精選電動(dòng)汽車智能充電樁控制系統(tǒng)解決方案

中國(guó)科技部部長(zhǎng)萬鋼曾表示，政府支持國(guó)內(nèi)汽車企業(yè)開發(fā)替代能源汽車，旨在2010年在10個(gè)城市有60000輛替代能源汽車上路。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，世界各國(guó)對(duì)能源汽車的推廣支持，能源汽車在未來汽車市場(chǎng)將占據(jù)重要地位，如果說過去充電站等配套設(shè)施的不完備在一定程度上限制了電動(dòng)汽車發(fā)展的話，那么這一問題正在逐步得到解決。

據(jù)媒體新聞報(bào)道福建、浙江、吉林、安徽、江蘇、山西、江西、山東等國(guó)內(nèi)大多省份已陸續(xù)建立起電動(dòng)汽車充電站。圍繞為電動(dòng)汽車充電這塊巨大“蛋糕”的激烈競(jìng)爭(zhēng)已悄然啟幕。最初，電動(dòng)汽車普及與充電站的建設(shè)問題，是一個(gè)“先有雞還是先有蛋”的問題。在新能源領(lǐng)域，當(dāng)電池作為關(guān)鍵部件和技術(shù)取得突破性進(jìn)展之后，充電站作為推廣瓶頸被期待。

電動(dòng)汽車充電樁采用的是交、直流供電方式，不需要加油，避免了排放尾氣、污染環(huán)境，符合以低碳為核心元素的中國(guó)未來城市發(fā)展理念。

一、電動(dòng)汽車充電樁終端控制解決方案

1、系統(tǒng)概述

日前，杭州平望收集采納了國(guó)內(nèi)多個(gè)省市的電動(dòng)汽車充電站設(shè)計(jì)需求，攜手國(guó)內(nèi)多家電動(dòng)汽車充電站廠商，研發(fā)設(shè)計(jì)出基于ARM架構(gòu)的自助智能電動(dòng)汽車充電樁終端控制方案及產(chǎn)品。

2、電動(dòng)汽車充電解決方案框圖

上圖為根據(jù)充電站系統(tǒng)需求而設(shè)計(jì)出的電動(dòng)汽車充電樁解決方案功能結(jié)構(gòu)圖，其中充電柜終端的主要功能是數(shù)據(jù)采集、充電控制、計(jì)價(jià)結(jié)算、數(shù)據(jù)傳送、參數(shù)設(shè)置、顯示和操作，其次是廣告、宣傳功能。從構(gòu)成圖可以看到，控制器需要與充電單元連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車電池的電量檢測(cè)、充電控制，一般用串口聯(lián)接。要實(shí)現(xiàn)刷卡消費(fèi)，需要用一串口聯(lián)接讀卡器，若需要打印單據(jù)，則需要串口與打印機(jī)聯(lián)接。

電動(dòng)汽車充電站一般建立在戶外道路旁邊，高溫、灰塵、潮濕都成為充電樁終端的隱患，而針對(duì)這些隱患，杭州平望采用工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)理念，所有選擇的配件和材料都能到達(dá)相關(guān)的溫度和使用壽命的指標(biāo)，從而解決此類問題的后顧之憂。電動(dòng)汽車充電樁控制方案可實(shí)現(xiàn)車主自由對(duì)充電終端進(jìn)行操作，從而檢測(cè)汽車電量以及對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行充電，并可通過自助充值卡進(jìn)行刷卡充電并打印出單據(jù)。

3、電動(dòng)汽車充電樁方案產(chǎn)品特點(diǎn)：

采用高亮度、寬視角的工業(yè)級(jí)液晶顯示屏

整機(jī)無風(fēng)扇散熱，從而避免了因?yàn)轱L(fēng)扇問題而造成死機(jī)

時(shí)尚且安全的工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)

采用板載FLASH和CF卡或SD卡，主要用途在于安裝操作系統(tǒng)和存放廣告內(nèi)容

使用220V輸入，內(nèi)置開關(guān)電源，變換成12V供主板使用

服務(wù)器可通過以太網(wǎng)對(duì)各自助充電終端進(jìn)行控制

可實(shí)現(xiàn)自助刷卡充電服務(wù)以及消費(fèi)單據(jù)打印

自動(dòng)切換廣告播放系統(tǒng)

全觸摸語音提示操作界面

4、電動(dòng)汽車充電樁方案設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)

液晶屏：采用高亮度、寬視角的寬溫工業(yè)液晶屏;

觸摸控制：選用高品質(zhì)電阻觸摸屏，可以在頻繁使用和多灰塵環(huán)境下不發(fā)生游離和失靈。并且能在表面劃傷的情況下能繼續(xù)工作;

存儲(chǔ)：主要用以安裝操作系統(tǒng)以及存儲(chǔ)廣告，采用工業(yè)級(jí)固態(tài)硬盤，具有高抗振、防塵、發(fā)熱量低等特點(diǎn)，采用與主板固定設(shè)計(jì)，從而避免系統(tǒng)不穩(wěn)定等因素;

電源：采用220V電源輸入，并可選擇寬壓型電源。

結(jié)構(gòu)： 根據(jù)需求和其使用環(huán)境，機(jī)箱采用鋁合金面板+鈑金后蓋制作，具有堅(jiān)固、抗震性能好、散熱快、防塵防濺等特點(diǎn)，面板直接用鋁合金拉絲紋或細(xì)砂紋，銀灰色氧化處理，在陽光下不吸熱，以免夏天溫度過熱，內(nèi)部溫量散不出去?？刂破鲿?huì)采用嵌入式安裝，要求前面板達(dá)到IP65防護(hù)，后蓋可以有適當(dāng)?shù)纳峥住０惭b采用4卡扣固定。

二、充電樁控制系統(tǒng)解決方案

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)。

1、 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EPC-9200工控主板來實(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。

3. 關(guān)鍵指標(biāo)

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。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，硬件通訊上毫無瓶頸。并且產(chǎn)品的CAN驅(qū)動(dòng)，經(jīng)過多年的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!

