基于电鱼智能eFish-SBC-RK3576工控板的新能源充电桩控制器方案

此方案充分发挥eFish-SBC-RK3576在工业接口密度与协议兼容性上的优势，可快速部署至公共充电站、社区停车场等场景

方案亮点

1. ‌全协议覆盖‌：单板兼容主流充电标准，降低海外市场适配成本。
2. ‌实时性保障‌：Linux实时内核+硬件PWM，满足毫秒级控制响应。
3. ‌扩展灵活性‌：剩余RS485接口支持接入光伏储能系统，实现V2G（车辆到电网）调度。

一、方案概述

针对新能源充电桩的核心控制需求，利用‌eFish-SBC-RK3576‌的高性能工业接口与实时处理能力，实现以下功能：

• ‌BMS通信‌：通过CAN总线与电池管理系统交互，获取电压/电流/温度等参数。
• ‌充电功率调节‌：PWM输出动态控制充电桩功率模块（恒流/恒压模式切换）。
• ‌电表数据采集‌：RS485读取智能电表实时数据（电量、电压、功率因数）。
• ‌用户交互‌：MIPI DSI驱动7寸触摸屏，显示充电状态、支付二维码及操作界面。
• ‌安全保护‌：过压/过流/漏电检测，异常时通过GPIO触发急停继电器。

二、硬件配置与接口分配

1. 核心硬件选型

模块	接口/配置	说明
‌BMS通信模块‌	CAN总线 x1	支持CAN 2.0B协议，速率500kbps
‌功率调节模块‌	PWM输出 x1	频率1kHz，占空比0-100%可调
‌电表采集模块‌	RS485 x1	支持Modbus RTU协议，波特率9600bps
‌用户交互屏‌	MIPI DSI x1	7寸电容屏（1280x720），支持多点触控
‌安全保护单元‌	GPIO x1（预留）	触发继电器断开充电回路

2. 接口资源占用

• ‌已占用接口‌：
  • CAN x1
  • PWM x1
  • RS485 x1
  • MIPI DSI x1
• ‌剩余接口‌：
  • CAN x1（可扩展第二充电枪控制）
  • RS485 x5（支持多电表并联监测）
  • USB 3.0 x3（支持U盾支付、打印机外设）
  • GPIO ≥15（扩展温度传感器、RFID读卡器）

三、软件架构设计

1. 操作系统与驱动

• ‌OS‌：Linux 6.1（实时内核补丁，任务响应延迟<1ms）
• ‌关键驱动‌：
  • CAN：SocketCAN框架，支持CANopen协议栈
  • PWM：通过sysfs或硬件PWM芯片驱动（如PCA9685）
  • RS485：基于tty驱动实现Modbus主站功能
  • MIPI DSI：Rockchip DRM显示框架，集成LVDS转接芯片驱动

2. 核心软件组件

组件	技术栈	功能
‌BMS通信服务‌	C + CANopen	解析BMS数据包，实现SOC/SOH估算
‌功率控制算法‌	Python（NumPy）	PID算法动态调整PWM占空比，维持充电曲线
‌电表数据采集‌	libmodbus	周期读取电表数据并校验CRC
‌用户界面‌	Qt 5.15	触控交互、充电进度动画、支付系统对接
‌安全监控‌	内核模块（eBPF）	实时监测异常信号，触发GPIO紧急停机

3. 系统工作流程

mermaidCopy Code

graph LR 

A[用户扫码启动] --> B{控制器} 

B -->|CAN| C[BMS获取电池参数] 

B -->|PWM| D[调节充电功率] 

B -->|RS485| E[读取电表数据] 

C --> F{安全校验} 

F --正常--> G[更新屏幕状态] 

F --异常--> H[触发GPIO急停] 

G --> I[完成充电结算] 

四、关键技术与优势

1. 高精度功率控制

• ‌自适应PWM‌：根据BMS反馈的电池内阻动态调整PWM频率（500Hz-5kHz），减少纹波干扰。
• ‌恒流-恒压切换‌：通过卡尔曼滤波预测电池饱和点，平滑切换充电模式。

2. 多协议兼容性

• ‌BMS协议栈‌：支持GB/T 27930（国标）、CHAdeMO（日标）、CCS（欧标）多协议切换。
• ‌支付系统集成‌：通过USB接口扩展银联/支付宝/微信支付模块。

3. 工业级可靠性

• ‌EMC设计‌：RS485接口内置TVS管与磁环，通过IEC 61000-4-5浪涌测试。
• ‌双看门狗‌：硬件看门狗（MAX6374） + 软件心跳检测，系统死机恢复时间<3s。

五、部署与实施

1. 硬件部署示意图

[充电桩机柜] 

  ├── eFish-SBC-RK3576（主控） 

  ├── CAN总线 --连接--> BMS 

  ├── PWM输出 --控制--> DC/DC模块 

  ├── RS485 --采集--> 智能电表 

  └── MIPI DSI --驱动--> 7寸触控屏 

2. 成本与周期

项目	明细
单桩硬件成本	≈¥2,200（含工控机+屏幕+通信模块）
软件定制开发周期	3-4周（协议适配+UI定制）
认证支持	协助通过CE/UL/GB认证