一款实用的嵌入式充电桩计费控制单元主板方案

在全球能源危机和环境危机严重的大背景下，电动汽 车作为一种节能环保的绿色交通工具，得到了我国政府积极 推进与发展，充/换电站作为发展电动汽车所必须的重要配 套基础设施，具有非常重要的社会效益和经济效益。
2011年之前，国家电网建设 原则是慢充为主，2011年~2013 年，国家电网建设原则是换电为 主，随后在2014年召开的电动汽 车充换电设施标准体系完善研讨 会上，国家电网提出主导快充、 兼顾慢充的建设原则。而充电桩 的铺设力度和政府扶持力度也在 不断加大，全国各地正在纷纷涌现充电站。
2015年12月28日，质检总局、国家标准委联合国家能 源局、工信部、科技部等部门发布新修订的电动汽车充电接

图1

图2 飞凌嵌入式主控单元

图3 飞凌嵌入式AM335x计费单元
口及通信协议5项国家标准，备受市场关注的充电接口不统
一问题得到破解，新标准已于2016年1月1日起开始实施，新 标准的实施将推动充电桩互相兼容，打开行业未来的市场空 间。而越来越多的传统电源厂家也开始尝试设计生产充电 桩，因此市场上需要一种相对成熟的整体方案来解决这一需 求。飞凌嵌入式的充电桩解决方案，可以很好的帮您实现充 电桩的整机构成。
1 电动汽车充电桩功能需求
1.支持本地显示、触摸屏输入及按键输入；
2.用户可以通过非接触式 IC 卡刷卡支付充电费用,APP
软件支付；
3.通过显示屏能够进行充电方式选择、充电状态显示、
充电计费查询、消费金额显示及余额查询等；
4.根据用户选择的充电方式控制充电机对汽车电池充 电；
5.支持消费单据打印；

图4 飞凌嵌入式iMX6核心板资源列表

图5 FET335x核心板+制式底板资源
7.能够监测汽车电池的电压、电流、温度；
8.支持外接电度表；
9.支持语音提示；
10.能够通过 CAN、以太网或 GPRS 进行数据传输；
11.本地大数据量存储（图片、广告、充电记录等）；

图6 飞凌嵌入式iMX6计费控制单元

图7 飞凌嵌入式iMX6核心板
12.支持远程升级应用程序。
飞凌嵌入式的核心模块可以作为充电桩的主控单元， 通过我们的核心模块，可以做到软硬件接口连接相应输入/ 输出组件，完成人机显示、参数设置、计量计费、支付、数 据采集、数据传送、数据加解密、控制充电设备启停、联网 通信等功能，整体框图如下：
根据用户的实际需求，飞凌嵌入式提供两套各有特点 的方案

2 飞凌嵌入式AM335x解决方案
FET335x核心模块是飞凌嵌入式针对充电桩功能需求推 出的一款工业级核心板。充电桩作为充电机为电动汽车充 电的辅助设备，需要进行通讯的内部设备较多，且多为RS-
232，RS485，CAN接口。FET335x核心模块提供了丰富的接 口资源，可以满足充电桩在设计过程中的各种需求，其工业 级标准可保证在室外环境的稳定运行。
充电桩的数据处理、计费控制单元、人机交互等功能 主要通过飞凌FET335x核心模块来实现。它采用Cortex-A8 架 构，工作频率高达800MHz，预装Linux操作系统。
AM335x方案特点如下：

图8 飞凌嵌入式iMX6核心板资源列表
1、整套方案完全符合国网充电桩标准技术规范；
2、ARM Cortex-A8 TI3354处理器，为国网电动汽车非 车载直流充电机通用技术规范中指定的计费控制单元的主 控CPU，核心模块所有元器件均达到工业级-40~85°温度范 围；
3、友好的人机交互界面，Linux+QT的界面显示，采用
LVDS接口7吋屏，四线电阻触摸，确保稳定性且易操作；
4、支持485接口和电能计量装置通讯；
5、支持CAN总线与电动汽车的BMS通讯，实现对电动 汽车电池的电量测量，充电控制，支持CAN总线与充电控 制器进行通讯；
6、可通过IO模拟ISO7816接口连接ESAM/PSAM模块， 完全符合国网计费单元加密芯片要求，并最大化节省串口资 源；
7、可实现语音系统提示，更加人性化；
8、可搭载北斗或GPS模块，进行充电桩的地理定位；
9、可匹配多种制式读卡器，方便用户非接触式刷卡；
10、本地SD/MMC存储卡，可实现本地大容量数据存 储；
11、可连接热敏打印机，方便消费单据打印；
12、千兆以太网接口，3G/4G模块，满足不同环境下的 网络传输需求；
13、方便客户个性化定制

图9 iMX6核心板+制式底板功能示意图
图示：FET335x核心板
FET335x核心板+制式底板功能示意图如下：
3 飞凌嵌入式iMX6核心模块方案
iMX6核心模块是飞凌嵌入式为了加强充电桩人机交互 体验所推出的一款工业级核心板。iMX6核心板采用Cortex- A9架构，CPU为四核1G Hz主频，可流畅运行Android操作系 统，具有强大的多媒体处理能力，支持双屏异显，可同时搭 载一路LCD或一路LVDS 7吋屏外加一路HDMI显示屏。
iMX6方案特点如下：
1 、 双 屏 异 显 ， L C D / LV D S 屏 作 为 人 机 交 互 界 面 ，
HDMI屏可用作媒体播放，实现广告机功能；
2、流程运行Android系统，人机交互体验更好；
3、强大的多媒体处理能力，可播放高清视频，轻松扩 展出广告机功能；
4、支持485接口和电能计量装置通讯；
5、支持CAN总线与电动汽车的BMS通讯，实现对电动 汽车电池的电量测量，充电控制，支持CAN总线与充电控 制器进行通讯；
5、可通过IO模拟ISO7816接口连接ESAM/PSAM模块， 完全符合国网计费单元加密芯片要求，并最大化节省串口资 源；
6、可实现语音系统提示，更加人性化；
7、可搭载北斗或GPS模块，进行充电桩的地理定位；
8、可匹配多种制式读卡器，方便用户非接触式刷卡；
9、本地SD/MMC存储卡，可实现本地大容量数据存 储；
10、 可连接热敏打印机， 方便消费单据打印；
11、千兆以太网接口，3G/4G模块，满足不同环境下的网络传输需求；
12、方便客户个性化定制 iMX6核心板+制式底板功能示意图如下： 保定飞凌嵌入式技术有限公司是华智集团旗下的一家
专注于ARM嵌入式核心控制系统研发、设计和生产的专业 板卡制造企业。经过多年发展，公司拥有了业内一流的软硬
件研发团队，建立了北京和保定两大研发基地，作为中国软件行业协会嵌入式系统分会理事会员单位，保定飞凌嵌入式技术有限公司不断进取在嵌入式技术方面力求创新，积累了丰富的研发及产品实施经验，并且同三星、TI、飞思卡尔 等主流芯片厂商建立了紧密的合作伙伴关系，公司推出的 ARM9、ARM11、Cortex等系列嵌入式主控产品已经帮助数 千家企业完成了产品的快速开发上市，广泛应用于商业、通 信能源、医疗、交通、导航、环境监测等众多领域，保定飞 凌嵌入式技术有限公司ARM核心板已经成为众多嵌入式产品开发企业研发、应用的首选。