隨著電動汽車（EV）的日益普及，其配套基礎(chǔ)設(shè)施也在快速發(fā)展。電動汽車供電設(shè)備（EVSE）是這一基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵組成部分。電動汽車供電設(shè)備通常被稱為充電站，但它的功能遠(yuǎn)不止僅是一個(gè)電源插座。本文將為您探討電動汽車供電設(shè)備的概念、重要性，以及如何將其與Wi-SUN（無線智能普適網(wǎng)絡(luò)）現(xiàn)場區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（FAN）集成，從而增強(qiáng)電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施，以及由Silicon Labs（芯科科技）所推出的相關(guān)解決方案。

設(shè)計(jì)電動汽車供電設(shè)備的關(guān)鍵考慮因素

電動汽車供電設(shè)備指的是將外部電源的電能輸送到電動汽車電池，同時(shí)確保安全、高效和可靠的組件。電動汽車供電設(shè)備包括導(dǎo)線、連接器、插頭、插座，以及管理充電過程所需的軟件和通信協(xié)議。

電動汽車供電設(shè)備對于電動汽車的廣泛普及至關(guān)重要，它確保電動汽車無論在家中、工作場所還是旅途中都能安全高效地充電。隨著電動汽車數(shù)量的增長，強(qiáng)大可靠的充電基礎(chǔ)設(shè)施變得至關(guān)重要。電動汽車充電設(shè)備在滿足這一需求和支持向可持續(xù)交通轉(zhuǎn)型方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。一項(xiàng)名為“車網(wǎng)互動”（V2G）的新功能已被推出，并在一些地區(qū)成為強(qiáng)制性配置。未來，電動汽車有望作為家庭備用電池，甚至成為電網(wǎng)的能源儲備。

電動汽車充電設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮多項(xiàng)關(guān)鍵考慮因素，首先是負(fù)載管理，商業(yè)安裝需要平衡充電電流，以維持穩(wěn)定的電力分配并防止電網(wǎng)過載，尤其是在住宅安裝中，負(fù)載管理對于防止保險(xiǎn)絲熔斷／斷路器跳閘至關(guān)重要。其次則需考慮需求響應(yīng)，在電網(wǎng)負(fù)荷過重的情況下，配電系統(tǒng)運(yùn)營商（DSO）和輸電系統(tǒng)運(yùn)營商（TSO）可以將電動汽車充電器用作靈活負(fù)載，通過調(diào)整充電速率或暫時(shí)停止充電來減輕電網(wǎng)壓力。

另一方面，身份識別也相當(dāng)重要，用戶和車輛身份識別可防止未經(jīng)授權(quán)的充電，用戶身份信息必須與最新的授權(quán)數(shù)據(jù)庫相符。準(zhǔn)確計(jì)費(fèi)則是另一項(xiàng)關(guān)鍵需求，正確的身份識別可確保將消耗的電量計(jì)入正確的電動汽車充電設(shè)備，這對于電動汽車車主和充電站運(yùn)營商都至關(guān)重要，可避免計(jì)費(fèi)差異。

面向住宅和商業(yè)充電的綜合電動汽車供電設(shè)備解決方案

電動汽車供電設(shè)備對于電動汽車的日益普及至關(guān)重要，隨著市場的擴(kuò)張，了解適用于住宅和商業(yè)充電的各種解決方案（從交流電到直流電）至關(guān)重要，涵蓋住宅充電與商用應(yīng)用場景，并需要引入車網(wǎng)互動（V2G）技術(shù)的概念。

住宅充電解決方案主要關(guān)注個(gè)人用戶的便利性和易用性，這些解決方案通常采用交流電充電，適合在家中進(jìn)行夜間充電。目前已有多種無線技術(shù)適用于住宅電動汽車供電設(shè)備，包括Wi-Fi可為家用充電站提供可靠的連接，使用戶能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制其電動汽車供電設(shè)備。此外，可通過Wi-Fi將Matter協(xié)議集成到住宅電動汽車充電系統(tǒng)中，可增強(qiáng)連接性和互操作性，并支持負(fù)載控制、分時(shí)優(yōu)化，和通過能源管理集群進(jìn)行成本優(yōu)化等功能。

另一方面，低功耗藍(lán)牙（BLE）則可用于為電動汽車充電設(shè)備與用戶智能手機(jī)或其他設(shè)備之間的短距離通信，以提供經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。Sub-GHz射頻網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)/Wi-SUN則可確保遠(yuǎn)距離穩(wěn)定通信，使其非常適合戶外安裝和城市的地下室等場所。

