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电动汽车快充很爽，背后的电路保护技术可不简单！ 汽车电气化时代已经到来，随之带来了一波创新技术的进步。然而，在采用这些技术时，安全是最需要考虑的因素之一。当今，电动汽车市场的需求和发展趋向于减少充电时间、增加行驶里程，以及质量更好的新型电动汽车。然而，减少充电时间就必须采用更高的系统电压，增加里程将导致更高的工作电流。这些都对电动汽车在电路保护设计方面提出了更高要求，需要仔细考虑。 图源：JustSuper/adobe.stock.com 在电子产品日益多样化和复杂化的今天，能有效防止电子元器件在受到过压、过流、浪涌、电磁干扰等情况下不受损坏的 电路保护 器件，几乎成为所有电子产品中的标配。 根据Precedence Research的预测，全球电路保护市场的价值将从2021年的445亿美元增长到2030年的808.2亿美元，从2021年到2030年的复合年增长率将达到5.9%。不断增长的汽车工业，以及消费电子产品的广泛使用是推动市场增长的关键因素之一。随着自动驾驶汽车、电动汽车和混合动力汽车的持续增长，现在的汽车充满了尖端电子设备，与此同时，对汽车电路保护的需求正在急剧增加。 图1：2020年到2030年全球电路保护市场趋势预测 （图源：Precedence Research） 电动汽车的充电类型及其功率容量 据估计，2020年全球范围内道路上行驶的电动汽车（EV）约有550万辆，到2025年，这个数字将超过2,400万。目前，大规模推广电动汽车的一个重要限制是支持长途旅行所需的公共充电基础设施。根据统计，2020年，全球公共充电桩保有量约为130.8万台。遗憾的是，这些充电桩中几乎没有一个能在接近燃油车加油的时间范围内为电动汽车充满电。 目前，电动汽车充电桩主要有快充和慢充两种模式。交流充电桩就是大家俗称的“慢充桩”，它通过与交流电网连接来提供交流电源。当使用交流充电桩进行充电时，充满电量大约需要5-8小时。直流充电桩也就是我们平时所说的“快充桩”，即便是最新的大功率直流充电桩也需要30分钟内才能将电动汽车电池充电至80%容量。 当前的充电桩主要有三种类型：带有电缆控制盒（ICCB）的AC1级充电桩主要针对住宅充电；AC2级即适用住宅也可用于公共设施；第三种类型是用于公共和商业设置的直流快速充电站。 AC1 AC1级使用标准120VAC电源插座，对于200km的行程，充电时间长达20小时，这些充电桩是最基本的和最便宜的。 AC2 AC2的电源为240VAC及以上，除了公共场所，它们也可以用在家庭的标准240VAC插座中，其充电时间为5-6小时（200km行程），根据充电点的数量或可用功率，充电成本较高。根据现场所需的充电点数量，AC2级交流电源以两种不同的方式配置，一些是单个集成（ 175kW）。 直流快速充电（DCFC） DCFC是目前最快的电动汽车充电方法（200km需30分钟），但也是最昂贵的。它们通过AC到DC功率转换模块连接到电力公用电网，输出直流电压范围为120VDC至920VDC，预计未来电压可能会更高。 很显然，设计工程师在开发充电桩时必将面临多重挑战，首当其冲的就是安全性，因为用户在为车辆充电时必须与超过300kW的充电桩电源连接。其他重要的设计参数还包括降低功耗、在最大温升下保持高效率，以及暴露在室外的充电桩必须可靠运行等。 图2：三种主流的充电桩类型 （图源：CITEL官网） 电动汽车中的电路保护考虑 火灾是电动汽车供电设备安装的首要危险。虽然火灾可能由多种原因引起，但最常见的原因是安装充电桩的建筑物或结构内的电线和电源的老化。无论是AC1级还是AC2级充电桩，所有电气接线应满足电动车辆供电设备的充电要求，并应与每个设备的技术规范兼容。