[充電樁]飛凌嵌入式充電樁解決方案-計費控制單元
前 言
在全球能源危機和環境危機嚴重的大背景下，電動汽車作為一種節能環保的綠色交通工具，得到了我國政府積極推進與發展，充/換電站作為發展電動汽車所必須的重要配套基礎設施，具有非常重要的社會效益和經濟效益。
2011年之前，國家電網建設原則是慢充為主，2011年~2013年，國家電網建設原則是換電為主，隨后在2014年召開的電動汽車充換電設施標準體系完善研討會上，國家電網提出主導快充、兼顧慢充的建設原則。而充電樁的鋪設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充電站。一些小區的停車場也已掛載家用充電樁。
2015年12月28日，質檢總局、國家標準委聯合國家能源局、工信部、科技部等部門發布新修訂的電動汽車充電接口及通信協議5項國家標準，備受市場關注的充電接口不統一問題得到破解，新標準已于2016年1月1日起開始實施，新標準的實施將推動充電樁互相兼容，打開行業未來的市場空間。而越來越多的傳統電源廠家也開始嘗試設計生產充電樁，而充電樁內部的主要構成部件之一的計費控制單元模塊是ARM架構的電路板，傳統電源廠家對ARM架構并不熟悉和精通，因此市場上需要一種相對成熟的計費控制單元方案解決這一需求。
飛凌嵌入式專注ARM嵌入式技術多年，針對充電樁計費控制單元國網標準做出了一套完整的計費控制單元方案，可供傳統電源廠家直接拿來使用。
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.通過顯示屏能夠進行充電方式選擇、充電狀態顯示、充電計費查詢、消費金額顯示及余額查詢等;
4.根據用戶選擇的充電方式控制充電機對汽車電池充電;
5.支持消費單據打印;
7.能夠監測汽車電池的電壓、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、以太網或 GPRS 進行數據傳輸;
11.本地大數據量存儲（圖片、廣告、充電記錄等）;
12.支持遠程升級應用程序。
飛凌嵌入式的充電計費控制單元可以做到軟硬件接口連接相應輸入/輸出組件，完成人機顯示、參數設置、計量計費、支付、數據采集、數據傳送、數據加解密、控制充電設備啟停、聯網通信等功能，整體框圖如下：
計費控制單元方案
飛凌嵌入式的充電樁計費控制單元為核心板加底板結構。FET335x核心板是飛凌嵌入式針對充電樁功能需求推出的一款工業級核心板。充電樁作為充電機為電動汽車充電的輔助設備，需要進行通訊的內部設備較多，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計過程中的各種需求，其工業級標準可保證在室外環境的穩定運行。而針對國網標準定制的計費控制單元底板則將標準內的所有功能接口引出。
此套方案特點如下：
●整套方案完全符合國網充電樁標準技術規范；
●ARM Cortex-A8 TI3354處理器，為國網電動汽車非車載直流充電機通用技術規范中指定的計費控制單元的主控CPU，品質穩定，核心模塊所有元器件達到工業級-40~85°溫度范圍；
●具有友好的人機交互界面，Linux+QT的界面顯示，采用LVDS接口的7吋屏，四線電阻觸摸，確保穩定性且便于操作；
●支持485接口和電能計量裝置通訊；
●支持CAN總線與電動汽車的BMS通訊，實現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行通訊；
●可通過IO模擬ISO7816接口連接ESAM/PSAM模塊，完全符合國網計費單元加密芯片要求，并最大化節省串口資源；
●可實現語音系統提示，更加人性化；
●可搭載北斗或GPS模塊，進行充電樁的地理定位；
●可匹配多種制式讀卡器，方便用戶非接觸式刷卡；
●本地SD/MMC存儲卡，可實現本地大容量數據存儲；
●可連接熱敏打印機，方便消費單據打印；
●千兆以太網接口，3G/4G模塊，滿足不同環境下的網絡傳輸需求；
●方便客戶個性化定制
充電樁計費控制系統技術規格書
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充電樁計費控制系統技術規格與參數 |
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CPU主頻 |
廠家：TI AM3354 Sitara ARM 架構：Cortex-A8 主頻：800MHz |
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內存 |
容量：512MB 廠家：ISSI |
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FLASH |
容量：1GB 廠家：鎂光 |
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外擴存儲 |
標準SD卡接口，外插式安裝支持最高16G SD卡。 |
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移動通信 |
功能：支持中國移動、中國聯通、中國電信4G。 支持中國移動、中國聯通3G/2G 1個標準SIM卡插槽，支持外插式安裝。 型號：ME909S-821 廠家：華為 接口：MINI PCI-E接口 |
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定位 |
支持北斗&gps雙系統的定位模塊。 規格型號：1612 廠家：合芯星通 接口：焊接到底板（16*12mm封裝） |
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ESAM |
支持ESAM芯片。ISO7816協議。 板載芯片， |
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PSAM |
支持PSAM 板載芯片， |
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DO |
6路220V/5A； 繼電器隔離。 接口：兩個3.81間距，6位端子座 |
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DI |
共6路，外部提供空節點。 內部提供隔離12V，光電隔離。 接口：一個3.81間距，7位段子座 （一位GND） |
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鍵盤接口 |
鍵盤：4×4鍵盤，IIC接口配置。 接口：10P，2.0間距雙排插座 |
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觸摸彩屏接口 |
LVDS顯示接口（插座形式為DVI-I或者D型插頭可選模式），兼容4線電阻觸摸屏接口。LCD接口預留接8080單色屏 |
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掉電檢測 |
1路GPIO，使用超級電容一組，預留鋰電池插座接口 容量：5.5V,4F |
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UART |
