1. 方案背景

1、行業(yè)背景

我國政府順應(yīng)時代發(fā)展，超常規(guī)地、大力發(fā)展電動汽車產(chǎn)業(yè)，由此帶動了新能源電動汽車充電樁項目的蓬勃興起，在國內(nèi)各地電動汽車充電站紛紛涌現(xiàn)!

充電樁是電動力車的電站，其功能類似于加油站里面的加油機。每個充電樁都裝有充電插頭，充電樁可以根據(jù)不同的電壓等級，為各種型號的電動車充電。電動汽車充電樁采用的是交、直流供電方式，需要特制的充電卡刷卡使用，充電樁顯示屏能顯示充電量、費用、充電時間等數(shù)據(jù)。充電樁作為加油站、小區(qū)電動汽車充電狀態(tài)的人機交互產(chǎn)品?？蓪崿F(xiàn)計時充電和計電度量充電?？▋?nèi)預(yù)先充值，每次充電后根據(jù)電度數(shù)自動從卡中減去，并打印出票據(jù)。

本方案描述的是EPC-9200工控主板在電動汽車充電樁系統(tǒng)中的應(yīng)用。廠商采用我司的方案能快速地實現(xiàn)充電樁的組裝，迅速占領(lǐng)市場。

圖1.1 充電樁

2、充電樁系統(tǒng)需求

支持本地顯示、觸摸屏輸入及按鍵輸入;

用戶通過非接觸式 IC 卡刷卡充電;

通過顯示屏能夠進行充電方式選擇、充電狀態(tài)顯示、充電計費查詢、消費金額顯示及余額查詢;

根據(jù)用戶選擇的充電方式控制充電機對汽車電池充電;

支持消費單據(jù)打印;

能夠監(jiān)測汽車電池的電壓、電流、溫度;

支持外接電度表;

支持語音提示;

通過紅外對充電樁上參數(shù)進行配置，以及數(shù)據(jù)查詢;

能夠通過 CAN、以太網(wǎng)或 GPRS 進行數(shù)據(jù)傳輸;

本地大數(shù)據(jù)量存儲(圖片、廣告、充電記錄等);

支持遠程升級應(yīng)用程序;

顯示屏支持 10.4 寸。

2. 方案概述

充電樁內(nèi)部設(shè)備較多，且大部分是RS-232接口，如果每一個設(shè)備都使用一條電纜接到工控主板上，則會使內(nèi)部電路相當(dāng)復(fù)雜，可靠性和電磁兼容性也會大打折扣。采用CAN總線通信，可以降低信號線復(fù)雜度，還可方便擴展更多設(shè)備。使用廣州致遠電子股份有限公司的EPC-9200產(chǎn)品方案如下圖2.1所示。

圖2.1 充電樁系統(tǒng)方案

充電樁數(shù)據(jù)處理、人機交互主要通過EPC-9200工控主板來實現(xiàn)。它采用Cortex-A8構(gòu)架，工作頻率達800MHz，預(yù)裝WinCE或linux操作系統(tǒng)。主要優(yōu)勢如下：

接口豐富：板載6路RS-232、2路CANBus;

數(shù)據(jù)處理、通訊能力強，CAN驅(qū)動程序穩(wěn)定可靠，總線負載高時不丟幀;

1路10/100M以太網(wǎng)接口;

直接支持LCD顯示，支持分辨率可達1366×768，可用于軟件UI及廣告播放;

支持大尺寸觸摸屏;

音頻接口(支持音頻輸出與麥克風(fēng)輸入);

SD卡接口;

工控板所有元器件均符合工業(yè)級-40~+85℃要求。

3. 關(guān)鍵指標

1、CAN穩(wěn)定通訊

在充電樁中的開發(fā)，通過CAN與汽車的電池系統(tǒng)控制及信息交互是產(chǎn)品中核心功能，所以在這CAN通訊過程中不丟幀是至關(guān)重要的。EPC-9200產(chǎn)品采用TI的AM3352處理器，內(nèi)部集成CAN控制器，CAN控制器的數(shù)據(jù)包硬件FIFO具有64幀數(shù)據(jù)包緩沖能力，硬件通訊上毫無瓶頸。并且產(chǎn)品的CAN驅(qū)動，經(jīng)過多年的CAN總線行業(yè)經(jīng)驗進行優(yōu)化設(shè)計，能做到總線高負載率情況下不丟幀!

2、視頻播放

通用的戶外小型廣告機采用720х576以上分辨率，采用EPC-9200工控板可以支持最高1366х768的高清分辨顯示，可滿足充電樁上的圖片及廣告顯示要求。

3、消費單據(jù)打印

打印的數(shù)據(jù)主要為消費內(nèi)容，要求小型化，打印速度快，可靠性高，打印字符清晰等特性。廣州周立功推出的ZY-TP12微打采用行式熱敏技術(shù)，具備上述要求，并采用串口RS-232進行通訊，簡單而功能強大。

圖3.1 ZY-TP12微打

4、刷卡記錄交易信息

用戶通過非接觸式 IC 卡刷卡充電，是一個基本的功能。廣州致遠電子的ZLG522S 系列

讀寫卡模塊，它符合 ISO14443標準，可支持 PLUS CPU、MIFARE Desfire(CPU 卡)、MIFARE S50/S70、MIFARE 0 ultralight、MIFARE Pro，它采用超小型、超大規(guī)模集成電路封裝，具有易用、可靠、多樣和體積小等特點，可幫助您方便、快捷地將當(dāng)今最流行的非接觸式 IC 卡技術(shù)融入您的系統(tǒng)中，提高您的產(chǎn)品檔次。

圖3.2 讀寫卡模塊

5、遠程數(shù)據(jù)傳輸

充電站內(nèi)，充電樁與充電站監(jiān)控中心通信的主要數(shù)據(jù)為控制和小數(shù)據(jù)量的采集信息，要求在充電樁運作過程中監(jiān)控的實時性比較高，一旦出現(xiàn)意外情況可以第一時間采取措施。且隨著充電站的迅猛發(fā)展，無人監(jiān)守的自助式充電站也會成為趨勢，此時遠程的集中監(jiān)控和意外應(yīng)急也愈顯重要，故采用“CAN+以太網(wǎng)”雙網(wǎng)冗余的數(shù)據(jù)傳輸方式，確保電站各個充電樁的安全和數(shù)據(jù)順暢與可靠。

有些充電樁會需要無線通訊，通過GPRS模塊遠程將交易信息上傳達服務(wù)中心，這樣的需求，可以在此方案上便捷添加，可以采用致遠的ZWG-28A GPRS通訊模塊或致遠其他方案!

6、環(huán)境可靠性測試

根據(jù)《電動汽車充電系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》中通用要求指出：充電機的工作環(huán)境溫度為-20℃~50℃，并具有一定的抗震能力。而EPC-9200通過了工業(yè)四級的設(shè)計標準，可穩(wěn)定工作在-40℃~85℃環(huán)境下。而EPC-9200采用基本全部貼片元器件，抗震性能優(yōu)異，且所有器件均選用工業(yè)級器件。

7、電磁兼容性測試

充電樁內(nèi)電子設(shè)備的電磁敏感度要符合GB 6833系列標準，而ZLG 有自己獨立的電磁兼容性測試實驗室，所有工控產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)過程中都必須通過電磁兼容性測試。

8、支持遠程應(yīng)用升級

通訊系統(tǒng)采用以太網(wǎng)冗余傳輸結(jié)構(gòu)，在升級應(yīng)用程序及系統(tǒng)時，可通過以太網(wǎng)進行遠程統(tǒng)一升級。