这里所需的电涌保护装置（SPD）的保护点重点在主配电盘。 根据IEC 61643-11，在交流网络中，产生的雷电电流可达每相12.5kA。主配电盘输入端的SPD必须具有抵御雷电等外来强瞬态电流冲击的能力。此外，它们还必须无泄漏电流，并且对由于低压网络故障可能出现的短期电压峰值不敏感。这是确保设备长使用寿命和高SPD可靠性的有效措施。 涉及电动汽车供电设备的另一个潜在危险是接地故障断路器（GFCI）故障。标准电动汽车充电桩通过GFCI电源插座连接到其电源，可有效防止电击的发生。然而，报告显示，在世界一些地区GFCI断路器的故障率达到57%，闪电、老化和磨损等是导致这些设备故障的主要原因。因此，在安装电动汽车供电设备之前，我们还应彻底检查其连接的GFCI，以确保不存在任何损坏。 100MΩ（500VDC），可靠性高，发生故障时可实现快速熔断。 图3：热磁设备断路器CB TM1 16A F1 P （图源：Phoenix Contact） 如前所述，为缩短电动汽车电池的充电时间，我们可以借助直流充电桩来实现“快充”。这些充电桩的额定功率高达350kW，充电电流更是达到400A。实际使用中隐藏着一个巨大的技术挑战，那就是充电所需的高功率、高电流引发的过热问题。因此，必须适当监测充电桩、连接器系统、母线、电力电子设备和高压电池的温度，以确保充电过程的安全性和有效性。不完善的温度监测可导致系统元件磨损，缩短寿命甚至出现故障。极端情况下，重度过热还可能导致电池着火。 针对电动汽车的温度监测应用，TDK专门开发了特殊的NTC 温度传感器 ，这些 传感器 可稳定检测EV电池的充电过程。2021年底，TDK最新推出的L860片式 NTC热敏电阻 ，可直接嵌入到 IGBT 功率模块中，其特性对应于常见的MELF-R/T曲线。与其他技术相比，该方案建立了NTC芯片与功率模块的出色热耦合，从而实现了极短的响应时间和高精度的温度测量和控制。 图4：TDK L860片式NTC 热敏电阻 （图源：TDK） 对于直流充电桩而言，在与交流电源的连接处，充电桩还需要使用快速作用的大电流 保险丝 ，以防止过载电流和短路情况的发生。这个保险丝必须具有足够大的电流中断额定值，以确保其能可靠工作。 Littelfuse JTD Indicator® POWR-PRO® 保险丝额定电压、600A最大额定电流以及IEC Type 2保护特性。JTD Indicator® POWR-PRO®保险丝拥有的限流时间延迟特性，可减少麻烦的保险丝开路。此外，这些保险丝均采用紧凑型封装，易于集成，并提供肉眼可见的烧断指示和最大的保护。 图5：Littelfuse JTD系列保险丝 （图源：Littelfuse） 与交流充电桩一样，直流充电桩也应包含浪涌保护装置（SPD），以承受高能瞬态冲击。实际应用中也可考虑使用 功率TVS 二极管以实现快速响应和低电压箝位，在这里TVS二极管可作为一级 浪涌保护器 的二级保护。 可见，过电压保护（OVP）、过电流保护（OCP）、欠电压保护（UVP）和欠电流保护（UCP）等这些保护措施，在确保电动汽车充电时的安全同样发挥着关键作用。限于篇幅，这里不再进行详细讨论。 买电子元器件现货上唯样商城 结语 充电装置和其连接的车辆都具有敏感的电子部件，它们都需要防止过电压、过流、高温升、雷电浪涌等因素带来的冲击。随着电动汽车的日益普及，以及新的“快速充电”技术的推广，对可靠和安全的充电基础设施的需求也在增加，这一趋势必将利好电路保护市场。 2021年，全球电路保护市场规模达到428亿美元。展望未来，IMARC集团预计，到2027年该领域的市场规模将达到579亿美元，2022-2027年的复合年增长率（CAGR）为5.6%，其中电动汽车市场的贡献功不可没。 电动汽车是当今和未来的热门话题，其进一步发展取决于及时建设适当的充电桩网络。通用的解决方案常常无法全面涵盖特殊场景，正如瑞士军刀无法取代真正精良的工具一样。对于电动汽车充电桩和电动汽车而言，也许很难在市场上找到理想的、统一的电路保护方案。但找到最薄弱、最要害的点位，正确评估应用场景，并施加正确的保护措施，就能有效防止故障甚至火灾的发生。

