7-дюймовые ЖК-дисплеи для зарядных станций электромобилей

Общественная инфраструктура зарядки электромобилей масштабируется быстрее, чем ожидало большинство цепочек поставок оборудования. МЭАГлобальный прогноз развития электромобилей на 2024 годсообщили, что в 2023 году количество установок быстрой зарядки в общественных местах выросло на 40%, причем их внедрение ускоряется в Северной Америке, Европе и Юго-Восточной Азии. По мере того, как сети зарядки выходят за пределы первых пользователей и становятся общедоступными, интерфейс дисплея становится критически важной переменной надежности и пользовательского опыта -, которая напрямую влияет на время безотказной работы зарядного устройства, частоту технического обслуживания и восприятие бренда.

Почему 7-дюймовый TFT-ЖК-дисплей стал стандартом для дисплеев для зарядных устройств для электромобилей

Форм-фактор 7-дюймов стал практическим стандартом для общедоступных дисплеев для зарядных устройств для электромобилей благодаря сочетанию эргономических, механических и коммерческих факторов, а не по указу отрасли.

Эргономика-высоты стоя.Общественные зарядные киоски обслуживаются стоящими пользователями на обычном расстоянии взаимодействия 60–80 см. На таком расстоянии 7-дюймовая панель с разрешением 1024×600 отображает текст и значки с четкой плотностью, не требуя от пользователя наклона вперед. Для панелей размером менее 5 дюймов с таким разрешением требуются размеры шрифта, которые ограничивают макет пользовательского интерфейса базовыми текстовыми подсказками; Панели размером более 9 дюймов не обеспечивают дополнительной читаемости и увеличивают размер корпуса, ветровую нагрузку и стоимость материалов.

Требования к сложности пользовательского интерфейса.Современные рабочие процессы зарядки - RFID/QR-аутентификация, выбор тарифа, мониторинг мощности-в режиме реального времени, обратная связь о состоянии OCPP 2.0 и генерация квитанций - требуют поверхности дисплея, которая может одновременно отображать несколько зон пользовательского интерфейса без нумерации страниц. 7-панель обеспечивает достаточную для этого активную площадь без энергопотребления и стоимости 10-дюймовых панелей, которые трудно оправдать для однофункционального интерфейса киоска.

Совместимость корпуса.Стандартные конструкции корпусов зарядных устройств для электромобилей от основных производителей (ABB, Schneider, BTC Power) совпали в монтажных вырезах, в которых можно разместить 7-дюймовые панели со стандартными размерами лицевой панели. Для установки 10-дюймовой панели в существующее семейство корпусов обычно требуется новый инструмент; 7-дюймовых панелей нет.

Сравнение форм-факторов дисплеев зарядки электромобилей:

Яркость и оптические характеристики: основная точка отказа поля

Недостаточная яркость — наиболее распространенная причина-нареканий, связанных с дисплеем в развернутой инфраструктуре зарядки электромобилей. Панель, которая показала приемлемые результаты при приемочных испытаниях на складе, не выйдет из строя под прямыми солнечными лучами.

Минимальные пороги яркости в зависимости от среды установки:

Стандартные коммерческие панели (200–300 нит) не подходят для зарядки электромобилей на открытом воздухе. При прямом солнечном свете в полдень окружающая освещенность горизонтальной поверхности может достигать 100 000 люкс; даже рассеянный наружный свет в пасмурный день превышает 10 000 люкс. При таких уровнях освещенности панель с яркостью 300 нит обеспечивает коэффициент контрастности ниже 1:1 по отношению к фону, что делает дисплей нечитаемым.

Для крытых наружных установок (навесы, парковочные конструкции с непрямым освещением): 500–700 нит — практический минимум. Для открытой установки на открытом воздухе с возможным воздействием прямых солнечных лучей: требуется 800–1000 нит. Для некоторых развертываний в коридорах шоссе в регионах с высокими-высотами или низкими-широтами в качестве запаса указывается 1200 нит.

Анти-бликовая обработка по сравнению с-антибликовой обработкой:

Антибликовая обработка поверхности (AG) рассеивает отраженный свет, уменьшая зеркальные блики за счет небольшого снижения четкости изображения. Анти-антиотражающие (AR) покрытия уменьшают отражательную способность за счет деструктивных помех, сохраняя четкость изображения, но требуя более тщательной очистки. Для киосков для зарядки электромобилей, подверженных вандализму, чистке и воздействию ультрафиолета, обработка AG закаленного защитного стекла (закаленное минимум 4 мм, класс IK08) является более долговечным выбором в большинстве случаев.

