在不斷發(fā)展的電動(dòng)汽車(chē)充電市場(chǎng)中，為什么提升互操作性非常重要

電動(dòng)汽車(chē) (EV) 充電系統的制造商需要考慮兩個(gè)因素：首先是設計能夠在未來(lái)幾年內可靠運行的充電系統；其次是為消費者提供順暢、良好的充電體驗。

Charging Interface Initiative (CharIN) 是擁有 330 家會(huì )員公司的行業(yè)協(xié)會(huì )，許多不同國家/地區的此類(lèi)組織正在推動(dòng)在充電系統領(lǐng)域，針對所有類(lèi)型的電動(dòng)汽車(chē)制定互操作性標準。除了開(kāi)發(fā)已被多個(gè)國家/地區的 EV 充電器制造商采用的組合充電系統 (CCS)，CharIN 還在穩步推進(jìn)，希望通過(guò)多種方式實(shí)現美國特斯拉快速充電站使用的北美充電標準 (NACS) 的標準化。

今年早些時(shí)候，Brian Berner 和 CharIN 北美分會(huì )的執行董事 Erika Myers 討論了她對北美充電標準 (NACS)在近期被許多汽車(chē)制造商采用這一趨勢的想法。Myers 稱(chēng)，“CharIN 預計 CCS 標準和 NACS/SAE J3400 將在一段時(shí)間內作為兩種 EV 充電選項共存。我們的看法是，這兩種標準都有提供無(wú)縫用戶(hù)體驗的潛力，而這對于滿(mǎn)足消費者對充電可靠性的需求是必不可少的。為了在充電生態(tài)系統中實(shí)現一致的互操作性，行業(yè)協(xié)作至關(guān)重要，因為這樣可確保用戶(hù)獲得出色體驗，同時(shí)降低市場(chǎng)復雜性，消除消費者的困惑并加快電動(dòng)汽車(chē)的采用?！?/p>

隨著(zhù)各項標準的發(fā)展的深入，作為 CharIN 的成員，德州儀器會(huì )繼續與客戶(hù)合作，簡(jiǎn)化電動(dòng)汽車(chē)充電連接，滿(mǎn)足互操作性需求。但目前的事實(shí)是，客戶(hù)仍然需要滿(mǎn)足許多標準，要構建整個(gè)系統，即使是能力最強的工程師團隊也會(huì )感到力不從心。通過(guò)以下內容可以了解影響電動(dòng)汽車(chē)充電制造商設計決策的若干因素。

安全連接器類(lèi)型

常用的電動(dòng)汽車(chē)充電連接器類(lèi)型

駕駛電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行跨國公路旅行的過(guò)程中，找不到兼容的充電站可能導致被困在路邊，在某些充電站充電時(shí)無(wú)法連接的情況下，再加上電動(dòng)汽車(chē)電池電量較低導致的里程焦慮，駕駛員可能會(huì )迅速因此倍感壓力和沮喪。旅程中的下一個(gè)直流快速充電站可能與該電動(dòng)汽車(chē)不兼容，或者合適的連接器位置已經(jīng)被他人使用。

解決這一難題的一種建議方法是使用 NACS 連接器，它在進(jìn)行交流和直流充電時(shí)使用相同類(lèi)型的連接器，并且外形比其他標準化連接器更小。Pionix 的 Janek Metzner 稱(chēng)，“（采用 NACS 的）多米諾骨牌效應比預期來(lái)得更快。如果 SAE 將連接器正式標準化，將有助于帶來(lái)更高的采用率?！盤(pán)ionix 基于 Linux 的開(kāi)源 EVerest 平臺軟件?？蓪?shí)現電動(dòng)汽車(chē)供電設備 (EVSE) 與車(chē)輛之間的通信，并與我們的 AM625 處理器兼容。

雖然表述不同，但 Meyers 和 Metzner 的觀(guān)點(diǎn)實(shí)際上是一致的。向電動(dòng)汽車(chē)的全球性過(guò)渡期間對改善互操作性的要求是 CharIN 和 Pionix 出現的前提。德州儀器專(zhuān)注于開(kāi)發(fā)嵌入式處理器和模擬產(chǎn)品，幫助設計人員創(chuàng )建相關(guān)應用，逐漸過(guò)渡到更多地使用可再生能源的世界，還可支持高效的 EV 充電和更高效、更智能的電網(wǎng)。只要充電站和車(chē)輛雙方在物理上兼容、通信方式相同、連接器類(lèi)型基本上就無(wú)關(guān)緊要。表 1 展示了各種連接器類(lèi)型及其定義。

