全球各國政府都在積極推動增加道路上的電動汽車（EV）數量，以取代內燃機（ICE）車輛。根據國際能源署（IEA）的預測，到2030年，全球電動汽車保有量將擴充到近3.5億輛。要讓這些車輛為車主提供最大的實用性，需要建設與現有加油站數量相當的充電基礎設施。例如，美國計劃到2030年安裝120萬個公共充電器網絡。

雖然家用充電器可能只需要最簡單的用戶界面，但公共充電器正越來越多地集成支持觸摸功能的人機界面（HMI）。用戶可以利用基于觸摸屏的HMI選擇類型（訂閱會員或訪客）、選擇充電電纜類型、完成支付、顯示充電狀態(tài)、選擇價格方案、啟動/停止充電，甚至觀看廣告。現代消費者更喜歡在充電器上使用方便快捷的觸摸式HMI，而不是依賴于信號的手機應用程序，這與在加油站或停車計時器上已被廣泛接受的顯示屏相似。鑒于公共充電器主要安裝在室外，因此其必須滿足各種苛刻需求，如極端溫度、暴露于灰塵/潮濕環(huán)境、惡劣天氣以及防止破壞行為，同時仍能提供流暢的觸摸體驗。選擇一款優(yōu)秀的觸摸控制器可以將充電器的HMI設計提升到新的水平。

觸摸式HMI的優(yōu)勢

許多充電器制造商已經決定在其充電器產品組合中添加觸摸屏，以便讓其產品的充電體驗脫穎而出。觸摸屏十分方便，可讓充電點運營商為其客戶提供流暢的體驗，而不受手機電池狀態(tài)或信號強度的影響。這樣一來，這些觸摸屏便成為運營商的安全備用選項。

對早期采用者的吸引力：從最初充電器推出的反饋顯示，大多數早期電動汽車使用者仍然是年輕人。擁有美觀設計和酷炫外觀的充電器顯著影響了充電器的選擇。事實上，隨著充滿未來感的電動汽車設計的不斷增加，配套充電器的設計越來越成為吸引消費者的一大賣點（見圖1）。

    

圖1：舊款充電器設計與現代充電器設計的對比

流暢的充電體驗：盡管電動汽車充電已存在一段時間，但對大多數消費者來說仍然是一種新的技術體驗。與加油站不同，充電器的操作通常不那么直觀或快捷。如今，快速充電器需要20分鐘到一個小時才能充到80%的電池容量，而加油只需要幾分鐘。可以使用教學視頻或分步指導來教新用戶如何使用終端充電。一旦開始充電，顯示屏可以顯示充電狀態(tài)數據，如電池狀態(tài)、剩余時間、下一個可用充電器、天氣信息以及針對該電池類型和車型的高效駕駛提示。本地法規(guī)要求的常見問題解答（FAQ）部分也會有所幫助。當充電器發(fā)生故障時，可以使用顯示屏來排除故障、向支持團隊提供數據，甚至強制停止充電以釋放電纜。

透明的定價和收據：如同汽油價格一樣，應用的充電價格會顯示給用戶，以激勵他們使用提供商的網絡并訂閱永久會員。通過最初選擇用戶類型（訪客或會員），運營商可以為用戶提供不同的支付方案和支付模式。商業(yè)用戶可以輸入自己的電子郵件地址來獲取費用申報的收據。

支付模式選擇：事實上，非會員用戶應該能夠在不被迫訂閱充電器網絡手機應用程序的情況下支付充電費用。這有助于增加充電點運營商的客戶群體。因此，也可以選擇通過RFID NFC閱讀器接受信用卡并在觸摸屏上輸入PIN的支付選項。在手機電池耗盡或因互聯網不可用而無法通過應用程序支付時，這種支付系統(tǒng)尤為重要。反饋顯示，用戶不希望在新地點下載新應用程序、注冊新的在線賬戶并添加信用卡進行驗證才能付款，尤其是在地下停車場或高速公路等信號較差的偏遠地方時。

圖2：通過觸摸屏輕松付款

事實上，歐盟（EU）的替代燃料基礎設施法規(guī)（AFIR）等法規(guī)已強制要求在電動汽車充電器上使用信用卡付款。這意味著充電器上使用的HMI系統(tǒng)需要符合支付卡行業(yè)（PCI）標準。因此，觸摸顯示屏及其控制器具有更嚴格的要求，且兩者都需要是高性能組件，能夠為最終用戶提供舒適、安全的充電和支付體驗。  

零售商的額外收入：在商場或超市停車場的充電器觸摸屏上顯示廣告可以為零售商提供額外的收入來源。

語言選擇：充電器制造商可以通過提供不同語言的充電體驗來覆蓋更廣泛的地理位置。這樣，在歐盟等不同地點旅行的用戶便能夠無縫使用充電器。

室外HMI系統(tǒng)的挑戰(zhàn)