Оптическое соединение:

Панели с воздушным-зазором (защитное стекло, отделенное от ЖК-дисплея воздушной прослойкой) создают внутренние отражения на каждом интерфейсе. Оптическое соединение -, ламинирующее защитное стекло со стекой ЖК-дисплея с помощью OCA (оптически прозрачного клея) или OCR (оптически прозрачной смолы) -, устраняет воздушный зазор, уменьшая внутреннюю отражательную способность примерно на 50 % и улучшая эффективную контрастность в условиях высокой-окружающей-освещенности. Для наружных зарядных устройств для электромобилей оптическое соединение является функциональным требованием, а не дополнительным обновлением. Это также значительно повышает механическую стойкость к термоциклированию и ударам.

Рабочая температура: указание на круглогодичную-надежность работы вне помещений

Зарядные устройства для электромобилей непрерывно работают в средах, для которых не предназначены стандартные коммерческие дисплейные панели. Последствиями ошибок тепловых характеристик являются отказ панели в холодном климате (увеличение вязкости жидких кристаллов приводит к медленному отклику и появлению артефактов на дисплее ниже -10 градусов для стандартных панелей) и выход из строя подсветки в условиях высоких температур (термическое отключение светодиодного драйвера при температуре выше +60 градуса для стандартной подсветки).

Уровни температурных характеристик:

Для зарядных устройств для электромобилей минимально приемлемой характеристикой является промышленный класс (от -20 до +70 градусов). Расширенный промышленный режим (от -30 до +85 градусов) должен быть указан для установок в климатических зонах 6–8 по ASHRAE (север США, Канада, Скандинавия, Россия) или в регионах, где температура окружающей среды регулярно превышает 40 градусов.

Рекомендации по управлению температурным режимом:

Номинальные значения рабочей температуры панели относятся к температуре ячейки ЖК-дисплея, а не к температуре окружающего воздуха. Под воздействием прямых солнечных лучей температура внутри корпуса может превышать температуру окружающей среды на 15–25 градусов в зависимости от материала корпуса, цвета и вентиляции. Учитывайте эту разницу при указании номинальных температур панели. - Панель с номиналом +70 градусов в герметичном черном корпусе при температуре окружающей среды 45 градусов может работать на границе своих технических характеристик.

Запросите у поставщиков кривые снижения характеристик для срока службы подсветки и производительности ЖК-дисплея в диапазоне рабочих температур. Панель, рассчитанная на 50 000 часов при температуре 25 градусов, может проработать значительно меньше часов при непрерывной работе +60 градусов.

Сенсорная технология: емкостные характеристики для наружного общественного использования

Резистивная сенсорная технология не подходит для общественных зарядных устройств для электромобилей. Он не поддерживает мульти-жесты, требует специального использования стилуса,-например, давления, несовместимого с быстрым взаимодействием с киоском, и ухудшается при многократном использовании, что приводит к ненадежной регистрации касаний. Проекционно-емкостное касание (PCAP) является подходящей технологией для этого приложения.

Основные требования к емкостному сенсорному экрану для зарядных устройств для электромобилей:

Защита от мокрого-прикосновения и дождя.Стандартные контроллеры PCAP подавляют или неправильно распознают сенсорный ввод, когда на поверхности датчика постоянно присутствует влага, что приводит к тому, что дисплей перестает реагировать под дождем или после очистки. Контроллеры с микропрограммой компенсации влаги -, включая определенные конфигурации Ilitek ILI2130, Goodix GT9271 с включенным режимом влажности и серии FocalTech FT5x с микропрограммой отвода воды -, решают эту проблему. Прежде чем дорабатывать модуль, уточните у поставщика конкретную версию микросхемы и встроенного ПО и запросите данные испытания на мокрое-прикосновение (имитирующее водяную пленку толщиной 3–5 мм на поверхности датчика).

Работа в перчатках-ручками.Инфраструктура общественной зарядки должна быть приспособлена для пользователей, носящих зимние, рабочие или нитриловые перчатки. Стандартные датчики PCAP откалиброваны по емкости «голого»-пальца. Контроллеры с регулируемыми порогами чувствительности (типовой диапазон: порог обнаружения 3–12 пФ) можно настроить на обнаружение сигнала более низкой емкости от пальцев в перчатках. Проверьте эту возможность с помощью конкретной микросхемы контроллера и подтвердите толщину перчатки, для которой чувствительность проверена.

