如何使用無(wú)線(xiàn)技術(shù)控制大功率快速充電

無(wú)線(xiàn)技術(shù)控制充電的方式已經(jīng)成為新的發(fā)展潮流和趨勢，隨著(zhù)CANFD在汽車(chē)電子與軌道交通等行業(yè)的廣泛應用，無(wú)線(xiàn)技術(shù)控制充電又將如何實(shí)現大功率快速充電？本文將介紹一套簡(jiǎn)單可行的方案。

圖 1  傳統充電方式

一、傳統方式充電的弊端

如圖 1所示，傳統的新能源汽車(chē)是采用充電槍的方式進(jìn)行充電，每次操作都是需要人工控制，在多次使用插拔的過(guò)程中充電槍和汽車(chē)充電接口之間的間隙會(huì )逐漸變大，這樣容易產(chǎn)生放電，導致充電槍燒毀。這種情況下，增加了不必要的維修成本，更嚴重地會(huì )發(fā)生觸電安全事故或火災等情況。

另外，傳統方式充電電流最大不超過(guò)250A，充電功率較低，充電時(shí)間相對較長(cháng)。隨著(zhù)汽車(chē)智能化、電動(dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展，未來(lái)新能源汽車(chē)采用大功率的快充方式也將成為新的趨勢，進(jìn)而提高汽車(chē)充電速度，大幅縮短充電時(shí)間。倘若依舊采用充電槍的模式，則只會(huì )造成更大的困擾。那么，工程師們應將如何解決這一問(wèn)題，實(shí)現大功率快速充電呢？下文做簡(jiǎn)單介紹。

圖 2  無(wú)線(xiàn)技術(shù)控制充電原理圖

二、無(wú)線(xiàn)技術(shù)控制充電流程

為了解決傳統充電模式的安全隱患及操作繁瑣問(wèn)題，充電弓方案應運而生。如圖 2所示，是無(wú)線(xiàn)技術(shù)控制充電的原理圖。充電弓的第一無(wú)線(xiàn)通訊模塊與汽車(chē)中的第二無(wú)線(xiàn)通訊模塊可配對進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通訊，完成充電配置，使充電弓下降并進(jìn)行觸式充電，無(wú)需人工干預，實(shí)現大功率快速充電。

如圖3所示，是新一代智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)整車(chē)架構。從圖中可以看出，新一代汽車(chē)整車(chē)架構中車(chē)載以太網(wǎng)與CAN FD共存，而絕大多數ECU是通過(guò)CAN FD來(lái)通訊的。這就意味著(zhù)，新一代智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)在通過(guò)無(wú)線(xiàn)技術(shù)控制充電的過(guò)程中，存在著(zhù)CAN FD轉Wifi的需求，進(jìn)而實(shí)現CAN FD控制通訊，無(wú)線(xiàn)技術(shù)控制汽車(chē)的快速充電。

如圖4所示，汽車(chē)與充電弓連接通訊，需要在汽車(chē)與和充電弓上分別內置CAN FD轉WiFi的設備，當汽車(chē)靠近充電弓時(shí)，完成無(wú)線(xiàn)連接，控制充電弓的升降，實(shí)現充電數據傳輸。CAN FD提供更高的傳輸速率和數據量，能更快更可靠的實(shí)現汽車(chē)和充電弓的握手通訊，從而加強工程師對充電的控制。工程師可以通過(guò)駕駛艙中的屏幕實(shí)時(shí)查看電池容量、電壓、電流等參數，并可對充電故障實(shí)時(shí)監控，保證充電安全。

圖 3  新一代智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)整車(chē)架構

三、高性能WiFi轉CAN FD設備——CANFDWIFI-100U

隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)技術(shù)控制充電與CANFD的應用需求增多，廣州致遠電子有限公司推出一款WiFi與CAN（FD）-bus的數據轉換設備——CANFDWIFI系列，可以應用在云軌無(wú)線(xiàn)充電以及新能源汽車(chē)充電等眾多場(chǎng)合，能夠幫助工程師快速測試充電設備的性能以及完成充電控制任務(wù)。