高压电动汽车的低压电池监控 如果您还没有驾驶电动汽车 （EV）——混合动力电动汽车 （HEV）、插电式混合动力汽车（PHEV） 或全电动汽车——那么很有可能，您可能很快就会驾驶。里程焦虑已成为过去。您现在可以帮助保护环境，而不必担心被困在其中。世界各国政府提供慷慨的财政激励措施来抵消电动汽车的溢价，希望引导您远离购买内燃机（ICE）汽车。一些政府已经采取措施，要求汽车制造商制造和销售电动汽车，希望市场最终将由它们主导，而另一些政府则在沙子上划了一条更明确的界限;例如，德国已经在推动到2030年禁止内燃机汽车。 电动汽车搬运工 如果您还没有驾驶电动汽车 （EV）——混合动力电动汽车 （HEV）、插电式混合动力汽车（PHEV） 或全电动汽车——那么很有可能，您可能很快就会驾驶。里程焦虑已成为过去。您现在可以帮助保护环境，而不必担心被困在其中。世界各国政府提供慷慨的财政激励措施来抵消电动汽车的溢价，希望引导您远离购买内燃机（ICE）汽车。一些政府已经采取措施，要求汽车制造商制造和销售电动汽车，希望市场最终将由它们主导，而另一些政府则在沙子上划了一条更明确的界限;例如，德国已经在推动到2030年禁止内燃机汽车。 在汽车历史的大部分时间里，创新都集中在提高内燃机的燃油燃烧效率，清理排放，同时提供舒适的用户体验。然而，内燃机汽车最近的绝大多数创新都是电子技术进步的直接结果——底盘系统、动力总成、自主和高级驾驶辅助系统（ADAS）、信息娱乐和安全系统的改进。电动汽车具有许多与内燃机汽车相同的电子系统，当然还有传动系统本身。根据 美光科技 的数据，电动汽车价值的电子部分高达75%，随着半导体技术的进步不断降低各种电子模块和子系统的成本，这一部分也在增加。即使是非传统的汽车厂商，如 英特尔 ，也在寻找其中的一部分。 毫不奇怪，在电动汽车的所有电子子系统中，制造商和消费者都关注电动汽车的核心，即电池系统。电池系统包括可充电电池本身（锂离子）是当前标准，以及电池管理系统（BMS），该系统通过监控电池最大限度地提高电池使用率和安全性。 裸金属服务器监控 BMS的主要功能是监控电池的状态，或者在电动汽车的情况下，监控非常大的电池组或电池组的状态。BMS 通常监控单个电池和电池组电压、电流、温度、充电状态 （SOC）、健康状态（SOH） 和其他相关功能，例如冷却液流量。除了BMS提供的明显的安全性和性能优势外，准确监控这些参数通常可以转化为更好的驾驶体验，驾驶员可以充分了解实时电池状况。 为了有效，BMS测量电路必须精确快速，具有高共模电压抑制，功耗低，并与其他设备安全通信。EV BMS 的其他职责包括将能量回收回电池组（即再生制动）、平衡电池、保护电池组免受危险水平的电压、电流和温度的影响，以及与其他子系统（例如充电器、负载、热管理和紧急关机）通信。 汽车制造商使用多种 BMS 监控拓扑来满足他们对准确性、可靠性、易于制造、成本和功率要求的需求。例如，图1所示的分布式拓扑强调本地智能的高精度，串联电池组的高可制造性，以及通过低功耗SPI和isoSPI接口实现IC间通信的低功耗和高可靠性。 图1中的拓扑包括一个EV电池组监视器（在本例中为ADI公司的LTC2949），用于低侧电流检测配置，其中isoSPI通信线路与底部电池监视器（LTC6811-1）并联。为了增强可靠性，可以通过将第二个isoSPI收发器连接到电池组顶部并创建可在两个方向上通信的环形拓扑来实现双通信方案。