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恩智浦完整解决电动汽车充电
2022-11-15 503次

  电动汽车充电不仅需要充电站车道上的电源插座。电动汽车数量的增加提高了对电能的需求。此外,还需要改进电网管理系统,提高充电器的能效,整合家庭能源管理。

  人们对家庭和办公空间的智能充电和更快的充电有着巨大的需求,这需要从交流充电器转变为DC充电器。此外,还需要考虑安全问题,包括电动汽车电池的认证。客户还希望在任何地方充电,可以随时随地安全支付,也可以将充电与单个中心账户和账单联系起来。

  安全是核心

  充电解决方案必须采用安全元件才能满足ISO 15118等行业标准或相关校准法规(如德国Eichrecht)。例如,恩智浦最新的EdgeLock SE05x系列嵌入式安全解决方案,有助于确保整个价值链安全地抵御网络攻击,同时保证连接点的安全性和易用程度。

  为了避免未经授权的访问,可以使用基于行业标准NFC的安全协议,通过实体智能卡或智能手机等凭据解锁电动汽车充电站。这些功能还支持其他智慧城市应用,如停车和公共交通。恩智浦的智能卡解决方案能够充分利用其在全球750多个智慧城市建立的大型MIFARE®️免接触式生态系统。

  通电

  许多充电站都在使用交流电。一般是单相交流电,但使用三相交流电的充电站逐步增加。目前高压直流充电站数量虽少,但在不断增加。相比交流充电站,高压直流充电站功率更高,可缩短充电时间。因此,大多数电动汽车OEM供应商希望共同开发这两种充电方式。这意味着他们可以从恩智浦的技术组件中受益,简化开发并提高复用。

  电动汽车充电解决方案

  充电站,或称电动汽车电源设备 (EVSE),除了与用户交互外,还需要与电网通信,实现负载均衡、汽车到电网 (V2G)(符合ISO 15118标准)、智能充电、开放充电点协议 (OCPP) 和收费等功能。

  使用恩智浦的IW620双频解决方案(结合Wi-Fi®️和蓝牙),或使用适用于sub-GHz协议的OL2385射频收发器,可将ISM和移动网络添加至通信技术中。这些技术可以与LPC55S69等器件以及PLC等有线通信器件结合使用,LPC55S69是实现NBIoT的理想选择。

  与之密切相关还有基于SE05x的安全功能块,通过使用端到端加密技术提供身份验证,实现账单数据等敏感信息的交换。它还可以管理车载充电器(OBC)与后端服务器之间的数据交换。

  此控制器板将通过安全和外部通信模块管理主要功能和服务,例如高级通信,以及运行EVSE应用中使用的协议栈。其中包括为V2G通信定义的ISO 15118标准,还可能包括OCPP。恩智浦处理器可选择广泛的性能范围,从MIMX8xx MPU应用处理器到基于Arm Cortex-M7实时MCU内核的MIMXRT11xx系列,再到基于Cortex-M33的MCU的最新LPC55x系列。


  EVSE的系统视图

  智能充电

  智能挂墙充电箱和充电站通常为云连接。消费者、充电站和云之间的连接通常通过以太网或Wi-Fi 6、Zigbee®️或其他无线技术来处理。智能充电站一般会与智能计量解决方案结合使用,增加了数据处理的数量和复杂性。

  充电站云连接 (云注册) 需要简单的指配和验证流程来保持高安全性。恩智浦通过其SE05x和EdgeLock 2GO服务,为主要云合作伙伴的零接触注册流程提供支持,该服务还可对消费记录和支付数据等敏感用户数据进行身份验证。

  另外,服务自动驾驶汽车也对充电站提出了新的要求。自动驾驶汽车需要准确地导航到充电站充电,不用人类或(昂贵的)机器人助手来提供最后一厘米的连接。这一点可以依靠超宽带 (UWB) 等高精度定位无线技术实现,让自动驾驶车辆能够准确地将自己引导到正确的位置。


  云连接参考设计

  我们的云连接电动汽车充电站参考设计EasyEVSE集成了恩智浦的多种产品,帮助客户加快创新并简化设计过程。客户可以在恩智浦的i.MX RT1064跨界MCU上快速加载基于Azure RTOS的应用软件,并将模拟电动汽车充电站安全地连接到Microsoft Azure IoT Central。

  该参考设计采用恩智浦Kinetis计量MCU,其中包括自身的参考设计、原理图和计量软件。由于需要在汽车、电动汽车站和云之间实现安全通信,此参考设计展示了如何利用恩智浦EdgeLock安全元件来满足ISO 15118信息安全和功能安全要求。客户可以将该平台作为完整且具有差异化特点的EVSE系统基础。


  供电动车充电的本地存储

  随着充电站从交流电转向直流电,电网必须满足高功率 (350千瓦或更高) 输出的峰值需求,电池电压高达1000V。本地存储可使用电池和恩智浦的电池管理系统 (BMS) 来解决这一问题。本地电池充满电时,可以先向电动汽车输送电量,再从电网中获取更多电量。

  没有电动汽车充电时,本地电池可以通过电网甚至现场太阳能电池阵列进行充电,以缓解电网的需求高峰,还在停电时确保电力供应。实现本地电力均衡需要电池管理单元 (BMU),其中包含恩智浦的FS32K系列、支持功能安全的电源管理IC、支持无软件电池组的BMS网关,以及提供电池状态值的高精度模拟前端等。

  电动汽车越来越受欢迎,因此需要开发大量安全可靠的充电桩。

  恩智浦在电源转换、安全数据交易和设备身份认证方面有丰富的经验。在电动汽车充电中,这两个领域以一种新的方式结合在一起。

  评估套件和参考定制的数量日益增加,可以满足交流和DC充电站的大部分需求。恩智浦愿意为制造商和服务供应商提供建议,并支持电动汽车行业的快速增长。

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