飛凌嵌入式充電樁計費控制單元主板解決方案

前言
     在全球能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)嚴(yán)重的大背景下，電動汽 車作為一種節(jié)能環(huán)保的綠色交通工具，得到了我國政府積極 推進(jìn)與發(fā)展，充/換電站作為發(fā)展電動汽車所必須的重要配 套基礎(chǔ)設(shè)施，具有非常重要的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
2011年之前，國家電網(wǎng)建設(shè) 原則是慢充為主，2011年~2013 年，國家電網(wǎng)建設(shè)原則是換電為 主，隨后在2014年召開的電動汽 車充換電設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)體系完善研討 會上，國家電網(wǎng)提出主導(dǎo)快充、 兼顧慢充的建設(shè)原則。而充電樁 的鋪設(shè)力度和政府扶持力度也在 不斷加大，全國各地正在紛紛涌現(xiàn)充電站。
2015年12月28日，質(zhì)檢總局、國家標(biāo)準(zhǔn)委聯(lián)合國家能 源局、工信部、科技部等部門發(fā)布新修訂的電動汽車充電接

圖1

圖2 飛凌嵌入式主控單元    

圖3 飛凌嵌入式AM335x計費單元
口及通信協(xié)議5項國家標(biāo)準(zhǔn)，備受市場關(guān)注的充電接口不統(tǒng)
一問題得到破解，新標(biāo)準(zhǔn)已于2016年1月1日起開始實施，新 標(biāo)準(zhǔn)的實施將推動充電樁互相兼容，打開行業(yè)未來的市場空 間。而越來越多的傳統(tǒng)電源廠家也開始嘗試設(shè)計生產(chǎn)充電 樁，因此市場上需要一種相對成熟的整體方案來解決這一需 求。飛凌嵌入式的充電樁解決方案，可以很好的幫您實現(xiàn)充 電樁的整機(jī)構(gòu)成。
1  電動汽車充電樁功能需求
1.支持本地顯示、觸摸屏輸入及按鍵輸入；
2.用戶可以通過非接觸式 IC 卡刷卡支付充電費用,APP
軟件支付；
3.通過顯示屏能夠進(jìn)行充電方式選擇、充電狀態(tài)顯示、
充電計費查詢、消費金額顯示及余額查詢等；
4.根據(jù)用戶選擇的充電方式控制充電機(jī)對汽車電池充 電；
5.支持消費單據(jù)打印；

圖4  飛凌嵌入式iMX6核心板資源列表  

圖5  FET335x核心板+制式底板資源
7.能夠監(jiān)測汽車電池的電壓、電流、溫度；
8.支持外接電度表；
9.支持語音提示；
10.能夠通過 CAN、以太網(wǎng)或 GPRS 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；
11.本地大數(shù)據(jù)量存儲（圖片、廣告、充電記錄等）；

圖6 飛凌嵌入式iMX6計費控制單元

圖7  飛凌嵌入式iMX6核心板
12.支持遠(yuǎn)程升級應(yīng)用程序。
飛凌嵌入式的核心模塊可以作為充電樁的主控單元， 通過我們的核心模塊，可以做到軟硬件接口連接相應(yīng)輸入/ 輸出組件，完成人機(jī)顯示、參數(shù)設(shè)置、計量計費、支付、數(shù) 據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)加解密、控制充電設(shè)備啟停、聯(lián)網(wǎng) 通信等功能，整體框圖如下：
根據(jù)用戶的實際需求，飛凌嵌入式提供兩套各有特點 的方案

2  飛凌嵌入式AM335x解決方案
FET335x核心模塊是飛凌嵌入式針對充電樁功能需求推 出的一款工業(yè)級核心板。充電樁作為充電機(jī)為電動汽車充 電的輔助設(shè)備，需要進(jìn)行通訊的內(nèi)部設(shè)備較多，且多為RS-
232，RS485，CAN接口。FET335x核心模塊提供了豐富的接 口資源，可以滿足充電樁在設(shè)計過程中的各種需求，其工業(yè) 級標(biāo)準(zhǔn)可保證在室外環(huán)境的穩(wěn)定運行。
充電樁的數(shù)據(jù)處理、計費控制單元、人機(jī)交互等功能 主要通過飛凌FET335x核心模塊來實現(xiàn)。它采用Cortex-A8 架 構(gòu)，工作頻率高達(dá)800MHz，預(yù)裝Linux操作系統(tǒng)。
AM335x方案特點如下：

