[充电桩]飞凌嵌入式充电桩解决方案-计费控制单元

前   言

在全球能源危机和环境危机严重的大背景下,电动汽车作为一种节能环保的绿色交通工具,得到了我国政府积极推进与发展,充/换电站作为发展电动汽车所必须的重要配套基础设施,具有非常重要的社会效益和经济效益。 

2011年之前,国家电网建设原则是慢充为主,2011年~2013年,国家电网建设原则是换电为主,随后在2014年召开的电动汽车充换电设施标准体系完善研讨会上,国家电网提出主导快充、兼顾慢充的建设原则。而充电桩的铺设力度和政府扶持力度也在不断加大,全国各地正在纷纷涌现充电站。一些小区的停车场也已挂载家用充电桩。

2015年12月28日,质检总局、国家标准委联合国家能源局、工信部、科技部等部门发布新修订的电动汽车充电接口及通信协议5项国家标准,备受市场关注的充电接口不统一问题得到破解,新标准已于2016年1月1日起开始实施,新标准的实施将推动充电桩互相兼容,打开行业未来的市场空间。而越来越多的传统电源厂家也开始尝试设计生产充电桩,而充电桩内部的主要构成部件之一的计费控制单元模块是ARM架构的电路板,传统电源厂家对ARM架构并不熟悉和精通,因此市场上需要一种相对成熟的计费控制单元方案解决这一需求。

飞凌嵌入式专注ARM嵌入式技术多年,针对充电桩计费控制单元国网标准做出了一套完整的计费控制单元方案,可供传统电源厂家直接拿来使用。

 

电动汽车充电桩功能需求

1.支持本地显示、触摸屏输入及按键输入;

2.用户可以通过非接触式 IC 卡刷卡支付充电费用,APP软件支付;

3.通过显示屏能够进行充电方式选择、充电状态显示、充电计费查询、消费金额显示及余额查询等;

4.根据用户选择的充电方式控制充电机对汽车电池充电;

5.支持消费单据打印;

7.能够监测汽车电池的电压、电流、温度;

8.支持外接电度表;

9.支持语音提示;

10.能够通过 CAN、以太网或 GPRS 进行数据传输;

11.本地大数据量存储(图片、广告、充电记录等);

12.支持远程升级应用程序。

 

飞凌嵌入式的充电计费控制单元可以做到软硬件接口连接相应输入/输出组件,完成人机显示、参数设置、计量计费、支付、数据采集、数据传送、数据加解密、控制充电设备启停、联网通信等功能,整体框图如下:

 

计费控制单元方案

飞凌嵌入式的充电桩计费控制单元为核心板加底板结构。FE T335x核心板是飞凌嵌入式针对充电桩功能需求推出的一款工业级核心板。充电桩作为充电机为电动汽车充电的辅助设备,需要进行通讯的内部设备较多,且多为RS-232,RS485,CAN接口。FET335x核心模块提供了丰富的接口资源,可以满足充电桩在设计过程中的各种需求,其工业级标准可保证在室外环境的稳定运行。而针对国网标准定制的计费控制单元底板则将标准内的所有功能接口引出。

 

此套方案特点如下:

●整套方案完全符合国网充电桩标准技术规范;

●ARM Cortex-A8 TI3354处理器,为国网电动汽车非车载直流充电机通用技术规范中指定的计费控制单元的主控CPU,品质稳定,核心模块所有元器件达到工业级-40~85°温度范围;

●具有友好的人机交互界面,Linux+QT的界面显示,采用LVDS接口的7吋屏,四线电阻触摸,确保稳定性且便于操作;

●支持485接口和电能计量装置通讯;

●支持CAN总线与电动汽车的BMS通讯,实现对电动汽车电池的电量测量,充电控制,支持CAN总线与充电控制器进行通讯;

●可通过IO模拟ISO7816接口连接ESAM/PSAM模块,完全符合国网计费单元加密芯片要求,并最大化节省串口资源;

●可实现语音系统提示,更加人性化;

●可搭载北斗或GPS模块,进行充电桩的地理定位;

●可匹配多种制式读卡器,方便用户非接触式刷卡;

●本地SD/MMC存储卡,可实现本地大容量数据存储;

●可连接热敏打印机,方便消费单据打印;

●千兆以太网接口,3G/4G模块,满足不同环境下的网络传输需求;

●方便客户个性 化定制

充电桩计费控制系统技术规格书

                                                         

充电桩计费控制系统技术规格与参数

CPU主频

厂家:TI AM3354 Sitara ARM

架构:Cortex-A8

主频:800MHz

内存

容量:512MB

厂家:ISSI

FLASH

容量:1GB

厂家:镁光

外扩存储

标准SD卡接口,外插式安装支持最高16G SD卡。

移动通信

功能:支持中国移动、中国联通、中国电信4G。

支持中国移动、中国联通3G/2G

1个标准SIM卡插槽,支持外插式安装。

型号:ME909S-821

厂家:华为

接口:MINI PCI-E接口

定位

支持北斗&gps双系统的定位模块。

规格型号:1612

厂家:合芯星通

接口:焊接到底板(16*12mm封装)

