驱动变革：面向未来出行的完整二级电动汽车充电解决方案

电动汽车供电设备（EVSE）是每一次流畅的充电体验背后默默发挥作用的“无名英雄”，涵盖了所有用于在电网与电动汽车电池之间安全连接的硬件和软件。在其简洁的外观之下，EVSE集成了三大关键功能，支撑可靠智能的充电体验。

它管理电力流动，负责公用电源连接与车辆车载充电器之间的电力传输。它控制交流或直流转换、功率因数校正，并确保符合不断演进的电网标准。

它通过集成的保护机制来确保安全，例如过流断路器、浪涌抑制器和漏电检测（符合UL2231-2标准）。EVSE确保只有在所有安全条件被验证后，电力才会流动，从而保护用户和车辆的安全。

它使用开放充电点协议（OCPP）等通信协议促进通信，与后端系统连接，以交换实时状态、启用远程控制、处理计量与计费，并提供OTA更新。

从本质上讲，EVSE将一个简单的插电动作转化为车辆与电网之间复杂、可靠且可扩展的能量交互过程。

在各种类型的EVSE中，二级充电因其实用性强和广泛的日常应用而脱颖而出，在速度较慢、功率较低的一级充电与速度极快但成本高昂的直流快充之间，达成了理想的平衡。

一级充电器的输出功率约为1.9kW，适用于通过标准家用插座在夜间进行补电，直流快充可在15至30分钟内将电池容量补充至约80%，但价格通常过于昂贵，更适用于高速公路沿线或商业枢纽。相比之下，二级充电器通过三相连接提供3.7kW至22kW的充电功率，可在大约4至6小时内充满电。这使其非常适合日常使用，既能满足大多数电动汽车用户的需求，又具备较高的经济性，便于住宅配电系统升级及大规模公共部署。其灵活性也使其能够在多种场景中有效部署，如独栋住宅、公寓小区、办公场所、酒店以及轻型商用车车队等。

随着旨在在2030年至2040年逐步淘汰内燃机汽车的政府政策持续推进、消费者需求不断增长以及电池成本迅速下降，二级充电器正日益成为充电基础设施的核心组成部分。其内建的功率因数校正功能以及通过OCPP实现的动态负载管理，使其能够支持更加智能、可持续的充电方式，有助于提升电网效率并促进可再生能源的利用。

瑞萨二级电动汽车充电器提供了一种模块化解决方案，集成了从电力传输到连接功能的各个方面。

该充电器支持22kW交流输出（32A，三相415V输入），包括双极40A支路电路保护器和一个18英尺电缆的SAE J1772™电动汽车连接器等关键组件。能量计量精度通过由RA2A2 MCU管理的高度集成模拟前端维持在±1%。

该MCU是一款基于48MHz Arm^®Cortex^®-M23的器件，具备高精度ADC、用于安全OTA固件更新的双bank闪存，以及硬件安全功能（AES、安全内存保护单元、闪存访问窗口、TRNG）。校准系数和应用代码存储在AT25SF081B串行闪存中，其优化的擦除模块和安全寄存器页确保设备唯一序列号写入及防篡改密钥存储，然后被映射到RAM中以供实时执行。

同时，iW1821 AccuSwitch™数字PWM控制器将1200V双极晶体管（BJT）功率开关与瑞萨的PrimAccurate™主边数字控制算法结合使用，无需光耦即可实现精准交叉稳压、对大电容负载的平滑启动，并在准谐振模式下实现小于50mW的空载功耗，符合全球能效标准，确保在住宅和商用EVSE部署中的长期可靠性。

在任何EVSE设计中，安全性都是不可妥协的要求。瑞萨的二级电动汽车充电器集成了多重保护机制，以保障用户和设备的安全。专用的充电电路中断装置（CCID）监测漏电流，其跳闸阈值仅为5mA，符合UL 2231-2对五个独立CCID单元的要求，并可在故障状态解除后延迟15分钟自动复位。如果驾驶员在充电过程中拔出SAE J1772™接头，充电器会立即切断输出电压，以防止电弧或电缆上出现残余电压。这些主动保护功能建立在对关键安全标准的全面合规基础之上：UL 2231-1和UL 2231-2（针对电击的人身防护），UL 2594（用于固定式EV充电系统），以及NEC第625条（关于安全安装与布线方法）。这些措施共同构建了一个不仅满足、甚至超越行业对于用户和电网安全预期的充电器。

