電動(dòng)汽車(chē)充電器新標配：觸摸顯示屏，可靠耐用是關(guān)鍵

全球各國政府都在積極推動(dòng)增加道路上的電動(dòng)汽車(chē)（EV）數量，以取代內燃機（ICE）車(chē)輛。根據國際能源署（IEA）的預測，到2030年，全球電動(dòng)汽車(chē)保有量將擴充到近3.5億輛。要讓這些車(chē)輛為車(chē)主提供最大的實(shí)用性，需要建設與現有加油站數量相當的充電基礎設施。例如，美國計劃到2030年安裝120萬(wàn)個(gè)公共充電器網(wǎng)絡(luò )。

雖然家用充電器可能只需要最簡(jiǎn)單的用戶(hù)界面，但公共充電器正越來(lái)越多地集成支持觸摸功能的人機界面（HMI）。用戶(hù)可以利用基于觸摸屏的HMI選擇類(lèi)型（訂閱會(huì )員或訪(fǎng)客）、選擇充電電纜類(lèi)型、完成支付、顯示充電狀態(tài)、選擇價(jià)格方案、啟動(dòng)/停止充電，甚至觀(guān)看廣告?，F代消費者更喜歡在充電器上使用方便快捷的觸摸式HMI，而不是依賴(lài)于信號的手機應用程序，這與在加油站或停車(chē)計時(shí)器上已被廣泛接受的顯示屏相似。鑒于公共充電器主要安裝在室外，因此其必須滿(mǎn)足各種苛刻需求，如極端溫度、暴露于灰塵/潮濕環(huán)境、惡劣天氣以及防止破壞行為，同時(shí)仍能提供流暢的觸摸體驗。選擇一款優(yōu)秀的觸摸控制器可以將充電器的HMI設計提升到新的水平。

觸摸式HMI的優(yōu)勢

許多充電器制造商已經(jīng)決定在其充電器產(chǎn)品組合中添加觸摸屏，以便讓其產(chǎn)品的充電體驗脫穎而出。觸摸屏十分方便，可讓充電點(diǎn)運營(yíng)商為其客戶(hù)提供流暢的體驗，而不受手機電池狀態(tài)或信號強度的影響。這樣一來(lái)，這些觸摸屏便成為運營(yíng)商的安全備用選項。

對早期采用者的吸引力：從最初充電器推出的反饋顯示，大多數早期電動(dòng)汽車(chē)使用者仍然是年輕人。擁有美觀(guān)設計和酷炫外觀(guān)的充電器顯著(zhù)影響了充電器的選擇。事實(shí)上，隨著(zhù)充滿(mǎn)未來(lái)感的電動(dòng)汽車(chē)設計的不斷增加，配套充電器的設計越來(lái)越成為吸引消費者的一大賣(mài)點(diǎn)（見(jiàn)圖1）。

圖1 舊款充電器設計與現代充電器設計的對比

流暢的充電體驗：盡管電動(dòng)汽車(chē)充電已存在一段時(shí)間，但對大多數消費者來(lái)說(shuō)仍然是一種新的技術(shù)體驗。與加油站不同，充電器的操作通常不那么直觀(guān)或快捷。如今，快速充電器需要20分鐘到一個(gè)小時(shí)才能充到80%的電池容量，而加油只需要幾分鐘?？梢允褂媒虒W(xué)視頻或分步指導來(lái)教新用戶(hù)如何使用終端充電。一旦開(kāi)始充電，顯示屏可以顯示充電狀態(tài)數據，如電池狀態(tài)、剩余時(shí)間、下一個(gè)可用充電器、天氣信息以及針對該電池類(lèi)型和車(chē)型的高效駕駛提示。本地法規要求的常見(jiàn)問(wèn)題解答（FAQ）部分也會(huì )有所幫助。當充電器發(fā)生故障時(shí)，可以使用顯示屏來(lái)排除故障、向支持團隊提供數據，甚至強制停止充電以釋放電纜。

