TI AM3354充电桩计费控制模块原理和解决方案

只看该作者 · 2016-3-4 16:13

本帖最后由 dirtwillfly 于 2016-3-4 20:55 编辑

充电桩概念轰轰烈烈好多年，一直未有长足的进展。最近，终于盼来一项国家电网公司的标准《电动汽车非车载整车直流充电机通用技术规范》（以下简称《规范》），充电桩产品终于开始实现井喷式发展。

国家电网公司，简称国网，是一家国家控股公司，主要为国家社会提供电力。国网下直属有N多个电力和保险相关的企业，南瑞集团、许继集团、山东鲁能、国家电网党校、英大国际控股集团等等，都是国网的小弟。

我们今天要说的“国网充电桩计费控制单元”就是国网发布的一项规范，想想，这么多下属公司，这么大的中国市场。。。。

闲话少扯，言归正传。以下我们就这一计费单元做个系统的了解。

一、实现原理

单说原理，可能会有点枯燥，我们配一张图再来看。

图1

充电桩主要分两大块：充电设备控制器和计费控制单元。

充电设备控制器负责电压电流转换，和各类保护措施，提供给电动汽车电力能源，是充电桩的核心部分。

计费控制单元则负责计费收费，以及其他的一些扩展功能，比如LCD显示、RS232读取计费卡、RS485电表交互、3G/4G网络与各类车联网交互等。计费控制单元也是充电桩中极其重要的部分。试想，如果充电桩主没有任何收入，哪来的动力新添更多的充电桩，又如何推广普及。

考虑到充电设备控制器已经有成熟的方案，我们着重讲讲计费控制单元。

二、解决方案

《规范》中，对计费控制单元软硬件的技术参数要求（摘选）如下。

项目	指标要求
CPU主频	TI AM3354 Sitara ARM Cortex-A8 800MHz
内存	≥512MB，DDR2/DDR3
FLASH	≥1GB，Nand Flash。
外扩存储	标准SD卡，支持最高16G。
移动通信	应配置同时支持中国移动、中国联通、中国电信4G/3G/2G的全网通通信模块。
定位	应内置支持北斗系统的定位模块。
ESAM	支持ESAM芯片。ISO7816协议。
PSAM	参考ESAM
DO	6路220V/5A；继电器隔离。
DI	6路，外部提供空节点。内部提供12V，光电隔离。
单色屏和键盘接口	并口8080总线。键盘：4×4键盘，8路GPIO。
触摸彩屏接口	LVDS接口（20线）。4线电阻触摸屏接口。4线背光电源接口。
掉电检测	1路GPIO。
UART	UART共7路
USB	≥2路
CANBUS	≥2路
网络	≥2路
声音	蜂鸣器。标准3.5mm音频插口。
时钟	RTC时钟。具有掉电保持至少1年功能。
电源	输入额定电压：DC12V，输入范围DC9V-15V，具备反接保护。
尺寸	不大于200mm×150mm×80mm。
安装	导轨式或螺丝直接固定安装。
软件系统	Linux内核版本：3.14； GCC：gcc-linaro-4.9-2015.02； QT：4.8.6；电阻式触摸屏驱动依赖库：tslib-1.4。
工作和存储环境	湿度：5％～95％，无凝露。工作温度：-40℃～70℃ 存储温度：-40℃～85℃

这个规范包含了工业控制系统中大部分的应用功能，以及比较时尚的3G/4G全网通通信功能。一般工控开发板基于稳定性的考虑，很少会用Linux 3.14这么高度版本。而开源的、商业级的工控板虽然软件版本（Linux和Qt）非常前卫，但在芯片级就无法满足要求。

就当前实力而言，国内有少部分厂商有能力做出稳定而成熟的方案。作为参考，我们选择其中一家的方案进行说明。

图2

这是根据《规范》量身设计的一款现成的”充电桩计费控制单元“解决方案，覆盖了所有所需的硬件和软件。核心CPU采用制定的TI AM3354芯片，双1000M网络、PSAM/ESAM加密芯片、GPS/北斗定位模块、蓝牙、RS232、RS485、CAN接口，以及Linux 3.14版本等都是按照要求设计。如下是这一方案的实物图。

图3