如圖5所示，CANFDWIFI-100U產(chǎn)品集成高速 528MHz 主頻 M7 內核處理器，內部集成了1路最高波特率為5Mbps的CAN(FD) 接口、1路10M/100M自適以太網(wǎng)接口以及1路2.4G/5G WiFi接口，支持TCP Server，TCP Client，UDP等多種工作模式，用戶(hù)可根據使用需求，靈活選擇TCP Sever/TCP Client/UDP工作方式和拓撲結構，搭載配置軟件即可完成所需參數設定。

CANFDWiFi-100U產(chǎn)品使用操作簡(jiǎn)單，僅需要使用ZCANPRO軟件中自帶的“網(wǎng)絡(luò )設備配置工具”即可完成一系列的參數配置，另外，CANFDWiFi通訊協(xié)議開(kāi)放，并提供二次開(kāi)發(fā)接口函數庫（支持 Windows、Linux 平臺）。同時(shí)該產(chǎn)品具有以下功能特性：

圖 4  新能源汽車(chē)充電弓

1.   支持AP/Station模式 滿(mǎn)足多種應用場(chǎng)景

如圖6所示，無(wú)人配送車(chē)（或者大型搬運AGV）和充電弓分別內置CANFDWiFi-100U轉換器，完成握手匹配，實(shí)現降弓充電。用戶(hù)可實(shí)時(shí)查看電池容量、電壓、電流等參數，可對充電故障實(shí)時(shí)監控，保證充電安全。

圖 5  CANFDWIFI-100U示意圖

2.   支持高速CANFD兼容CAN2.0A/B

如圖7所示，CANFDWiFi系列產(chǎn)品支持ISO/Bosch的CAN FD標準，兼容CAN2.0A/B模式收發(fā)，數據域波特率最高可配置為5Mbps，數據長(cháng)度最大可配置為64字節，可提供比CAN2.0A/B高40倍的數據負載，為汽車(chē)電子、軌道交通、醫療電子場(chǎng)合提供更快捷的控制和數據通道。

圖 6  CANFDWIFI-100U的工作模式

3.   高速CAN FD與高速5.8GHzWiFi完美結合

CANFDWiFi-100U集成2.4G、5G WLAN接口，符合IEEE 802.11a/b/g/n/ac標準，可靈活選擇AP/Station模式，完成CAN FD網(wǎng)絡(luò )與WiFi網(wǎng)絡(luò )的互聯(lián)互通。

圖 7  CANFDWIFI兼容CAN2.0A/B

4.   體積小巧，性能卓越

高性能WiFi轉CAN FD設備體積精致小巧，方便用戶(hù)輕松實(shí)現設備集成，完成CAN網(wǎng)絡(luò )的拓展。如圖 8所示，設備最長(cháng)長(cháng)度大約是一元硬幣的3.3倍。

圖 8  設備尺寸對比圖

5、多重加密提升通訊安全性 

CANFDWiFi-100U支持64、128位的加密/解密，同時(shí)支持256位的WEP，TKIP或AES密鑰，可有效提高設備間通訊安全性，如圖 9所示。

圖 9  CANFDWIFI-100U加密功能

5.   黑白名單模式，提升數據安全性，有效減輕負載

如圖 10所示，配置工具支持通道高效率濾波，用戶(hù)可根據所需報文，靈活設置黑白名單，實(shí)現數據的高效利用。

圖 10  黑白名單模式

6.   TCP?；顧C制 讓連接更可靠

如圖 11所示，TCP Server/Client模式連接內設TCP?；顧C制，保證TCP連接可靠，網(wǎng)絡(luò )斷開(kāi)后將自動(dòng)重連，穩定地建立TCP連接。

圖 11  TCP?；顧C制