透明的定價(jià)和收據：如同汽油價(jià)格一樣，應用的充電價(jià)格會(huì )顯示給用戶(hù)，以激勵他們使用提供商的網(wǎng)絡(luò )并訂閱永久會(huì )員。通過(guò)最初選擇用戶(hù)類(lèi)型（訪(fǎng)客或會(huì )員），運營(yíng)商可以為用戶(hù)提供不同的支付方案和支付模式。商業(yè)用戶(hù)可以輸入自己的電子郵件地址來(lái)獲取費用申報的收據。

支付模式選擇：事實(shí)上，非會(huì )員用戶(hù)應該能夠在不被迫訂閱充電器網(wǎng)絡(luò )手機應用程序的情況下支付充電費用。這有助于增加充電點(diǎn)運營(yíng)商的客戶(hù)群體。因此，也可以選擇通過(guò)RFID NFC閱讀器接受信用卡并在觸摸屏上輸入PIN的支付選項。在手機電池耗盡或因互聯(lián)網(wǎng)不可用而無(wú)法通過(guò)應用程序支付時(shí)，這種支付系統尤為重要。反饋顯示，用戶(hù)不希望在新地點(diǎn)下載新應用程序、注冊新的在線(xiàn)賬戶(hù)并添加信用卡進(jìn)行驗證才能付款，尤其是在地下停車(chē)場(chǎng)或高速公路等信號較差的偏遠地方時(shí)。

圖2 通過(guò)觸摸屏輕松付款

事實(shí)上，歐盟（EU）的替代燃料基礎設施法規（AFIR）等法規已強制要求在電動(dòng)汽車(chē)充電器上使用信用卡付款。這意味著(zhù)充電器上使用的HMI系統需要符合支付卡行業(yè)（PCI）標準。因此，觸摸顯示屏及其控制器具有更嚴格的要求，且兩者都需要是高性能組件，能夠為最終用戶(hù)提供舒適、安全的充電和支付體驗。 

零售商的額外收入：在商場(chǎng)或超市停車(chē)場(chǎng)的充電器觸摸屏上顯示廣告可以為零售商提供額外的收入來(lái)源。

語(yǔ)言選擇：充電器制造商可以通過(guò)提供不同語(yǔ)言的充電體驗來(lái)覆蓋更廣泛的地理位置。這樣，在歐盟等不同地點(diǎn)旅行的用戶(hù)便能夠無(wú)縫使用充電器。

室外HMI系統的挑戰

為確保室外HMI顯示屏在其預期的長(cháng)使用壽命內成功運行，必須在設計階段解決幾個(gè)操作問(wèn)題，以避免重復維修、故障和現場(chǎng)更換。雖然大多數這些問(wèn)題專(zhuān)門(mén)專(zhuān)門(mén)針對顯示屏設計及其在外殼中的物理集成，但選擇一款出色的觸摸控制器可以幫助它們充分發(fā)揮潛力并節省未來(lái)成本?？赡苡绊懹|摸屏顯示設計的常見(jiàn)場(chǎng)景包括：

雨水：充電器外殼裝配要求通常達到IP65防水等級和IP68防水防塵等級。觸摸控制器不應將水滴檢測為誤觸，只應檢測真實(shí)的手指/手套觸摸。

陽(yáng)光熱量/紫外線(xiàn)暴露：顯示屏需要在陽(yáng)光下具有足夠的可讀性，亮度達到2000到3000尼特（相比之下，標準顯示屏通常為1000到1500尼特）。玻璃上的防反射和防眩光涂層可用于提高可讀性。額外使用紫外線(xiàn)（UV）濾光器可以減少屏幕損傷，如在某些極端情況下的顏色變化和褪色。紅外濾光片可以保護顯示屏免受紅外輻射并防止熱量積聚。不過(guò)，顯示屏堆疊越厚，觸摸控制器檢測到有效觸摸的難度就越大。

極冷或極熱的溫度：充電器可以在世界任何國家/地區使用。盡管可以在顯示屏中集成加熱或冷卻元件以保持在正常溫度范圍內，但觸摸控制器也需要達到汽車(chē)/工業(yè)級標準以便在相同的溫度范圍內正常運行。

