先進的なEV充電システムへの道を開くi.MX 93システム・オン・モジュール

電気革命

電気自動車へのシフトは、自動車業界に大きな変革をもたらした。電気自動車（EV）の充電に必要なのは、私道の単純なコンセントだけではない。強化されたグリッド管理システム、より効率的な充電器、家庭用エネルギー管理ソリューションの統合が必要なのだ。その結果、効率的で広範なEV充電ステーションへの需要がかつてないほど高まっている。

このようなニーズの高まりを受けて、半導体技術はEV充電ステーションの機能を向上させる上で極めて重要な役割を果たしています。その重要な構成要素の1つが、NXPセミコンダクターズが開発した汎用的で強力なシステム・オン・チップ（SoC）であるi.MX 93アプリケーション・プロセッサです。この記事では、i.MX 93およびi.MX 93搭載システム・オン・モジュールがEV充電ステーションの設計に理想的な選択肢である理由を探ります。

EV充電システム

電気自動車充電システムは通常、少なくとも1つのスマートコントローラブロックとパワーソケットボードで構成され、これらは組み合わされるかスタンドアロンボードとして機能します。パワーソケットボードは、規制や規格に完全に準拠し、車両に伝達されるエネルギーの安全かつ正確な測定を保証します。コントローラー・ボードは、セキュリティ・ブロックと外部通信ブロックの両方を使用して、高レベル通信や電気自動車充電装置で使用されるプロトコル・スタックの実行など、主な機能とサービスを管理します。

図：EV調達装置のシステム・レベル図

EV充電ステーションの設計と開発を効率化するため、コントローラ・ボードは、SoMのようなi.MX 93アプリケーション・プロセッサ駆動の組込みコンピューティング・プラットフォームで駆動することができます。i.MX 93は、高性能コンピューティング機能、高度なセキュリティ機能、堅牢な接続オプション、エネルギー効率、多様な充電ステーション要件に対応する拡張性、複数のオペレーティング・システムとの互換性など、豊富な利点を備えています。i.MX 93は、電動モビリティの未来を支える、汎用性と信頼性に優れたソリューションです。

i.MX 93システム・オン・モジュールのご紹介

システム・オン・モジュール（SoM）のラインナップに加わった最新のi.MX 9アプリケーション・プロセッサー・シリーズは、OSM、SMARC、SODIMMの各フォーム・ファクターで利用可能で、豊富なインターフェイスを提供し、幅広いアプリケーションの可能性を実現します。
SoMアプローチの採用は、多くの利点を提供し、製品設計サイクルを大幅に簡素化します。このアプローチを活用することで、顧客は製品のコアコンピタンスと機能に集中することができ、最終的には開発コストを削減しながら市場投入までの時間を短縮することができます。