圖8  飛凌嵌入式iMX6核心板資源列表
1、整套方案完全符合國網(wǎng)充電樁標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范；
2、ARM Cortex-A8 TI3354處理器，為國網(wǎng)電動汽車非 車載直流充電機(jī)通用技術(shù)規(guī)范中指定的計費控制單元的主 控CPU，核心模塊所有元器件均達(dá)到工業(yè)級-40~85°溫度范 圍；
3、友好的人機(jī)交互界面，Linux+QT的界面顯示，采用
LVDS接口7吋屏，四線電阻觸摸，確保穩(wěn)定性且易操作；
4、支持485接口和電能計量裝置通訊；
5、支持CAN總線與電動汽車的BMS通訊，實現(xiàn)對電動 汽車電池的電量測量，充電控制，支持CAN總線與充電控 制器進(jìn)行通訊；
6、可通過IO模擬ISO7816接口連接ESAM/PSAM模塊， 完全符合國網(wǎng)計費單元加密芯片要求，并最大化節(jié)省串口資 源；
7、可實現(xiàn)語音系統(tǒng)提示，更加人性化；
8、可搭載北斗或GPS模塊，進(jìn)行充電樁的地理定位；
9、可匹配多種制式讀卡器，方便用戶非接觸式刷卡；
10、本地SD/MMC存儲卡，可實現(xiàn)本地大容量數(shù)據(jù)存 儲；
11、可連接熱敏打印機(jī)，方便消費單據(jù)打印；
12、千兆以太網(wǎng)接口，3G/4G模塊，滿足不同環(huán)境下的 網(wǎng)絡(luò)傳輸需求；
13、方便客戶個性化定制

圖9  iMX6核心板+制式底板功能示意圖
圖示：FET335x核心板
FET335x核心板+制式底板功能示意圖如下：
3 飛凌嵌入式iMX6核心模塊方案
iMX6核心模塊是飛凌嵌入式為了加強(qiáng)充電樁人機(jī)交互 體驗所推出的一款工業(yè)級核心板。iMX6核心板采用Cortex- A9架構(gòu)，CPU為四核1G Hz主頻，可流暢運行Android操作系 統(tǒng)，具有強(qiáng)大的多媒體處理能力，支持雙屏異顯，可同時搭 載一路LCD或一路LVDS 7吋屏外加一路HDMI顯示屏。
iMX6方案特點如下：
1 、 雙 屏 異 顯 ， L C D / LV D S 屏 作 為 人 機(jī) 交 互 界 面 ，
HDMI屏可用作媒體播放，實現(xiàn)廣告機(jī)功能；
2、流程運行Android系統(tǒng)，人機(jī)交互體驗更好；
3、強(qiáng)大的多媒體處理能力，可播放高清視頻，輕松擴(kuò) 展出廣告機(jī)功能；
4、支持485接口和電能計量裝置通訊；
5、支持CAN總線與電動汽車的BMS通訊，實現(xiàn)對電動 汽車電池的電量測量，充電控制，支持CAN總線與充電控 制器進(jìn)行通訊；
5、可通過IO模擬ISO7816接口連接ESAM/PSAM模塊， 完全符合國網(wǎng)計費單元加密芯片要求，并最大化節(jié)省串口資 源；
6、可實現(xiàn)語音系統(tǒng)提示，更加人性化；
7、可搭載北斗或GPS模塊，進(jìn)行充電樁的地理定位；
8、可匹配多種制式讀卡器，方便用戶非接觸式刷卡；
9、本地SD/MMC存儲卡，可實現(xiàn)本地大容量數(shù)據(jù)存 儲；
10、 可連接熱敏打印機(jī)， 方便消費單據(jù)打印；
11、千兆以太網(wǎng)接口，3G/4G模塊，滿足不同環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)傳輸需求；
12、方便客戶個性化定制 iMX6核心板+制式底板功能示意圖如下： 保定飛凌嵌入式技術(shù)有限公司是華智集團(tuán)旗下的一家
專注于ARM嵌入式核心控制系統(tǒng)研發(fā)、設(shè)計和生產(chǎn)的專業(yè) 板卡制造企業(yè)。經(jīng)過多年發(fā)展，公司擁有了業(yè)內(nèi)一流的軟硬
件研發(fā)團(tuán)隊，建立了北京和保定兩大研發(fā)基地，作為中國軟件行業(yè)協(xié)會嵌入式系統(tǒng)分會理事會員單位，保定飛凌嵌入式技術(shù)有限公司不斷進(jìn)取在嵌入式技術(shù)方面力求創(chuàng)新，積累了豐富的研發(fā)及產(chǎn)品實施經(jīng)驗，并且同三星、TI、飛思卡爾 等主流芯片廠商建立了緊密的合作伙伴關(guān)系，公司推出的 ARM9、ARM11、Cortex等系列嵌入式主控產(chǎn)品已經(jīng)幫助數(shù) 千家企業(yè)完成了產(chǎn)品的快速開發(fā)上市，廣泛應(yīng)用于商業(yè)、通 信能源、醫(yī)療、交通、導(dǎo)航、環(huán)境監(jiān)測等眾多領(lǐng)域，保定飛 凌嵌入式技術(shù)有限公司ARM核心板已經(jīng)成為眾多嵌入式產(chǎn)品開發(fā)企業(yè)研發(fā)、應(yīng)用的首選。