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CAN/RS485隔離收發(fā)模塊在直流充電樁上的應(yīng)用

來源:網(wǎng)絡(luò)

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關(guān)鍵詞:直流充電樁,收發(fā)芯片,隔離收發(fā)器,電動汽車

      充電樁是電動汽車的電站,其功能類似于加油站里面的加油機。根據(jù)對電動汽車的充電方式,充電樁可分為交流充電樁和直流充電樁兩大類。交流充電樁主要安裝在停車場,造價低廉,適合家用,給普通純電動轎車充滿電需要4-5個小時,俗稱“慢充”。目前小型車多采用交流充電樁充電。直流充電樁主要安裝在大型充電站內(nèi),以三相四線制的方式連接電網(wǎng),能夠提供充足的電力,輸出的電壓和電流調(diào)整范圍大,俗稱“快充”。電動大巴車主要通過直流充電樁充電。

      傳導(dǎo)式直流充電樁通過接口與電動汽車相連,人們在充電樁上的人機交互界面處刷卡和進(jìn)行相應(yīng)的操作后,即可給電動汽車充電。同時,在充電樁顯示屏上能夠顯示電量、費用、充電時間等數(shù)據(jù)。這里就需要用到通信協(xié)議。直流充電樁主要涉及三類通信:直流充電樁與電動汽車通信、直流充電樁內(nèi)部設(shè)備的通信、直流充電樁與周圍其他設(shè)備(如控制中心)之間的通信。

    CAN/RS485隔離收發(fā)模塊在直流充電樁上的應(yīng)用

      直流充電樁與電動汽車之間通信

      充電時,直流充電樁需要與電動汽車進(jìn)行信息互換,讓充電樁識別插頭連接狀態(tài),如是否可靠連接、是否漏電等,用于確定是否可以開始充電或斷電。GB/T20234.3-2015對直流充電樁與電動汽車的通信方式及接口進(jìn)行了規(guī)范,二者之間通過CAN協(xié)議進(jìn)行通信,因此每一個直流充電插頭都必須包含CAN接口,一樁多充的充電樁則會有多個CAN接口。如圖2所示。

      直流充電樁內(nèi)部功能單元之間通信

      在充電樁內(nèi)部,多個控制單元之間也需要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,如多功能智能電表檢測充電電量等。一般智能電表自帶RS485接口,可以通過RS485這種通信方式將電量數(shù)據(jù)發(fā)送給計費控制單元,計費控制單元可實現(xiàn)核對用戶信息、計量、扣費、打印賬單等功能。另外,主控制單元一般通過CAN通信通知充電機開始或結(jié)束充電。如圖2所示。

      直流充電樁與周圍其他設(shè)備之間的通信

      電動汽車充電樁屬于配網(wǎng)側(cè),其通信方式往往和配網(wǎng)自動化儀器綜合考慮。例如為一個充電站配備一定數(shù)量的充電樁時,充電站、充電樁及其他電網(wǎng)設(shè)備、管理設(shè)備之間需要交換數(shù)據(jù)來達(dá)到配網(wǎng)自動化管理。主流的通信方式由WIFI、GPRS、CAN總線、RS485總線、工業(yè)以太網(wǎng)等組成網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn),由于這幾種方式在不同網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、網(wǎng)絡(luò)特性的應(yīng)用中各有優(yōu)劣,目前行業(yè)內(nèi)也未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),為了保持充電樁接入網(wǎng)絡(luò)的靈活性,常見的做法是在控制板上預(yù)留幾種主流的通信接口,以適應(yīng)不同通信網(wǎng)絡(luò)要求。如圖2所示,主板預(yù)留了以太網(wǎng)、CAN總線和RS485總線的接口。

    CAN/RS485隔離收發(fā)模塊在直流充電樁上的應(yīng)用

      直流充電樁中通信接口模塊選型要點

      除了充電站網(wǎng)絡(luò)布局之外,對于CAN隔離收發(fā)器和RS485隔離收發(fā)器,充電樁并不過分要求通信接口模塊的節(jié)點數(shù)、通信速率等基礎(chǔ)功能,但不可忽視以下幾個方面的性能:

      電磁敏感性:直流充電樁周圍存在的大功率開關(guān)元件產(chǎn)生大量電磁干擾,通信模塊要能夠有效抵御惡劣的電磁環(huán)境。

      總線防護(hù):直流充電樁與電動汽車通過CAN總線進(jìn)行通信時,還需考慮總線防護(hù),因為充電接口會不斷地與不同的汽車連接、斷開,這個過程中CAN總線極有可能產(chǎn)生瞬態(tài)電壓、ESD,若無防護(hù),CAN通信接口極易損壞。

      環(huán)境溫度:直流充電樁工作于室外,環(huán)境溫度一般為-20℃~+50℃;部分散熱不良處溫度可能達(dá)到75℃以上。因此,通信接口模塊要能適應(yīng)嚴(yán)苛的工作溫度。

      故障率:通信接口模塊直接關(guān)系到直流充電樁充電功能,故要求通信接口模塊故障率極低,同時一旦接口模塊損壞,可以及時方便地進(jìn)行維修。

      金升陽兩款隔離通信接口模塊TD501DCANH3和TD501D485H滿足以上要求。它們集成了收發(fā)芯片、隔離芯片及DC/DC隔離電源于一體,可以幫助工程師簡化設(shè)計,節(jié)省成本。金升陽CAN和485隔離收發(fā)器具有隔離共模干擾功能,能夠適應(yīng)直流充電樁惡劣的電磁環(huán)境。尤其CAN隔離收發(fā)模塊,裸機可承受±4KVESD,故障導(dǎo)致的總線電壓高達(dá)±58V時,模塊仍不損壞。另外,CAN隔離收發(fā)模塊工作溫度為-40℃~+105℃,RS485隔離收發(fā)模塊工作溫度為-40℃~+85℃,滿足直流充電樁嚴(yán)苛的工作環(huán)境溫度。

    CAN/RS485隔離收發(fā)模塊在直流充電樁上的應(yīng)用

      總結(jié)

      直流充電樁應(yīng)用中的通信接口設(shè)計,主要考慮其抗干擾能力,因此推薦使用隔離收發(fā)模塊。金升陽CAN/RS485隔離收發(fā)模塊可以切斷共模干擾的傳輸路徑,達(dá)到提升信號的共模抑制比,將控制器與外界干擾隔離開來,保證其正常工作。金升陽把收發(fā)芯片、隔離芯片及DC/DC隔離電源集成在一個小體積中的模塊中,既省去了用戶購買或設(shè)計電源的麻煩,也有利于節(jié)約控制板的PCB面積,讓用戶站在更高視角,輕松設(shè)計充電樁控制板。

    (審核編輯: 滄海一土)

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