Conceção do ecrã do carregador de veículos eléctricos para postos de carregamento no exterior

Introdução

No equipamento de carregamento de veículos eléctricos, o sistema de visualização é mais do que uma interface gráfica. É um subsistema de hardware que influencia a facilidade de utilização, a acessibilidade do serviço e a arquitetura geral da estação de carregamento.

Um Ecrã do carregador EV funcionam em condições que diferem significativamente dos dispositivos electrónicos de consumo. As estações de carregamento são normalmente instaladas no exterior, onde a luz solar direta, a variação de temperatura, a humidade e a interação contínua com o público são condições normais de funcionamento.

O ecrã é também o principal ponto de interação entre a estação de carregamento e o utilizador. Comunica o estado do carregamento, os passos de autenticação, informações sobre preços e instruções operacionais que orientam o processo de carregamento.

Na conceção da infraestrutura de carregamento, o subsistema "ecrã" pode também ser designado por ecrã da estação de carregamento, Ecrã do carregador EV, ou carregador HMI (interface homem-máquina).

Do ponto de vista da engenharia, a seleção do ecrã afecta a disposição da caixa, a gestão térmica, a arquitetura do controlador interno e o acesso para manutenção. As escolhas de design, como o brilho do ecrã, a tecnologia tátil e a arquitetura de computação, podem influenciar o consumo de energia, a fiabilidade e a facilidade de manutenção a longo prazo.

Por estas razões, o subsistema de visualização é normalmente considerado no início da conceção do equipamento de carregamento de veículos eléctricos, em vez de ser adicionado mais tarde como um simples componente de interface.

O que é um ecrã de carregador de veículos eléctricos?

Um Ecrã do carregador EV é a interface visual integrada numa estação de carregamento de veículos eléctricos que comunica o estado do carregamento, a informação do sistema e as instruções ao utilizador.

Na maioria das infra-estruturas de carregamento, o ecrã funciona como o interface homem-máquina (HMI) ligar os utilizadores aos carregadores electrónicos, aos sistemas de autenticação e às plataformas de gestão backend.

Os ecrãs típicos dos carregadores de veículos eléctricos incluem:

• painéis LCD de elevado brilho para visibilidade no exterior
• interfaces tácteis capacitivas para interação com o utilizador
• controladores de ecrã incorporados ou PCs de painel
• painéis frontais de proteção em vidro com vedação ambiental

Esta interface permite aos utilizadores iniciar sessões de carregamento, monitorizar o consumo de energia, concluir a autenticação e receber feedback operacional do sistema de carregamento.

O que faz um ecrã de carregador de veículos eléctricos na infraestrutura de carregamento

O visor do carregador EV fornece feedback operacional e permite a interação do utilizador durante o processo de carregamento.

As funções típicas da interface incluem:

• instruções para a sessão de carregamento
• orientações de autenticação e pagamento
• visualização do progresso do carregamento
• informações sobre o consumo de energia
• alertas do sistema e notificações de erro
• diagnóstico de manutenção ou serviço

As estações de carregamento modernas utilizam geralmente interfaces gráficas em vez de simples indicadores LED. Isto permite que o carregador suporte interfaces multilingues, fluxos de trabalho de interação flexíveis e actualizações de software ao longo do ciclo de vida do produto.

Um conjunto de ecrã típico utilizado numa infraestrutura de carregamento inclui vários componentes:

• Painel de ecrã LCD TFT
• interface tátil, normalmente capacitiva projectada
• controlador de ecrã ou módulo de computação incorporado
• vidro frontal de proteção
• integração estanque com a caixa do carregador

Dependendo da conceção do carregador, o ecrã pode funcionar como um periférico ligado à placa de controlo do carregador ou como um sistema de computação autónomo.

Algumas plataformas integram ecrãs tácteis industriais ligados diretamente ao controlador do carregador, enquanto outros utilizam PCs de painel que gerem tanto a interface gráfica como a comunicação com os sistemas backend.

Principais tecnologias utilizadas nos ecrãs de carregadores de veículos eléctricos

São normalmente utilizadas várias tecnologias de hardware para garantir um funcionamento fiável do ecrã em ambientes de carregamento exteriores.

Painéis LCD de alto brilho

A maioria dos ecrãs das estações de carregamento utiliza a tecnologia LCD TFT devido à disponibilidade estável de componentes e à compatibilidade com sistemas informáticos incorporados.

Os tamanhos típicos dos ecrãs variam entre 7 polegadas e 15 polegadas, dependendo do tipo de carregador e da complexidade da interface.

O equipamento de carregamento no exterior requer normalmente níveis de luminosidade mais elevados do que os sistemas no interior. Os ecrãs dos carregadores de veículos eléctricos funcionam normalmente numa gama de 800 a 1500 nits para manter a legibilidade em condições de luz do dia.

