Regeringer overalt i verden skubber elbilen ud på forbrugermarkedet som erstatning for biler med interne forbrændingsmotorer. Ifølge IEA (International Energy Agency) vil der i 2030 være 350 millioner elbiler på vejene, og de vil kræve robuste ladeløsninger sammenlignelige med nutidens tankstationer. USA alene forventer at opstille 1,2 millioner offentlige ladestandere før 2030
Artiklen har været bragt i Aktuel Elektronik nr. 10 – 2025 og kan læses herunder uden illustrationer
(læs originaludgaven her)
Af Vivek Tyagi, industrial product manager, Microchip
Mens en oplader til elbiler til hjemmebrug kun kræver et minimalt bruger-interface, så integrerer de offentlige ladestandere i stigende grad touchstyrede HMI’er (Human Machine Interface). Et HMI med touchskærm letter valg af type af opladning (abonnement eller gæst), type af ladekabel, betaling, visning af ladestatus, pristariffer, start/stop af opladning og endda også annoncer. Moderne forbrugere foretrækker brugerklar og praktiske touchstyrede HMI’er på ladestanderne frem for at være afhængige af mobil-apps – på samme måde som de displays, man kender fra tankstationernes benzin- og dieselpumper – eller i visse tilfælde også parkometre. Den udendørs placering af ladestandere stiller krav til robustheden i forhold til ekstreme temperaturer, fugt og vand, hårdt vejr og vandalisme med en fortsat sømløs touchoplevelse. Valget af en glimrende touchcontroller kan i høj grad løfte designet af en ladestanders touchpanel til det næste niveau.
Mange producenter af ladere har tidligt valgt af differentiere kundeoplevelsen gennem touchskærme i deres standere. Touchskærme er bekvemme og gør det muligt for ladepunktsoperatørerne at give brugerne en sømløs oplevelse, der ikke afhænger af brugerens mobiltelefons batteristatus og/eller signalstyrke. Touchskærme er med andre ord en sikker default-mulighed for operatørerne.
Feedback fra tidlige rollouts af ladestandere med touchstyring viser en yngre demografi af brugerne af elkøretøjer. En vis grad af ”coolness” vil derfor kunne medvirke til brugernes lyst til at anvende både elbiler og ladere. Elbilernes meget futuristiske designs betyder, at tilsvarende moderne udseende opladerdesigns vil være populært hos det mere progressive kundesegment.
Uproblematisk ladeoplevelse
Elbilerne har været her i et stykke tid, men de udgør fortsat en ny teknologisk oplevelse for de fleste forbrugere. Modsat tankstationer er brugen af ladestanderne hverken ligetil eller hurtig. Dagens hurtigladere bruger mellem 20 minutter og en time på at opbygge 80 procent af batterikapaciteten. Instruktionsvideoer eller trinvise vejledninger kan bruges til at lære nye brugere, hvordan de skal bruge terminalen og oplade bilerne. Når et opladeforløb er påbegyndt, kan displayet vise ladestatus, resttid for fuld opladning, vejrforudsigelser og tips til effektive køremønstre for en given bil og dens batteri. En FAQ (Frequently Asked Questions) om lokale krav kan være en hjælp til forbrugerne. I tilfælde af fejl på en ladestander kan displayet bruges til fejlfinding med overførsel af data til supportteamet bag ladestanderne og/eller standse opladningen, før man kan trække kablet ud.
Transparente priser og fakturaer
Ladepriser bliver ligesom brændstofpriser vist på displays for at motivere brugerne til at vælge den ene eller den anden operatørs netværk og gerne på en abonnementsordning gennem vedvarende medlemskaber. Det indledende valg af brugertype (gæst eller abonnement) gør det muligt for operatøren at vise forskellige tariffer og betalingsmetoder for brugeren. Forretningsfolk kan indtaste deres email-adresse for udgiftsbilag.
