精選電動汽車智能充電樁控制系統(tǒng)解決方案

中國科技部部長萬鋼曾表示，政府支持國內(nèi)汽車企業(yè)開發(fā)替代能源汽車，旨在2010年在10個城市有60000輛替代能源汽車上路。隨著人們環(huán)保意識的增強，世界各國對能源汽車的推廣支持，能源汽車在未來汽車市場將占據(jù)重要地位，如果說過去充電站等配套設施的不完備在一定程度上限制了電動汽車發(fā)展的話，那么這一問題正在逐步得到解決。

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

電動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未來城市發(fā)展理念。

一、電動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內(nèi)多個省市的電動汽車充電站設計需求，攜手國內(nèi)多家電動汽車充電站廠商，研發(fā)設計出基于ARM架構(gòu)的自助智能電動汽車充電樁終端控制方案及產(chǎn)品。

2、電動汽車充電解決方案框圖

上圖為根據(jù)充電站系統(tǒng)需求而設計出的電動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、計價結(jié)算、數(shù)據(jù)傳送、參數(shù)設置、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，實現(xiàn)對汽車電池的電量檢測、充電控制，一般用串口聯(lián)接。要實現(xiàn)刷卡消費，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聯(lián)接。

電動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，而針對這些隱患，杭州平望采用工業(yè)級設計理念，所有選擇的配件和材料都能到達相關(guān)的溫度和使用壽命的指標，從而解決此類問題的后顧之憂。電動汽車充電樁控制方案可實現(xiàn)車主自由對充電終端進行操作，從而檢測汽車電量以及對電動汽車進行充電，并可通過自助充值卡進行刷卡充電并打印出單據(jù)。

3、電動汽車充電樁方案產(chǎn)品特點：

采用高亮度、寬視角的工業(yè)級液晶顯示屏

整機無風扇散熱，從而避免了因為風扇問題而造成死機

時尚且安全的工業(yè)級設計

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

服務器可通過以太網(wǎng)對各自助充電終端進行控制

可實現(xiàn)自助刷卡充電服務以及消費單據(jù)打印

自動切換廣告播放系統(tǒng)

全觸摸語音提示操作界面

4、電動汽車充電樁方案設計優(yōu)勢

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：主要用以安裝操作系統(tǒng)以及存儲廣告，采用工業(yè)級固態(tài)硬盤，具有高抗振、防塵、發(fā)熱量低等特點，采用與主板固定設計，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，機箱采用鋁合金面板+鈑金后蓋制作，具有堅固、抗震性能好、散熱快、防塵防濺等特點，面板直接用鋁合金拉絲紋或細砂紋，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捎们度胧桨惭b，要求前面板達到IP65防護，后蓋可以有適當?shù)纳峥?。安裝采用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工控主板在電動汽車充電樁系統(tǒng)中的應用。廠商采用我司的方案能快速地實現(xiàn)充電樁的組裝，迅速占領(lǐng)市場。

1、 方案概述

充電樁內(nèi)部設備較多，且大部分是RS-232接口，如果每一個設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備。使用廣州致遠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、人機交互主要通過EPC-9200工控主板來實現(xiàn)。它采用Cortex-A8構(gòu)架，工作頻率達800MHz，預裝WinCE或linux操作系統(tǒng)。主要優(yōu)勢如下：

接口豐富：板載6路RS-232、2路CANBus;數(shù)據(jù)處理、通訊能力強，CAN驅(qū)動程序穩(wěn)定可靠，總線負載高時不丟幀;

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輸入);

SD卡接口;工控板所有元器件均符合工業(yè)級-40~+85℃要求。

3. 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。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，經(jīng)過多年的CAN總線行業(yè)經(jīng)驗進行優(yōu)化設計，能做到總線高負載率情況下不丟幀!

2、視頻播放

通用的戶外小型廣告機采用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。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進行通訊，簡單而功能強大。

4、刷卡記錄交易信息

用戶通過非接觸式 IC 卡刷卡充電，是一個基本的功能。廣州致遠電子的ZLG522S 系列

讀寫卡模塊，它符合 ISO14443標準，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，可幫助您方便、快捷地將當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，可以采用致遠的ZWG-28A GPRS通訊模塊或致遠其他方案!

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。而EPC-9200通過了工業(yè)四級的設計標準，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)級器件。

7、電磁兼容性測試

充電樁內(nèi)電子設備的電磁敏感度要符合GB 6833系列標準，而ZLG 有自己獨立的電磁兼容性測試實驗室，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試。

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。

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，巨大的市場空間誘使不少企業(yè)紛紛涉足。從展會方獲悉，目前國內(nèi)充電樁生產(chǎn)企業(yè)已超過300家。充分的市場競爭本是好事，但產(chǎn)品質(zhì)量、行業(yè)標準卻難以把控。

痛處二：充電樁存在資源浪費

記者在調(diào)查采訪中發(fā)現(xiàn)，盡管充電樁建設規(guī)模在不斷擴大且數(shù)量增長可觀，但依然有車主抱怨沒有地方充電。由于前期充電標準不完善等原因，導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)部負責人劉冬透露，由于場地難找，該小區(qū)只有幾個停車位有充電樁。同時，因為充電樁使用率低等問題，導致這些充電樁無法盈利，生產(chǎn)廠家長時間沒人來維護，物業(yè)只能重新協(xié)調(diào)安裝充電樁。

痛處四：充電設施政策不健全

充電基礎(chǔ)設施產(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)設施建設和管理的難度。全國部分省市還未按要求出臺充電基礎(chǔ)設施專項規(guī)劃和運營管理辦法。資金補助核查方面也沒有形成完備的核查流程，行政資源浪費，充電運營商也難以拿到補貼。管理方面，對于充電運營的安全性及運營的資質(zhì)監(jiān)管缺乏相應的法規(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，三四線城市的消費者購買電動車補貼比較少。只能享受國家補貼，地方補貼不如北京上海的力度大，降低了消費者購買積極性。

第二，電動車往往是家庭的第二輛車，三四線城市的消費者目前還在第一輛車的普及階段，對電動汽車的敏感度較低。

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

第四，收取充電電費和服務費，這是目前大部分充電樁運營商最基本盈利方式。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短時間內(nèi)不容易推廣。

總結(jié)：

國家發(fā)展改革委等四部門發(fā)布的《電動汽車充電基礎(chǔ)設施發(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，以滿足全國500萬輛電動汽車充電需求。

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)是一個漫長的過程。在這個魚龍混雜的充電樁市場中，不成規(guī)矩無以方圓，還是需要國家相關(guān)部門制定一定的標準，建立統(tǒng)一的檢測認證機制，完善標準化體系，才能讓全國人民放心的開上電動汽車，安心的過上美好的綠色生 活。