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2020年07月02日 | 教你一招用无线技术控制大功率快速充电
2020-07-02 来源：EEWORLD
摘要：无线技术控制充电的方式已经成为新的发展潮流和趋势，随着CANFD在汽车电子与轨道交通等行业的广泛应用，无线技术控制充电又将如何实现大功率快速充电？本文将介绍一套简单可行的方案。
传统方式充电的弊端
如图 1所示，传统的新能源汽车是采用充电枪的方式进行充电，每次操作都是需要人工控制，在多次使用插拔的过程中充电枪和汽车充电接口之间的间隙会逐渐变大，这样容易产生放电，导致充电枪烧毁。这种情况下，增加了不必要的维修成本，更严重地会发生触电安全事故或火灾等情况。
另外，传统方式充电电流最大不超过250A，充电功率较低，充电时间相对较长。随着汽车智能化、电动化、网联化的发展，未来新能源汽车采用大功率的快充方式也将成为新的趋势，进而提高汽车充电速度，大幅缩短充电时间。倘若依旧采用充电枪的模式，则只会造成更大的困扰。那么，工程师们应将如何解决这一问题，实现大功率快速充电呢？下文做简单介绍。
图 1 传统充电方式
无线技术控制充电流程
为了解决传统充电模式的安全隐患及操作繁琐问题，充电弓方案应运而生。如图 2所示，是无线技术控制充电的原理图。充电弓的第一无线通讯模块与汽车中的第二无线通讯模块可配对进行无线通讯，完成充电配置，使充电弓下降并进行触式充电，无需人工干预，实现大功率快速充电。
图 2 无线技术控制充电原理图
如图3所示，是新一代智能网联汽车整车架构。从图中可以看出，新一代汽车整车架构中车载以太网与CAN FD共存，而绝大多数ECU是通过CAN FD来通讯的。这就意味着，新一代智能网联车在通过无线技术控制充电的过程中，存在着CAN FD转Wifi的需求，进而实现CAN FD控制通讯，无线技术控制汽车的快速充电。
图 3 新一代智能网联汽车整车架构
如图4所示，汽车与充电弓连接通讯，需要在汽车与和充电弓上分别内置CAN FD转WiFi的设备，当汽车靠近充电弓时，完成无线连接，控制充电弓的升降，实现充电数据传输。CAN FD提供更高的传输速率和数据量，能更快更可靠的实现汽车和充电弓的握手通讯，从而加强工程师对充电的控制。工程师可以通过驾驶舱中的屏幕实时查看电池容量、电压、电流等参数，并可对充电故障实时监控，保证充电安全。
图 4 新能源汽车充电弓
高性能WiFi转CAN FD设备——CANFDWIFI-100U
随着无线技术控制充电与CANFD的应用需求增多，广州致远电子有限公司推出一款WiFi与CAN（FD）-bus的数据转换设备——CANFDWIFI系列，可以应用在云轨无线充电以及新能源汽车充电等众多场合，能够帮助工程师快速测试充电设备的性能以及完成充电控制任务。
如图5所示，CANFDWIFI-100U产品集成高速 528MHz 主频 M7 内核处理器，内部集成了1路最高波特率为5Mbps的CAN(FD) 接口、1路10M/100M自适以太网接口以及1路2.4G/5G WiFi接口，支持TCP Server，TCP Client，UDP等多种工作模式，用户可根据使用需求，灵活选择TCP Sever/TCP Client/UDP工作方式和拓扑结构，搭载配置软件即可完成所需参数设定。
图 5 CANFDWIFI-100U示意图
CANFDWiFi-100U产品使用操作简单，仅需要使用ZCANPRO软件中自带的“网络设备配置工具”即可完成一系列的参数配置，另外，CANFDWiFi通讯协议开放，并提供二次开发接口函数库（支持 Windows、Linux 平台）。同时该产品具有以下功能特性：
支持AP/Station模式 满足多种应用场景
如图6所示，无人配送车（或者大型搬运AGV）和充电弓分别内置CANFDWiFi-100U转换器，完成握手匹配，实现降弓充电。用户可实时查看电池容量、电压、电流等参数，可对充电故障实时监控，保证充电安全。
图 6 CANFDWIFI-100U的工作模式
支持高速CANFD兼容CAN2.0A/B
如图7所示，CANFDWiFi系列产品支持ISO/Bosch的CAN FD标准，兼容CAN2.0A/B模式收发，数据域波特率最高可配置为5Mbps，数据长度最大可配置为64字节，可提供比CAN2.0A/B高40倍的数据负载，为汽车电子、轨道交通、医疗电子场合提供更快捷的控制和数据通道。
图 7 CANFDWIFI兼容CAN2.0A/B
高速CAN FD与高速5.8GHzWiFi完美结合
CANFDWiFi-100U集成2.4G、5G WLAN接口，符合IEEE 802.11a/b/g/n/ac标准，可灵活选择AP/Station模式，完成CAN FD网络与WiFi网络的互联互通。
体积小巧，性能卓越
高性能WiFi转CAN FD设备体积精致小巧，方便用户轻松实现设备集成，完成CAN网络的拓展。如图 8所示，设备最长长度大约是一元硬币的3.3倍。
图 8 设备尺寸对比图
5、多重加密提升通讯安全性
CANFDWiFi-100U支持64、128位的加密/解密，同时支持256位的WEP，TKIP或AES密钥，可有效提高设备间通讯安全性，如图 9所示。
图 9 CANFDWIFI-100U加密功能
黑白名单模式，提升数据安全性，有效减轻负载
如图 10所示，配置工具支持通道高效率滤波，用户可根据所需报文，灵活设置黑白名单，实现数据的高效利用。
图 10 黑白名单模式
TCP保活机制 让连接更可靠
如图 11所示，TCP Server/Client模式连接内设TCP保活机制，保证TCP连接可靠，网络断开后将自动重连，稳定地建立TCP连接。
图 11 TCP保活机制
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