标签: 快速控制原型

全球充电标准简介 电动汽车（ EV ），例如纯电动或插电式混合动力汽车，未来预计将是交通运输行业主流。对电动汽车供电设备（ EVSE ，也称为充电桩）的需求也日益增长。 EVSE 应能够处理不同类型 EV 的充电过程。此外，在充电功率、充电时间、 AC/DC 充电等方面，不同的 EV 可能具有不同的充电要求。因此，不同的充电标准得以创建实现规范 EV-EVSE 接口和充电过程的要求。 目前全球有三种充电标准： l 欧洲和北美（包括采用该标准的其他国家）采用联合充电系统（ Combined Charging System ，简称 CCS ） l 中国使用 GB/T27930 和 GB/T18487 l 日本为 CHAdeMO l 不同标准之间的主要区别在于： l Connector 形式（充电插头 / 接口组合） l 底层物理连接以及电动汽车和充电桩之间通信协议 例如 GB/T27930 和 CHAdeMO 基于 CAN 总线， CCS 则是基于以太网协议的电力线通信（ Power Line Communication ，简称 PLC ） 欧美充电标准概述 DIN 70121 是为规范 EV-EVSE 接口而开发的首批标准之一。但是，它缺少某些功能，例如传输层安全性。后来，基于 DIN 70121 制定了其他标准，例如 ISO 15118 和 SAE 标准，以规范 EV-EVSE 接口中的安全充电要求。 SAE 标准在北美更为有利，而 ISO 15118 在欧洲是首选标准。 SAE J2847-2 和 ISO 15118-2 都采用了电力线通信，物理层进行 EV 和 EVSE 之间的通信。然而，这两种协议的数据链路层存在一些差异。 EVSE 既可以进行直流充电也可以进行交流充电，如图 1 所示。 在交流充电中， EV 必须具有车载充电机（ OBC ）。交流充电中 EV 和 EVSE 之间的通信是通过控制导引信号（ CP ）进行的。 直流充电比交流充电有一些优势，例如在直流充电中，不再需要车载充电机。另外，直流充电可以传输更多的电能，与交流充电相比，这减少了充电时间。但是，由于 DC 充电过程的复杂性和计费要求，需要比 PWM 通信更高级的通信协议。 下图是基于 J1772 的 EV 和 EVSE 之间的物理接口。 图 1CCS with OpenECU M560/M580 EV-EVSE 接口中的 Pilot 和 Proximity 信号需要标准的握手协议。另外，可以在 EV 和 EVSE 之间进行数字通信，以发起或终止向 EV 的电能传输。 该通信使用 HomePlug Green PHY 规范中概述的 PLC 协议通过 Control Pilot 信号通信。尽管用于交流充电的 PLC 是可选的，但对于直流充电则是必需的。 SAE 和 ISO 15118 均已采用 PLC 的 HomePlug Green PHY 规范，并制定了一些标准来管理 EV-EVSE 接口中的数字通信。 美国 Pi Innovo 公司的 OpenECU M560/M580 控制器 支持这些标准，并与 HomePlug Green PHY 规范兼容。 为了实现这个目标， M560/M580 配备了高通电力线通信（ Powerline Communication-PLC ）芯片组，以支持通过 CP （ Control Pilot ）信号在 EV 和 EVSE 之间进行数字通信。 此外， OpenECU 开发工具链中提供了基于 SAE J2847-2 和 ISO 15118-2 的 Simulink 模块库，用于管理 Simulink 环境中的 PLC 通信。 OpenECU M560/M580 是为复杂的混合动力和纯电动应用（例如 VCU 或电池管理系统）设计的 ECU 。 在交流充电中，通常是车载充电机控制器（ OBC ）处理 EVSE 接口。但是，对于直流充电，不需要在车辆中安装车载充电机。因此，需要将处理 EVSE 接口和管理充电会话的任务分配给车辆中的另一个 ECU ，例如 VCU 。 M560 和 M580 设计符合 SAE 和 ISO 15118 标准的直流充电要求。 图 2 M560/M580 interface to EVSE OpenECU M560/M580 支持与充电设备 EVSE 的接口 OpenECUM560/M580 设计用于处理 AC 或 DC 充电会话。 其硬件提供了电气和通信接口，而 OpenECU 平台软件则提供了驱动这些硬件元素的模块，以实现应用软件所需的任何充电协议。 