电动汽车充电设计的3个设计注意事项

适用于商业和住宅用途的典型电动汽车 (EV) 充电站设计包括电能计量、交流和直流剩余电流检测、符合安全法规的隔离、带驱动器的继电器和接触器、双向通信、服务和用户界面。 。电动汽车充电站的目标是高效地向车辆输送电力，但实现电力输送只是一个开始。

到 2030 年，将有 2000 万个公共电动汽车充电站并网，住宅充电站的数量预计将大幅增加以满足需求。设计电动汽车充电站面临着独特的挑战。为了跟上未来电网一体化的步伐，电动汽车供电设备 (EVSE) 必须包括通信、安全和保障，同时提供简单的升级路径。本文将简要介绍使用 TI 的Sitara AM625处理器进行 2 级交流电动汽车充电站的可扩展硬件和软件演示中使用的三个设计注意事项。

首先 考虑：了解未来的 通信 标准 和 网格 集成

未来的电动汽车预计将作为一种能源，在需求增加或发生停电时将存储的能量返回电网。管理这种潜在的能量交换可以被视为电网集成的一个方面，“通信”是设计电动汽车充电站时的一个关键考虑因素。前端和后端通信设计必须满足充电过程中的数据、安全和保障标准，如图1所示的“车辆充电点到电网”和“充电站到云端”连接。

图1：V2G技术

ISO(国际标准化组织)15118标准涵盖了电动汽车和充电站之间的双向通信协议，通过交换有关车辆识别、充电控制和充电状态的信息来支持插头和充电等功能。满足 ISO 15118 标准的前端和后端通信要求可确保您的设计符合当今的法规，并为未来的电网集成做好准备。

现在选择正确级别的处理器集成和软件功能可以为未来的网格集成进行简单的优化。图 2 所示的电动汽车充电设计中使用的Sitara AM625包括主线 Linux ® 内核以及标准软件开发套件，以确保高效维护和简化更新。AM625处理器还通过内置硬件安全模块(HSM)支持安全启动以实现IP保护，并提供先进的电源管理支持以优化空闲时的系统功耗。

图2：交流充电框图;直流充电框图

第二个 考虑因素：利用基于模块的 设计来支持灵活的交流或直流充电选项

确定最合适的电动汽车充电器连接解决方案需要考虑用例、安装环境和电网集成的扩展。商用电动汽车充电器通常需要云连接来管理计费分配和车辆数据洞察，并且还可以考虑通过跨多个充电点汇集数据来集中管理数据。家用充电器最终将成为智能家居的延伸，需要与现有的有线和无线网络集成。

OCPP(开放充电点协议)是充电站和管理数据交换的充电站网络之间定义的通信标准。设计此协议需要多种连接选项，这可以通过以太网、蜂窝、Wi-Fi® 或低于 1 GHz 信号来实现。

为了应对 OCPP 准备就绪的灵活性挑战，电动汽车充电站需要多种连接选项。例如，WiFi 无处不在。因此，它可用于将电动汽车充电器连接到现有基础设施，或在无法实现有线连接时为充电站网络提供本地连接。当电动汽车充电器部署在地下停车场等射频困难环境时，Sub-1GHz等低频通信优于LTE，保证连接稳定性。无论设计是商业还是住宅，或者充电器位于何处，都需要灵活可靠的连接解决方案。

选择正确的连接解决方案意味着支持更高的工作温度范围，即使在可能发生较大温度变化的恶劣环境下也能确保可靠的连接。此外，还必须保证与商业和家庭网络的互操作性。 TI 的 WL1837MOD WiLink 8 模块提供出色的 RF 性能以及与其他 WiFi 设备的强大互操作性。此外，集成蓝牙还简化了配置和部署。 WL1837MOD与Phytec的 生产 就绪 型Phycor-am62x多核Arm®处理器 模块系统 (SOM) 一起使用时，可为第三方软件集成提供生态系统软件兼容性，并支持 OCPP 2.0 之外的未来迁移和优化提供升级路径。

第三个 考虑因素：通过安全 选项 管理寿命

随着 ISO 15118 和 OCPP 2.0.1 的未来不断发展，以增加对车辆和用户数据的数据洞察力，安全软件现在对于连接和通信至关重要。该处理器将在实现电动汽车充电的可扩展未来方面发挥关键作用，充当数据质量和充电水平的系统监视器的组合，并为有关支付和车辆数据的高级信息提供安全网关。

ISO 15118 的应用层和传输层都支持数据安全。传输层安全性 (TLS) 1.2 或更高版本对传输层通信进行加密。尽管 ISO 15118-2 中的 TLS 并非仅在使用即插即充识别机制时才强制使用，但在未来的 ISO 15118-20 标准中，所有用例和所有识别机制都将强制使用 TLS。AM625具有以下板载 HSM 安全功能：

· 安全启动

· 自编程硬件 (eFuse) 键。

· 加密和验证启动支持

· 调试(联合行动组)端口：

· 在高安全性设备上默认关闭

· 支持eFuse设置，支持永久关闭

任何电动汽车充电设计都涉及多个安全方面，包括安全布线、接地故障监控、继电器驱动和高压隔离。 TI 的DRV8220电机驱动器集成电路具有集成的 H 桥、逻辑控制和保护功能，可轻松实现插头锁定、接地故障监控和继电器驱动器。

结论

电动汽车充电行业正在不断发展，并向标准化、智能化、高效化方向发展。设计人员必须考虑灵活的连接性和安全性，以便与电网长期集成。选择正确的基于处理器的设计必须考虑不断增长的数据处理要求以及对可靠软件堆栈的需求。