厚手套：厚手套通常在寒冷天氣中使用，但也可以在雨天使用。觸摸控制器需要支持與表面上額外的手套材料層進(jìn)行復雜交互。例如，如果屏幕上有一張顯示下一個(gè)可用充電器的地圖，那么無(wú)論用戶(hù)是否佩戴手套，在潮濕環(huán)境下都必須支持多指縮放。 

蓄意破壞：為了將遭到破壞的風(fēng)險降至最低，顯示屏通常采用5毫米至6毫米厚的IK10型（防錘擊）玻璃或2毫米至3毫米厚的塑料PMMA。破壞行為測試規范可能因電動(dòng)汽車(chē)充電器的安裝位置和型號而異，但觸摸控制器需要通過(guò)這種厚玻璃檢測手指觸摸，包括戴手套甚至玻璃上有雨滴的情況下。此外，可以在屏幕和玻璃之間使用氣隙，以便在發(fā)生破壞的情況下，僅更換玻璃單元而不是更換整個(gè)顯示屏。這會(huì )進(jìn)一步增加厚度，使觸摸控制器更難檢測到觸摸。   

信用卡支付：如上所述，可以在充電器中內置支付方式。這可能是一個(gè)帶機械鍵盤(pán)的信用卡讀卡器模塊。在這種情況下，對觸摸控制器沒(méi)有特殊要求。但是，如果還提供近場(chǎng)通信（NFC）非接觸式讀卡器，并且用戶(hù)可以通過(guò)顯示屏設置金額或輸入PIN，那么觸摸控制器需要對PIN傳輸進(jìn)行加密，以符合歐盟、英國和其他地區的PCI認證要求。

苛刻的清潔：如果有人使用漂白劑或其他化學(xué)液體清潔顯示屏，那么這不應影響顯示屏或觸摸性能。觸摸控制器需要能夠應對各種導電液體，并且不應將它們檢測為觸摸。

只需將您的顯示屏更換為高性能觸摸控制器，就能將其提升到新的層次。

Microchip的maXTouch^?系列觸摸控制器提供了一系列功能，可應對這些嚴格的室外要求并優(yōu)化顯示屏的觸摸體驗。該系列器件支持：

●   各種屏幕尺寸（大約2英寸至34英寸顯示屏）和寬高比

●   極高的傳導噪聲抗擾度（IEC 61000-4-6 A類(lèi)認證）

●   厚達10毫米的覆蓋玻璃

●   0.2毫米或更大的氣隙

●   多指厚手套（厚度可達5毫米，如冬季滑雪手套或摩托車(chē)手套）

●   對水滴和流水具有防潮能力

●   不受3.5%鹽水和其他導電化學(xué)清潔劑的影響

●   加密消息和配置以隱藏PIN

●   支付終端符合PCI安全標準委員會(huì )要求

●   與NFC技術(shù)的互操作性。NFC主動(dòng)掃描期間的跳頻功能可避免與觸摸掃描頻率（100 kHz至500 kHz及其諧波）發(fā)生沖突。

●   自診斷報告以指示觸摸屏故障

除了協(xié)助用戶(hù)進(jìn)行硬件/軟件集成并提供電動(dòng)汽車(chē)充電系統的設計/預認證指南之外，Microchip還提供觸摸屏開(kāi)發(fā)指南和觸摸屏設計合作伙伴，致力于為電動(dòng)汽車(chē)充電站的HMI方面提供專(zhuān)門(mén)支持。

充電行業(yè)向前發(fā)展

未來(lái)幾年，電動(dòng)汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)充電系統將迅速增加。為了兩者的成功使用，充電系統需要一種高效而可靠的HMI。除了應對極端天氣條件外，HMI還應提供符合甚至超出預期的功能。用戶(hù)安全是必備條件。  Microchip的maXTouch?觸摸控制器等解決方案旨在滿(mǎn)足這些復雜系統的要求并滿(mǎn)足其面臨的各種挑戰。它們是電動(dòng)汽車(chē)充電系統組件“一站式”解決方案的一部分，專(zhuān)為系統設計人員而打造。