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電動汽車充電不僅需要充電站車道上的電源插座。隨著電動汽車數(shù)量的增加，電能需求得到了改善，電網(wǎng)管理系統(tǒng)得到了改進(jìn)，充電器的能效得到了提高，家庭能源管理得到了整合。

人們對家庭和辦公空間的智能充電和更快的充電有很大的需求，這需要從交流充電器轉(zhuǎn)向直流充電器。此外，還需要考慮安全問題，包括電動汽車電池的認(rèn)證。用戶還希望在任何地方充電，可以隨時隨地安全支付，也可以將充電與單個中心賬戶和賬單相關(guān)聯(lián)。

安全是核心

充電解決方案必須使用安全元件才能滿足ISO 15118等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或相關(guān)校準(zhǔn)法規(guī)Eichrecht）。比如最新的恩智浦EdgeLockSE05x一系列嵌入式安全解決方案有助于確保整個價值鏈安全抵抗網(wǎng)絡(luò)攻擊，同時確保連接點(diǎn)的安全性和易用性。

為避免未經(jīng)授權(quán)的訪問，基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可以使用NFC安全協(xié)議通過實(shí)體智能卡或智能手機(jī)解鎖電動汽車充電站。這些功能還支持其他智能城市的應(yīng)用，如停車和公共交通。恩智浦的智能卡解決方案可以充分利用其在全球750多個智能城市建立的大型智能卡解決方案MIFARE免接觸生態(tài)系統(tǒng)。

通電

許多充電站都在使用交流電。一般為單相交流電，但使用三相交流電的充電站逐漸增加。目前，雖然高壓直流充電站數(shù)量較少，但正在增加。與交流充電站相比，高壓直流充電站站，可以縮短充電時間。因此，大多數(shù)電動汽車OEM供應(yīng)商希望共同開發(fā)這兩種充電方式。這意味著他們可以從恩智浦的技術(shù)組件中受益，簡化開發(fā)，改進(jìn)再利用。

電動汽車充電解決方案

充電站，或電動汽車電源設(shè)備（EVSE），除了與用戶互動外，還需要與電網(wǎng)通信，實(shí)現(xiàn)負(fù)載平衡，汽車到電網(wǎng)（V2G）（符合ISO 1518標(biāo)準(zhǔn))、智能充電、開放充電點(diǎn)協(xié)議（OCPP）還有收費(fèi)等功能。

使用恩智浦IW620雙頻解決方案(結(jié)合Wi-Fi和藍(lán)牙)，或者適合使用sub-GHz協(xié)議的OL2385射頻收發(fā)器ISM將移動網(wǎng)絡(luò)添加到通信技術(shù)中。這些技術(shù)可以與LPC55S69等器件以及PLC等有線通信設(shè)備結(jié)合使用，LPC55S69是實(shí)現(xiàn)NBIoT理想選擇。

與之密切相關(guān)的是基于SE05x通過使用端到端加密技術(shù)身份驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)賬單數(shù)據(jù)等敏感信息的交換。它還可以管理車載充電器（OBC）數(shù)據(jù)交換與后端服務(wù)器。

該控制器板將通過安全和外部通信模塊管理主要功能和服務(wù)，如高級通信和運(yùn)行EVSE協(xié)議棧用于應(yīng)用。其中包括為V2G通信定義的ISO 也可能包括15118標(biāo)準(zhǔn)OCPP。從MIMX8xx MPU基于應(yīng)用處理器Arm Cortex-M7實(shí)時MCU內(nèi)核的MIMXRT11xx系列，再到基礎(chǔ)Cortex-M33的MCU的最新LPC55x系列。

EVSE的系統(tǒng)視圖

智能充電

智能墻充電箱和充電站通常是云連接。消費(fèi)者、充電站和云通常通過以太網(wǎng)連接Wi-Fi 6、Zigbee或者其他無線技術(shù)進(jìn)行處理。智能充電站通常與智能計量解決方案相結(jié)合，增加了數(shù)據(jù)處理的數(shù)量和復(fù)雜性。

充電CTS代理站云連接(云注冊)需要簡單的指配和驗(yàn)證流程來保持高安全性。恩智浦通過它SE05x和EdgeLock 2GO該服務(wù)還可以驗(yàn)證消費(fèi)記錄、支付數(shù)據(jù)等敏感用戶數(shù)據(jù)，以支持主要云合作伙伴的零接觸注冊流程。

