Vítejte, dnes je
neděle
09.
březen
2025
Odborný časopis a portál zaměřený na vývoj a výrobu elektroniky 
Vlády po celém světě tlačí na rostoucí zastoupení elektromobilů (EV) na cestách v porovnání s vozidly využívajícími spalovací motory (ICE).
Podle předpovědi IEA (International Energy Agency) by mohl počet elektromobilů do roku 2030 celosvětově vzrůst skoro na 350 miliónů. Aby však zmíněné vozy dávaly řidičům skutečný smysl, neobejdou se bez nabíjecí infrastruktury, srovnatelné s dnešními čerpacími stanicemi. Spojené státy jsou např. v současné době na dobré cestě směřující k instalaci sítě čítající 1,2 miliónu veřejných nabíječek do roku 2030.
Zatímco domácí nabíječky si možná vystačí s naprosto jednoduchým uživatelským rozhraním, veřejné stanice zde stále častěji počítají s dotykovým rozhraním HMI (human machine interface). HMI založené na dotykovém panelu zjednodušuje funkce typu výběru uživatele (registrovaný člen či host), volby nabíjecího kabelu, dokončení platby, zobrazení stavu nabíjení, výběru cenového tarifu, spuštění/ukončení nabíjení a třeba i přidružené reklamy. Zákazníci dnes upřednostňují, pokud má nabíječka připraveno pohodlné rozhraní HMI s dotykovým ovládáním, spíše než mobilní aplikaci, která se neobejde bez signálu. S podobnými displeji se již potkáváme na benzinkách nebo i parkovištích. Z venkovní podstaty veřejných nabíjecích stanic plynou také požadavky na jejich robustnost. Musíme totiž počítat s náročnými teplotními extrémy, nečistotami, vlhkostí, nepřízní počasí a samozřejmě též vandaly, zatímco je stále zapotřebí zajistit hladký chod celého dotykového rozhraní. Pokud si pro zmíněné dotykové řešení vyberete správný kontrolér, dostanete se s návrhem HMI pro vaši nabíjecí stanici zase o něco výš.
Výhody spojené s dotykovým HMI
Řada výrobců nabíječek se rozhodla, že celý proces nabíjení odliší zapracováním dotykových panelů do své nabídky. Zmíněné řešení je pro zákazníka pohodlné a provozovatelům nabíjecích míst navíc umožňuje zajistit hladký průběh bez ohledu na stav baterie mobilního telefonu nebo sílu signálu. Dotykové panely mohou pro poskytovatele každopádně představovat i spolehlivé záložní řešení.
Ať se to prvním zákazníkům líbí
Díky zpětné vazbě na prvotní uvádění nabíječek na trh se zjistilo, že většinu raných uživatelů EV tvoří mladí lidé. Esteticky přitažlivý návrh, který bude skvěle vypadat, zde významně ovlivňuje volbu systému. Řešení elektromobilů je čím dál tím více futuristické a design přidružených nabíječek se pro zákazníka v podstatě stále častěji stává ohromnou předností – viz také obr. 1.
Hladký průběh nabíjení
Bez ohledu na to, že elektrovozidla nejsou ničím novým, bude jejich nabíjení pro většinu spotřebitelů stále novou technologií, a tudíž i zkušeností. Fungování nabíječky není v porovnání s benzinkou zase tak jasné, ale ani rychlé. Na rychlonabíječce strávíte dnes od 20 minut do jedné hodiny a odjíždíte s 80% kapacitou baterie. A teď si výsledek srovnejte s několika minutami, které zabere návštěva čerpací stanice. Budou se proto hodit instruktážní videa nebo i navádění krok za krokem, které nové uživatele naučí zacházet s koncovkou a nabíjet. Jakmile je tedy vše spuštěno, může displej zobrazovat informace o nabíjení, např. stav baterie, zbývající dobu, příští dostupnou nabíječku, info k počasí nebo též tipy pro efektivní řízení s ohledem na zvolený druh baterie a typ vozidla. Užitečná je i sekce často kladených otázek (FAQ), dotýkající se místních náležitostí. Pokud navíc přestane nabíječka fungovat, displej pomůže s řešením problému, zprostředkuje data technické podpoře a může dojít i k vynucenému přerušení procesu dobíjení, takže lze vytáhnout kabel.
