Referentieontwerpen voor voertuiglader

Flexibel, schaalbaar en voldoet aan regionale vereisten

De betrouwbaarheid en prestaties van EV-laders zijn van cruciaal belang om de wereldwijde marktacceptatie te stimuleren. EV-fabrikanten richten zich op het leveren van de meest robuuste, weerbestendige en gebruiksvriendelijke EV-laders. Om de time-to-market van een EV-lader te versnellen, kondigde Microchip Technology onlangs drie flexibele en schaalbare EV-laderreferentieontwerpen aan.

“Het E-Mobility-team van Microchip richt zich op het ontwikkelen van referentieontwerpen die onze klanten direct kunnen gebruiken en waar ze profijt van kunnen hebben”, aldus Joe Thomsen, corporate vice president van Microchip’s business unit voor digitale signaalcontrollers. “We willen onze klanten helpen de ontwerpcycli te verkorten door complete oplossingen aan te bieden, zoals deze nieuwe EV-laderreferentieontwerpen, terwijl we ook de hardware, software en technische ondersteuning leveren.”
Bij de referentieontwerpen waar we hier over praten, gaat het om drie verschillende ontwerpen, waaronder een enkelfasige AC-lader voor thuisgebruik (afbeelding 1), een driefasige AC-lader voor commerciële toepassingen (afbeelding 2) met Open Charge Point Protocol (OCPP) en een driefasige AC-commerciële lader met OCPP en display (afbeelding 3).
De meeste actieve componenten voor de referentieontwerpen voor EV-laders zijn verkrijgbaar bij Microchip, waaronder de microcontroller (MCU), analoge front-end, geheugen, connectiviteit en vermogensconversie. Dit stroomlijnt het integratieproces aanzienlijk, waardoor fabrikanten de time-to-market voor nieuwe laadoplossingen kunnen versnellen.

Compleet

De EV-laderreferentieontwerpen van Microchip stellen fabrikanten in staat om te schalen, afhankelijk van de doelmarkt, met een reeks oplossingen om te voldoen aan de behoeften van residentiële en commerciële laadtoepassingen. Deze referentieontwerpen bieden complete hardware-ontwerpbestanden en broncode met softwarestacks die zijn getest en voldoen aan communicatieprotocollen, waaronder OCPP. OCPP biedt fabrikanten een standaardprotocol om te communiceren tussen het laadpunt of laadstation en een centraal systeem. Dit protocol is ontworpen om interoperabiliteit van de laadtoepassingen mogelijk te maken, ongeacht het netwerk of de leverancier.

Voor thuis

Het Single-Phase AC Residential EV Charger Reference Design biedt een kosteneffectieve en handige oplossing voor thuisladen, waar een eenfasevoeding wordt gebruikt. Het ingebouwde, krachtige energiemeterapparaat met automatische kalibratie vereenvoudigt het productieproces. Het ontwerp heeft geïntegreerde veiligheidsbeschermingsfuncties, waaronder Protective Earth Neutral (PEN)-foutdetectie en Residual Current Device (RCD)-detectie. Afbeelding 4 toont hiervan het blokschema.

Dit EV Charger-referentieontwerp is ontwikkeld om lagere totale systeemkosten te realiseren voor residentiële toepassingen waar alleen een eenfasevoeding beschikbaar is.
Het ontwerp omvat een AC-energiemeterfunctie die de ATM90E26 gebruikt voor verbeterde rapportagemogelijkheden, waardoor de verwerkingsbelasting op de Arm Cortex-M0+ SAMD21 microcontroller-eenheid (MCU) wordt verminderd en geautomatiseerde kalibratie wordt vergemakkelijkt om het productieproces te vereenvoudigen. Bovendien beschikt het ontwerp over een geïntegreerd relais en driver, waardoor de laadcapaciteit kan worden uitgebreid tot 7,4 kW. Voor naadloze gegevensoverdracht, inclusief het rapporteren van de laadstatus, maakt het systeem gebruik van een BM70-module voor Bluetooth Low Energy (BLE)-communicatie.

Drie fasen

Het Three-Phase AC Commercial met OCPP en Wifi SoC EV Charger Reference Design is bedoeld voor hoogwaardige residentiële en commerciële laadstations. Het beschikt over OCPP 1.6 stack-integratie voor communicatie met laadnetwerken en Wifi SoC voor extern beheer.
Dit EV-laderreferentieontwerp is ontworpen voor hoogwaardige toepassingen die een hoog integratieniveau vereisen. Deze oplossing bereikt lagere totale systeemoplossingskosten door veilige communicatie en OCPP-versie 1.6-stacks te integreren op een Wifi MCU-gebaseerde SoC-module (WFI32). Het omvat een AC-energiemeterfunctie die de ATM90E32 gebruikt voor verbeterde rapportagemogelijkheden, waardoor de verwerkingsbelasting op de SoC wordt verminderd en geautomatiseerde kalibratie wordt vergemakkelijkt om het productieproces te vereenvoudigen. Bovendien beschikt het ontwerp over een geïntegreerd relais en driver, waardoor de laadcapaciteit kan worden uitgebreid tot 22 kW.

Met display

Het Three-Phase AC Commercial met OCPP en Display EV Charger Reference Design is geschikt voor commerciële en openbare laadstations met een focus op robuuste werking, inclusief een voltooide architectuurbeoordeling volgens UL 2231. Het is ontworpen om tot 22 kW te ondersteunen met bidirectionele laadmogelijkheden en een modulaire architectuur.
Het beschikt over een robuuste grafische gebruikersinterface met een TFT-scherm en aanraakinvoer die is ontworpen om zware omgevingen te weerstaan. Geïntegreerde OCPP en ISO 15118 ondersteunen naadloze en veilige communicatie terwijl de ontwikkelingstijd wordt verkort. Het omvat een AC-energiemeetfunctie die de ATM90E32 gebruikt voor verbeterde rapportagemogelijkheden, waardoor de verwerkingsbelasting op de microcontrollereenheid wordt verminderd en geautomatiseerde kalibratie wordt vergemakkelijkt om het productieproces te vereenvoudigen. Bovendien beschikt het ontwerp over een geïntegreerd relais en driver, waardoor de laadcapaciteit kan worden uitgebreid tot 22 kW.

Ontwikkelingstools

De EV-referentieontwerpen worden ondersteund door MPLAB X Integrated Development Environment (IDE) om ontwerpers te helpen de ontwikkeltijd te minimaliseren, evenals MPLAB Harmony v3 en MPLAB Code Configurator.

Tot slot

Navigeren door het wereldwijde EV-laadlandschap is complex en gefragmenteerd, maar Microchip biedt de belangrijkste technologieën en oplossingen om het ontwerpproces aanzienlijk te vereenvoudigen door implementatie. Naast de referentieontwerpen levert Microchip de hardware, software en wereldwijde technische ondersteuning.