此外，服務(wù)自動駕駛汽車也對充電站提出了新的要求。自動駕駛汽車需要在沒有人類或（昂貴）機(jī)器人助手的情況下，準(zhǔn)確地導(dǎo)航到充電站進(jìn)行充電。這可以依賴于超寬帶（UWB）實(shí)現(xiàn)高精度定位無線技術(shù)，使自動駕駛車輛能夠準(zhǔn)確地將自己引導(dǎo)到正確的位置。

云連接參考設(shè)計

我們的云連接電動汽車充電站參考設(shè)計EasyEVSE恩智浦集成了多種產(chǎn)品，幫助客戶加快創(chuàng)新，簡化設(shè)計流程。客戶可以在恩智浦i.MX RT1064跨界MCU基于快速加載Azure RTOS應(yīng)用軟件安全地連接模擬電動汽車充電站Microsoft Azure IoT Central。參考設(shè)計采用恩智浦Kinetis計量MCU，它包括自己的參考設(shè)計、原理圖和測量軟件。由于需要在汽車、電動汽車站和云之間實(shí)現(xiàn)安全通信，本參考設(shè)計顯示了如何使用恩智浦EdgeLock滿足安全元件ISO 15118信息安全和功能安全要求。客戶可以將該平臺視為完整和差異化EVSE系統(tǒng)基礎(chǔ)。

電動汽車充電的本地儲存

隨著充電站從交流電到直流電，電網(wǎng)必須滿足高功率（350千瓦或更高）輸出的峰值要求，電池電壓高達(dá)1萬V。電池和恩智浦的電池管理系統(tǒng)可用于本地存儲（BMS）解決這個問題。當(dāng)本地電池充滿電時，可以先向電動汽車輸送電量，然后從電網(wǎng)中獲得更多的電量。

當(dāng)沒有電動汽車充電時，當(dāng)?shù)仉姵乜梢酝ㄟ^電網(wǎng)甚至現(xiàn)場太陽能電池陣列充電，以緩解電網(wǎng)的需求高峰，并確保停電時的電力供應(yīng)。電池管理單元需要實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)氐碾娏ζ胶猓˙MU），包括恩智浦FS32K支持功能安全的電源管理系列IC、支持無軟件電池組BMS提供電池狀態(tài)值的網(wǎng)關(guān)、高精度模擬前端等。

結(jié)語

電動汽車越來越受歡迎，因此需要開發(fā)大量安全可靠的充電站。

恩智浦在電源轉(zhuǎn)換、安全數(shù)據(jù)交易和設(shè)備身份驗(yàn)證方面具有豐富的經(jīng)驗(yàn)。在電動汽車充電中，這兩個領(lǐng)域以一種新的方式結(jié)合在一起。

評估套件和參考設(shè)計的數(shù)量逐漸增加，可以滿足交流和直流充電站的大部分需求。恩智浦愿意為制造商和服務(wù)提供商提供建議，以支持電動汽車行業(yè)的快速增長。

EdgeLock、Kinetis、MIFARE、MIFARE標(biāo)識、NXP和NXP標(biāo)志是恩智浦的商標(biāo)。Arm和Cortex是Arm Limited(或其子公司)在美國和/或其他地區(qū)的商標(biāo)或注冊商標(biāo)。相關(guān)技術(shù)可能受到專利、版權(quán)、設(shè)計和商業(yè)秘密的保護(hù)。保留所有權(quán)。Azure是微軟的注冊商標(biāo)。Bluetooth字標(biāo)和標(biāo)志是Bluetooth SIG恩智浦半導(dǎo)體許可使用注冊商標(biāo)。所有其他產(chǎn)品或服務(wù)名稱都是其所有者的財產(chǎn)。

作者：

Mark Swinburn

恩智浦半導(dǎo)體EMEA電動汽車充電設(shè)備和智能家電部門負(fù)責(zé)人

Mark他在電子設(shè)計領(lǐng)域有30多年的工作經(jīng)驗(yàn)。在過去的十年里，他主要負(fù)責(zé)恩智浦MCU、連接和信息安全業(yè)務(wù)。