(yè)級(jí)-40~+85℃要求。

在充電樁中的開(kāi)發(fā)，通過(guò)CAN與汽車的電池系統(tǒng)控制及信息交互是產(chǎn)品中核心功能，所以在這CAN通訊過(guò)程中不丟幀是至關(guān)重要的。EPC-9200產(chǎn)品采用TI的AM3352處理器，內(nèi)部集成CAN控制器，CAN控制器的數(shù)據(jù)包硬件FIFO具有64幀數(shù)據(jù)包緩沖能力，硬件通訊上毫無(wú)瓶頸。并且產(chǎn)品的CAN驅(qū)動(dòng)，經(jīng)過(guò)多年的CAN總線行業(yè)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，能做到總線高負(fù)載率情況下不丟幀！

通用的戶外小型廣告機(jī)采用720х576以上分辨率，采用EPC-9200工控板可以支持最高1366х768的高清分辨顯示，可滿足充電樁上的圖片及廣告顯示要求。

打印的數(shù)據(jù)主要為消費(fèi)內(nèi)容，要求小型化，打印速度快，可靠性高，打印字符清晰等特性。廣州周立功推出的ZY-TP12微打采用行式熱敏技術(shù)，具備上述要求，并采用串口RS-232進(jìn)行通訊，簡(jiǎn)單而功能強(qiáng)大。

圖3.1 ZY-TP12微打

用戶通過(guò)非接觸式 IC 卡刷卡充電，是一個(gè)基本的功能。廣州致遠(yuǎn)電子的ZLG522S 系列

讀寫卡模塊，它符合 ISO14443標(biāo)準(zhǔn)，可支持 PLUS CPU、MIFARE Desfire（CPU 卡）、MIFARE S50/S70、MIFARE 0 ultralight、MIFARE Pro，它采用超小型、超大規(guī)模集成電路封裝，具有易用、可靠、多樣和體積小等特點(diǎn)，可幫助您方便、快捷地將當(dāng)今最流行的非接觸式 IC 卡技術(shù)融入您的系統(tǒng)中，提高您的產(chǎn)品檔次。

圖3.2 讀寫卡模塊

充電站內(nèi)，充電樁與充電站監(jiān)控中心通信的主要數(shù)據(jù)為控制和小數(shù)據(jù)量的采集信息，要求在充電樁運(yùn)作過(guò)程中監(jiān)控的實(shí)時(shí)性比較高，一旦出現(xiàn)意外情況可以第一時(shí)間采取措施。且隨著充電站的迅猛發(fā)展，無(wú)人監(jiān)守的自助式充電站也會(huì)成為趨勢(shì)，此時(shí)遠(yuǎn)程的集中監(jiān)控和意外應(yīng)急也愈顯重要，故采用“CAN+以太網(wǎng)”雙網(wǎng)冗余的數(shù)據(jù)傳輸方式，確保電站各個(gè)充電樁的安全和數(shù)據(jù)順暢與可靠。

有些充電樁會(huì)需要無(wú)線通訊，通過(guò)GPRS模塊遠(yuǎn)程將交易信息上傳達(dá)服務(wù)中心，這樣的需求，可以在此方案上便捷添加，可以采用致遠(yuǎn)的ZWG-28A GPRS通訊模塊或致遠(yuǎn)其他方案！

根據(jù)《電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》中通用要求指出：充電機(jī)的工作環(huán)境溫度為-20℃~50℃，并具有一定的抗震能力。而EPC-9200通過(guò)了工業(yè)四級(jí)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，可穩(wěn)定工作在-40℃~85℃環(huán)境下。而EPC-9200采用基本全部貼片元器件，抗震性能優(yōu)異，且所有器件均選用工業(yè)級(jí)器件。

充電樁內(nèi)電子設(shè)備的電磁敏感度要符合GB 6833系列標(biāo)準(zhǔn)，而ZLG 有自己獨(dú)立的電磁兼容性測(cè)試實(shí)驗(yàn)室，所有工控產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)過(guò)程中都必須通過(guò)電磁兼容性測(cè)試。

通訊系統(tǒng)采用以太網(wǎng)冗余傳輸結(jié)構(gòu)，在升級(jí)應(yīng)用程序及系統(tǒng)時(shí)，可通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程統(tǒng)一升級(jí)。