2、視頻播放

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。

3、消費(fèi)單據(jù)打印

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。

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(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。

5、遠(yuǎn)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(yùn)作過程中監(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)需要無線通訊，通過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!

6、環(huán)境可靠性測(cè)試

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。

7、電磁兼容性測(cè)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(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)過程中都必須通過電磁兼容性測(cè)試。

8、支持遠(yuǎn)程應(yīng)用升級(jí)

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)，可通過以太網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程統(tǒng)一升級(jí)。

總結(jié)：

目前充電樁還存在幾大痛楚：

痛處一：充電樁本身質(zhì)量參差不齊

因新能源汽車而生的充電樁，近兩年發(fā)展迅速，巨大的市場(chǎng)空間誘使不少企業(yè)紛紛涉足。從展會(huì)方獲悉，目前國(guó)內(nèi)充電樁生產(chǎn)企業(yè)已超過300家。充分的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)本是好事，但產(chǎn)品質(zhì)量、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)卻難以把控。

痛處二：充電樁存在資源浪費(fèi)

記者在調(diào)查采訪中發(fā)現(xiàn)，盡管充電樁建設(shè)規(guī)模在不斷擴(kuò)大且數(shù)量增長(zhǎng)可觀，但依然有車主抱怨沒有地方充電。由于前期充電標(biāo)準(zhǔn)不完善等原因，導(dǎo)致部分車樁不能有效結(jié)合，充電樁無法得到有效的利用。

痛處三：盈利困難，充電樁遇推廣難題

相關(guān)小區(qū)物業(yè)部門也在為充電樁安裝問題煩惱。某物業(yè)部負(fù)責(zé)人劉冬透露，由于場(chǎng)地難找，該小區(qū)只有幾個(gè)停車位有充電樁。同時(shí)，因?yàn)槌潆姌妒褂寐实偷葐栴}，導(dǎo)致這些充電樁無法盈利，生產(chǎn)廠家長(zhǎng)時(shí)間沒人來維護(hù)，物業(yè)只能重新協(xié)調(diào)安裝充電樁。

痛處四：充電設(shè)施政策不健全

充電基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)業(yè)尚處于發(fā)展初期，關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展日新月異，增加了充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和管理的難度。全國(guó)部分省市還未按要求出臺(tái)充電基礎(chǔ)設(shè)施專項(xiàng)規(guī)劃和運(yùn)營(yíng)管理辦法。資金補(bǔ)助核查方面也沒有形成完備的核查流程，行政資源浪費(fèi)，充電運(yùn)營(yíng)商也難以拿到補(bǔ)貼。管理方面，對(duì)于充電運(yùn)營(yíng)的安全性及運(yùn)營(yíng)的資質(zhì)監(jiān)管缺乏相應(yīng)的法規(guī)條例，監(jiān)督管理缺失。

痛處五：三四線城市充電樁難以推廣，多種原因組成。

首先，三四線城市的消費(fèi)者購(gòu)買電動(dòng)車補(bǔ)貼比較少。只能享受國(guó)家補(bǔ)貼，地方補(bǔ)貼不如北京上海的力度大，降低了消費(fèi)者購(gòu)買積極性。

第二，電動(dòng)車往往是家庭的第二輛車，三四線城市的消費(fèi)者目前還在第一輛車的普及階段，對(duì)電動(dòng)汽車的敏感度較低。

第三，現(xiàn)在三四線城市的電動(dòng)車以低速電動(dòng)汽車為主，這些電動(dòng)車使用鉛酸蓄電池作為動(dòng)力源，這種電池并不支持快速充電。

第四，收取充電電費(fèi)和服務(wù)費(fèi)，這是目前大部分充電樁運(yùn)營(yíng)商最基本盈利方式。但是用戶基數(shù)太少，在一線城市尚且盈利困難，更別說是三四線城市了。所以三四線城市的充電樁建設(shè)短時(shí)間內(nèi)不容易推廣。

總結(jié)：

國(guó)家發(fā)展改革委等四部門發(fā)布的《電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南(2015—2020年》中提出，到2020年，新增集中式充換電站超過1.2萬座，分散式充電樁超過480萬個(gè)，以滿足全國(guó)500萬輛電動(dòng)汽車充電需求。

總的來說，新事物的誕生總是伴隨著各式各樣的問題的出現(xiàn)，要打破原有的固有生活生產(chǎn)結(jié)構(gòu)是一個(gè)漫長(zhǎng)的過程。在這個(gè)魚龍混雜的充電樁市場(chǎng)中，不成規(guī)矩?zé)o以方圓，還是需要國(guó)家相關(guān)部門制定一定的標(biāo)準(zhǔn)，建立統(tǒng)一的檢測(cè)認(rèn)證機(jī)制，完善標(biāo)準(zhǔn)化體系，才能讓全國(guó)人民放心的開上電動(dòng)汽車，安心的過上美好的綠色生 活。