商用電動汽車充電設(shè)備解決方案旨在支持大型設(shè)施，例如社區(qū)車庫、停車場和其他公共場所。這些解決方案通常采用交流充電以滿足高用量需求。Wi-SUN FAN技術(shù)針對其中一部分設(shè)施，為大型商用環(huán)境提供可靠的連接和管理。此外，還有適用于大型直流部署的方案，雖然規(guī)模較小，但可為特定應(yīng)用場景提供強(qiáng)大的解決方案。這些直流部署還可以利用有線或蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接，以確保最佳性能。

將采用Wi-SUN技術(shù)的智能電動汽車充電站集成到統(tǒng)一的智能城市網(wǎng)絡(luò)中，可帶來諸多優(yōu)勢。該統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)可以涵蓋智能路燈、交通信號燈、智能停車系統(tǒng)等，從而打造一個(gè)協(xié)調(diào)高效的城市環(huán)境。

利用Wi-SUN FAN來應(yīng)對電動汽車供電的挑戰(zhàn)

想要解決上述的電動汽車供電設(shè)備的關(guān)鍵考慮因素，便需要解決以下的幾個(gè)挑戰(zhàn)。首先是停車場通信難題，傳統(tǒng)的2.4GHz無線方案在停車場中常常因障礙物、距離過遠(yuǎn)和可擴(kuò)展性問題而失效。Wi-SUN FAN采用Sub-GHz頻段，即使在停車場等復(fù)雜環(huán)境中也能提供穩(wěn)定的連接，其多跳網(wǎng)絡(luò)功能可確保遠(yuǎn)距離和繞過障礙物也能實(shí)現(xiàn)可靠通信，這確保了電動汽車充電設(shè)備系統(tǒng)的持續(xù)高效運(yùn)行。

此外，還需考慮安裝和維護(hù)成本，因?yàn)榘惭b和維護(hù)有線通信系統(tǒng)成本高昂且耗費(fèi)人力，Wi-SUN FAN則提供了一種更易于安裝和維護(hù)的無線替代方案，從而減少了對大量布線的需求。這顯著降低了電動汽車充電設(shè)備供應(yīng)商和集成商的總體成本。另一方面，確保在各種環(huán)境下穩(wěn)定可靠的連接，這對于電動汽車充電設(shè)備的運(yùn)行至關(guān)重要。Wi-SUN FAN提供強(qiáng)大的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，可確保各種智能城市應(yīng)用之間的可靠通信。

利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施是一項(xiàng)明智的商業(yè)舉措，可以將更多路燈改造成便捷的路邊充電樁，這種統(tǒng)一連接實(shí)現(xiàn)了電動汽車充電站與其他智能基礎(chǔ)設(shè)施（例如路燈、交通信號燈和停車系統(tǒng)）的無縫集成，城市可以優(yōu)化能源利用并降低運(yùn)營成本。例如，路燈可以在交通低谷時(shí)段調(diào)暗，電動汽車充電樁可以在非高峰時(shí)段運(yùn)行，從而平衡電網(wǎng)負(fù)荷。

統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)可支持對各種服務(wù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制，駕駛員可以接收有關(guān)可用停車位、最佳充電時(shí)間和交通狀況的通知，從而提升便利性并緩解交通擁堵，提升用戶體驗(yàn)。然而，公用事業(yè)公司和智能城市必須應(yīng)對將多個(gè)應(yīng)用和供應(yīng)商整合到包含高級計(jì)量基礎(chǔ)設(shè)施、智能交通系統(tǒng)、智能照明等在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)中的挑戰(zhàn)，電動汽車充電將成為需要管理的另一個(gè)應(yīng)用。

在智能城市中部署電動汽車充電站時(shí)，連接性和互操作性至關(guān)重要。Wi-SUN FAN是唯一基于開放標(biāo)準(zhǔn)的通信網(wǎng)絡(luò)，能夠確保必要的安全性、可靠性和互操作性，這對于構(gòu)建一個(gè)協(xié)調(diào)一致的智能城市生態(tài)系統(tǒng)至關(guān)重要，在該生態(tài)系統(tǒng)中，各種應(yīng)用可以高效地通信和協(xié)作。Wi-SUN FAN的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)支持大規(guī)模部署，具有可擴(kuò)展性，可滿足日益增長的電動汽車和其他智能設(shè)備的需求。這種靈活性對于在不顯著增加成本的情況下，使其適用于在城市和農(nóng)村地區(qū)擴(kuò)展電動汽車充電網(wǎng)絡(luò)。

車網(wǎng)互動（V2G）技術(shù)是一種創(chuàng)新方法，它允許電動汽車與電網(wǎng)互動，從而帶來諸如儲能和電網(wǎng)穩(wěn)定等優(yōu)勢。通過將V2G功能集成到電動汽車供電設(shè)備解決方案中，可以提升充電基礎(chǔ)設(shè)施的整體效率和可持續(xù)性。這項(xiàng)技術(shù)對于商業(yè)場所尤為重要，因?yàn)槎噍v電動汽車的聚合能量會對電網(wǎng)管理產(chǎn)生顯著影響。