Transparentní ceny i s účtenkami
Uživateli se, podobně jako u čerpacích stanic, zobrazují konkrétní ceny a motivují jej, aby používal síť daného poskytovatele, resp. si u něj zřídil trvalé členství. Výchozí volba typu uživatele (host nebo člen) pak provozovateli umožní nabízet různé tarify, včetně způsobů úhrady. Firemní uživatelé zase mohou vložit svou e-mailovou adresu a obdrží doklady pro vyúčtování.
Výběr způsobu placení
Hosté by měli mít v podstatě možnost zaplatit za nabíjení, aniž by museli v rámci dané sítě nabíjecích stanic řešit jejich mobilní aplikaci. Provozovateli nabíjecích míst může proto vzrůstat počet zákazníků. Sluší se nabídnout i platební metodu prostřednictvím kreditní karty přikládané ke čtečce RFID (NFC) a s pinem zadávaným na dotykovém panelu. Takový systém placení pak bude ještě důležitější v případě, kdy máme vybitou baterii v telefonu, takže nelze platit přes aplikaci, nebo také kvůli nedostupnému internetu. Ze zpětné vazby vyplývá, že uživatelé nechtějí stahovat novou aplikaci na novém místě, registrovat nový on-line účet a přidávat kreditní kartu s ověřením dříve, než mohou zaplatit. A to zejména v situacích, kdy je na odlehlých místech slabý signál mobilního operátora, třeba v podzemních garážích nebo někde na dálnicích.
Legislativa typu Alternative Fuel Infrastructure Regulation (AFIR, [1]) již v Evropské unii (EU) u nabíječek pro EV možnost placení kartou vlastně nařizuje. Systémy HMI, používané u nabíjecích stanic, musí proto vyhovět požadavkům PCI (Payment Card Industry). To znamená, že displej vybavený dotykovým panelem a jeho kontrolér přichází s ještě přísnějšími požadavky. V obou případech se musí jednat o špičkové součástky, které koncovému uživateli zprostředkují pohodlné i bezpečné nabíjení a také placení.
Další příjem pro obchodníky
Reklama zobrazovaná na dotykových panelech nabíječek na parkovištích u nákupních center či supermarketů může pro obchodníky znamenat další příležitosti.
Výběr jazyka
Výrobci nabíjecích stanic se díky podpoře různých jazyků nemusí omezovat pouze na jedno místo. Nabíječky tak může při nejrůznějších cestách, např. po Evropské unii, bez potíží využívat i širší věková skupina.
Obr. 1 Staré nebo i moderní řešení nabíjecích stanic – jen si to porovnejte
Potíže spojené s venkovními systémy HMI
Úspěšný provoz displeje s rozhraním HMI ve venkovním prostředí po předpokládanou (a nemalou) dobu života znamená, že musíme již ve fázi vývoje řešit hned několik funkčních záležitostí. Jinak se nevyhneme neustálým opravám, selhání a také výměnám přímo v terénu. Většina zmíněných otázek se sice výslovně dotýká návrhu displeje a jeho fyzického zapracování do krytu, nicméně je to právě výběr správného kontroléru pro dotykové ovládání, který zde pomůže dosáhnout plného potenciálu a snížit do budoucna i náklady. Mezi běžné provozní situace, které mají vliv na řešení displeje s dotykovým panelem, zařadíme následující faktory:
Déšť
Požadavky na řešení krytu nabíječky v případě odolnosti vůči vodě obvykle skloňují krytí IP65, resp. IP68 jak pro vodu, tak i prach. Kontrolér dotykového ovládání zde nesmí detekovat kapky vody jako platné povely a bude akceptovat pouze skutečné dotyky způsobené prstem či v rukavicích.
Ohřev způsobený slunečním svitem a vystavení UV záření
Displej musí být dobře čitelný na slunečním světle (2 000 až 3 000 nit, srovnejte se standardními displeji, které obvykle mívají 1 000 až 1 500 nit). Za účelem zlepšení čitelnosti je možné sklo opatřit antireflexním povrchem nebo vrstvou, která zabraňuje oslnění. Příp. lze aplikovat i filtr ultrafialového záření (UV), abychom se vyhnuli poškození panelu, pokud jde o posun barev, a v některých extrémních případech i jejich změnu. Díky IR filtru bude zase možné chránit displej před účinky infračerveného záření a předejít hromadění tepla. Čím silnější ochrannou vrstvu však displej dostane, tím obtížnější bude pro kontrolér dotykového ovládání detekovat platné povely.