与 SPI 主控制器的隔离通信通过一个LTC6820isoSPI 至 SPI 信号 转换器 实现。ADI公司的可堆叠LTC681x系列多节电池监视器可用于测量多达6、12、15或18节串联电池的单个电压，而单个LTC2949则用于测量总电池组参数。LTC681x 和 LTC2949 共同构成了一个全面的 EV BMS 监控解决方案 — 对于某些人来说，该电路可能更广为人知的是 BMS 的模拟前端 （AFE）。 图1.采用电池监控器 （LTC6811-1） 和电动汽车电池组（LTC2949） 的分布式 EV BMS 监控拓扑。 EV电池组监视器是专为EV设计的高精度电流、电压、温度、电荷、功率和电能表。通过测量这些关键参数，系统设计人员具备了计算整个电池组的实时SOC和SOH以及其他品质因数的基本要素。图 2 示出了用于高端电流检测配置的 LTC2949 的框图。其中，LTC2949采用可调浮动拓扑，使其能够监控非常高电压的电池组，不受其自身14.5 V额定电压的限制。LTC2949 的电源通过一个具有 V 的LT8301隔离式反激式转换器提供抄送连接到电池正极。 电动汽车电池组监控器的核心是轨到轨、低偏移、Σ-Δ型 ADC，可确保精确的电压测量。在 LTC2949 中可用的 5 个 ADC 中，有两个 20 位 ADC 可用于测量两个检测电阻器两端的电压 （如图 2 所示），并以 0.3% 的准确度推断流经两个独立电源轨的电流;失调小于1 μV时，可提供高动态范围。同样，以高达18位和0.4%的精度测量电池组总电压。两个专用功率ADC检测分流器和电池组电压输入，产生0.9%的精确功率读数。最后的 15 位 ADC 可用于测量多达 12 个辅助电压，便于与外部 温度传感器 或电阻分压器配合使用。使用内置多路 复用器 ，该监视器可以在 12 个缓冲输入中的任何一对之间执行差分轨到轨电压测量，精度为 0.4%。 为了简化设置，监视器的五个ADC形成三个数据采集通道。每个通道可以配置为两种速度之一，具体取决于应用，如表 1 所示。例如，两个通道可用于监控单个分流电阻器：一个通道用于慢速（100 ms）高精度电流、功率、电荷和能量测量;另一个用于快速（782 μs）电流快照，与电池组电压测量同步，用于阻抗跟踪或预充电测量。或者，通过两个独立通道监控的两个不同尺寸的分流电阻（如图2所示），允许用户平衡每个分流器的精度和功率损耗。同时，第三个辅助通道可以对可选缓冲输入进行快速测量，也可以对两个可配置输入（堆栈电压、芯片温度、电源电压和基准电压）进行自动循环（RR）测量。 表 1.LTC2949 的三个数据采集通道的配置选项 由于 SOH 是电池（或电池组）生命周期中的一个点，也是衡量其相对于新电池的状况的指标，因此使用精确的 EV BMS 监视器不仅要最大限度地提高行驶里程，还要最大限度地减少意外的电池故障，这一点很重要。说到电池寿命，LTC2949在导通时仅消耗16 mA，在睡眠时仅消耗8 μA。当监视器的三个数据采集通道中的任何一个配置为快速模式（782 μs转换时间和15位分辨率）时，监视器可以将其电池组电压和电流测量值与任何LTC681x多节电池监视器的电池电压测量值同步，以推断单个电池阻抗、年龄和SOH。有了这些信息，就可以评估堆栈电池寿命，因为最弱的电池最终决定了整个堆栈的SOH。 数字优势 电动汽车监控器的数字功能包括过采样乘法器和累加器，可生成 18 位功率值以及 48 位能量和电荷值，从而报告最小值和最大值，以及基于用户定义限值的警报。这使BMS控制器和总线免于连续轮询监视器以获取电压和电流数据的任务，以及根据结果执行计算的额外任务。