精選電動(dòng)汽車(chē)智能充電樁控制系統解決方案

中國科技部部長(cháng)萬(wàn)鋼曾表示，政府支持國內汽車(chē)企業(yè)開(kāi)發(fā)替代能源汽車(chē)，旨在2010年在10個(gè)城市有60000輛替代能源汽車(chē)上路。隨著(zhù)人們環(huán)保意識的增強，世界各國對能源汽車(chē)的推廣支持，能源汽車(chē)在未來(lái)汽車(chē)市場(chǎng)將占據重要地位，如果說(shuō)過(guò)去充電站等配套設施的不完備在一定程度上限制了電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的話(huà)，那么這一問(wèn)題正在逐步得到解決。

據媒體新聞報道福建、浙江、吉林、安徽、江蘇、山西、江西、山東等國內大多省份已陸續建立起電動(dòng)汽車(chē)充電站。圍繞為電動(dòng)汽車(chē)充電這塊巨大“蛋糕”的激烈競爭已悄然啟幕。最初，電動(dòng)汽車(chē)普及與充電站的建設問(wèn)題，是一個(gè)“先有雞還是先有蛋”的問(wèn)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(jìn)展之后，充電站作為推廣瓶頸被期待。

電動(dòng)汽車(chē)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(lái)城市發(fā)展理念。

一、電動(dòng)汽車(chē)充電樁終端控制解決方案

1、系統概述

日前，杭州平望收集采納了國內多個(gè)省市的電動(dòng)汽車(chē)充電站設計需求，攜手國內多家電動(dòng)汽車(chē)充電站廠(chǎng)商，研發(fā)設計出基于A(yíng)RM架構的自助智能電動(dòng)汽車(chē)充電樁終端控制方案及產(chǎn)品。

2、電動(dòng)汽車(chē)充電解決方案框圖

上圖為根據充電站系統需求而設計出的電動(dòng)汽車(chē)充電樁解決方案功能結構圖，其中充電柜終端的主要功能是數據采集、充電控制、計價(jià)結算、數據傳送、參數設置、顯示和操作，其次是廣告、宣傳功能。從構成圖可以看到，控制器需要與充電單元連接，實(shí)現對汽車(chē)電池的電量檢測、充電控制，一般用串口聯(lián)接。要實(shí)現刷卡消費，需要用一串口聯(lián)接讀卡器，若需要打印單據，則需要串口與打印機聯(lián)接。

電動(dòng)汽車(chē)充電站一般建立在戶(hù)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(lèi)問(wèn)題的后顧之憂(yōu)。電動(dòng)汽車(chē)充電樁控制方案可實(shí)現車(chē)主自由對充電終端進(jìn)行操作，從而檢測汽車(chē)電量以及對電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行充電，并可通過(guò)自助充值卡進(jìn)行刷卡充電并打印出單據。

3、電動(dòng)汽車(chē)充電樁方案產(chǎn)品特點(diǎn)：

采用高亮度、寬視角的工業(yè)級液晶顯示屏

整機無(wú)風(fēng)扇散熱，從而避免了因為風(fēng)扇問(wèn)題而造成死機

時(shí)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和存放廣告內容

使用220V輸入，內置開(kāi)關(guān)電源，變換成12V供主板使用

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

可實(shí)現自助刷卡充電服務(wù)以及消費單據打印

自動(dòng)切換廣告播放系統

全觸摸語(yǔ)音提示操作界面

4、電動(dòng)汽車(chē)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工作;

存儲：主要用以安裝操作系統以及存儲廣告，采用工業(yè)級固態(tài)硬盤(pán)，具有高抗振、防塵、發(fā)熱量低等特點(diǎn)，采用與主板固定設計，從而避免系統不穩定等因素;

電源：采用220V電源輸入，并可選擇寬壓型電源。

結構： 根據需求和其使用環(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(diǎn)，面板直接用鋁合金拉絲紋或細砂紋，銀灰色氧化處理，在陽(yáng)光下不吸熱，以免夏天溫度過(guò)熱，內部溫量散不出去?？刂破鲿?huì )采用嵌入式安裝，要求前面板達到IP65防護，后蓋可以有適當的散熱孔。安裝采用4卡扣固定。

二、充電樁控制系統解決方案

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

1、 方案概述

充電樁內部設備較多，且大部分是RS-232接口，如果每一個(gè)設備都使用一條電纜接到工控主板上，則會(huì )使內部電路相當復雜，可靠性和電磁兼容性也會(huì )大打折扣。采用CAN總線(xiàn)通信，可以降低信號線(xiàn)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 充電樁系統方案

充電樁數據處理、人機交互主要通過(guò)EPC-9200工控主板來(lái)實(shí)現。它采用Cortex-A8構架，工作頻率達800MHz，預裝WinCE或linux操作系統。主要優(yōu)勢如下：

接口豐富：板載6路RS-232、2路CANBus;數據處理、通訊能力強，CAN驅動(dòng)程序穩定可靠，總線(xiàn)負載高時(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-40~+85℃要求。

3. 關(guān)鍵指標

1、CAN穩定通訊

在充電樁中的開(kāi)發(fā)，通過(guò)CAN與汽車(chē)的電池系統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，內部集成CAN控制器，CAN控制器的數據包硬件FIFO具有64幀數據包緩沖能力，硬件通訊上毫無(wú)瓶頸。并且產(chǎn)品的CAN驅動(dòng)，經(jīng)過(guò)多年的CAN總線(xiàn)行業(yè)經(jīng)驗進(jìn)行優(yōu)化設計，能做到總線(xiàn)高負載率情況下不丟幀!