UART共8路：（國網標準是7個） （1）RS232/UART≥5路： UART-01：調試串口。DB9插座 UART-02：連接ESAM或者PSAM； UART-04：連接GPRS模塊，焊接到底板 UART-05：連接外置讀卡器。 UART-06：連接板載藍牙模塊，焊接到底板 UART-07：連接gps&北斗雙模定位模塊，焊接到底板 UART-08：預留232接口同時和485接口復用，485接口需要加入隔離芯片，接口和另一路485一致。 （2）RS485 1路： UART-03：連接外置表計， 接口：3P，3.81間距 |
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USB HOST |
數量：1路 接口：標準USB A接口，用于插入U盤。 方案：芯片使用USB2514進行USB擴展。 |
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CAN BUS |
數量：2路 功能：CAN-01：CAN2.0 B，125/250kbps，與充電控制器通信。 CAN-02：CAN2.0 B，125/250kbps，備用。 方案：使用ISO1050 CAN隔離芯片+DCDC接口：兩個3P，3.81間距 |
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網絡 |
數量：2路。10/100M 接口：RJ45 功能：RJ45-01：10/100M，用于連接上級系統。RJ45-02：10/100M，備用。 方案：使用LAN8720百兆網卡芯片 |
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聲音 |
內置功放，≥0.5W，2.54mm間距 2P插座，標準3.5圓孔，立體聲。 板載GPIO接口蜂鳴器。 方案：使用TLV3106，IIS接口的音頻芯片 |
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RTC時鐘。板載CR2032電池，具有掉電保持至少1年功能 方案：芯片使用IIC接口的R8010時鐘芯片 |
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電源 |
輸入額定電壓：DC12V，輸入范圍DC9V-15V,具備反接保護。 額定功率：20W 為讀卡器提供5V電源。 接口：3P，3.81間距 |
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尺寸 |
200mm×150mm。 |
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安裝 |
導軌式或螺絲直接固定安裝。 |
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軟件系統 |
Linux內核版本：3.14或3.2； GCC：gcc-linaro-4.9-2015.02或者4.5.3； QT：4.8.6或者4.8.5； 電阻式觸摸屏驅動依賴庫：tslib-1.4。 |
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工作和存儲環境 |
濕度：5％～95％，無凝露。 工作溫度：-40℃～70℃ 存儲溫度：-40℃～85℃ |
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備注：底板可印制需方品牌LOGO |
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充電計費控制單元核心板介紹：
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FET335xD工業級核心板參數 |
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CPU |
TI AM335X Cortex-A8處理器 |
I2C |
3路 |
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架構 |
ARMv7 Cortex-A8 |
2路 |
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主頻 |
800MHz |
CAN |
2路 |
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內存 |
512M DDR3 |
USB Host |
1路USB HOST 2.0 |
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FLASH |
256M SLC NandFlash |
USB DEVICE |
1路 USB DEVICE 2.0 |
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工作電壓 |
5V電壓供電 |
SD/MMC/SDIO |
3路MMC接口 |
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2D / 3D |
支持 |
Ethernet |
2路千兆以太網 |
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圖形處理器 |
PowerVR SGX530 |
UART/IrDA |
6路 |
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硬件看門狗 |
SP706SEN |
EINT/GPIO |
支持 |
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電源管理 |
TPS65217C |
ADC |
8路 |
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尺寸 |
46mm*70mm |
Video Codec |
軟件編解碼 |
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接口方式 |
插針 |
EBI BUS |
16位數據總線，12位地址總線 |
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操作系統 |
Linux3.2/Android4.2/WinCE7.0/WinCE6.0/StarterWare |
JTAG接口 |
1路 |
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LCD |
RGB 16位 |
EEPROM |
支持，用于加密 |
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Audio |
IIS接口 |
PWM |
1路（用戶背光） |
底板功能示意圖
注：飛凌嵌入式除了目前針對國網標準所做的計費控制單元外，還可以根據客戶實際需求為客戶定制非國網標準的充電樁計費控制單元方案，歡迎咨詢
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