通过以过采样ADC时钟速率（预抽取 滤波器 ）采集功率样本，而不是乘以平均值，该监视器可在电流和电压变化远超其转换速率的情况下准确测量功率，信号高达50 kHz。 图2.采用高端电流检测配置的 LTC2949 浮动 EV 电池监视器的典型连接。监视器的电源通过带 V 的 LT8301 反激式提供抄送连接到电池正极。 由于监视器跟踪电流、电压、功率和温度数据的最小值和最大值，因此总线和主机可以将时钟周期用于其他任务，而不是连续轮询监视器。除了检测和存储最小值和最大值外，监视器还可以在超过任何用户定义的阈值时发出警报，再次将主控制器和总线从轮询任务中释放出来。监视器还可以在提供指定量的能量或电荷后，或者在经过预设的时间量后生成溢出警报。 为确保监控精度，该监视器提供可编程增益校正因子以补偿测量组件的容差：两个用于分流电阻器、一个电池分压器和四个多路复用输入。这些校正因子可以存储在外部 EEPROM 中，以便采用模块化方法对电池组进行工厂校准。该监视器还可以通过求解具有可编程系数的斯坦哈特-哈特方程，对多达两个外部 NTC热敏电阻 的温度读数进行线性化;然后，这些读数可用于自动对分流电阻读数进行温度补偿。通过持续补偿容差和温度影响，不仅可以提高监控精度，还可以使用成本更低的外部元件。 买电子元器件现货上唯样商城 标准SPI接口可用于直接 MCU 连接，isoSPI接口提供标准芯片级SPI的物理层适配，释放出经济高效的分布式封装架构的全部潜力。isoSPI 专为高电压和高噪声系统而设计，仅使用一根双绞线电缆和一个简单的 脉冲变压器 ，即可在长达 100 米的电缆上提供高达 1 Mbps 的安全、可靠的信息传输。isoSPI也比其他板载隔离解决方案便宜。图3显示了如何利用isoSPI作为菊花链或可寻址并行配置中的最后一个元件的架构。 图3.采用 isoSPI 配置的架构。 结论 电动汽车已成为主流，导致大批量采用的拐点。为了保持竞争力，系统设计人员需要密切关注电池和BMS技术，这些技术对最终用户体验有着深远的影响。电动汽车电池组监控器简化了多种电池堆监控拓扑和配置的处理。几乎在任何电压和任何电流水平下，监视器都能实现高性能、安全、灵活和可靠的电池管理系统。通过准确读取电流、电压、功率、能量、电荷、温度和时间，可立即准确评估电池 SOH 和 SOC。关键最小值、最大值和警报可以通过 isoSPI 接口进行测量、计算和报告。这减少了对主机资源、总线设计和测试以及软件设计的需求。一些数字功能包括乘法器、累加器、最小/最大寄存器、可配置警报和外部元件容差/温度补偿。LTC2949 等监视器专为独立工作或与任何多节电池监视器配合使用而设计，可满足对下一代 EV BMS 的关键需求，同时满足严格的 AEC-Q100 准则和 ISO 26262 安全标准。

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！

电动汽车充电的三大设计注意事项 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、剩余电流检测（交流和直流）、隔离安全合规性、继电器和接触器，还具有驱动功能、双向通信以及服务和用户界面。虽然充电站的目标是高效地将电力传输到车辆，但实现电力传输是其最初的功能。 【导读】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、剩余电流检测（交流和直流）、隔离安全合规性、继电器和接触器，还具有驱动功能、双向通信以及服务和用户界面。虽然充电站的目标是高效地将电力传输到车辆，但实现电力传输是其最初的功能。 根据 IHS Markit 的最新报告，到 2030 年，估计有 2000 万个公共电动汽车充电站将连接到电网，小区充电站规模预计将大幅扩展以满足需求。