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應(yīng)對(duì)電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

（2025年5月24日更新）

芯片采購(gòu)網(wǎng)專注于整合國(guó)內(nèi)外授權(quán)IC代理商現(xiàn)貨資源，芯片庫(kù)存實(shí)時(shí)查詢，行業(yè)價(jià)格合理，采購(gòu)方便IC芯片，國(guó)內(nèi)專業(yè)芯片采購(gòu)平臺(tái)。

電動(dòng)汽車充電不僅需要充電站車道上的電源插座。隨著電動(dòng)汽車數(shù)量的增加，電能需求得到了改善，電網(wǎng)管理系統(tǒng)得到了改進(jìn)，充電器的能效得到了提高，家庭能源管理得到了整合。

人們對(duì)家庭和辦公空間的智能充電和更快的充電有很大的需求，這需要從交流充電器轉(zhuǎn)向直流充電器。此外，還需要考慮安全問(wèn)題，包括電動(dòng)汽車電池的認(rèn)證。用戶還希望在任何地方充電，可以隨時(shí)隨地安全支付，也可以將充電與單個(gè)中心賬戶和賬單相關(guān)聯(lián)。

安全是核心

充電解決方案必須使用安全元件才能滿足ISO 15118等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或相關(guān)校準(zhǔn)法規(guī)Eichrecht）。比如最新的恩智浦EdgeLockSE05x一系列嵌入式安全解決方案有助于確保整個(gè)價(jià)值鏈安全抵抗網(wǎng)絡(luò)攻擊，同時(shí)確保連接點(diǎn)的安全性和易用性。

為避免未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)，基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可以使用NFC安全協(xié)議通過(guò)實(shí)體智能卡或智能手機(jī)解鎖電動(dòng)汽車充電站。這些功能還支持其他智能城市的應(yīng)用，如停車和公共交通。恩智浦的智能卡解決方案可以充分利用其在全球750多個(gè)智能城市建立的大型智能卡解決方案MIFARE免接觸生態(tài)系統(tǒng)。

通電

許多充電站都在使用交流電。一般為單相交流電，但使用三相交流電的充電站逐漸增加。目前，雖然高壓直流充電站數(shù)量較少，但正在增加。與交流充電站相比，高壓直流充電站站，可以縮短充電時(shí)間。因此，大多數(shù)電動(dòng)汽車OEM供應(yīng)商希望共同開(kāi)發(fā)這兩種充電方式。這意味著他們可以從恩智浦的技術(shù)組件中受益，簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)，改進(jìn)再利用。

電動(dòng)汽車充電解決方案

充電站，或電動(dòng)汽車電源設(shè)備（EVSE），除了與用戶互動(dòng)外，還需要與電網(wǎng)通信，實(shí)現(xiàn)負(fù)載平衡，汽車到電網(wǎng)（V2G）（符合ISO 1518標(biāo)準(zhǔn))、智能充電、開(kāi)放充電點(diǎn)協(xié)議（OCPP）還有收費(fèi)等功能。

使用恩智浦IW620雙頻解決方案(結(jié)合Wi-Fi和藍(lán)牙)，或者適合使用sub-GHz協(xié)議的OL2385射頻收發(fā)器ISM將移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)添加到通信技術(shù)中。這些技術(shù)可以與LPC55S69等器件以及PLC等有線通信設(shè)備結(jié)合使用，LPC55S69是實(shí)現(xiàn)NBIoT理想選擇。

與之密切相關(guān)的是基于SE05x通過(guò)使用端到端加密技術(shù)身份驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)賬單數(shù)據(jù)等敏感信息的交換。它還可以管理車載充電器（OBC）數(shù)據(jù)交換與后端服務(wù)器。

該控制器板將通過(guò)安全和外部通信模塊管理主要功能和服務(wù)，如高級(jí)通信和運(yùn)行EVSE協(xié)議棧用于應(yīng)用。其中包括為V2G通信定義的ISO 也可能包括15118標(biāo)準(zhǔn)OCPP。從MIMX8xx MPU基于應(yīng)用處理器Arm Cortex-M7實(shí)時(shí)MCU內(nèi)核的MIMXRT11xx系列，再到基礎(chǔ)Cortex-M33的MCU的最新LPC55x系列。

EVSE的系統(tǒng)視圖

智能充電

智能墻充電箱和充電站通常是云連接。消費(fèi)者、充電站和云通常通過(guò)以太網(wǎng)連接Wi-Fi 6、Zigbee或者其他無(wú)線技術(shù)進(jìn)行處理。智能充電站通常與智能計(jì)量解決方案相結(jié)合，增加了數(shù)據(jù)處理的數(shù)量和復(fù)雜性。

