如何使用無線技術(shù)控制大功率快速充電

一、傳統(tǒng)方式充電的弊端

如圖 1所示，傳統(tǒng)的新能源汽車是采用充電槍的方式進(jìn)行充電，每次操作都是需要人工控制，在多次使用插拔的過程中充電槍和汽車充電接口之間的間隙會逐漸變大，這樣容易產(chǎn)生放電，導(dǎo)致充電槍燒毀。這種情況下，增加了不必要的維修成本，更嚴(yán)重地會發(fā)生觸電安全事故或火災(zāi)等情況。

另外，傳統(tǒng)方式充電電流最大不超過250A，充電功率較低，充電時間相對較長。隨著汽車智能化、電動化、網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展，未來新能源汽車采用大功率的快充方式也將成為新的趨勢，進(jìn)而提高汽車充電速度，大幅縮短充電時間。倘若依舊采用充電槍的模式，則只會造成更大的困擾。那么，工程師們應(yīng)將如何解決這一問題，實現(xiàn)大功率快速充電呢?下文做簡單介紹。

圖 1 傳統(tǒng)充電方式

二、無線技術(shù)控制充電流程

為了解決傳統(tǒng)充電模式的安全隱患及操作繁瑣問題，充電弓方案應(yīng)運而生。如圖 2所示，是無線技術(shù)控制充電的原理圖。充電弓的第一無線通訊模塊與汽車中的第二無線通訊模塊可配對進(jìn)行無線通訊，完成充電配置，使充電弓下降并進(jìn)行觸式充電，無需人工干預(yù)，實現(xiàn)大功率快速充電。

圖 2 無線技術(shù)控制充電原理圖

如圖3所示，是新一代智能網(wǎng)聯(lián)汽車整車架構(gòu)。從圖中可以看出，新一代汽車整車架構(gòu)中車載以太網(wǎng)與CAN FD共存，而絕大多數(shù)ECU是通過CAN FD來通訊的。這就意味著，新一代智能網(wǎng)聯(lián)車在通過無線技術(shù)控制充電的過程中，存在著CAN FD轉(zhuǎn)Wifi的需求，進(jìn)而實現(xiàn)CAN FD控制通訊，無線技術(shù)控制汽車的快速充電。

圖 3 新一代智能網(wǎng)聯(lián)汽車整車架構(gòu)

如圖4所示，汽車與充電弓連接通訊，需要在汽車與和充電弓上分別內(nèi)置CAN FD轉(zhuǎn)WiFi的設(shè)備，當(dāng)汽車靠近充電弓時，完成無線連接，控制充電弓的升降，實現(xiàn)充電數(shù)據(jù)傳輸。CAN FD提供更高的傳輸速率和數(shù)據(jù)量，能更快更可靠的實現(xiàn)汽車和充電弓的握手通訊，從而加強(qiáng)工程師對充電的控制。工程師可以通過駕駛艙中的屏幕實時查看電池容量、電壓、電流等參數(shù)，并可對充電故障實時監(jiān)控，保證充電安全。

圖 4 新能源汽車充電弓

三、高性能WiFi轉(zhuǎn)CAN FD設(shè)備——CANFDWIFI-100U

隨著無線技術(shù)控制充電與CANFD的應(yīng)用需求增多，廣州致遠(yuǎn)電子有限公司推出一款WiFi與CAN(FD)-bus的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換設(shè)備——CANFDWIFI系列，可以應(yīng)用在云軌無線充電以及新能源汽車充電等眾多場合，能夠幫助工程師快速測試充電設(shè)備的性能以及完成充電控制任務(wù)。

如圖5所示，CANFDWIFI-100U產(chǎn)品集成高速 528MHz 主頻 M7 內(nèi)核處理器，內(nèi)部集成了1路最高波特率為5Mbps的CAN(FD) 接口、1路10M/100M自適以太網(wǎng)接口以及1路2.4G/5G WiFi接口，支持TCP Server，TCP Client，UDP等多種工作模式，用戶可根據(jù)使用需求，靈活選擇TCP Sever/TCP Client/UDP工作方式和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，搭載配置軟件即可完成所需參數(shù)設(shè)定。

圖 5 CANFDWIFI-100U示意圖

CANFDWiFi-100U產(chǎn)品使用操作簡單，僅需要使用ZCANPRO軟件中自帶的“網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置工具”即可完成一系列的參數(shù)配置，另外，CANFDWiFi通訊協(xié)議開放，并提供二次開發(fā)接口函數(shù)庫(支持 Windows、Linux 平臺)。同時該產(chǎn)品具有以下功能特性：

1. 支持AP/Station模式 滿足多種應(yīng)用場景

如圖6所示，無人配送車(或者大型搬運AGV)和充電弓分別內(nèi)置CANFDWiFi-100U轉(zhuǎn)換器，完成握手匹配，實現(xiàn)降弓充電。用戶可實時查看電池容量、電壓、電流等參數(shù)，可對充電故障實時監(jiān)控，保證充電安全。

圖 6 CANFDWIFI-100U的工作模式

2. 支持高速CANFD兼容CAN2.0A/B

如圖7所示，CANFDWiFi系列產(chǎn)品支持ISO/Bosch的CAN FD標(biāo)準(zhǔn)，兼容CAN2.0A/B模式收發(fā)，數(shù)據(jù)域波特率最高可配置為5Mbps，數(shù)據(jù)長度最大可配置為64字節(jié)，可提供比CAN2.0A/B高40倍的數(shù)據(jù)負(fù)載，為汽車電子、軌道交通、醫(yī)療電子場合提供更快捷的控制和數(shù)據(jù)通道。

圖 7 CANFDWIFI兼容CAN2.0A/B

3. 高速CAN FD與高速5.8GHzWiFi完美結(jié)合

CANFDWiFi-100U集成2.4G、5G WLAN接口，符合IEEE 802.11a/b/g/n/ac標(biāo)準(zhǔn)，可靈活選擇AP/Station模式，完成CAN FD網(wǎng)絡(luò)與WiFi網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。

4. 體積小巧，性能卓越

高性能WiFi轉(zhuǎn)CAN FD設(shè)備體積精致小巧，方便用戶輕松實現(xiàn)設(shè)備集成，完成CAN網(wǎng)絡(luò)的拓展。如圖 8所示，設(shè)備最長長度大約是一元硬幣的3.3倍。

圖 8 設(shè)備尺寸對比圖

5、多重加密提升通訊安全性

CANFDWiFi-100U支持64、128位的加密/解密，同時支持256位的WEP，TKIP或AES密鑰，可有效提高設(shè)備間通訊安全性，如圖 9所示。

圖 9 CANFDWIFI-100U加密功能

5. 黑白名單模式，提升數(shù)據(jù)安全性，有效減輕負(fù)載

如圖 10所示，配置工具支持通道高效率濾波，用戶可根據(jù)所需報文，靈活設(shè)置黑白名單，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效利用。

圖 10 黑白名單模式

6. TCP?；顧C(jī)制 讓連接更可靠

如圖 11所示，TCP Server/Client模式連接內(nèi)設(shè)TCP?；顧C(jī)制，保證TCP連接可靠，網(wǎng)絡(luò)斷開后將自動重連，穩(wěn)定地建立TCP連接。

圖 11 TCP保活機(jī)制