Velmi nízké nebo zase velmi vysoké teploty
Nabíjecí stanice se uplatní kdekoli na světě. Abychom displeji zaručili obvyklé teplotní podmínky, lze provést různá opatření, zajišťující ohřev nebo jindy zase chlazení. Zapomínat ale nesmíme ani na kontrolér dotykového ovládání, spadající rovněž do skupiny automobilových či průmyslových prvků, takže bude fungovat v rámci stejného teplotního rozsahu.
Silné rukavice
Obvykle si je nasazujeme za chladných dnů, ale v úvahu přichází i jejich použití v dešti. Kontrolér dotykového ovládání zde musí zvládnout složité interakce, a to i navzdory materiálu rukavic s dalšími vrstvami, přítomnými na povrchu. Pokud na panelu kupříkladu zobrazíme mapu s vyznačením příští dostupné nabíječky, je i ve vlhkém prostředí nutné podporovat funkci přiblížení, ovládanou více prsty. A to bez ohledu na holou ruku či přítomnost rukavic.
Vandalové
Abychom snížili riziko spojené s vandalismem, osadíme před panely většinou sklo typu IK10 o tloušťce 5 až 6 mm (odolnost proti rozbití kladivem) či plastové PMMA s 2 až 3 mm. Výsledná specifikace se může pro potřeby testování měnit s ohledem na konkrétní modely, ale i prostředí, kde bude nabíjecí stanice pro EV nakonec instalována. Kontrolér dotykového ovládání však musí stále zaznamenat přítomnost prstů navzdory tlustému sklu, a to i v rukavicích nebo dokonce za současného výskytu kapek deště. V úvahu přichází též vzduchová mezera mezi zobrazovacím panelem a sklem, takže při poškození vandalem vyměníme pouze čelní sklo, a nikoli celý displej. S takto rostoucí tloušťkou, resp. vzdáleností však bude pro kontrolér dotykového ovládání ještě složitější zaznamenat příslušné povely.
Placení kreditní kartou
Jak již bylo zmíněno, za nabíjení se na místě rovněž platí. V úvahu přichází modul čtečky kreditních karet s mechanickou klávesnicí, kdy nejsou vznášeny žádné speciální požadavky na kontrolér dotykového ovládání. Jestliže se ale rozhodneme pro bezkontaktní řešení s NFC (near-field communication), a na displeji bude při platbě kartou nutné zadávat částku nebo vkládat PIN, neobejdeme se u kontroléru pro dotykové ovládání bez šifrování přenosu PIN, jak je to v souvislosti s certifikací PCI vyžadováno v rámci EU, UK nebo i dalších regionech.
Hrubé čištění
Pokud bude někdo při údržbě zařízení s displeji, vybavenými dotykovým rozhraním používat čističe nebo další chemické látky, nesmí přitom docházet k nežádoucímu ovlivňování. Příslušný kontrolér si musí umět poradit s různými vodivými tekutinami a nezaměňovat je za dotyky.
Obr. 2 Díky dotykovému panelu snadno i zaplatíte
Jednoduchá výměna za špičkový kontrolér a jste zase o krok výš
Řada kontrolérů dotykového ovládání maXTouch® od společnosti Microchip nabízí spoustu funkcí, které s výše zmíněnými náročnými situacemi ve venkovním prostředí počítají a optimalizují přitom výsledky dosahované s vašimi displeji. Součástky této rodiny podporují
Vedle pomoci s integrací hardwaru či softwaru a zajištění vodítek pro systémy nabíječek EV ve fázi návrhu, a také před jejich certifikací, nabízí ve společnosti Microchip též instrukce pro vývoj systémů s dotykovými panely, příp. i spolupráci s dalšími partnery, takže lze zajistit speciální podporu pro rozhraní HMI, používaná u nabíjecích stanic pro EV.
V předstihu s nabíjením
Počet elektrovozidel a také systémů či stanic pro jejich nabíjení v příštích letech rychle poroste. Pokud má být obojí korunováno úspěchem, neobejdou se nabíjecí systémy bez efektivního a odolného rozhraní HMI. Nestačí se ale jen vypořádat s extrémními nástrahami počasí. V případě HMI totiž předpokládáme schopnosti, které budou v souladu s očekáváním, a dokonce je i předčí. Nezbytná je rovněž bezpečnost uživatele. Řešení na způsob kontrolérů dotykového ovládání maXTouch® od firmy Microchip jsou navržena tak, aby zmíněné složité systémy podpořila a pomohla přitom i s náročnými úkoly, kterým zde vývojáři čelí. Z pohledu součástek pro nabíjecí systémy EV se pak stávají součástí nabídky, řešené kompletně „pod jednou střechou“.
Odkazy:
[1] https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/ip_23_1867