Совместимость с толстым покровным стеклом.Для антивандальных-установок требуется защитное стекло толщиной 4–6 мм. Стандартные датчики PCAP оптимизированы для защитного стекла толщиной 2–3 мм. Датчики, предназначенные для накладок из толстого-стекла, используют конфигурации контроллера с более высокой-чувствительностью; Прежде чем указывать толщину защитного стекла, подтвердите совместимость толщины защитного стекла у поставщика сенсорного модуля.

ЭСР и ЭМС.В местах зарядки электромобилей возникают значительные электромагнитные помехи от высоковольтных импульсных регуляторов-и электроприводов. Сенсорные контроллеры должны иметь защиту от электростатического разряда по IEC 61000-4-2, уровень 4 (контакт ±8 кВ, воздушный разряд ±15 кВ) и устойчивость к кондуктивному/излучению согласно IEC 61000-4-3 и IEC 61000-4-4. Запрашивайте отчеты об испытаниях на ЭМС, относящиеся к сборке сенсорного модуля, а не только техническое описание микросхемы контроллера.

Выбор интерфейса: LVDS, MIPI DSI и RGB для интеграции зарядного устройства для электромобилей.

Выбор интерфейса зависит от архитектуры хост-процессора, расстояния внутренней прокладки кабелей и требований ЭМС к конструкции зарядного устройства.

LVDS (дифференциальная сигнализация низкого-напряжения) – это наиболее распространенный интерфейс для приложений отображения зарядных устройств для электромобилей, использующих однокристальные системы промышленного-класса и встроенные контроллеры (серия NXP i.MX 6/7, TI Sitara AM335x, серия Renesas RZ/G). LVDS обеспечивает высокую помехозащищенность за счет дифференциальной передачи сигналов, что делает его хорошо -подходящим для внутренней среды с высокими- электромагнитными помехами в корпусах зарядных устройств для электромобилей, где длина кабеля между платой контроллера и дисплеем может превышать 30–50 см. LVDS также поддерживается широким спектром контроллеров дисплеев промышленного-класса и имеет развитую экосистему драйверов в Linux BSP для семейств SoC, обычно используемых в инфраструктуре зарядки.

МИПИ ДСИподходит для зарядных устройств для электромобилей, построенных на мобильных-процессорах приложений (Rockchip RK3568, NXP i.MX 8M, Qualcomm SA8155), где SoC имеет встроенную поддержку контроллера MIPI DSI. MIPI DSI обеспечивает более высокую пропускную способность, чем LVDS (с запасом поддерживая 1080p при 60 кадрах в секунду), более низкое энергопотребление и меньшее количество сигнальных линий. Основным ограничением для зарядных устройств для электромобилей является длина кабеля: MIPI DSI указан для расстояний от платы-до-панели обычно менее 20 см без формирования сигнала, что ограничивает гибкость компоновки корпуса. Для конструкций, в которых дисплей установлен на расстоянии более 20 см от главной платы, требуется LVDS или микросхема перенастройки MIPI DSI.

параллельный интерфейс RGBподходит для более дешевых конструкций зарядных устройств на базе-микроконтроллеров- (серия STM32H7, ESP32-S3 с микросхемой драйвера внешнего дисплея), где у MCU отсутствует собственный выход MIPI DSI или LVDS. Для RGB требуется больше сигнальных линий, и он более восприимчив к электромагнитным помехам на длинных кабелях, чем дифференциальные интерфейсы, но реализация драйвера хорошо-документирована, и интерфейс поддерживается в широком диапазоне семейств микроконтроллеров. Для обеспечения соответствия ЭМС в средах с высоким уровнем помех использование RGB должно ограничиваться кабелями длиной менее 15 см с соответствующим экранированием FPC.

Обзор выбора интерфейса для зарядных устройств для электромобилей:

Классы защиты и механическая долговечность

IP65 как минимум для дисплеев зарядного устройства для наружного применения.Сертификация IP65 (полная защита от проникновения пыли, защита от струй воды под низким-напором с любого направления) — это минимальный уровень защиты для дисплеев,-устанавливаемых вне помещения. Степень защиты IP65 обычно достигается за счет сочетания оптического соединения, герметичной прокладки лицевой панели и герметичной выходной направляющей FPC. Убедитесь, что класс IP распространяется на весь блок дисплея, настроенный для вашей установки, а не только на защитное стекло или ЖК-модуль в отдельности.

Для развертывания в прибрежных районах, рядом с автомойками или при очистке под высоким-давлением может потребоваться степень защиты IP67 (временное погружение) или IP66 (струи воды под высоким-давлением). Запросите отчет о тестировании и подтвердите, что условия тестирования соответствуют вашей среде установки.