ESAM

支持ESAM芯片。ISO7816协议。

板载芯片,

PSAM

支持PSAM

板载芯片, 

DO

6路220V/5A;

继电器隔离。

接口:两个3.81间距,6位端子座

DI

共6路,外部提供空节点。

内部提供隔离12V,光电隔离。

接口:一个3.81间距,7位段子座 (一位GND)

键盘接口

键盘:4×4键盘,IIC接口配置。

接口:10P,2.0间距双排插座

触摸彩屏接口

LVDS显示接口(插座形式为DVI-I或者D型插头可选模式),兼容4线电阻触摸屏接口。LCD接口预留接8080单色屏

掉电检测

1路GPIO,使用超级电容一组,预留锂电池插座接口

容量:5.5V,4F



UART

UART共8路:(国网标准是7个)

(1)RS232/UART≥5路:

UART-01:调试串口。DB9插座

UART-02:连接ESAM或者PSAM;

UART-04:连接GPRS模块,焊接到底板

UART-05:连接外置读卡器。

UART-06:连接板载蓝牙模块,焊接到底板

UART-07:连接gps&北斗双模定位模块,焊接到底板

UART-08:预留232接口同时和485接口复用,485接口需要加入隔离芯片,接口和另一路485一致。

(2)RS485 1路:

UART-03:连接外置表计,

接口:3P,3.81间距

USB HOST

数量:1路

接口:标准USB A接口,用于插入U盘。

方案:芯片使用USB2514进行USB扩展。

CAN BUS

数量:2路

功能:CAN-01:CAN2.0 B,125/250kbps,与充电控制器通信。

CAN-02:CAN2.0 B,125/250kbps,备用。

方案:使用ISO1050 CAN隔离芯片+DCDC接口:两个3P,3.81间距

网络

数量:2路。10/100M

接口:RJ45

功能:RJ45-01:10/100M,用于连接上级系统。RJ45-02:10/100M,备用。

方案:使用LAN8720百兆网卡芯片

声音

内置功放,≥0.5W,2.54mm间距 2P插座,标准3.5圆孔,立体声。

板载GPIO接口蜂鸣器。

方案:使用TLV3106,IIS接口的音频芯片

时钟

RTC时钟。板载CR2032电池,具有掉电保持至少1年功能

方案:芯片使用IIC接口的R8010时钟芯片

电源

输入额定电压:DC12V,输入范围DC9V-15V,具备反接保护。

额定功率:20W

为读卡器提供5V电源。

接口:3P,3.81间距

尺寸

200mm×150mm。

安装

导轨式或螺丝直接固定安装。

软件系统

Linux内核版本:3.14或3.2;

GCC: gcc-linaro-4.9-2015.02或者4.5.3

QT:4.8.6或者4.8.5;

电阻式触摸屏驱动依赖库:tslib-1.4。

工作和存储环境

湿度:5%~95%,无凝露。

工作温度:-40℃~70℃

存储温度:-40℃~85℃

备注:底板可印制需方品牌LOGO

 

 

充电计费控制单元核心板介绍:

 

 

  FET335xD工业级核心板参数

 CPU

 TI AM335X Cortex-A8处理器

 I2C

 3路

 架构

 ARMv7 Cortex-A8

 SPI

 2路

 主频

 800MHz

 CAN

 2路

 内存

 512M DDR3

 USB Host

 1路USB HOST 2.0

 FLASH

 256M SLC NandFlash

 USB DEVICE

 1路 USB DEVICE 2.0

 工作电压

 5V电压供电

 SD/MMC/SDIO

 3路MMC接口

 2D / 3D

 支持

 Ethernet

 2路千兆以太网

 图形处理器

 PowerVR SGX530

 UART/IrDA

 6路

 硬件看门狗

 SP706SEN

 EINT/GPIO

 支持

 电源管理

 TPS65217C

 ADC

 8路

 尺寸

 46mm*70mm

 Video Codec

 软件编解码

 接口方式

 插针

 EBI BUS

 16位数据总线,12位地址总线

 操作系统

 Linux3.2/Android4.2/WinCE7.0/WinCE6.0/StarterWare

 JTAG接口

 1路

 LCD

 RGB 16位

 EEPROM

 支持,用于加密

 Audio

 IIS接口

 PWM

 1路(用户背光)

 

 

底板功能示意图

 

 

注:飞凌嵌入式除了目前针对国网标准所做的计费控制单元外,还可以根据客户实际需求为客户定制非国网标准的充电桩计费控制单元方案,欢迎咨询。