电动汽车充电站设计包含独特的挑战。电动汽车供应设备 (EVSE) 必须结合通信、功能安全和信息安全功能，同时提供简单的升级路径，以便适应未来的电网集成。 在本文中，我们将在可扩展硬件和软件案例中简要介绍将 TI 的 Sitara™ AM625 用于 2 级交流电动汽车充电站的三个设计注意事项。 设计注意事项 1：了解未来的通信标准和电网集成 未来的电动汽车有望成为能源来源，即在用电高峰或停电期间将存储的电能返回电网。管理这种潜在的能量交换是电网集成的一个方面，这使得通信成为电动汽车充电站的一项关键设计考量。无论是车辆充电点到电网，还是充电站到云端，前后端通信设计都必须满足充电过程中的数据、功能安全与信息安全标准，如图 1 所示。 图 1：V2G 技术 国际标准化组织 (ISO) 15118 标准概述了电动汽车和充电站之间的双向通信协议，能够交换车辆识别、充电控制和充电状态等信息，从而实现即插即充等功能。囊括前端和后端通信要求以满足 ISO 15118 标准，不仅在当前满足合规性，还能面向未来的电网集成实现设计的长期适用性。 当前选择合适的处理器集成和软件功能，可以面向未来的电网集成实现简单的优化。图 2 所示电动汽车充电设计中使用的 Sitara™ AM625 包括一个带有标准软件 开发套件 的主线 Linux® 内核，可确保高效维护和简化更新。AM625 处理器还支持安全启动以实现 IP 保护，带有内置的硬件安全模块 (HSM)，并采用先进的 电源管理 支持来优化空闲时的系统功耗。 图 2：交流充电器方框图；直流充电器方框图 设计注意事项 2：利用基于模块的设计实现灵活的交流或直流充电选项 为电动汽车充电器确定合适的连接解决方案包括考虑其用例、安装环境以及针对电网集成的扩展。商用电动汽车充电器通常需要云连接来管理计费、配电以及汽车数据洞察，您可能需要考虑在多个充电点之间进行集中数据管理的功能。小区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。 买电子元器件现货上唯样商城 开放充电协议 (OCPP) 是定义在充电站和管理数据交换的充电站网络之间通信的标准。面向该协议进行设计需要多种连接选项，可通过以太网、蜂窝、Wi-Fi® 或 Sub-1GHz 信号来实现。 为了应对灵活满足 OCPP 的挑战，电动汽车充电器需要具有多种连接选项。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，或为有线连接不可行的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具有挑战性的射频环境中时，Sub-1GHz 等低频通信在连接可靠性方面优于 LTE 。无论设计是用于商业还是住宅用途，或者充电器的位置在哪里，设计都需要灵活可靠的连接解决方案。 选择合适的连接解决方案意味着支持更高的工作温度范围，即使在温度变化很大的恶劣环境中也能确保稳定连接。此外，还要确保与商业或家庭网络的互操作性。TI 的 WL1837MOD WiLinkTM 8 模块可提供出色的射频性能，以及与其他 WiFi 设备的强大互操作性。它还集成了蓝牙，便于配置和部署。结合 Phytec 可用于大批量生产的 Phycor-am62x 多核 Arm® 处理器系统级模块，WL1837MOD 可提供生态系统软件兼容性，便于第三方软件集成，并为未来 OCPP 2.0.1 及更高版本的迁移和优化提供升级路径。 设计注意事项 3：通过信息安全与功能安全选项管理寿命 随着 ISO 15118 和 OCPP 2.0.1 未来朝着提高数据洞察（对车辆和用户数据）的方向发展，安全软件对于连接和通信都至关重要。