现在，电动轿车(EV) 和插电式混合动力轿车(PHEV)被越来越多国家的顾客所推重。在美国，仅加利福尼亚一个州就设定了一个方针：到2025年，电动轿车数量到达150万辆。放眼全球，电动轿车和插电式混合动力轿车销售量或许会更高，到2020年，欧洲估计销量将到达300万辆;中国政府相关部分拟定的方针则进一步逾越上述区域，截止2020年，估计插电式混合动力轿车的具有量有望到达500万辆。在这种布景下，电动轿车充电站的需求量天然也将急剧攀升。
影响电动轿车消费决心最大要素是：由于充电站数量较少，用户忧虑EV/PHEV是否能够长期行进。数量足够且随时可用的充电站有助于缓解这种忧虑，还能进一步进步电动轿车的普及率。现在，在办公大楼、泊车场站、饭馆和购物中心等都有一些免费充电站，可是，顾客关于“付费充电”站的需求越来越多样化，此类体系中也将需求更多的技能和通讯。因而对这些体系的技能要求毫无疑问将会不断进步，而体系开发人员面对既要坚持设备细巧简略，一起也完结功用添加的两层应战。
无线充电及通讯
现在许多城区内的付费充电站的外观和作业原理都类似于泊车计时器，仅仅多了一根可供用户刺进轿车的充电电缆。有三种常见的充电站类型(或等级)：
* 1 级和 2 级充电站是“带计量功用的”AC电源，其运用了 EV的内置充电功用电路。
* 3 级(Level 3)充电站包含了 DC“快速充电器”。这些充电器绕开了轿车功率因数校对(PFC)电路并把 400 VDC 馈至电池充电级。
尽管功用等级和功率均有所不同，但这三者有一点是相同的：丈量用电量并供给收费功用。在“付费充电”站中，还必须与用于信用卡收费、移动用户手机套餐扣费、乃至处理现金交易的后台网络进行通讯衔接。该功用要求体系有灵敏的架构。
这关于所运用的技能意味着什么呢?移动付出必不可少的近场通讯(NFC)是一种超短程通讯规范，其作业原理与射频辨认十分挨近。每部智能手机或支撑NFC的设备都特有与某个付出账户相关联的仅有验证码。以太网、电力线通讯(PLC)和Wi-Fi是付出处理以及先进计量和其他操控功用所必需的。别的，还需求与正在充电的车辆进行通讯。大多数电动轿车需求经过CAN、RS232、以太网、PLC 或运用脉宽调制(PWM)信号传输与充电站完结通讯。那么，这些付费充电站的规划人员怎样才能在坚持规划相对简略和经济合算的一起满意此类体系中一切必备的要求呢?
针对该难题的一种简易的解决方案是选用一种嵌入式操控器或处理器，其可在单个器材中供给NFC、PLC、Wi-Fi、CAN 和10/100以太网通讯，而且具有办理计量、内务处理和功率级操控等功用。这样，开发人员就能够把印刷电路板的空间和物料清单本钱坚持在最低水平，一起还可将一切至关重要的通讯和高档维护功用集成到体系之中。由TI供给的依据C2000 C28x + ARM Cortex-M3的双核微操控器就是此类集成型嵌入式处理器的一个比如。除了必要的丈量、通讯和接口要求之外，这些MCU还能处理功率级操控。
嵌入式操控器的模仿接口和处理才能是计量体系的根底。经过选用具有该模仿集成度的器材，规划人员就能轻松完结单相及三相AC丈量所需的电压和电流监督，并在依据 DC 的较高输出体系中监督输出电平。
分化规划需求
咱们将把体系区分为两个部分以简化给出的示意图：
1. 被监测的电源
2. 体系的低电压通讯侧
由于咱们处理的既有低电压体系也有高电压体系，因而还必须考虑高电压和低电压体系之间的阻隔要求。如前文所述，EV充电器现在分为三类：1级和2级(AC充电)以及3级(DC快速充电)。在1级和2级体系中，充电站架构看上去与大多数智能电网运用中常见的规范计量运用十分类似，如图1所示。计量表直接跨接在单相或三相 AC电源(公共电网)的两头，而且在体系内部没有功率操控级。其运作方法与住所电表简直相同，可监测经过体系的功率流，并添加了与处于充电中的车辆及付出网关的通讯功用。别的，此类体系或许还有安全监测和断连功用。
1级和2级充电器均运用了车辆的内置充电体系，这种体系包含了功率因数校对升压级和高电压DC充电电路。1级充电器依据规范的120/240 VAC电平，可供给高达16 A的充电电流。2级充电可运用240 VAC或480V三相AC，但均被约束在32A。而且，在1级或2级充电场合中，充电器仅仅充任共用电网与被充电车辆之间的计量接口，并没有能量转化级。
图1：“智能”根底设施充电站的简化信号链路
DC快速充电体系的运作方法则十分不同，其将交流电源电压电平转化为一个升压DC电平，能够供给高达400A的电流。1级或2级充电器可在4到8小时内完结一般EV的充电，而DC升压充电器则能在最短20到30分钟的时间里供给相同水平的充电。尽管与3级充电比较1级和2级充电的功率级彻底不同，可是这3 种等级的充电器计量运用则是一起的，由于计量输入始终是交流电源，而且坐落任何PFC电路级之前。
在任何充电等级的付费型充电器运用中，咱们都有以下需求(或潜在需求，这取决于计费和通讯选项)：
* 被充电车辆实践用电量的计量(通常以 kWh 为单位);
* 毛病办理和体系维护;
* 付出处理(信用卡、智能卡、收据收款或运用蜂窝电话经过 NFC 完结手机付费);
* 收单处理通讯(Wi-Fi、以太网或 PLC);
* 至车辆的充电办理通讯(经过 CAN、RS232、以太网、电力线通讯或 PWM 信号传输)。
能够很容易地对计量体系进行区分，以把上述一切功用内置到单个选用一个双核处理器和一个子体系的嵌入式处理器中。别的，许多芯片供货商还供给了多种用于无线电通讯和体系级阻隔的解决方案。可依据上述功用把体系区分为较小的子段，以行将向客户开具的千瓦小时(kWh)计费账单的计量和确认要求作为开端。
如图2中所示，计量级运用了双核器材的模仿体系，并运用了与一个电流互感器调配的 CPU(在本例中为 C28x DSP内核)的内部ADC和处理才能。如欲增强防篡改才能，或许还需求一个分流电阻器电路。当与实时时钟结合起来运用时，针对丈量kWh的处理就变成了一种规范的电压和电流丈量，依据流互感器和分流电阻器是否均并联运用以及总相数决议C2000 MCU多达7个模数转化器输入的组合方法就能够轻松处置。
