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一.行業(yè)背景
隨著新能源電動汽車充電樁項目的蓬勃興起,在國內(nèi)各地電動汽車充電站也紛紛涌現(xiàn)!
充電樁是電動力車的電站,其功能類似于加油站里面的加油機。每個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,為各種型號的電動車充電。電動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、費用、充電時間等數(shù)據(jù)。充電樁作為加油站、小區(qū)電動汽車充電狀態(tài)的人機交互產(chǎn)品??蓪崿F(xiàn)計時充電和計電度量充電??▋?nèi)預先充值,每次充電后根據(jù)電度數(shù)自動從卡中減去,并打印出票據(jù)。
圖1.1 充電樁
二.充電樁系統(tǒng)需求
支持本地顯示、觸摸屏輸入及按鍵輸入;
用戶通過非接觸式 IC 卡刷卡充電;
通過顯示屏能夠進行充電方式選擇、充電狀態(tài)顯示、充電計費查詢、消費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對汽車電池充電;
支持消費單據(jù)打?。?/span>
能夠監(jiān)測汽車電池的電壓、電流、溫度;
支持外接電度表;
支持語音提示;
通過紅外對充電樁上參數(shù)進行配置,以及數(shù)據(jù)查詢;
能夠通過 CAN、以太網(wǎng)或 GPRS 進行數(shù)據(jù)傳輸;
本地大數(shù)據(jù)量存儲(圖片、充電記錄等);
支持遠程升級應用程序;
大尺寸LCD顯示屏支持。
三.方案概述
充電樁內(nèi)部設(shè)備較多,且大部分是RS-232接口,如果每一個設(shè)備都使用一條電纜接到工控主板上,則會使內(nèi)部電路相當復雜,可靠性和電磁兼容性也會大打折扣。采用CAN總線通信,可以降低信號線復雜度,還可方便擴展更多設(shè)備。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、人機交互主要通過工控主板來實現(xiàn)。它采用飛思卡爾IMX6 A9架構(gòu)ARM CPU,工作頻率達1GHz,預裝linux+QT操作系統(tǒng)。主要如下:
四.關(guān)鍵指標
1、CAN穩(wěn)定通訊
在充電樁中的開發(fā),通過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通訊過程中不丟幀是至關(guān)重要的,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,硬件通訊上毫無瓶頸。并且產(chǎn)品的CAN驅(qū)動,經(jīng)過多年的CAN總線行業(yè)經(jīng)驗進行優(yōu)化設(shè)計,能做到總線高負載率情況下不丟幀!
2、視頻播放
工控板可以支持可達1920х1080的高清分辨顯示,可滿足充電樁上的圖片及廣告顯示要求。
3、消費單據(jù)打印
打印的數(shù)據(jù)主要為消費內(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。
4、刷卡記錄交易信息
用戶通過非接觸式 IC 卡刷卡充電,是一個基本的功能。可支持 PLUS CPU、MIFARE Desfire(CPU 卡)、MIFARE S50/S70、MIFARE 0 ultralight、MIFARE Pro,它采用小型、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,可幫助您方便、快捷地將當今流行的非接觸式 IC 卡技術(shù)融入您的系統(tǒng)中,提高您的產(chǎn)品檔次。
5、遠程數(shù)據(jù)傳輸
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,要求在充電樁運作過程中監(jiān)控的實時性比較高,一旦出現(xiàn)意外情況可以第一時間采取措施。且隨著充電站的迅猛發(fā)展,無人監(jiān)守的自助式充電站也會成為趨勢,此時遠程的集中監(jiān)控和意外應急也愈顯重要,故采用“CAN+以太網(wǎng)”雙網(wǎng)冗余的數(shù)據(jù)傳輸方式,確保電站各個充電樁的安全和數(shù)據(jù)順暢與可靠。
有些充電樁會需要無線通訊,通過GPRS/3G模塊遠程將交易信息上傳達服務中心,這樣的需求,可以在此方案上便捷添加.
6、環(huán)境可靠性測試
根據(jù)《電動汽車充電系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》中通用要求指出:充電機的工作環(huán)境溫度為-20℃~50℃,并具有一定的抗震能力。工控板通過了工業(yè)四級的設(shè)計標準,可穩(wěn)定工作在-40℃~85℃環(huán)境下。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)級器件。
7、電磁兼容性測試
充電樁內(nèi)電子設(shè)備的電磁敏感度要符合GB 6833系列標準。
8、支持遠程應用升級
通訊系統(tǒng)采用以太網(wǎng)冗余傳輸結(jié)構(gòu),在升級應用程序及系統(tǒng)時,可通過以太網(wǎng)進行遠程統(tǒng)一升級。
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