No entanto, o brilho, por si só, não determina a visibilidade. Outros factores ópticos também afectam a legibilidade do ecrã, incluindo

• rácio de contraste do ecrã
• caraterísticas de reflexão da superfície do vidro
• revestimentos antirreflexo
• ligação ótica entre o LCD e o vidro de proteção

Estas caraterísticas determinam coletivamente o grau de legibilidade da interface sob forte iluminação ambiente.

Interfaces tácteis capacitivas

A maioria das estações de carregamento modernas utiliza capacitivo projetado (PCAP) tecnologia tátil.

Os sistemas tácteis PCAP suportam superfícies de vidro seladas e longos períodos de funcionamento, que são importantes para o equipamento de infra-estruturas públicas.

As vantagens incluem:

• superfícies frontais de vidro duráveis
• capacidade multi-toque
• compatibilidade com vidro protetor espesso
• desempenho estável a longo prazo

As implementações no exterior exigem considerações de conceção adicionais. Os controladores tácteis suportam frequentemente:

• funcionamento das luvas
• tolerância às gotas de água
• desempenho estável em variações de temperatura

Em ambientes onde são sempre utilizadas luvas pesadas, as interfaces tácteis resistivas podem ainda ser consideradas.

Controladores de ecrã incorporados

A interface do carregador deve comunicar tanto com a eletrónica de controlo interna como com os sistemas de rede externos.

São normalmente utilizadas duas arquitecturas.

Ecrã ligado ao controlador do carregador

Nesta configuração, o controlador do carregador gera a interface gráfica e envia o vídeo diretamente para o módulo de visualização.

Ecrã com plataforma informática integrada

Nesta conceção, o ecrã inclui um controlador incorporado ou painel PC que executa o software de interface.

Estes sistemas incorporados gerem normalmente:

• renderização da interface
• comunicação em rede
• integração de pagamentos
• ferramentas de diagnóstico e manutenção
• actualizações de firmware

Esta arquitetura pode simplificar a conceção do controlador do carregador, mas pode introduzir considerações térmicas e de potência adicionais.

Colagem ótica e vidro de proteção

As estações de carregamento funcionam em ambientes públicos, onde os ecrãs têm de tolerar a exposição ambiental e a interação frequente.

Os conjuntos de ecrãs incluem normalmente um vidro de cobertura reforçado combinado com tratamentos de superfície antirreflexo.

Alguns ecrãs de carregadores de veículos eléctricos também utilizam ligação ótica, que elimina o espaço de ar entre o painel LCD e o vidro de proteção.

As vantagens incluem:

• redução das reflexões internas
• melhor legibilidade à luz solar
• maior resistência mecânica
• redução da condensação no interior do módulo de visualização

Estas caraterísticas são particularmente valiosas para as infra-estruturas de carregamento no exterior.

Requisitos de conceção do ecrã do carregador de veículos eléctricos

Ao selecionar um subsistema de visualização para equipamento de carregamento de veículos eléctricos, os engenheiros avaliam normalmente vários requisitos fundamentais.

Proteção do ambiente

As estações de carregamento são frequentemente instaladas em ambientes expostos, como áreas de estacionamento ou infra-estruturas à beira da estrada.

Os módulos de visualização devem ser tolerados:

• exposição à chuva e à humidade
• poeiras e partículas em suspensão no ar
• variação de temperatura

Os painéis frontais atingem normalmente índices de proteção como IP65, garantindo um funcionamento fiável no exterior.

A vedação adequada entre o conjunto do ecrã e a caixa do carregador é essencial para evitar a entrada de água a longo prazo.

Legibilidade à luz solar

A luz solar direta pode reduzir significativamente a visibilidade do ecrã.

A melhoria da legibilidade exige normalmente a combinação de várias estratégias de conceção:

• retroiluminação de alto brilho
• tratamentos de superfície antirreflexo
• ligação ótica
• ângulos de visualização amplos

Os engenheiros também têm em conta a orientação do carregador e os ângulos de visão esperados do utilizador durante a instalação.

Gestão térmica

As estações de carregamento geram calor a partir da eletrónica de conversão de energia e dos módulos de energia internos.

Os ecrãs localizados perto destes componentes podem registar temperaturas elevadas.

As abordagens comuns de conceção térmica incluem:

• separação dos compartimentos de visualização da eletrónica de potência
• dissipação passiva de calor através de estruturas de armários
• gestão do fluxo de ar interno

Se o ecrã integrar uma plataforma de computação incorporada, poderão ser necessárias considerações térmicas adicionais.

Durabilidade mecânica

O equipamento de carregamento público está sujeito a uma interação frequente com os utilizadores e a um impacto físico ocasional.

Os conjuntos de ecrãs devem ser tolerados:

• interação tátil repetida
• vibração dos componentes internos
• impacto acidental

A espessura do vidro de proteção varia normalmente entre 2 mm e 4 mm, dependendo dos requisitos mecânicos e da conceção do armário.

As instalações com muito tráfego podem exigir uma resistência adicional ao impacto.

