【導讀】用於商業和住宅用途的典型電動汽車 (EV) 充電站設計包括電能計量、剩餘電流檢測（交流和直流）
、隔離安全合規性、繼電器和接觸器，還具有驅動功能、雙向通信以及服務和用戶界麵。雖然充電站的目標是高效地將電力傳輸到車輛，但實現電力傳輸是其最初的功能。

根據 IHS Markit 的最新報告，到 2030 年，估計有 2000 萬(wan)個(ge)公(gong)共(gong)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)充(chong)電(dian)站(zhan)將(jiang)連(lian)接(jie)到(dao)電(dian)網(wang)，小(xiao)區(qu)充(chong)電(dian)站(zhan)規(gui)模(mo)預(yu)計(ji)將(jiang)大(da)幅(fu)擴(kuo)展(zhan)以(yi)滿(man)足(zu)需(xu)求(qiu)。電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)充(chong)電(dian)站(zhan)設(she)計(ji)包(bao)含(han)獨(du)特(te)的(de)挑(tiao)戰(zhan)。電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)供(gong)應(ying)設(she)備(bei) (EVSE) 必須結合通信
、功能安全和信息安全功能，同時提供簡單的升級路徑，以便適應未來的電網集成。

在本文中，我們將在可擴展硬件和軟件案例中簡要介紹將 TI 的 Sitara™ AM625 用於 2 級交流電動汽車充電站的三個設計注意事項。 

設計注意事項 1：了解未來的通信標準和電網集成

未(wei)來(lai)的(de)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)有(you)望(wang)成(cheng)為(wei)能(neng)源(yuan)來(lai)源(yuan)，即(ji)在(zai)用(yong)電(dian)高(gao)峰(feng)或(huo)停(ting)電(dian)期(qi)間(jian)將(jiang)存(cun)儲(chu)的(de)電(dian)能(neng)返(fan)回(hui)電(dian)網(wang)。管(guan)理(li)這(zhe)種(zhong)潛(qian)在(zai)的(de)能(neng)量(liang)交(jiao)換(huan)是(shi)電(dian)網(wang)集(ji)成(cheng)的(de)一(yi)個(ge)方(fang)麵(mian)
，這(zhe)使(shi)得(de)通(tong)信(xin)成(cheng)為(wei)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)充(chong)電(dian)站(zhan)的(de)一(yi)項(xiang)關(guan)鍵(jian)設(she)計(ji)考(kao)量(liang)。無(wu)論(lun)是(shi)車(che)輛(liang)充(chong)電(dian)點(dian)到(dao)電(dian)網(wang)
，還(hai)是(shi)充(chong)電(dian)站(zhan)到(dao)雲(yun)端(duan)，前(qian)後(hou)端(duan)通(tong)信(xin)設(she)計(ji)都(dou)必(bi)須(xu)滿(man)足(zu)充(chong)電(dian)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)數(shu)據(ju)、功能安全與信息安全標準，如圖 1 所示。

圖 1：V2G 技術

國際標準化組織 (ISO) 15118 標準概述了電動汽車和充電站之間的雙向通信協議
，能夠交換車輛識別、充電控製和充電狀態等信息，從而實現即插即充等功能。囊括前端和後端通信要求以滿足 ISO 15118 標準，不僅在當前滿足合規性，還能麵向未來的電網集成實現設計的長期適用性。

當前選擇合適的處理器集成和軟件功能，可以麵向未來的電網集成實現簡單的優化。圖 2 所示電動汽車充電設計中使用的 Sitara™ AM625 包括一個帶有標準軟件開發套件的主線 Linux® 內核，可確保高效維護和簡化更新。AM625 處理器還支持安全啟動以實現 IP 保護
，帶有內置的硬件安全模塊 (HSM)，並采用先進的電源管理支持來優化空閑時的係統功耗。

圖 2：交流充電器方框圖；直流充電器方框圖

設計注意事項 2：利用基於模塊的設計實現靈活的交流或直流充電選項

為電動汽車充電器確定合適的連接解決方案包括考慮其用例、安裝環境以及針對電網集成的擴展。商用電動汽車充電器通常需要雲連接來管理計費、配(pei)電(dian)以(yi)及(ji)汽(qi)車(che)數(shu)據(ju)洞(dong)察(cha)
，您(nin)可(ke)能(neng)需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)在(zai)多(duo)個(ge)充(chong)電(dian)點(dian)之(zhi)間(jian)進(jin)行(xing)集(ji)中(zhong)數(shu)據(ju)管(guan)理(li)的(de)功(gong)能(neng)。小(xiao)區(qu)充(chong)電(dian)器(qi)最(zui)終(zhong)將(jiang)成(cheng)為(wei)智(zhi)能(neng)家(jia)居(ju)的(de)延(yan)伸(shen)
，需(xu)要(yao)與(yu)現(xian)有(you)的(de)有(you)線(xian)和(he)無(wu)線(xian)網(wang)絡(luo)集(ji)成(cheng)。

