图2 国家电网的充电桩通信关系图
二、直流桩上的电源、CAN、RS485/232隔离应用解决方案
就CAN、RS485、RS232的通信方式来说,不论是直流桩还是交流桩,因一般通信的距离不会很长,节点数也不需要很多,一般的收发器都能满足波特率、节点数量的需求。对于直流桩而言,同时也需强调其它保护及可靠性的方面的需求:
1、优异的EMS性能:直流桩内部或周边有大功率的充电机,会产生较强的电磁干扰,通信模块自身需能有效防护电磁能量,同时具备隔离功能,降低每个子系统相互之间的串扰及共模噪声的影响。
2、可靠的总线防护:充电桩在给车充电时,充电枪常需跟车载充电口连接、断开,同时不同汽车的车况环境不一样,在此过程中,充电枪内负责跟BMS通信的CAN接口极易产生ESD、瞬态的电压变化、电火花干扰等,若无充分的防护,CAN接口容易损坏。
3、宽泛的温度适应性:直流桩一般安装在空旷的室外,国内南北方的室外温度可达-35℃~+45℃,同时桩内大功率充电机工作时会给周边辐射大量的热量,综合考量环境温度和直流桩工作与否的状态,桩内的温度变化范围预计可达-35℃~+70℃,对各个桩内部件而言,都是严苛的考验,通信模块需能胜任。
4、低故障率:直流桩承担着给电动汽车续航的重任,同时大都安装在高速公路、空旷的野外等环境,出故障后的直接损失和维护成本都比较高,要求包括隔离模块在内的各部件高可靠、低故障,保证充电桩持久稳定的为顾客服务。
结合桩内各子系统的供电应用,CAN、RS485/232的通信方案如所示。
ZLG的CTM系列CAN隔离、RSM系列RS485、RS232隔离可轻松应付上述需求,高共模抑制性能、模块化设计,帮助用户快速实现功能,同时满足直流桩的复杂的电磁、温度环境。如CTM1051KT,内部集成新一代技术的隔离DC-DC,整个模块的隔离电压高达3500VDC,允许工作的温度范围支持-40~105℃。
三、直流桩上的CAN口扩展解决方案
在类似一桩多充等需要较多CAN接口的应用中,主控系统的CAN接口可能不够用,此时需通过外设、从MCU等方式来外壳CAN应用。对此,CSM100L系列嵌入式UART转CAN模块可提供理想的解决方案。CSM100L的UART和CAN之间具备2500VDC的电气隔离,小体积模块化设计,CAN口符合ISO11898标准,支持5K~1Mbps的速率,通过操作UART即可跟CAN设备通信,如图6嵌入式UART转CAN所示。