Ударопрочность.Общественные зарядные киоски подвергаются воздействию зарядных кабелей, тележек для покупок и преднамеренного вандализма. Защитное стекло с классом IK08- (испытано на ударную нагрузку 5-джоулей согласно IEC 62262) подходит для большинства общественных зарядных устройств. Для объектов с высоким-вандальным уровнем может потребоваться IK10 (стойкость к ударной нагрузке 20 Дж). Выбор материала защитного стекла (закаленное натриево-известковое стекло или химически упрочненное алюмосиликатное стекло) также влияет на ударопрочность и стойкость к царапинам; обсудите компромиссы с вашим поставщиком в зависимости от конкретной среды установки.

УФ-стабильность.Постоянное воздействие УФ-излучения разрушает поляризационные пленки и клейкие слои ЖК-дисплея, вызывая пожелтение, расслоение и потерю контрастности в течение 3–5 лет в среде с высоким-УФ-излучением. Для установки вне помещений используйте защитное стекло, стабилизированное УФ-(блокировка УФ400), и подтвердите у поставщика, что связующий материал OCA/OCR устойчив к УФ-излучению в соответствии с соответствующими стандартами IEC 62788. Запросите данные испытаний на УФ-старение (обычно 1000 часов под лампой UVA-340 согласно IEC 60068-2-5), если место установки подвергается значительному воздействию УФ-излучения.

Нормативные сертификаты для доступа к глобальному рынку

Маркировка CE(рынок ЕС) требует соответствия Директиве по ЭМС (2014/30/ЕС) и Директиве по низкому напряжению (2014/35/ЕС). Для модулей дисплея, встроенных в зарядное оборудование для электромобилей, маркировка CE на уровне модуля упрощает сертификацию конечного-продукта, но не заменяет тестирование-на уровне системы. Убедитесь, что поставщик модуля предоставил Декларацию о соответствии конкретным указанным стандартам испытаний (EN 55032 по излучению, EN 55035 по помехоустойчивости).

сертификация UL(Рынок Северной Америки) для модулей дисплея менее универсален, чем CE, но применим для зарядного оборудования для электромобилей, продаваемого на рынках США и Канады, где в соответствии с электрическими нормами требуется внесение в список UL (статья 625 NEC для зарядного оборудования для электромобилей). Подтвердите статус UL у поставщиков для развертывания в Северной Америке.

Соответствие RoHS и REACHявляется стандартным для надежных поставщиков промышленных дисплеев и требуется для доступа на рынок ЕС. Для документации о закупках запрашивайте полную декларацию о веществах, а не только заявление о соответствии.

ЭМС, специфичная для условий зарядки электромобилей.Корпуса зарядных устройств для электромобилей содержат-преобразователи постоянного тока высокого напряжения, контакторы и приводы двигателей, которые генерируют кондуктивные и излучаемые помехи в широком диапазоне частот. Модули дисплея должны демонстрировать устойчивость к IEC 61000-4-2 (ESD), IEC 61000-4-3 (устойчивость к излучению), IEC 61000-4-4 (быстрые электрические переходные процессы) и IEC 61000-4-6 (устойчивость к кондуктивным воздействиям). Запросите отчеты об испытаниях для этих конкретных стандартов, а не только для общей сертификации CE.

Оценка поставщика: четыре вопроса для закупки дисплея для зарядки электромобилей

1. Каков ваш подтвержденный горизонт поставок этого модуля?Проекты инфраструктуры зарядки электромобилей имеют жизненный цикл продукта в течение 7–10 лет. События Panel EOL (окончание срока службы) в середине-производства могут привести к необходимости изменения конструкции печатной платы и обновления встроенного ПО. Спросите конкретно: существует ли программа -покупки-в последний раз? Существует ли уже сертифицированная панель-преемница,-совместимая по выводам? Каков минимальный срок предварительного уведомления до окончания срока действия контракта?

2. Можете ли вы предоставить отчеты об испытаниях в солевом тумане и при различных-температурных испытаниях?Испытание в солевом тумане (IEC 60068-2-11, обычно 96 часов при 5 % NaCl) подтверждает коррозионную стойкость разъемов FPC и металлических компонентов в прибрежных или дорожных условиях, покрытых солью. Функциональные испытания в широком диапазоне температур во всем указанном рабочем диапазоне (а не только при температуре хранения) должны документироваться фактическими данными испытаний, а не просто заявлениями о технических характеристиках.