為確保室外HMI顯示屏在其預期的長使用壽命內成功運行，必須在設計階段解決幾個操作問題，以避免重復維修、故障和現場更換。雖然大多數這些問題專門專門針對顯示屏設計及其在外殼中的物理集成，但選擇一款出色的觸摸控制器可以幫助它們充分發(fā)揮潛力并節(jié)省未來成本?？赡苡绊懹|摸屏顯示設計的常見場景包括：

雨水：充電器外殼裝配要求通常達到IP65防水等級和IP68防水防塵等級。觸摸控制器不應將水滴檢測為誤觸，只應檢測真實的手指/手套觸摸。

陽光熱量/紫外線暴露：顯示屏需要在陽光下具有足夠的可讀性，亮度達到2000到3000尼特（相比之下，標準顯示屏通常為1000到1500尼特）。玻璃上的防反射和防眩光涂層可用于提高可讀性。額外使用紫外線（UV）濾光器可以減少屏幕損傷，如在某些極端情況下的顏色變化和褪色。紅外濾光片可以保護顯示屏免受紅外輻射并防止熱量積聚。不過，顯示屏堆疊越厚，觸摸控制器檢測到有效觸摸的難度就越大。

極冷或極熱的溫度：充電器可以在世界任何國家/地區(qū)使用。盡管可以在顯示屏中集成加熱或冷卻元件以保持在正常溫度范圍內，但觸摸控制器也需要達到汽車/工業(yè)級標準以便在相同的溫度范圍內正常運行。

厚手套：厚手套通常在寒冷天氣中使用，但也可以在雨天使用。觸摸控制器需要支持與表面上額外的手套材料層進行復雜交互。例如，如果屏幕上有一張顯示下一個可用充電器的地圖，那么無論用戶是否佩戴手套，在潮濕環(huán)境下都必須支持多指縮放。  

蓄意破壞：為了將遭到破壞的風險降至最低，顯示屏通常采用5毫米至6毫米厚的IK10型（防錘擊）玻璃或2毫米至3毫米厚的塑料PMMA。破壞行為測試規(guī)范可能因電動汽車充電器的安裝位置和型號而異，但觸摸控制器需要通過這種厚玻璃檢測手指觸摸，包括戴手套甚至玻璃上有雨滴的情況下。此外，可以在屏幕和玻璃之間使用氣隙，以便在發(fā)生破壞的情況下，僅更換玻璃單元而不是更換整個顯示屏。這會進一步增加厚度，使觸摸控制器更難檢測到觸摸。   

信用卡支付：如上所述，可以在充電器中內置支付方式。這可能是一個帶機械鍵盤的信用卡讀卡器模塊。在這種情況下，對觸摸控制器沒有特殊要求。但是，如果還提供近場通信（NFC）非接觸式讀卡器，并且用戶可以通過顯示屏設置金額或輸入PIN，那么觸摸控制器需要對PIN傳輸進行加密，以符合歐盟、英國和其他地區(qū)的PCI認證要求。

苛刻的清潔：如果有人使用漂白劑或其他化學液體清潔顯示屏，那么這不應影響顯示屏或觸摸性能。觸摸控制器需要能夠應對各種導電液體，并且不應將它們檢測為觸摸。

只需將您的顯示屏更換為高性能觸摸控制器，就能將其提升到新的層次。

Microchip的maXTouch系列觸摸控制器提供了一系列功能，可應對這些嚴格的室外要求并優(yōu)化顯示屏的觸摸體驗。該系列器件支持：

?        各種屏幕尺寸（大約2英寸至34英寸顯示屏）和寬高比
?        極高的傳導噪聲抗擾度（IEC 61000-4-6 A類認證）
?        厚達10毫米的覆蓋玻璃
?        0.2毫米或更大的氣隙
?        多指厚手套（厚度可達5毫米，如冬季滑雪手套或摩托車手套）
?        對水滴和流水具有防潮能力
?        不受3.5%鹽水和其他導電化學清潔劑的影響
?        加密消息和配置以隱藏PIN
?        支付終端符合PCI安全標準委員會要求
?        與NFC技術的互操作性。NFC主動掃描期間的跳頻功能可避免與觸摸掃描頻率（100 kHz至500 kHz及其諧波）發(fā)生沖突。
?        自診斷報告以指示觸摸屏故障

除了協(xié)助用戶進行硬件/軟件集成并提供電動汽車充電系統(tǒng)的設計/預認證指南之外，Microchip還提供觸摸屏開發(fā)指南和觸摸屏設計合作伙伴，致力于為電動汽車充電站的HMI方面提供專門支持。

充電行業(yè)向前發(fā)展

未來幾年，電動汽車和電動汽車充電系統(tǒng)將迅速增加。為了兩者的成功使用，充電系統(tǒng)需要一種高效而可靠的HMI。除了應對極端天氣條件外，HMI還應提供符合甚至超出預期的功能。用戶安全是必備條件。  Microchip的maXTouch觸摸控制器等解決方案旨在滿足這些復雜系統(tǒng)的要求并滿足其面臨的各種挑戰(zhàn)。它們是電動汽車充電系統(tǒng)組件“一站式”解決方案的一部分，專為系統(tǒng)設計人員而打造。