電動(dòng)汽車(chē)充電基礎(chǔ)設(shè)施體系中，充電樁計(jì)費(fèi)控制單元TCU是保障充電服務(wù)精準(zhǔn)計(jì)量、安全交易與高效管理的核心環(huán)節(jié)。作為連接用戶(hù)、設(shè)備與管理平臺(tái)的關(guān)鍵樞紐，TCU的技術(shù)性能與功能完整性決定了充電服務(wù)的可靠性與規(guī)范性，其設(shè)計(jì)與應(yīng)用嚴(yán)格遵循國(guó) 家電網(wǎng)公司電動(dòng)汽車(chē)充電樁通用技術(shù)規(guī)范，在城市充電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中發(fā)揮著不可替代的作用。
一、TCU的核心功能定位
充電樁計(jì)費(fèi)控制單元TCU承擔(dān)著充電過(guò)程中的多重關(guān)鍵任務(wù)，形成覆蓋“計(jì)量-計(jì)費(fèi)-支付-控制-通訊”的全流程管理體系。在計(jì)量環(huán)節(jié)，TCU通過(guò)與電能計(jì)量裝置的實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)，精準(zhǔn)捕捉充電過(guò)程中的電流、電壓變化，結(jié)合內(nèi)置算法計(jì)算電能消耗，確保每一次充電的電量數(shù)據(jù)真實(shí)可追溯。計(jì)費(fèi)功能方面，TCU可依據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則實(shí)現(xiàn)多樣化費(fèi)用計(jì)算，滿(mǎn)足不同場(chǎng)景下的收費(fèi)需求，同時(shí)記錄充電時(shí)間、電量、費(fèi)用等詳細(xì)交易數(shù)據(jù)，為用戶(hù)核對(duì)與運(yùn)營(yíng)管理提供依據(jù)。
支付環(huán)節(jié)，TCU支持多種支付方式的對(duì)接，配合數(shù)據(jù)加密與解密技術(shù)，保障交易信息的安全性，防止數(shù)據(jù)泄露與未授權(quán)訪(fǎng)問(wèn)。在設(shè)備控制上，TCU可直接下達(dá)指令控制充電設(shè)備的啟停，當(dāng)檢測(cè)到過(guò)流、過(guò)壓等異常情況時(shí)，能快速觸發(fā)保護(hù)機(jī)制，中斷充電過(guò)程以規(guī)避安全風(fēng)險(xiǎn)。此外，TCU具備與車(chē)聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的實(shí)時(shí)通訊能力，可將充電數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)等信息同步至后臺(tái)系統(tǒng)，為遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理提供數(shù)據(jù)支撐。
二、TCU的硬件參數(shù)與技術(shù)規(guī)范
充電樁計(jì)費(fèi)控制單元TCU的硬件設(shè)計(jì)圍繞穩(wěn)定性、兼容性與擴(kuò)展性展開(kāi)，各項(xiàng)參數(shù)均符合工業(yè)級(jí)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。存儲(chǔ)方面，配置1GB Nand Flash與支持最高64G的標(biāo)準(zhǔn)SD卡外擴(kuò)存儲(chǔ)，滿(mǎn)足本地大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求，確保充電記錄與設(shè)備日志的完整保存。移動(dòng)通信模塊采用全網(wǎng)通設(shè)計(jì)，支持中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)電信的4G/3G/2G網(wǎng)絡(luò)，配備2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)SIM卡插槽，可通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切換，保障不同環(huán)境下的通訊穩(wěn)定性。
定位功能集成北斗與GPS雙模定位，能精準(zhǔn)獲取充電樁地理位置信息，為充電網(wǎng)絡(luò)布局優(yōu)化與設(shè)備調(diào)度提供數(shù)據(jù)支持。安全加密模塊支持ESAM芯片與ISO7816協(xié)議，提供通用與高速路專(zhuān)用兩種型號(hào)選擇，同時(shí)PSAM模塊參考ESAM設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步強(qiáng)化數(shù)據(jù)加密能力。接口配置上，TCU擁有豐富的擴(kuò)展接口，包括10路UART（含4路RS232、3路RS485及3路內(nèi)置接口）、2路USB HOST、2路CAN BUS、2路RJ45網(wǎng)絡(luò)接口，以及單色屏、鍵盤(pán)、觸摸彩屏接口，可滿(mǎn)足與外置讀卡器、藍(lán)牙模塊、表計(jì)、充電控制器等設(shè)備的連接需求。