表 1 連接器類(lèi)型、首字母縮略詞和定義

模擬握手

在電子領(lǐng)域，“握手”是指需要在同一系統中協(xié)同工作的兩個(gè)集成電路之間達成的協(xié)議。握手可以發(fā)生在同一電路板上的兩個(gè) IC 之間，但如果兩個(gè)系統之間存在電纜則更易于理解。好在 EV 充電站和車(chē)輛始終通過(guò)相對較長(cháng)的電纜連接，因此可以把電纜插頭插入插座、形成電氣連接直觀(guān)地理解為兩個(gè)系統正在握手。

EV 充電所涉及的握手，其關(guān)鍵概念是在一側生成電壓，并在另一側使用電阻器進(jìn)行端接，將電壓降低到特定電平。由于所有人都使用相同的電壓和相同的預定義電阻值，因此除非出現故障，否則這種握手總會(huì )產(chǎn)生相同的結果。出現故障時(shí)將做出決策，要么繼續進(jìn)行基本充電，要么進(jìn)行更深入的協(xié)商，稱(chēng)為高級充電。

雖然從通信的角度來(lái)看基本充電很簡(jiǎn)單，但打開(kāi)或關(guān)閉繼電器以及檢測故障情況所需的電路可能非常復雜。交流 2 級充電器平臺參考設計可用于在典型 EV 供電設備 (EVSE) 系統中開(kāi)始實(shí)現許多功能塊。對于許多基本充電器來(lái)說(shuō)，MSPM0G3507 等小型微控制器可能就足夠了。但是，如果充電站和電動(dòng)汽車(chē)都支持高級充電，就會(huì )同意切換為數字通信，并且幾乎始終需要一款運行嵌入式 Linux 且基于 Arm 的處理器。表 2 突出顯示了充電系統中的各種模擬握手選項。

表 2 模擬握手術(shù)語(yǔ)、首字母縮略詞和定義

數字通信 - 語(yǔ)言和方言

兩個(gè)人說(shuō)相同的語(yǔ)言并不意味著(zhù)他們一定會(huì )理解彼此的地區方言、口音或俚語(yǔ)。ISO 15118 標準就像是電動(dòng)汽車(chē)和充電站的通用語(yǔ)言，而特定品牌使用此標準的方式往往就像俚語(yǔ)。如果充電站不熟悉這個(gè)電動(dòng)汽車(chē)品牌，很容易產(chǎn)生誤解。

用戶(hù)體驗會(huì )極大地影響消費者是否考慮購買(mǎi)電動(dòng)汽車(chē)，在電動(dòng)汽車(chē)充電基礎設施中使用通用的數字通信語(yǔ)言對提高采用率很有必要。除了與 CharIN 合作之外，德州儀器還與 Pionix 合作，向客戶(hù)提供 Pionix 的開(kāi)源 EV 充電軟件堆棧，旨在應對電動(dòng)汽車(chē)充電行業(yè)當今面臨的最復雜挑戰：提供全面測試且符合標準的數字通信，并能與市面上幾乎所有電動(dòng)汽車(chē)兼容。 表 3 列出了與電動(dòng)汽車(chē)充電系統相關(guān)的各種數字通信選項。

表 3 數字通信術(shù)語(yǔ)、首字母縮略詞和定義

德州儀器基于 AM625 的 EVSE 開(kāi)發(fā)平臺旨在展示和支持所有符合標準的數字通信，展現了 AM625 處理器系列在電動(dòng)汽車(chē)充電應用中的可擴展性。

無(wú)縫充電體驗

雖然通用連接器具有簡(jiǎn)化電動(dòng)汽車(chē)充電體驗的潛力，但提供適配器并在充電站中安裝不同類(lèi)型的插頭可以解決物理連接器的兼容性問(wèn)題。模擬握手是底層的基本原理。創(chuàng )建易于使用的標準化充電基礎設施需要每個(gè)充電站都與連接的所有電動(dòng)汽車(chē)使用相同的語(yǔ)言和方言。作為半導體制造商，德州儀器與遍布全球的電動(dòng)汽車(chē)充電制造商客戶(hù)擁有相同的目標：繼續設計和開(kāi)發(fā)能夠解決互操作性問(wèn)題的技術(shù)，并最終為所有電動(dòng)汽車(chē)駕駛員提供順暢的充電體驗。

其他資源

• 查看基于 AM625 且具有 HMI 的智能、互聯(lián)電動(dòng)汽車(chē)充電站開(kāi)發(fā)平臺

• 進(jìn)一步了解德州儀器的電動(dòng)汽車(chē)充電解決方案：ti.com/evcharging

（來(lái)源：德州儀器）