開放充電協議 (OCPP) 是定義在充電站和管理數據交換的充電站網絡之間通信的標準。麵向該協議進行設計需要多種連接選項

，可通過以太網、蜂窩
、Wi-Fi® 或 Sub-1GHz 信號來實現。

為了應對靈活滿足 OCPP 的挑戰，電動汽車充電器需要具有多種連接選項。例如，WiFi wuchubuzai。yinci，takeyongyujiangdiandongqichechongdianqilianjiedaoxianyoujichusheshi，huoweiyouxianlianjiebukexingdechongdianzhanwangluotigongbendilianjie。dangdiandongqichechongdianqibushuzaidixiatingchechangdengjuyoutiaozhanxingdeshepinhuanjingzhongshi，Sub-1GHz 等低頻通信在連接可靠性方麵優於 LTE。無論設計是用於商業還是住宅用途，或者充電器的位置在哪裏，設計都需要靈活可靠的連接解決方案。

選(xuan)擇(ze)合(he)適(shi)的(de)連(lian)接(jie)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)意(yi)味(wei)著(zhe)支(zhi)持(chi)更(geng)高(gao)的(de)工(gong)作(zuo)溫(wen)度(du)範(fan)圍(wei)，即(ji)使(shi)在(zai)溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)很(hen)大(da)的(de)惡(e)劣(lie)環(huan)境(jing)中(zhong)也(ye)能(neng)確(que)保(bao)穩(wen)定(ding)連(lian)接(jie)。此(ci)外(wai)，還(hai)要(yao)確(que)保(bao)與(yu)商(shang)業(ye)或(huo)家(jia)庭(ting)網(wang)絡(luo)的(de)互(hu)操(cao)作(zuo)性(xing)。TI 的 WL1837MOD WiLinkTM 8 模塊可提供出色的射頻性能，以及與其他 WiFi 設備的強大互操作性。它還集成了藍牙，便於配置和部署。結合 Phytec 可用於大批量生產的 Phycor-am62x 多核 Arm® 處理器係統級模塊
，WL1837MOD 可提供生態係統軟件兼容性，便於第三方軟件集成，並為未來 OCPP 2.0.1 及更高版本的遷移和優化提供升級路徑。

設計注意事項 3：通過信息安全與功能安全選項管理壽命

隨著 ISO 15118 和 OCPP 2.0.1 未來朝著提高數據洞察（對車輛和用戶數據）的de方fang向xiang發fa展zhan，安an全quan軟ruan件jian對dui於yu連lian接jie和he通tong信xin都dou至zhi關guan重zhong要yao。該gai處chu理li器qi將jiang在zai實shi現xian未wei來lai電dian動dong汽qi車che充chong電dian可ke擴kuo展zhan方fang麵mian發fa揮hui關guan鍵jian作zuo用yong，既ji作zuo為wei監jian測ce數shu據ju質zhi量liang和he充chong電dian級ji別bie的de係xi統tong監jian視shi器qi，又you可ke為wei深shen入ru了le解jie支zhi付fu和he車che輛liang數shu據ju提ti供gong安an全quan網wang關guan。

ISO 15118 的應用層和傳輸層都支持數據安全。傳輸層安全 (TLS) 1.2 或更高版本對傳輸層通信進行加密。盡管 ISO 15118-2 的 TLS 僅在使用即插即充識別機製時是強製性的，但 TLS 在未來的 ISO 15118-20 標準中對所有用例和所有識別機製都是強製性的。AM625 具有板載 HSM 信息安全功能

，例如：

●    安全啟動

●    自編程硬件 (eFuse) 密鑰

●    支持經過加密和身份驗證的啟動

●    調試（聯合行動組）端口

●    在高安全性設備上默認關閉

●    eFuse 設置允許永久關閉

每個電動汽車充電設計都包含多個安全方麵的內容，包括安全電纜連接、接地故障監測
、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
、邏輯控製和保護功能
，可輕鬆實現插頭鎖定、接地故障監測和繼電器驅動器。

結語

電動汽車充電行業不斷發展
，變得更加標準化、智(zhi)能(neng)和(he)高(gao)效(xiao)。設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)必(bi)須(xu)考(kao)慮(lv)靈(ling)活(huo)的(de)連(lian)接(jie)性(xing)和(he)安(an)全(quan)性(xing)
，以(yi)實(shi)現(xian)與(yu)電(dian)網(wang)的(de)長(chang)期(qi)集(ji)成(cheng)。選(xuan)擇(ze)合(he)適(shi)的(de)處(chu)理(li)器(qi)設(she)計(ji)需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)不(bu)斷(duan)增(zeng)長(chang)的(de)數(shu)據(ju)處(chu)理(li)需(xu)求(qiu)以(yi)及(ji)對(dui)可(ke)靠(kao)軟(ruan)件(jian)棧(zhan)的(de)需(xu)要(yao)。 

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