Integração de sistemas

O ecrã do carregador interage com vários subsistemas internos.

As interfaces de integração típicas incluem:

• eletrónica de controlo do carregador
• terminais de pagamento
• Módulos de autenticação RFID
• gateways de comunicação
• sistemas de conetividade de rede

As interfaces de comunicação podem incluir Ethernet, USB e protocolos de comunicação em série.

Em muitas plataformas de carregamento, o subsistema de visualização também suporta diagnósticos remotos e actualizações de firmware.

Os fabricantes OEM desenvolvem frequentemente soluções de ecrã OEM personalizadas para corresponder ao design do armário do carregador e à arquitetura interna.

Cenários típicos da interface do carregador de veículos eléctricos

Os requisitos de visualização variam consoante o tipo de carregador.

Carregadores rápidos DC públicos

Os postos de carregamento rápido requerem normalmente ecrãs maiores que suportem fluxos de trabalho de pagamento, autenticação e informações detalhadas sobre a sessão de carregamento.

Estes sistemas integram frequentemente funções de monitorização remota e de gestão da rede.

Postos de carregamento AC comerciais

Os carregadores AC comerciais utilizam normalmente ecrãs de tamanho médio que apresentam o estado do carregamento e as instruções de autenticação.

A complexidade da interface é geralmente menor do que nos sistemas de carregamento rápido.

Sistemas de carregamento de frotas

As instalações de carregamento de frotas dependem frequentemente de sistemas de gestão centralizados.

Nestas utilizações, o ecrã do carregador pode apenas fornecer o estado operacional básico ou o acesso à manutenção.

Equipamento de carregamento para uso doméstico

Os carregadores residenciais podem não necessitar de um ecrã gráfico completo e, em vez disso, depender de aplicações móveis para a interação com o utilizador.

Muitas vezes, bastam simples luzes indicadoras.

Quando é que um ecrã de carregador de veículos eléctricos é adequado

Um ecrã gráfico é vantajoso quando o carregador exige uma interação direta com os utilizadores.

Os cenários típicos incluem:

• infra-estruturas públicas de carregamento
• redes de carregamento comerciais
• carregadores com sistemas de pagamento integrados
• equipamentos que requerem diagnóstico local

Nestas situações, o ecrã permite uma conceção flexível da interface e suporta actualizações de software durante o ciclo de vida do equipamento.

Quando um ecrã pode não ser necessário

Nalgumas implementações, um ecrã gráfico completo pode não proporcionar vantagens significativas.

Os exemplos incluem:

• carregadores residenciais controlados principalmente através de aplicações móveis
• instalações de carregamento de frotas com controlo centralizado
• carregadores de custo optimizado centrados na funcionalidade básica

Nestes casos, simples luzes indicadoras ou interfaces móveis podem constituir uma solução mais eficiente.

Conclusão

O Ecrã do carregador EV é um subsistema importante em muitas plataformas de carregamento de veículos eléctricos. Permite a interação com o utilizador, comunica o estado operacional e pode também suportar funções de serviço ou de diagnóstico.

No entanto, a integração de um ecrã no equipamento de carregamento exige uma cuidadosa consideração da exposição ambiental, da durabilidade mecânica e da arquitetura do sistema.

Factores como a legibilidade à luz do sol, a gestão térmica e a integração da caixa podem influenciar significativamente a fiabilidade a longo prazo.

Ao avaliar estes factores no início do processo de conceção, os fabricantes de equipamentos podem garantir que o subsistema de visualização suporta um funcionamento fiável durante todo o ciclo de vida da infraestrutura de carregamento.

FAQ

Que brilho é normalmente necessário para os ecrãs dos carregadores de veículos eléctricos?

Os ecrãs exteriores de carregadores de veículos eléctricos requerem normalmente níveis de brilho entre 800 e 1500 nits para permanecer legível em condições de luz do dia.

Que tamanhos de ecrã são normalmente utilizados nas estações de carregamento de veículos eléctricos?

A maioria das estações de carregamento utiliza ecrãs entre 7 polegadas e 15 polegadas, dependendo do tipo de carregador e da complexidade da interface.

Os ecrãs dos carregadores de veículos eléctricos podem permanecer visíveis sob luz solar direta?

Sim. Os painéis LCD de elevado brilho, os revestimentos antirreflexo e a ligação ótica ajudam a manter a legibilidade sob luz solar intensa.

Os ecrãs dos carregadores de veículos eléctricos permitem o funcionamento com luvas?

Muitos sistemas tácteis capacitivos projectados suportam o modo luva, permitindo um funcionamento fiável em ambientes mais frios.

Qual é o ciclo de vida típico de um ecrã de carregador de veículos eléctricos?

A infraestrutura de carregamento é normalmente concebida para 7-10 anos de atividade, Por isso, os componentes dos ecrãs devem estar disponíveis durante um longo ciclo de vida.