该处理器将在实现未来电动汽车充电可扩展方面发挥关键作用，既作为监测数据质量和充电级别的系统 监视器 ，又可为深入了解支付和车辆数据提供安全网关。 ISO 15118 的应用层和传输层都支持数据安全。传输层安全 (TLS) 1.2 或更高版本对传输层通信进行加密。尽管 ISO 15118-2 的 TLS 仅在使用即插即充识别机制时是强制性的，但 TLS 在未来的 ISO 15118-20 标准中对所有用例和所有识别机制都是强制性的。AM625 具有板载 HSM 信息安全功能，例如： ● 安全启动 ● 自编程硬件 (eFuse) 密钥 ● 支持经过加密和身份验证的启动 ● 调试（联合行动组）端口 ● 在高安全性设备上默认关闭 ● eFuse 设置允许永久关闭 每个电动汽车充电设计都包含多个安全方面的内容，包括安全电缆连接、接地故障监测、 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、接地故障监测和继电器 驱动器 。 结语 电动汽车充电行业不断发展，变得更加标准化、智能和高效。设计人员必须考虑灵活的连接性和安全性，以实现与电网的长期集成。选择合适的处理器设计需要考虑不断增长的数据处理需求以及对可靠软件栈的需要。

汽车的发展，从燃油车到新能源汽车，在安全性和续航方面一直是用户关心的话题。两款车型都受到不同用户群体的关注和喜爱，国家对新能源汽车的推广也给予了很大的补贴和支持。它的安全性和续航问题，让大多数车主担心并采取观望态度，因此没有得到广泛普及。 你知道新能源汽车的驾驶方式和续航的区别吗？ 新能源汽车的主要驱动方式主要有串联式、并联式、混合动力和纯电动。在购买前，车主可以了解自己购买的驾驶类型和工作原理，然后再进行比较。 1.串联混合动力实际上是增程混合动力。基本原理是在纯电动汽车上安装增程器。发动机不能直接驱动车辆，而是通过发动机为发电机供电，然后将动力传递给电动机驱动车辆。 优点：纯电动续航里程、加速性能好、外接充电等。 缺点：传动效率低、车身重等。 2.并联式混合动力主要由发动机和电动机两套动力系统组成。他们可以单独工作，也可以协同工作。与串联式相比，发动机具有单独驱动车辆的功能。在低速时，可以用电动机驱动车辆，在高速时，发动机和电动机可以协同工作，提高动力性能。 优点：无需外接充电，续航里程长，动力强劲。 缺点：不能充分利用发动机动力等。 3. .混联式混动其实就是串并联的组合。最大的特点是发动机和电机可以同时驱动车辆行驶，发动机还可以在中低速时给电池充电。由于采用了PUC电控单元，可以在面对各种工况时智能切换驱动形式。 优点：燃油经济性，比较省油等。 缺点：制造成本高，无法获得绿色拍照。 4.纯电动汽车的驱动形式简单，结构相对简单。不需要发动机提供动力，甚至节省了笨重的变速箱。纯电动汽车在国内的普及率相对较低，充电和续航是主要问题。 优点：用车成本低，瞬间加速能力强等。 缺点：充电不方便，续航里程短等。 新能源汽车的驱动形式与电控系统息息相关，安全问题自然不言而喻。夏天来临时，汽车自燃事件时有发生，更多的问题是汽车电路故障引起的。各种线束密集分布在车体中，如：车灯、传感器、车载控制面板、电源线束等都是通过连接器接插件连接起来的。像目前流行的自动驾驶汽车，主要依靠雷达传感装置和智能电控系统的配合，对电子元器件和连接器的性能要求更加严格，承载着连接的安全性和复杂路况的稳定性。 连接器的阻燃环保和接触稳定性非常重要。 东莞市康瑞电子有限公司，是一家20多年专业从事连接器、连接线、电子线束等连接器生产厂家，主要产品有连接器、排针排母、接插件、连接线、线束、电子线、线对板连接器、线对线连接器等。公司各种资质证书齐全，技术力量雄厚，加工设备精良，检验设备完善以及拥有极强的研发能力，为您提供绿色环保高质量连接器及线束，是您最忠实可靠的合作伙伴。