OpenECU 平台提供了图 3 中所示的两个 Simulink 块，以根据需要访问 SAE 1772 或 ISO 15118-3 的 PLC 协议的物理层和数据链路层。这两个 Simulink 块用于处理 OpenECU M560/M580 （ EV 侧）和充电桩（ EVSE 侧）之间的数据交换。基于图 3 中的 Simulink 模块，可以根据需要定制应用软件，以实现 SAE J2847-2 或 ISO 15118-2 协议之一来处理充电会话。 图 3 为 M560 / M580 提供了两个 Simulink 模块，以处理完整的 DC 充电会话 如图 3 所示，模块“ pv2g_Connection ”通过 SLAC 协议建立 EV-EVSE 通信链接；模块“ pv2g_Message ”是可配置的，并基于要发送到 EVSE 或从 EVSE 接收的选定消息来更新其端口。 在 DC 充电会话开始时，必须将 EVSE 与连接的 EV 关联。只有这样，才能在 EV 和 EVSE 之间建立本地通信网络。 EVSE 和 EV 的关联由 Signal Level Attenuation Characterization （ SLAC ）协议处理。 OpenECU 平台软件提供了一个 Simulink 模块，该模块可处理基于 SAE J2931/4 的整个 SLAC 协议，如图 4 所示。一旦在 M560/M580 导引线专用 pin （ XF1 ）上检测到 Pilot 信号， Simulink 应用软件就需要触发（启动）该模块。 未来， Pi Innovo 公司计划提供 Simulink 模块，以便可以根据应用软件的需要自定义 SLAC 协议。与 EVSE 建立通信链接后，模块输出可用于通知应用程序控制软件。如前所述，请注意，需要使用 OpenECU 专用 Simulink 模块在应用控制软件中实现 ISO 15118-2 的 SLAC 协议。 图 4 ：处理 SLAC 协议并在 EV 和 EVSE 之间建立与 DC 充电器的通信链接的 Simulink 模块，整个 SLAC 协议由 OpenECU 平台软件处理 当 EV-EVSE 关联和通信链接成功建立了之后， DC 充电会话即开始，在此过程中，需要通过 PLC 接口在 EV 和 EVSE 之间进行连续的数据交换。正常的 DC 充电会话需要完成几个连续的阶段（例如，有关正常的启动和关闭序列，请参见 SAE-J1772 F.1.8 和 F.1.9 ）。 OpenECU 平台提供了一个可配置的 Simulink 模块，以在 PLC 通信的应用层处理这些阶段，如 SAE J2847-2 或 ISO 15118-2 所述。例如，图 5 表示此块的两种不同配置，用于在初始化阶段发送两个消息。 图 5OpenECU 平台支持的可配置 Simulink 模块（基于 SAE J2847-2 ） 如图 5 所示， OpenECU 平台支持的可配置 Simulink 模块（基于 SAE J2847-2 ），用于管理 EV-EVSE 接口中通过 PLC 通信进行的消息发送 / 接收。模块输入和输出将根据所选消息的标准自动配置。相同的块可用于实现 ISO 15118 协议。 图 5 中的 Simulink 模块与 SAE J2847-2 和 ISO 15118-2 完全兼容，并有助于通过 PLC 接口发送 / 接收消息。此 Simulink 块可用于在 M560/M580 的 Simulink 环境中实现 SAE J1772 或 ISO 15118-2 的必需阶段。如果需要， Pi Innovo 可以为在 Simulink 中实施所有 SAE J1772 或 ISO 15118-2 阶段提供支持。 下表显示了硬件 M560/M580 及其软件平台的所支持的 CCS 充电标准和类型： M560/M580 硬件支持各种物理充电接口使用的控制和通信信号： Type 1 （ AC 、 DC 以及 Combined Charging ）、 Type 2 （ AC 、 DC 以及 Combined Charging ）以及国标接口。 综合上面的信息，我们可以看出 OpenECU M560/M580 系列在满足 VCU 功能的基础上，又具有满足欧 / 美充电标准的硬件接口，高度集成化的 simulink 模块可以快速完成满足欧 / 美充电标准的软件适配。准备进军欧 / 美市场但又对复杂的充电协议一头雾水的小伙伴们，快来尝试一下快速原型所带来的便捷吧！