3. Каков минимальный заказ для полу-нестандартных конфигураций с высокой-яркостью?Стандартные модули каталога (фиксированная яркость, стандартный FPC, без оптического соединения) обычно доступны в количестве 200–500 штук. Полу-индивидуальные конфигурации - оптическое соединение, модернизация подсветки высокой-яркости, настраиваемая маршрутизация FPC - обычно предусматривают минимальный объем заказа в размере 500–2000 единиц. Полная нестандартная оснастка (новая форма лицевой панели, нестандартная форма защитного стекла) обычно требует минимум 3000–5000 единиц с амортизацией стоимости оснастки. Технические образцы (5–20 единиц) должны быть доступны для квалификации до начала производства.

4. Предлагаете ли вы услуги OEM по защитному стеклу и индивидуальной настройке FPC?Корпуса зарядных устройств для электромобилей различаются по геометрии лицевой панели, расположению монтажных выступов и направлению выхода FPC. Убедитесь, что поставщик может обеспечить индивидуальную маршрутизацию FPC, тип разъема и контур защитного стекла без необходимости использования полностью специального инструмента для ЖК-дисплея. Многие признанные производители промышленных дисплеев предлагают это с полу-нестандартным минимальным объемом заказа.

Распространенные ошибки в технических характеристиках при выборе дисплея зарядного устройства для электромобилей

Указание 500 нит для открытой наружной установки.Яркость 500 нит обеспечивает приемлемую читаемость в затененных условиях на открытом воздухе, но будет незначительной при прямом полуденном солнце и недостаточной на большой-высоте или низкой-широте, где солнечное излучение повышено. Для любой установки с возможным воздействием прямых солнечных лучей практический минимум — 800 нит; 1000 нит обеспечивают запас на старение панели (яркость подсветки со временем снижается, обычно на 20–30% в течение 30 000 часов).

Игнорирование УФ-стабилизации на клеевых слоях.Поляризатор ЖК-дисплея и связующий материал OCA являются компонентами, наиболее уязвимыми к разрушению УФ-излучением. Пожелтение и расслоение обычно становятся заметными через 2–3 года в среде с высоким-УФ-излучением, когда используются материалы, не-УФ-стабилизированные. Разница в стоимости между стандартными и УФ-стабилизированными связующими материалами невелика по сравнению с затратами на замену на месте.

Использование модулей потребительского-класса в промышленных развертываниях.Панели потребительского-класса (цепочка поставок планшетов и мониторов) не рассчитаны на бесперебойность питания более 2–3 лет, не рассчитаны на промышленные температуры и не проходят испытания на соответствие стандартам устойчивости к электромагнитной совместимости IEC 61000. Разница в стоимости-единицы по сравнению с модулями промышленного-класса обычно составляет 15–40 долларов США; стоимость выезда для замены на месте (трудозатраты, проезд, время простоя) в случае неисправного дисплея на развернутой зарядной станции существенно выше, а репутационные издержки не-нефункционального общественного зарядного устройства трудно оценить количественно.

Исключение тестирования ЭМС на уровне системы.Модуль дисплея с маркировкой CE не гарантирует, что собранное зарядное устройство пройдет испытания на ЭМС. Близость коммутационных компонентов высокого-напряжения к дисплею в сборе может привести к появлению помех, которых не было во время тестирования на уровне модуля-. Планируйте испытания ЭМС на уровне системы- на ранних этапах цикла проектирования и с самого начала проектируйте маршрутизацию и экранирование FPC с учетом излучаемых излучений.

Выбор дисплея для инфраструктуры зарядки электромобилей — это инженерное решение, которое напрямую влияет на время безотказной работы зарядного устройства, частоту технического обслуживания и удобство использования в течение 7–10-летнего жизненного цикла продукта. Форм-фактор TFT-ЖК-дисплея с диагональю 7 дюймов стал практическим стандартом для интерфейсов общественной зарядки, поскольку он удовлетворяет эргономическим, механическим и коммерческим требованиям, определяющим это применение.

Спецификации, определяющие надежность в полевых условиях -, запас яркости для наружного использования, промышленный температурный режим, устойчивость к мокрому-касанию, помехоустойчивость LVDS, защиту IP65 и оптическое соединение, стабилизированное УФ--, не указаны в заголовке таблицы технических данных. Они требуют явного подтверждения от поставщиков, подкрепленного данными испытаний, а не только заявлениями о спецификациях.

Если вы оцениваете 7-дюймовые модули дисплея для зарядки электромобилей, наша команда инженеров может предоставить технические характеристики, отчеты об испытаниях на электромагнитную совместимость и квалификационные образцы. Свяжитесь с нами и сообщите условия установки (в помещении/на открытом воздухе, климатическая зона), платформу хост-процессора, требуемую яркость и требования к рейтингу IP, чтобы начать процесс оценки.