解决电动汽车充电站设计的方案

　　近年来，电动汽车的敏捷和普遍接收给汽车行业带来了重大和根本性的变迁，预示着交通运输将迎来一个加倍环保和速决的将来。然而，电动汽车的日趋遍及也暴露了电动汽车充电站设想和实行中的一系列艰苦。解决这些艰苦关于保障电动汽车顺遂融入咱们的平常生存相当首要。 　　本文将重点接头与电动汽车充电站设想相干的首要设想题目和解决计划，正如恩智浦半导体电动汽车充电垂直司理 Mark Swinburn在近的Fortronic 2023举止中的“恩智浦电动汽车充电支撑”集会中所接头的那样。这些挑衅包孕确保遵照相干规范，比方ISO/IEC 15118。 　　首要设想挑衅 　　正如此温伯恩在演讲中指出的那样，电动汽车供电设置装备摆设（EVSE）设想面对六大挑衅： 　　准确性。当咱们丈量从电网流入车辆的能量时，咱们需求高精度。这还触及其余相干方面，比方立法、电网负载均衡和耽误。一些新的微电网市场正在完成动力互换（V2G/H），是以，咱们还必须思量可追溯性。，咱们但愿为车辆充电的客户供应与动力供应商的灵活性。 　　平安。在电动汽车充电中，对安全性的需要不息增添。这一需要致使了 ISO/IEC 15118 等详细规范的制订。跟着咱们扩充电动汽车充电器的装置范围，安全性变得相当首要。假如单个电动汽车充电器被裸露并被黑客袭击，这不克不及被视为题目。然而，假如咱们无数十万个充电而且有人能够造访它们，那末电网可能会涌现潜伏题目。这关于一个国度的根底办法相当首要。另外，假如电动汽车充电器可供民众应用，则必需供应卡领取，这将带来本人的一套平安请求。 　　云入职。假如咱们要装置充电器，它可能会连接到网络，也大概连接到后端，以便客户或运营商能够造访电动汽车充电器并与其行动举行交互。需求经由过程云登录以异常平安的体式格局付与该造访权限。 　　可扩展性。当新功能出现时，扩大功能和性能可能会成为一个挑衅，由于咱们需要在不撤除充电站的情况下举行操纵，而撤除充电站将异常低廉。 　　野生智能和机械进修。这触及充电站可以或许在边缘做出抉择，而不势必所有信息发送到后端，这需求时候而且大概本钱昂扬。在边缘做出决议变得愈来愈广泛。 　　可用性和可靠性。咱们需求确保咱们本日设想的设置装备摆设和手艺将可供咱们应用数年。 　　ISO 5118 规范 　　图 1 总结了适用于电动汽车充电的规范的演化。初，惟独简略的交换充电和单向通讯。该体系起初经由过程日本 CHAdeMO 规范失掉加强，该规范初次引入了直流充电。它还使咱们可以或许从汽车 中猎取能量并将其带回家中（拥有双向电力传输的 V2G 性能）。 　　2014 年宣布的 DIN SPEC 70121 规范仅涵盖直流充电方面。随后很快推出了 ISO 15118 的个版本，该版本涵盖了交换和直流充电并引入了安全性。另外，ISO 15118 支撑 Plug & Charge，这是一种依附证书和身份考证来开端充电进程的机制，无需信用卡或其余方式的领取。ISO 15118-2 是现今经常使用的规范。

　　ISO 15118-20 是该规范的一代。它以咱们以前的 ISO 15118-2 为根底，增加了更多层更强的安全性、无线充电和双向充电性能。，咱们有主动连贯装配。它看起来像一个小机器人，但它多是一个像受电弓同样从空中、正面或上方升起的充电装配。是以，ISO 15118 规范当初正在接管曩昔由分歧规范治理的所有充电性能。

　　电动汽车充电规范。 　　图 1：电动汽车充电规范（恩智浦半导体） 　　EVSE 构建块 　　从恩智浦的角度来看，当咱们开端思量若何设想和构建电动汽车充电体系时，咱们能够辨认两个分歧的模块，如图 2 所示。左边是 ，用于治理能量流从电网到车辆并正确丈量传输的能量。在与左边断绝的右边，咱们有智能控制器，所有办事都在此中运转，比方通讯、领取办事、即插即用或 V2G。 　　如图所示，每一个块都受其规范统领。

　　EVSE 架构由两个构建块构成。

　　图 2：EVSE 架构由两个构建块构成。（恩智浦半导体） 　　恩智浦的解决计划 　　恩智浦半导体领有普遍的产物和解决计划组合，能够餍足图 2 所示构建模块的请求。 　　关于计量和动力丈量，恩智浦在 Fortronic 2023 上展示了一款适宜实行三相 22 kW 充电器的电源插座板。它基于MKM35Z256VLQ7 ( )，支撑单芯片一相、两相和三相电表，以及流量计和其余周详丈量使用。MCU 还经由过程带有时候戳的自动和被动窜改检测来供应安全性。 　　为了完成智能控制器，今朝能够接纳分歧的要领。在演讲中，Swinburn 提出了如下三种恩智浦解决计划。 　　基于Linux操纵体系的智能控制器 　　该解决计划基于i.MX93使用处理器系列，可以或许供应高效的机械进修加快和安全性。i.MX 93 使用处理器是 i.MX 产物组合中首款接纳适应性强的 Arm Cortex-A55 内核的处理器，可进步基于 Linux 的边缘使用的功能和能效。另外，它们还配备 Arm Ethos-U65 microNPU（使开辟职员可以或许设想性能更壮大、更具本钱效益和能效的 ML 使用步伐）以及 Arm Cortex-M33 低功耗平安 MCU。 　　i.MX93 处理器（图 3）拥有四通道高压差分旌旗灯号接口，这意味着它能够耐受高噪声环境，是以您能够将控制器放在体系的一个部份中，而显示器能够合并从一开端就确保高抗噪性。它还集成为了电动汽车充电中应用的所有分歧通讯规范。

　　基于Linux操纵体系的智能控制器。

　　图 3：基于 Linux 操纵体系的智能控制器（NXP Semiconductors） 　　基于RTOS的智能控制器 　　该解决计划基于MIMXRT1062DVJ6B交织 MCU，接纳 Arm Cortex-M7 内核以及可扩大闪存和 SRAM 。该及时 MCU 的运转频次高达 600 MHz，供应 2D 图形、摄像头、种种内存接口和种种连贯接口。 　　该 MCU 拥有足够的功能来支撑运转充电使用步伐所需的所有性能，包孕 ISO 15118、OCPP（用于设置和监控充电站的和谈）和安全性。该解决计划降低了终产物的本钱，异常适宜室庐环境。 　　入门级控制器 　　这是简略、的解决计划，仅支撑 ISO 50118 规范。基于 LPC55S69 Cortex-M33 双核 MCU，这是一种极具价钱竞争力的电动汽车充电站实行体式格局。另外，该MCU集成为了Arm TrustZone性能，从而可以或许以结构化体式格局断绝使用步伐，有助于治理和保护软件并取得。 　　“关于恩智浦来讲，关头的劳绩是能够收缩上市时候的平台，由于一些集成事情曾经实现，”Swinburn 说。“咱们正在排除一些复杂性，咱们曾经集成为了一些性能，而且咱们曾经获得了预。这加快了开辟阶段并降低了危险。”