2、視頻播放

通用的戶(hù)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(mǎn)足充電樁上的圖片及廣告顯示要求。

3、消費單據打印

打印的數據主要為消費內容，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)單而功能強大。

4、刷卡記錄交易信息

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

讀寫(xiě)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、快捷地將當今最流行的非接觸式 IC 卡技術(shù)融入您的系統中，提高您的產(chǎn)品檔次。

5、遠程數據傳輸

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

有些充電樁會(huì )需要無(wú)線(xiàn)通訊，通過(guò)GPRS模塊遠程將交易信息上傳達服務(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《電動(dòng)汽車(chē)充電系統技術(shù)規范》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(guò)了工業(yè)四級的設計標準，可穩定工作在-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(shí)驗室，所有工控產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)過(guò)程中都必須通過(guò)電磁兼容性測試。

8、支持遠程應用升級

通訊系統采用以太網(wǎng)冗余傳輸結構，在升級應用程序及系統時(shí)，可通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行遠程統一升級。

總結：

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(chē)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，目前國內充電樁生產(chǎn)企業(yè)已超過(guò)300家。充分的市場(chǎng)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

記者在調查采訪(fǎng)中發(fā)現，盡管充電樁建設規模在不斷擴大且數量增長(cháng)可觀(guān)，但依然有車(chē)主抱怨沒(méi)有地方充電。由于前期充電標準不完善等原因，導致部分車(chē)樁不能有效結合，充電樁無(wú)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)小區物業(yè)部門(mén)也在為充電樁安裝問(wèn)題煩惱。某物業(yè)部負責人劉冬透露，由于場(chǎng)地難找，該小區只有幾個(gè)停車(chē)位有充電樁。同時(shí)，因為充電樁使用率低等問(wèn)題，導致這些充電樁無(wú)法盈利，生產(chǎn)廠(chǎng)家長(cháng)時(shí)間沒(méi)人來(lái)維護，物業(yè)只能重新協(xié)調安裝充電樁。

痛處四：充電設施政策不健全

充電基礎設施產(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設施專(zhuān)項規劃和運營(yíng)管理辦法。資金補助核查方面也沒(méi)有形成完備的核查流程，行政資源浪費，充電運營(yíng)商也難以拿到補貼。管理方面，對于充電運營(yíng)的安全性及運營(yíng)的資質(zhì)監管缺乏相應的法規條例，監督管理缺失。

痛處五：三四線(xiàn)城市充電樁難以推廣，多種原因組成。

首先，三四線(xiàn)城市的消費者購買(mǎi)電動(dòng)車(chē)補貼比較少。只能享受?chē)已a貼，地方補貼不如北京上海的力度大，降低了消費者購買(mǎi)積極性。

第二，電動(dòng)車(chē)往往是家庭的第二輛車(chē)，三四線(xiàn)城市的消費者目前還在第一輛車(chē)的普及階段，對電動(dòng)汽車(chē)的敏感度較低。

第三，現在三四線(xiàn)城市的電動(dòng)車(chē)以低速電動(dòng)汽車(chē)為主，這些電動(dòng)車(chē)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，收取充電電費和服務(wù)費，這是目前大部分充電樁運營(yíng)商最基本盈利方式。但是用戶(hù)基數太少，在一線(xiàn)城市尚且盈利困難，更別說(shuō)是三四線(xiàn)城市了。所以三四線(xiàn)城市的充電樁建設短時(shí)間內不容易推廣。

總結：

國家發(fā)展改革委等四部門(mén)發(fā)布的《電動(dòng)汽車(chē)充電基礎設施發(fā)展指南(2015—2020年》中提出，到2020年，新增集中式充換電站超過(guò)1.2萬(wàn)座，分散式充電樁超過(guò)480萬(wàn)個(gè)，以滿(mǎn)足全國500萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē)充電需求。

總的來(lái)說(shuō)，新事物的誕生總是伴隨著(zhù)各式各樣的問(wèn)題的出現，要打破原有的固有生活生產(chǎn)結構是一個(gè)漫長(cháng)的過(guò)程。在這個(gè)魚(yú)龍混雜的充電樁市場(chǎng)中，不成規矩無(wú)以方圓，還是需要國家相關(guān)部門(mén)制定一定的標準，建立統一的檢測認證機制，完善標準化體系，才能讓全國人民放心的開(kāi)上電動(dòng)汽車(chē)，安心的過(guò)上美好的綠色生 活。