Betalingsmetode
Hvis man ikke har abonnement, skal man selvfølgelig kunne betale uden at bruge en app eller forsyningsselskabets netværk. Det udvider den mulige kundebase for operatøren. Det er derfor vigtigt at give kunderne mulighed for at vælge en betalingsoption med betaling via kreditkort og en RFID NFC-læser med PIN-koden tastet på touchskærmen. Et sådant betalingssystem er relevant, hvis en mobiltelefon er nede for batteri, så man ikke kan betale med en app – eller i de tilfælde, hvor internettet ikke er dækkende. Feedbacks fortæller på flere markeder, at brugerne ikke ønsker at downloade nye apps på nye steder og registrere en ny onlinekonto med kreditkort og verificering, før de kan betale. Det gælder især i de tilfælde, hvor mobilsignalet er mangelfuldt på fjerntliggende steder eller i underjordiske P-garager eller langs motorvejene.
Regulativer som EU’s AFIR (Alternative Fuel Infrastructure Regulation) gør det allerede nu til et krav, at man skal kunne betale med kort på samtlige elbil-opladere. HMI-systemer i ladestanderne skal derfor være PCI-kompatible (Payment Card Industry). Touchskærmsdisplayet og den embeddede controller er derfor underlagt et endnu strengere sæt af krav, og begge behøver derfor højtydende komponenter, der vil kunne give slutbrugeren en komfortabel og sikker opladnings- og betalingsoplevelse.
Ekstra omsætning for operatørerne
Reklamer på ladestanderens touchskærm i indkøbscentre eller supermarkeders P-pladser kan give operatørerne en ekstra indtægtskilde.
Sprogvalg
Ladestandere kan nå ud til et større geografisk område gennem at tilbyde ladeoplevelser på forskellige sprog. Det sikrer en større og mere sømløs demografi, når brugere af opladning rejser igennem de forskellige regioner i især Europa.
Udfordringer til udendørs HMI-systemer
Vellykket drift af et udendørs HMI-display ud over den forventede lange levetid dikterer, at flere driftsforhold skal tages i betragtning i designfasen for at undgå gentagne reparationer, fejl og udbedringer i felten. Selv om disse forhold primært handler om displayets designs og den fysiske integration i den mekaniske kapsling, så kan valget af en touchcontroller i bedste klasse hjælpe dem til at opnå teknologiens fulde potentiale og undgå fremtidige omkostninger. Flere scenarier kan påvirke touchskærmsdisplaydesignet.
Regn
Kapslingen af ladestandere skal normalt opfylde IP65-tæthed for vand og IP68 for såvel vand som støv. Touchcontrollere skal ikke detektere vanddråber som fejlagtige touch-input, men kun detektere regulære touch fra fingre eller handsker.
Sollys, varme og UV
Displayet skal kunne aflæses i direkte sollys med høje nits-tal mellem 2000 og 3000 (hvor standarddisplays typisk ligger mellem 1000 og 1500 nits). Antirefleksions- og antiblændings-coatings på glasset kan hjælpe læsbarheden. Et UV-filter kan tilføjes for at reducere skader på displayet i form af farveændringer eller misfarvninger i ekstreme situationer. Ved at tilføje et IR-filter kan man beskytte displayet mod infrarød stråling og forhindre varmeopbygning. Men jo tykkere display-stacken bliver, jo sværere bliver det for touchcontrolleren at detektere et korrekt touch.
Meget lave eller høje temperaturer
Ladestandere skal kunne bruges overalt i verden. Selv om man kan integrere varme- eller kølekomponenter i displayet for at opretholde et normalt temperaturområde, så skal touchcontrolleren også være til et automotivt/industrielt temperaturområde for at kunne fungere tilfredsstillende.
Brug af tykke handsker
Tykke handsker bruges normalt i koldt vejr, men kan også anvendes i regn. Touchcontrolleren skal kunne supportere komplekse interaktioner trods flere lag af handskematerialer imellem. Hvis skærmen for eksempel har et kort, der viser, hvor den næste tilgængelige lader er, så skal et multifinger-zoom kunne udføres selv i nærvær af fugt, og uanset om man bruger handsker eller ej.