为确保充电器在各种部署环境中均可稳定联网，瑞萨二级电动汽车充电器支持本地和广域通信。对于没有固定宽带的场所，可通过商用CDMA或GPRS蜂窝调制解调器实现不中断的广域网（WAN）连接，从而确保即使在偏远地区也能传输会话数据、计量日志和固件更新。在本地，用户可通过以下方式进行交互：

该充电器的HMI由瑞萨RA6M3 MCU提供支持，该芯片搭载高性能Arm Cortex-M4核心，集成TFT控制器、2D图形加速器和JPEG解码器，可实现流畅、响应迅速的显示效果。RA6M3还具备板载以太网MAC（含专用DMA）和USB高速接口，确保在充电器的传感器、计量引擎与外部网络之间实现高速数据传输，最大限度地减少更新屏幕信息时的延迟。该MCU基于40nm工艺构建，配合运行FreeRTOS的灵活配置软件包（FSP），提供模块化软件生态系统，便于根据应用发展替换为其他RTOS或中间件。

通过触摸屏显示器，用户可以实时查看充电状态，包括已充电千瓦数、充电时长、电压和电流指标。借助2D加速器驱动的可定制图形组件，车队运营商或家庭用户可清晰地查看进度条、数值读数和诊断警报等信息。底层方面，RA6M3的大容量片上RAM可缓存平滑动画，并支持未来的HMI功能扩展，例如：通过USB或以太网进行的充电计划设置、负载管理设置或固件更新提示等交互式菜单——这些全都集成在单颗MCU中实现。

瑞萨为二级电动汽车充电器提供交钥匙式实时软件平台，包含经过全面测试的OCPP 1.6和OCPP 2.0.1协议栈，加速开发进程，并确保与中央管理系统的互操作性。

这两套协议栈均构建于实时操作系统（RTOS）之上，具备确定性任务调度能力，有助于在充电控制环路、通信和用户界面更新之间实现协调与平衡。网络功能则由FreeRTOS™ TCP Plus库处理，该库对静态和动态IP配置提供强大支持，使其无需更改代码即可安装在企业局域网、家庭宽带或由DHCP管理的网络上。为简化用户身份验证和计费系统集成，软件栈中预置了RFID库，您可直接读取并处理非接触式卡片或标签，无需编写底层ISO/IEC 14443代码。

OCPP 1.6软件栈专注于基本的充电桩操作——启动/停止充电会话、计量值报告和交易对账，而OCPP 2.0.1软件栈则扩展了这些功能，新增了智能充电、设备管理和固件管理等高级功能，所有功能均已全面集成、验证并通过行业标准测试套件调试。安全性至关重要：OCPP 2.0.1软件栈利用MCU内置的加密引擎实现传输层安全（TLS），以确保传输加密、会话认证和证书安全管理，保护用户数据和固件更新通道。

对于人机界面（HMI），OCPP 2.0.1软件栈提供了一个基于emWin的HMI框架，使开发者能够从零开始快速构建丰富的图形触控界面，如菜单、状态指示器和诊断屏幕。通过将这些软件组件整合为一个统一的软件包，瑞萨消除了多厂商解决方案常见的碎片化和集成难题，加快了产品上市进程，并确保您的二级电动汽车充电器固件不仅符合最新协议版本，还具备良好的安全性、可维护性和前瞻性。

除了本地用户界面和后端OCPP管理之外，充电器的Wi-Fi和蜂窝网络连接还支持与第三方移动应用的集成。通过安全的API，车主可以启动移动应用来查看实时充电状态（已充电量、充电时长）、查看账单摘要，甚至直接从手机支付充电费用。所有通信均采用端到端加密，移动应用还可接入充电器的RFID和OCPP软件栈，以验证用户身份、核对计量值以及触发充电会话的启动/停止命令，从而为车队和公共充电站运营方提供完全由应用驱动的使用体验，无需在充电器本体上增加任何额外布线或定制固件。

电动汽车改变了我们的出行理念，而充电体验的提升是这场变革能否顺利推进的关键。瑞萨的二级电动汽车充电器充分体现了模块化设计、嵌入式安全、强大连接能力与OCPP软件栈的融合如何构建出一套可靠的充电解决方案。无论是部署家用充电桩，还是管理大规模商用车队，瑞萨全面的硬件、固件与软件生态系统均能助您打造安全、高效、具备竞争力的EVSE产品，满足新一代电动出行的需求。每一次充电都会助力构建更具韧性的电网、更高效的能源生态系统，以及为大规模电气化奠定切实可行的基础。