
直流充電樁融合了電力電子技術、嵌入式技術和IoT技術。一款高端的充電樁,有多個MCU(為表述方便,文中將DSP、單片機、ARM等不同類型的芯片都統稱為MCU),譬如能效電氣自有品牌的高端充電樁U20,以及能效電氣為蔚來汽車和小鵬汽車打造的高端20kW充電樁,里面總共有8個MCU,分別控制PFC、DC/DC(下文簡寫成DC)、CCU、TCU、藍牙模組、4G模組、燈語,風扇,有8個嵌入式的程序。
為了實現遠端控制,還要開發手機APP程序,服務器程序。在PFC和DC之間,DC和CCU之間,CCU和TCU之間,TCU和云平臺之間都有“通信”,包括串口通信,CAN通信或者無線通信。既然有通信,就有“通信協議”。通信協議定義了通信物理層、數據鏈路層及應用層。我們通常將一個或多個具有相同參數組編號的“CAN數據幀”稱為“報文”。最常提及的“報文”是充電樁和車輛之間,也即CCU和BMS之間。
電力電子技術已全面進入數字控制時代。充電模塊包括PFC和DC兩個部分,都是采用了基于DSP或ARM的數字控制技術。PFC和DC之間有一些必要的信息交互,信息量不是很大,為節省成本考慮,一般就用串口通信方式實現。
動力電池的BMS是充電系統的大腦,充電樁里的充電控制器(CCU,Charging Control Unit)和BMS之間進行通信,兩者之間采用CAN通信,有國標《GB/T 27930,電動汽車非車載傳導式充電機與電池管理系統之間的通信協議》定義了兩者之間的協議。遠程信息控制器(TCU,Telematics Control Unit)和后臺以及CCU之間進行信息交互,TCU接收CCU的信息,再傳遞給云平臺。CCU和TCU可以分開成兩個基于ARM的單板實現,也可以用一個ARM實現。CCU和TCU之間是企業的自有協議,可以采用CAN通信或串口通信。TCU通過無線通信的方式和云平臺連接,對接的協議也是自有協議。這些MCU組成的系統框圖如圖1所示。在不同廠家的云平臺之間也可以進行通信,云和云的連接有“中電聯”互聯互通標準、《T/CEC 102.1—2016電動汽車充換電服務信息交換》。