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简化基础设施中电动汽车充电器的设计

上网日期: 2015年08月20日 ?? 作者: Anthony Vaughan ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:充电器设计? PHEV? 电动汽车?

目前,电动汽车(EV)和插电式混合动力汽车(PHEV)被越来越多国家的消费者所推崇。在美国,仅加利福尼亚一个州就设定了一个目标:到2025年,电动汽车数y量达到150万辆。放眼全球,电动汽车和插电式混合动力汽车销售量可能会更高,到2020年,欧洲预计销量将达到300万辆;中国政府相关部门制定的目标则进一步超越上述地区,截止2020年,预计插电式混合动力汽车的拥有量有望达到500万辆。在这种背景下,电动汽车充电站的需求量自然也将急剧攀升。

影响电动汽车消费信心最大因素是:由于充电站数量较少,用户担忧EV/PHEV是否可以长时间行驶。数量充足且随时可用的充电站有助于缓解这种担忧,还能进一步提高电动汽车的普及率。如今,在办公大楼、停车场站、饭店和购物中心等都有一些免费充电站,但是,消费者对于“付费充电”站的需求越来越多样化,此类系统中也将需要更多的技术和通信。因此对这些系统的技术要求毫无疑问将会不断提高,而系统开发人员面临既要保持设备小巧简单,同时也实现功能增加的双重挑战。

无线充电及通信

  

目前许多城区内的付费充电站的外观和工作原理都类似于停车计时器,只是多了一根可供用户插入汽车的充电电缆。有三种常见的充电站类型(或等级):

* 1 级和 2 级充电站是“带计量功能的”AC电源,其利用了 EV的内置充电功能电路。

* 3 级(Level 3)充电站包含了 DC“快速充电器”。这些充电器绕开了汽车功率因数校正(PFC)电路并把 400 VDC 馈至电池充电级。

尽管功能级别和功率均有所不同,但这三者有一点是相同的:测量用电量并提供收费功能。在“付费充电”站中,还必须与用于信用卡收费、移动用户手机套餐扣费、甚至处理现金交易的后台网络进行通信连接。该功能要求系统有灵活的架构。

这对于所使用的技术意味着什么呢?移动支付必不可少的近场通信(NFC)是一种超短程通信标准,其工作原理与射频识别非常接近。每部智能手机或支持NFC的设备都特有与某个支付账户相关联的唯一验证码。以太网、电力线通信(PLC)和Wi-Fi是支付处理以及先进计量和其他控制功能所必需的。另外,还需要与正在充电的车辆进行通信。大多数电动汽车需要通过CAN、RS232、以太网、PLC 或利用脉宽调制(PWM)信号传输与充电站实现通信。那么,这些付费充电站的设计人员怎样才能在保持设计相对简单和经济划算的同时满足此类系统中所有必备的要求呢?

针对该难题的一种简易的解决方案是采用一种嵌入式控制器或处理器,其可在单个器件中提供NFC、PLC、Wi-Fi、CAN 和10/100以太网通信,并且拥有管理计量、内务处理和功率级控制等功能。这样,开发人员就能够把印刷电路板的空间和物料清单成本保持在最低水平,同时还可将所有至关重要的通信和高级保护功能集成到系统之中。由TI提供的基于C2000 C28x + ARM Cortex-M3的双核微控制器便是此类集成型嵌入式处理器的一个例子。除了必要的测量、通信和接口要求之外,这些MCU还能处理功率级控制。

嵌入式控制器的模拟接口和处理能力是计量系统的基础。通过采用拥有该模拟集成度的器件,设计人员就能轻松实现单相及三相AC测量所需的电压和电流监视,并在基于 DC 的较高输出系统中监视输出电平。

第二页:分解设计需求

第三页:集成支付处理功能


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