充電CTS代理站云連接(云注冊(cè))需要簡(jiǎn)單的指配和驗(yàn)證流程來(lái)保持高安全性。恩智浦通過(guò)它SE05x和EdgeLock 2GO該服務(wù)還可以驗(yàn)證消費(fèi)記錄、支付數(shù)據(jù)等敏感用戶數(shù)據(jù)，以支持主要云合作伙伴的零接觸注冊(cè)流程。

此外，服務(wù)自動(dòng)駕駛汽車也對(duì)充電站提出了新的要求。自動(dòng)駕駛汽車需要在沒(méi)有人類或（昂貴）機(jī)器人助手的情況下，準(zhǔn)確地導(dǎo)航到充電站進(jìn)行充電。這可以依賴于超寬帶（UWB）實(shí)現(xiàn)高精度定位無(wú)線技術(shù)，使自動(dòng)駕駛車輛能夠準(zhǔn)確地將自己引導(dǎo)到正確的位置。

云連接參考設(shè)計(jì)

我們的云連接電動(dòng)汽車充電站參考設(shè)計(jì)EasyEVSE恩智浦集成了多種產(chǎn)品，幫助客戶加快創(chuàng)新，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)流程。客戶可以在恩智浦i.MX RT1064跨界MCU基于快速加載Azure RTOS應(yīng)用軟件安全地連接模擬電動(dòng)汽車充電站Microsoft Azure IoT Central。參考設(shè)計(jì)采用恩智浦Kinetis計(jì)量MCU，它包括自己的參考設(shè)計(jì)、原理圖和測(cè)量軟件。由于需要在汽車、電動(dòng)汽車站和云之間實(shí)現(xiàn)安全通信，本參考設(shè)計(jì)顯示了如何使用恩智浦EdgeLock滿足安全元件ISO 15118信息安全和功能安全要求。客戶可以將該平臺(tái)視為完整和差異化EVSE系統(tǒng)基礎(chǔ)。

電動(dòng)汽車充電的本地儲(chǔ)存

隨著充電站從交流電到直流電，電網(wǎng)必須滿足高功率（350千瓦或更高）輸出的峰值要求，電池電壓高達(dá)1萬(wàn)V。電池和恩智浦的電池管理系統(tǒng)可用于本地存儲(chǔ)（BMS）解決這個(gè)問(wèn)題。當(dāng)本地電池充滿電時(shí)，可以先向電動(dòng)汽車輸送電量，然后從電網(wǎng)中獲得更多的電量。

當(dāng)沒(méi)有電動(dòng)汽車充電時(shí)，當(dāng)?shù)仉姵乜梢酝ㄟ^(guò)電網(wǎng)甚至現(xiàn)場(chǎng)太陽(yáng)能電池陣列充電，以緩解電網(wǎng)的需求高峰，并確保停電時(shí)的電力供應(yīng)。電池管理單元需要實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)氐碾娏ζ胶猓˙MU），包括恩智浦FS32K支持功能安全的電源管理系列IC、支持無(wú)軟件電池組BMS提供電池狀態(tài)值的網(wǎng)關(guān)、高精度模擬前端等。

結(jié)語(yǔ)

電動(dòng)汽車越來(lái)越受歡迎，因此需要開(kāi)發(fā)大量安全可靠的充電站。

恩智浦在電源轉(zhuǎn)換、安全數(shù)據(jù)交易和設(shè)備身份驗(yàn)證方面具有豐富的經(jīng)驗(yàn)。在電動(dòng)汽車充電中，這兩個(gè)領(lǐng)域以一種新的方式結(jié)合在一起。

評(píng)估套件和參考設(shè)計(jì)的數(shù)量逐漸增加，可以滿足交流和直流充電站的大部分需求。恩智浦愿意為制造商和服務(wù)提供商提供建議，以支持電動(dòng)汽車行業(yè)的快速增長(zhǎng)。

EdgeLock、Kinetis、MIFARE、MIFARE標(biāo)識(shí)、NXP和NXP標(biāo)志是恩智浦的商標(biāo)。Arm和Cortex是Arm Limited(或其子公司)在美國(guó)和/或其他地區(qū)的商標(biāo)或注冊(cè)商標(biāo)。相關(guān)技術(shù)可能受到專利、版權(quán)、設(shè)計(jì)和商業(yè)秘密的保護(hù)。保留所有權(quán)。Azure是微軟的注冊(cè)商標(biāo)。Bluetooth字標(biāo)和標(biāo)志是Bluetooth SIG恩智浦半導(dǎo)體許可使用注冊(cè)商標(biāo)。所有其他產(chǎn)品或服務(wù)名稱都是其所有者的財(cái)產(chǎn)。

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