Vandalisme
For at minimere risici for vandalisme bruger man som regel et 5mm til 6mm tykt IK10-glas (hammersikkert) og 2mm til 3mm plast-PMMA overlæg på offentlige displays. Vandalismetestens specs kan variere afhængigt af placeringen af en oplader – og model – men touchcontrolleren skal alligevel kunne detektere fingre gennem et tykt glas. Også ved brug af handsker og selv med regndråber på glasset. Desuden kan der være luft igennem touchskærmen og glasset, så i tilfælde af vandalisme er det kun glasset og ikke hele displayet, som skal udskiftes. Det øger tykkelsen yderligere og gør det endnu sværere for touchcontrolleren at detektere et touch.
Betaling med kreditkort
Betaling skal være indbygget i laderen som nævnt før. Det kan være i form af et kreditkortlæsermodul med en mekanisk keypad, hvilket ikke stiller specielle krav til touchcontrolleren. Bruger man derimod en berøringsfri NFC-kortlæser, så kan brugeren taste enten et beløb og/eller en PIN-kode via displayet. Touchcontrolleren skal derfor være krypteret efter reglerne i EU, UK eller andre regioner i forhold til PCI-certificeringen.
Hårdhændet rengøring
Hvis nogen skulle rense displayet med blegemidler eller anden kemi, så må det ikke påvirke hverken display eller touchfunktion. En touchcontroller skal kunne arbejde korrekt selv ved påvirkning fra forskellige ledende væsker, som ikke må detekteres som touch.
Vælg en højtydende touchcontroller
En god mikrocontroller kan med andre ord løfte et display og dets funktioner til et helt andet og højere niveau. Microchips Maxtouch-serie af touchcontrollere tilbyder en række funktioner, der kan tackle de barske krav til udendørs brug samt den touchoplevelse, man skal have fra displayet. Maxtouch-serien understøtter blandet andet:
● Flere skærmdiagonaler fra (2” til 34” (tommer) displays) med varierende aspektforhold.
● Højt niveau af støjimmunitet (Class A IEC 61000-4-6-certificeret).
● Tykke glas op til 10mm.
● Luftgab på op til 0,2mm eller mere.
● Tykke multifingerhandsker på op til 5mm som skihandsker eller MC-luffer.
● Fugtimmunitet mod vanddråber og rindende vand.
● Immunitet mod saltvand med et saltindhold op til 3,5 procent og andre kemiske rensevæsker.
● Kryptering af beskeder samt konfiguration til at skjule PIN-koder.
● PCI Security Standards Council-kompatibilitet for brug i betalingsterminaler.
● Anvendelse sammen med NFC-teknologi. Frekvens-hopping funktion under aktiv NFC-scanning for at undgå konflikter med scanningsfrekvensen (100kHz-500kHz samt harmoniske).
● Selvdiagnosticering med afrapportering af indikerede fejl i touchskærmen.
Ud over at hjælpe til brugerens hardware-/software-integration samt design- og præcertificerings-guidelines til EV-ladesystemer har Microchip også opstillet guidelines for touchskærmsudvikling og for designpartnere især i forhold til HMI-aspekterne i ladestationer til elbiler.
Fuld power fremover
Udbredelsen af elbiler og ladesystemer vil vokse massivt over de kommende år. Succes for begge dele ligger i ladesystemer med effektive og robuste HMI-løsninger. Ud over at skulle kunne håndtere ekstreme vejrsituationer skal HMI-delen kunne levere egenskaber, der opfylder og gerne overstiger forventningerne fra både operatører og brugere. Sikkerhed er et krav. Løsninger som Microchips Maxtouch touchcontrollere er designet til at imødekomme de komplekse systemer samt de udfordringer, de medfører. De indgår i den one-stop-shop-tilgang til ladesystemer og komponenter til systemdesignere, som markedet i stigende grad efterspørger.
Billedtekster:
1: uden billedtekst.
2: Sammenligning af ældre laderdesigns og nye touchstyrede ladestandere.
3: Let betaling for opladning via touchskærm.
