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(guò)程中充電槍和汽車充電接口之間的間隙會(huì)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(huì)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(guò)250A，充電功率較低，充電時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。隨著汽車智能化、電動(dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化的發(fā)展，未來(lái)新能源汽車采用大功率的快充方式也將成為新的趨勢(shì)，進(jìn)而提高汽車充電速度，大幅縮短充電時(shí)間。倘若依舊采用充電槍的模式，則只會(huì)造成更大的困擾。那么，工程師們應(yīng)將如何解決這一問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)大功率快速充電呢？下文做簡(jiǎn)單介紹。

    圖 1  傳統(tǒng)充電方式

    無(wú)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(wèn)題，充電弓方案應(yīng)運(yùn)而生。如圖 2所示，是無(wú)線技術(shù)控制充電的原理圖。充電弓的第一無(wú)線通訊模塊與汽車中的第二無(wú)線通訊模塊可配對(duì)進(jìn)行無(wú)線通訊，完成充電配置，使充電弓下降并進(jìn)行觸式充電，無(wú)需人工干預(yù)，實(shí)現(xiàn)大功率快速充電。

    圖 2  無(wú)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(guò)CAN FD來(lái)通訊的。這就意味著，新一代智能網(wǎng)聯(lián)車在通過(guò)無(wú)線技術(shù)控制充電的過(guò)程中，存在著CAN FD轉(zhuǎn)Wifi的需求，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)CAN FD控制通訊，無(wú)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(shí)，完成無(wú)線連接，控制充電弓的升降，實(shí)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(shí)現(xiàn)汽車和充電弓的握手通訊，從而加強(qiáng)工程師對(duì)充電的控制。工程師可以通過(guò)駕駛艙中的屏幕實(shí)時(shí)查看電池容量、電壓、電流等參數(shù)，并可對(duì)充電故障實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證充電安全。

    圖 4  新能源汽車充電弓

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

    隨著無(wú)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(wú)線充電以及新能源汽車充電等眾多場(chǎng)合，能夠幫助工程師快速測(cè)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(jiǎn)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(kāi)放，并提供二次開(kāi)發(fā)接口函數(shù)庫(kù)（支持 Windows、Linux 平臺(tái)）。同時(shí)該產(chǎn)品具有以下功能特性：

     支持AP/Station模式 滿足多種應(yīng)用場(chǎng)景

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

    圖 6  CANFDWIFI-100U的工作模式

     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(zhǎng)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(chǎng)合提供更快捷的控制和數(shù)據(jù)通道。

    圖 7  CANFDWIFI兼容CAN2.0A/B

     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。

     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(shí)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(zhǎng)長(zhǎng)度大約是一元硬幣的3.3倍。

    圖 8  設(shè)備尺寸對(duì)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(shí)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

     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(bào)文，靈活設(shè)置黑白名單，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效利用。

    圖 10  黑白名單模式

     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保活機(jī)制，保證TCP連接可靠，網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)后將自動(dòng)重連，穩(wěn)定地建立TCP連接。

    圖 11  TCP?；顧C(jī)制