電源設(shè)計(jì)采用DC12V額定輸入，輸入范圍覆蓋DC9V-15V，具備反接保護(hù)功能，額定功率30W，掉電保持時(shí)間不低于15秒，同時(shí)可為讀卡器提供5V電源，確保設(shè)備在供電異常時(shí)的數(shù)據(jù)安全與功能穩(wěn)定。
三、TCU的軟件環(huán)境與運(yùn)行保障
充電樁計(jì)費(fèi)控制單元TCU的軟件系統(tǒng)基于Linux內(nèi)核搭建，內(nèi)核版本為3.14.26，搭配gcc-linaro-4.7-2013編譯工具與QT 4.8.6界面開(kāi)發(fā)框架，為功能實(shí)現(xiàn)與人機(jī)交互提供穩(wěn)定基礎(chǔ)。電阻式觸摸屏驅(qū)動(dòng)依賴(lài)tslib-1.4庫(kù)，確保觸摸操作的精準(zhǔn)響應(yīng)，支持友好的界面顯示與操作邏輯，方便用戶(hù)查看充電狀態(tài)、費(fèi)用信息及完成支付操作。
在運(yùn)行環(huán)境適應(yīng)性上，TCU可在濕度5％～95％（無(wú)凝露）、工作溫度-40℃～70℃、存儲(chǔ)溫度-40℃～85℃的條件下穩(wěn)定工作，具備優(yōu)異的高低溫耐受性與抗?jié)穸雀蓴_能力，適用于戶(hù)外、車(chē)庫(kù)等多種復(fù)雜環(huán)境。時(shí)鐘模塊采用RTC時(shí)鐘，掉電保持時(shí)間至少1年，確保時(shí)間記錄的準(zhǔn)確性，為充電計(jì)時(shí)與交易時(shí)間戳提供可靠依據(jù)。此外，TCU內(nèi)置蜂鳴器與功率不超過(guò)0.5W的標(biāo)準(zhǔn)3.5mm立體聲音頻接口，可通過(guò)聲音提示反饋設(shè)備狀態(tài)與操作結(jié)果，提升用戶(hù)使用體驗(yàn)。
四、TCU的安全防護(hù)與規(guī)范適配
安全防護(hù)是充電樁計(jì)費(fèi)控制單元TCU設(shè)計(jì)的核心考量，通過(guò)多重機(jī)制保障充電過(guò)程與數(shù)據(jù)交易的安全。硬件層面，DO接口采用6路220V/5A繼電器隔離設(shè)計(jì)，DI接口提供6路外部空節(jié)點(diǎn)輸入并內(nèi)置12V光電隔離，有效防止外部電路干擾與電壓沖擊對(duì)設(shè)備的損壞。軟件層面，數(shù)據(jù)加密技術(shù)貫穿計(jì)費(fèi)、支付全流程，防止交易數(shù)據(jù)被篡改或竊取，同時(shí)支持掉電檢測(cè)功能，通過(guò)1路GPIO實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)供電狀態(tài)，確保供電中斷時(shí)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的保存。
TCU嚴(yán)格遵循國(guó)家電網(wǎng)公司電動(dòng)汽車(chē)充電樁通用技術(shù)規(guī)范，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)與功能設(shè)計(jì)均符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確保與國(guó)網(wǎng)充電網(wǎng)絡(luò)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的兼容性與數(shù)據(jù)互通性。在計(jì)量準(zhǔn)確性上，TCU通過(guò)多級(jí)校準(zhǔn)機(jī)制，定期與標(biāo)準(zhǔn)電能表進(jìn)行比對(duì)，修正計(jì)量誤差，保障計(jì)費(fèi)公平性；在設(shè)備控制上，與充電控制器的聯(lián)動(dòng)遵循標(biāo)準(zhǔn)化通訊協(xié)議，確保充電過(guò)程的精準(zhǔn)控制與安全保護(hù)。
充電樁計(jì)費(fèi)控制單元TCU作為充電基礎(chǔ)設(shè)施的“智慧大腦”，其技術(shù)架構(gòu)的完整性、功能實(shí)現(xiàn)的精準(zhǔn)性與運(yùn)行的穩(wěn)定性，是保障充電服務(wù)高質(zhì)量開(kāi)展的關(guān)鍵。從硬件參數(shù)的工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)到軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，從多重安全防護(hù)機(jī)制到嚴(yán)格的規(guī)范適配，TCU全方位支撐起充電過(guò)程中的計(jì)量、計(jì)費(fèi)、控制與通訊需求。隨著電動(dòng)汽車(chē)充電網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)完善，TCU將在提升充電服務(wù)效率、保障交易安全、優(yōu)化運(yùn)營(yíng)管理等方面發(fā)揮更重要的作用，為城市充電基礎(chǔ)設(shè)施的智能化發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)支撐。