適用于商業(yè)和住宅用途的典型電動汽車 (EV) 充電站設計包括電能計量、交流和直流剩余電流檢測、符合安全法規(guī)的隔離、帶驅動器的繼電器和接觸器、雙向通信、服務和用戶界面。 。電動汽車充電站的目標是高效地向車輛輸送電力，但實現(xiàn)電力輸送只是一個開始。
到 2030 年，將有 2000 萬個公共電動汽車充電站并網，住宅充電站的數(shù)量預計將大幅增加以滿足需求。設計電動汽車充電站面臨著獨特的挑戰(zhàn)。為了跟上未來電網一體化的步伐，電動汽車供電設備 (EVSE) 必須包括通信、安全和保障，同時提供簡單的升級路徑。本文將簡要介紹使用 TI 的Sitara AM625處理器進行 2 級交流電動汽車充電站的可擴展硬件和軟件演示中使用的三個設計注意事項。
首先 考慮：了解未來的 通信 標準 和 網格 集成
未來的電動汽車預計將作為一種能源，在需求增加或發(fā)生停電時將存儲的能量返回電網。管理這種潛在的能量交換可以被視為電網集成的一個方面，“通信”是設計電動汽車充電站時的一個關鍵考慮因素。前端和后端通信設計必須滿足充電過程中的數(shù)據(jù)、安全和保障標準，如圖1所示的“車輛充電點到電網”和“充電站到云端”連接。
圖1：V2G技術
ISO(國際標準化組織)15118標準涵蓋了電動汽車和充電站之間的雙向通信協(xié)議，通過交換有關車輛識別、充電控制和充電狀態(tài)的信息來支持插頭和充電等功能。滿足 ISO 15118 標準的前端和后端通信要求可確保您的設計符合當今的法規(guī)，并為未來的電網集成做好準備。
現(xiàn)在選擇正確級別的處理器集成和軟件功能可以為未來的網格集成進行簡單的優(yōu)化。圖 2 所示的電動汽車充電設計中使用的Sitara AM625包括主線 Linux ® 內核以及標準軟件開發(fā)套件，以確保高效維護和簡化更新。AM625處理器還通過內置硬件安全模塊(HSM)支持安全啟動以實現(xiàn)IP保護，并提供先進的電源管理支持以優(yōu)化空閑時的系統(tǒng)功耗。
圖2：交流充電框圖;直流充電框圖
第二個 考慮因素：利用基于模塊的 設計來支持靈活的交流或直流充電選項
確定最合適的電動汽車充電器連接解決方案需要考慮用例、安裝環(huán)境和電網集成的擴展。商用電動汽車充電器通常需要云連接來管理計費分配和車輛數(shù)據(jù)洞察，并且還可以考慮通過跨多個充電點匯集數(shù)據(jù)來集中管理數(shù)據(jù)。家用充電器最終將成為智能家居的延伸，需要與現(xiàn)有的有線和無線網絡集成。
OCPP(開放充電點協(xié)議)是充電站和管理數(shù)據(jù)交換的充電站網絡之間定義的通信標準。設計此協(xié)議需要多種連接選項，這可以通過以太網、蜂窩、Wi-Fi® 或低于 1 GHz 信號來實現(xiàn)。
為了應對 OCPP 準備就緒的靈活性挑戰(zhàn)，電動汽車充電站需要多種連接選項。例如，WiFi 無處不在。因此，它可用于將電動汽車充電器連接到現(xiàn)有基礎設施，或在無法實現(xiàn)有線連接時為充電站網絡提供本地連接。當電動汽車充電器部署在地下停車場等射頻困難環(huán)境時，Sub-1GHz等低頻通信優(yōu)于LTE，保證連接穩(wěn)定性。無論設計是商業(yè)還是住宅，或者充電器位于何處，都需要靈活可靠的連接解決方案。
選擇正確的連接解決方案意味著支持更高的工作溫度范圍，即使在可能發(fā)生較大溫度變化的惡劣環(huán)境下也能確?？煽康倪B接。此外，還必須保證與商業(yè)和家庭網絡的互操作性。 TI 的 WL1837MOD WiLink 8 模塊提供出色的 RF 性能以及與其他 WiFi 設備的強大互操作性。此外，集成藍牙還簡化了配置和部署。 WL1837MOD與Phytec的?生產?就緒?型Phycor-am62x多核Arm®處理器?模塊系統(tǒng) (SOM) 一起使用時，可為第三方軟件集成提供生態(tài)系統(tǒng)軟件兼容性，并支持 OCPP 2.0 之外的未來遷移和優(yōu)化提供升級路徑。
第三個 考慮因素：通過安全 選項 管理壽命
隨著 ISO 15118 和 OCPP 2.0.1 的未來不斷發(fā)展，以增加對車輛和用戶數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)洞察力，安全軟件現(xiàn)在對于連接和通信至關重要。該處理器將在實現(xiàn)電動汽車充電的可擴展未來方面發(fā)揮關鍵作用，充當數(shù)據(jù)質量和充電水平的系統(tǒng)監(jiān)視器的組合，并為有關支付和車輛數(shù)據(jù)的高級信息提供安全網關。
ISO 15118 的應用層和傳輸層都支持數(shù)據(jù)安全。傳輸層安全性 (TLS) 1.2 或更高版本對傳輸層通信進行加密。盡管 ISO 15118-2 中的 TLS 并非僅在使用即插即充識別機制時才強制使用，但在未來的 ISO 15118-20 標準中，所有用例和所有識別機制都將強制使用 TLS。AM625具有以下板載 HSM 安全功能：
· 安全啟動
· 自編程硬件 (eFuse) 鍵。
· 加密和驗證啟動支持
· 調試(聯(lián)合行動組)端口：
· 在高安全性設備上默認關閉
· 支持eFuse設置，支持永久關閉
任何電動汽車充電設計都涉及多個安全方面，包括安全布線、接地故障監(jiān)控、繼電器驅動和高壓隔離。 TI 的DRV8220電機驅動器集成電路具有集成的 H 橋、邏輯控制和保護功能，可輕松實現(xiàn)插頭鎖定、接地故障監(jiān)控和繼電器驅動器。
結論
電動汽車充電行業(yè)正在不斷發(fā)展，并向標準化、智能化、高效化方向發(fā)展。設計人員必須考慮靈活的連接性和安全性，以便與電網長期集成。選擇正確的基于處理器的設計必須考慮不斷增長的數(shù)據(jù)處理要求以及對可靠軟件堆棧的需求。
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