Szybkie i skuteczne wdrażanie elastycznych systemów ładowania pojazdów elektrycznych

Elastyczne rozwiązania dla różnorodnych zastosowań w systemach ładowania pojazdów elektrycznych

Łącząc wspomniany powyżej podsystem zasilania i podsystemy kontrolera z opcjonalnymi blokami dla opcji płatności i komunikacji, deweloperzy mogą szybko wdrożyć jednofazowy system ładowania pojazdów elektrycznych o mocy do 7kW (ilustracja 6).

Ilustracja 6: łączne użycie mikrokontrolera MCU KM3 i procesora crossover i.MX RT zapewnia wydajną bazę sprzętową dla systemów ładowania pojazdów elektrycznych. (Źródło ilustracji: NXP Semiconductors).

Dzięki stosunkowo niewielkim modyfikacjom analogowego układu front-end, ten sam projekt można rozbudować tworząc trójfazowy system ładowania pojazdów elektrycznych o mocy do 22kW (ilustracja 7).

Ilustracja 7: Deweloperzy mogą szybko dostosować projekt oparty na mikrokontrolerze MCU KM3 i procesorze crossover i.MX RT do obsługi różnorodnych zastosowań. (Źródło ilustracji: NXP Semiconductors)

Pomimo że kombinacja mikrokontrolera MCU KM3x i procesora i.MX RT będzie pasować do wielu zastosowań, niektóre realizacje systemów ładowania pojazdów elektrycznych mogą wymagać od deweloperów optymalizacji innych aspektów ich projektów. Na przykład ładowarki do użytku domowego, które mają zapewniać szybsze ładowanie niż jest to możliwe w przypadku ładowarek wbudowanych, będą wymagały rozwiązań optymalizujących koszty i zajmowaną powierzchnię. W przypadku takich zastosowań deweloperzy mogą wdrożyć tańszy kontroler klasy podstawowej, korzystając z ekonomicznego mikrokontrolera MCU, takiego jak LPC55S69firmy NXP.

W przeciwieństwie do tego, komercyjne ładowarki wchodzące w skład urządzeń do ładowania pojazdów elektrycznych (EVSE) przeznaczonych dla stacji publicznych będą charakteryzować się bardziej rygorystycznymi wymaganiami w zakresie szybkiego przetwarzania i parametrów działania w czasie rzeczywistym. Jest to konieczne z uwagi na potrzebę bezpiecznego sterowania bateryjnymi systemami magazynowania energii o napięciu od 400 do 1000V o mocy ładowania na poziomie 350kW lub wyższym. W tym przypadku możliwość wykonywania programów zarówno na poziomie aplikacji, jak i programów czasu rzeczywistego ma kluczowe znaczenie dla parametrów działania i funkcjonalności. Użycie takiego procesora, jak np. i.MX 8M firmy NXP w takich systemach pozwala deweloperom łatwiej wdrażać rozwiązania do ładowania, które są w stanie zapewnić zarówno przetwarzanie aplikacji opartych na systemie Linux, jak i pracę w czasie rzeczywistym z obsługą systemu operacyjnego czasu rzeczywistego (RTOS), potrzebną w tych złożonych projektach (ilustracja 8).

Ilustracja 8: W przypadku bardziej złożonych zastosowań, takich jak ultraszybkie ładowanie pojazdów elektrycznych, deweloperzy mogą rozszerzyć podstawową architekturę ładowania pojazdów elektrycznych za pomocą wysokowydajnych procesorów, takich jak procesory i.MX 8M, w celu obsługi bardziej złożonych wymagań dotyczących kontrolerów. (Źródło ilustracji: NXP Semiconductors)

Szybkie wdrożenie systemów ładowania pojazdów elektrycznych połączonych z chmurą

Procesory firmy NXP, w tym Kinetis KM3x, i.MX RT, LPC55S69 oraz i.MX 8M, stanowią elastyczną platformę spełniającą specyficzne wymagania różnych zastosowań systemów ładowania pojazdów elektrycznych. Jednak w przypadku bardziej złożonych zastosowań opóźnienia we wdrażaniu podstaw sprzętowych mogą powodować znaczne opóźnienia w rozwoju kompleksowego systemu ładowania pojazdów elektrycznych.

Aby uniknąć takich opóźnień, firma NXP oferuje szybką ścieżkę rozwoju przy użyciu zestawu płytek i zestawów ewaluacyjnych opartych na wcześniej omówionych urządzeniach. Na przykład moduł TWR-KM34Z75M firmy NXP stanowi kompletną platformę pomiarową, która łączy metrologiczny mikrokontroler MCU Kinetis MKM34Z256VLQ7 z pełnym zestawem komponentów pomocniczych. Podobnie zestaw ewaluacyjny i.MX RT1064 firmy NXP łączy w sobie procesor MIMXRT1064DVL6 z pamięcią 256Mb SDRAM, 512Mb flash, 64Mb flash quad SPI (QSPI), a wszystko to na czterowarstwowej płytce z rozbudowanym zestawem złączy do urządzeń peryferyjnych, włączając w to interfejs Arduino. Ponadto płytka OM-SE050ARD firmy NXP zapewnia łatwy dostęp do urządzenia EdgeLock SE050, natomiast płytka ewaluacyjna PNEV5180BM firmy NXP jest gotową do użycia płytką rozwojową do układów front-end NFC.

Dzięki połączeniu płytki TWR-KM34Z75M firmy NXP do zadań metrologicznych, i.MX RT1064 do zadań sterowniczych oraz płytek OM-SE050ARD i PNEV5180B, deweloperzy mogą szybko wdrożyć w pełni funkcjonalną platformę sprzętową do tworzenia systemów ładowania pojazdów elektrycznych (ilustracja 9).

Ilustracja 9: Deweloperzy mogą szybko wdrożyć kompletne, kompleksowe rozwiązania do ładowania pojazdów elektrycznych wykorzystując płytki i zestawy ewaluacyjne firmy NXP z dostępnymi usługami chmurowymi, takimi jak Microsoft Azure. (Źródło ilustracji: NXP Semiconductors).

Rozwiązania płytkowe firmy NXP stosowane w połączeniu z usługami chmurowymi Microsoft Azure umożliwiają deweloperom szybkie prototypowanie kompletnych, kompleksowych rozwiązań systemów ładowania pojazdów elektrycznych i wykorzystanie platformy jako podstawy do projektowania bardziej wyspecjalizowanych rozwiązań.

Podsumowanie

Dobra dostępność systemów ładowania pojazdów elektrycznych jest kluczowym czynnikiem rozwojowym elektromobilności, ale opłacalność wdrażania różnych rozwiązań potrzebnych w domach, biurach i na ogólnodostępnych stacjach wciąż stanowi pewną barierę. Korzystając z platformy wyspecjalizowanych urządzeń i płytek firmy NXP Semiconductors, deweloperzy mogą szybko wdrażać projekty o parametrach działania potrzebnych do realizacji pełnego zakresu zastosowań związanych z ładowaniem pojazdów elektrycznych oraz elastyczności umożliwiającej spełnienie pojawiających się wymagań.

Autor: Stephen Evanczuk

Kontakt w Polsce

Arkadiusz Rataj

Sales Manager Central Eastern Europe & Turkey

Digi-Key Electronics Germany

0048 696 307 330

arkadiusz.rataj@digikey.com

poland.support@digikey.pl