i.MX 93 Applications Processor Family
The i.MX 93 processor-powered SoM offers a strategic advantage in the field of EV Charging due to its unique integration of Arm Cortex-A55 application cores and an Arm Cortex-M33 MCU core. This configuration facilitates seamless partitioning and application design, accommodating real-time requirements and high-level functionality with ease. i.MX 93 delivers efficient machine learning acceleration and advanced security with an integrated EdgeLock secure enclave to support energy-efficient edge computing.
External Communication
From a system-level perspective, EV charging stations or EV sourcing equipment should incorporate external communication features to ensure compatibility across diverse systems and geographical regions. This could include an ISM or cellular technologies, implemented using the LBEE5PL2DL-921-based Wi-Fi + Bluetooth module available in the i.MX 93 SoM. LBEE5PL2DL-921 module is compliant with IEEE802.11a/b/g/n/ac/ax, SISO, and Bluetooth specification v5.3.
ハイレベルなセキュリティの実現
i.MX 93には、機密データの保護と安全な認証を保証するために設計された包括的なセキュリティ・フレームワークが組み込まれています。その中核となるAHAB（Advanced High Assurance Boot）機能は、アクセスとコード実行を厳格に制御し、セキュア・デバッグ、セキュア・ライフサイクル・マネジメント、オン・ザ・フライ復号は、デバイスのライフサイクル全体のセキュリティを強化し、保存と送信中のデータを保護し、セキュアな開発とデバッグを可能にします。その結果、課金データを含む機密情報の交換や、車載充電器（OBC）とバックエンドサーバー間のデータ交換を管理するためのエンドツーエンドのセキュリティが強化される。
EdgeLockセキュア・エンクレーブは、ICレベルで信頼の根を確立し、エッジからクラウドまでの包括的なエンドツーエンドのセキュリティを確保する、すぐに使えるセキュア・エレメントです。最新の攻撃シナリオに対する強固な保護を可能にします。ユーザーは、セキュリティ・コードを書いたり、重要なキーや認証情報を管理したりすることなく、このセキュリティを享受することができます。
i.MX 93 SoMは、デュアル・イーサネット、Wi-Fi 6、Bluetooth 5.3、IEEE802.15.4接続オプションなど、有線と無線の両方の接続オプションをサポートし、両者間のシームレスな接続を可能にします。取り扱うデータの複雑さが増しているため、スマートメーター・ゲートウェイには、強力なセキュリティ機能と、ネットワークおよびエンドユーザーとデータに対する安全な認証が必要です。
ISO 15118やOCPP（オープン・チャージ・ポイント・プロトコル）などのプロトコル・スタックは、i.MX 93に簡単に統合でき、電気自動車の充電手順の消費電力を制御する包括的なインターフェースを提供します。例えば、ISO 15118は、車両から系統への通信を可能にし、認可、充電の開始と終了、需要と供給の交換、充電プロファイル、料金管理などの主要機能を処理します。一方、OCPPは効率的な充電ポイント管理を可能にし、ローカルの充電ステーションからクラウドの集中充電管理まで充電プロセスに影響を与える。これには、充電スケジュールの設定、経時的な消費電力の監視、トランザクションの開始または停止、認可の管理、課金用のメーターの利用、さらには充電ポイントの予約などが含まれる。
低消費電力モード
i.MX 93システム・オン・モジュールは、パワーマネージメントに1個のPCA9451 PMICモジュールを使用します。PCA9451AはシングルチップのパワーマネージメントIC（PMIC）で、1セル・リチウムイオンおよびリチウムポリマー・バッテリのポータブル・アプリケーションと、5Vアダプタの非ポータブル・アプリケーションの両方で、i.MX 93xファミリ・プロセッサをサポートするように設計されています。このデバイスは、6個の高効率降圧レギュレータ、3個のLDO、1個の400mA負荷スイッチ、2チャンネル・レベル変換器、および32.768kHz水晶発振器ドライバを備えています。
ディスプレイコントロール
で利用可能なMIPI DSIインターフェイスです。 i.MX 93 SoM は、EV充電ステーションで使用されるディスプレイの機能性を高める上で重要な役割を果たします。このインターフェースは、SoMとディスプレイ間のシームレスな接続と通信を可能にし、充電状況、消費電力、ユーザーへの指示など、必要な情報を鮮明かつ効率的にユーザーに提示できるようにします。
MIPI DSIインターフェースは、高品質の映像出力を保証するだけでなく、タッチスクリーンの統合をサポートし、ユーザーとのインタラクションを可能にし、EV充電ステーションでより直感的でユーザーフレンドリーな体験を提供します。
電気自動車の普及には、EV充電インフラの進化が不可欠です。i.MX 93 SoMのようなソリューションは、EV充電エコシステムの課題と要件に対応する最前線にあります。i.MX 93 SoMは、効率性、セキュリティ、進化する技術への適応性に重点を置き、電気自動車をより実用的で利用しやすく、持続可能なものにする上で重要な役割を果たしています。
詳しくは、mktg@iwavesystems.com。