安全性是另一個(gè)重要議題，當(dāng)充電樁連接到本地網(wǎng)絡(luò)時(shí)，安全至關(guān)重要，因?yàn)槌潆姌度菀资艿綕撛诠?。Wi-SUN FAN的安全機(jī)制基于廣泛應(yīng)用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，訪問控制基于IEEE 802.1X和IEEE 802.11i標(biāo)準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)加入節(jié)點(diǎn)與Wi-SUN邊界路由器之間的雙向認(rèn)證和安全關(guān)聯(lián)。幀安全采用IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的AES-CCM*加密算法，確保數(shù)據(jù)機(jī)密性和真實(shí)性。

滿足電動汽車充電站需求的Wi-SUN解決方案

十多年來，芯科科技一直致力于為工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用開發(fā)解決方案，在Wi-SUN標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)方面擁有悠久的歷史和卓越的業(yè)績。其產(chǎn)品組合涵蓋OFDM和FSK支持、Wi-SUN認(rèn)證IC，以及全套參考設(shè)計(jì)和開發(fā)工具。芯科科技提供的高發(fā)射功率、一流的鏈路預(yù)算、sub-GHz無線和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)解決方案，即使在遠(yuǎn)距離也能提供穩(wěn)定的連接，并能穿透障礙物。

低延遲則是電動汽車充電站需求的另一個(gè)關(guān)鍵考慮要素，在一個(gè)系統(tǒng)中可能包含數(shù)百個(gè)充電站，它們需要不斷通信以平衡負(fù)載，延遲會嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能，高延遲會增加系統(tǒng)過載的風(fēng)險(xiǎn)。FG25無線SoC支持Wi-SUN FAN 1.1的MR SUN OFDM調(diào)制，可實(shí)現(xiàn)高達(dá)2.4 Mbps的數(shù)據(jù)速率和低延遲。

除了Wi-SUN FAN的安全機(jī)制外，芯科科技的解決方案還能保護(hù)設(shè)備免受復(fù)雜的硬件和軟件攻擊，其Secure Vault功能已獲得PSA 3級認(rèn)證，擁有最高級別的安全性。

芯科科技提供全面的電動汽車供電設(shè)備系統(tǒng)解決方案，利用Wi-Fi、Matter、低功耗藍(lán)牙（BLE）、私有無線（RF）和Wi-SUN技術(shù)，滿足家庭和商業(yè)場所的需求。這些解決方案確保了強(qiáng)大的無線連接，從而實(shí)現(xiàn)電動汽車充電器與電網(wǎng)之間高效安全的通信。芯科科技的解決方案擁有業(yè)界領(lǐng)先的射頻性能、能源效率和對安全性的高度重視，這些優(yōu)勢共同助力設(shè)備制造商打造創(chuàng)新、可靠且安全的電動汽車充電解決方案。

芯科科技推出眾多相關(guān)的產(chǎn)品來滿足電動汽車供電設(shè)備系統(tǒng)需求，像是EFR32FG23 Sub-GHz無線SoC具備遠(yuǎn)距離、覆蓋全城的無線傳輸能力，可提供業(yè)界領(lǐng)先的安全性和低功耗，是可靠的可再生能源解決方案的理想之選。EFR32FG28結(jié)合Sub-GHz和2.4 GHz無線，這款雙頻無線SoC是智能家居、安防、照明、樓宇自動化和計(jì)量等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的理想解決方案。

此外，EFR32MG24 Series 2多協(xié)議無線SoC則是一款超低功耗、多協(xié)議2.4 GHz SoC，具備PSA 3級安全防護(hù)，可為電池供電設(shè)備帶來AI/ML和高性能無線功能。另一款SiWx917M Wi-Fi 6結(jié)合低功耗藍(lán)牙5.4無線SoC，這款超低功耗Wi-Fi 6、BLE 5.4和Matter SoC可為可再生能源應(yīng)用提供安全的云連接、控制和OTA更新。

結(jié)語

將電動汽車充電設(shè)備與Wi-SUN FAN網(wǎng)絡(luò)集成，是構(gòu)建更高效、可擴(kuò)展且安全的電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施的前瞻性方法。這種組合充分利用了兩種技術(shù)的優(yōu)勢，以支持不斷增長的電動汽車市場，并促進(jìn)可持續(xù)的互聯(lián)交通生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展。通過利用Wi-SUN，電動汽車充電網(wǎng)絡(luò)可以與智能城市應(yīng)用無縫交互，芯科科技的相關(guān)產(chǎn)品線，將為擴(kuò)展電動汽車基礎(chǔ)設(shè)施，提供經(jīng)濟(jì)高效且面向未來的解決方案。

本文內(nèi)容由芯科科技提供，并刊載于艾睿電子網(wǎng)站。