中國電動汽車製造商蔚來汽車致力於通過提供高性能的智能電動汽車與極致用戶體驗
，為用戶創造愉悅的生活方式。蔚來旗下的 NIO Power 能源服務係統可為車主提供全場景化的加電服務
，它使用倍福基於 PC 的控製技術確保蔚來第二代換電站的安全和高效運行。

　　高速、高性能控製技術

　　助力實現高效可靠操作

　　蔚來汽車是一家全球化的智能電動汽車公司
，於 2014 年 11 月 25 日正式成立

，蔚來旗下在售車型包括智能電動旗艦 SUV ES8、智能電動全能 SUV ES6
、智能電動轎跑 SUV EC6、智能電動旗艦轎車 ET7，以及智能電動轎跑 ET5。蔚來旗下產品還包括 NIO Power，它是一款依托蔚來能源雲技術
，通過蔚來移動充電車
、充電樁
、換電站和道路服務團隊，為用戶提供全場景加電服務的能源服務體係。蔚來在第二代換電站中采用了倍福基於PC的控製技術，包括 CX5130 嵌入式控製器、強大的 TwinCAT 3 軟件平台、高速 EtherCAT 現場總線及相應的 EL 係列 I/O 端子模塊。倍福技術具有標準化、開放性和兼容性優勢，加上快速專業的技術支持服務，為換電站安全和高效的運行保駕護航。

　　直接更換電池，無需等待充電

　　電動汽車大多放在家裏或辦公室充電
，但充電耗時較長。隨著全球新能源汽車銷售比重的不斷上升，尤其是在中國，裏程焦慮、補能焦慮和購置成本依然是消費痛點。因此，更換電池是比現場充電更有優勢的解決方案。

　　weilaishiguoneihuandianmoshidexianquyutuidongzhe，weileshixianhuandian，zaicheliangshejizhichu，weilaibianjiangdiandongqichedecheshenhedianchibaofenkai，quebaohuandianbianli
，tongyidianchiguige
，pushehuandianzhan。weilaiyonghujiangjulihuandianzhan 3 公裏以內的住宅稱為“電區房”。蔚來的目標是爭取到 2025 年，90% 的用戶住房都能變成“電區房”。2021 年底
，蔚來換電站總數已經超過 700 座；2022 年到 2025 年
，蔚來計劃在中國市場每年新增 600 座換電站。到 2025 年底，蔚來換電站全球總數將超 4000 座，其中中國以外市場的換電站約 1000 座。

　　蔚來第二代換電站擁有超過 1400 項xiang專zhuan利li，為wei用yong戶hu提ti供gong極ji致zhi加jia電dian體ti驗yan，滿man電dian出chu發fa僅jin需xu要yao一yi首shou歌ge的de時shi間jian。每mei次ci換huan電dian都dou會hui進jin行xing三san電dian自zi檢jian，確que保bao整zheng車che和he電dian池chi始shi終zhong處chu於yu最zui佳jia狀zhuang態tai。當dang電dian動dong汽qi車che需xu要yao進jin行xing換huan電dian時shi，待dai換huan電dian的de電dian動dong汽qi車che停ting放fang在zai換huan電dian平ping台tai的de停ting車che底di座zuo上shang。經jing過guo汽qi車che定ding位wei係xi統tong定ding位wei後hou

，通tong過guo舉ju升sheng裝zhuang置zhi將jiang電dian動dong汽qi車che舉ju升sheng到dao一yi定ding高gao度du。換huan電dian係xi統tong從cong充chong電dian平ping台tai獲huo取qu充chong滿man電dian的de動dong力li電dian池chi
，移yi動dong到dao電dian動dong汽qi車che下xia方fang，進jin行xing電dian池chi更geng換huan，然ran後hou將jiang取qu下xia的de低di電dian量liang電dian池chi送song入ru充chong電dian平ping台tai開kai始shi充chong電dian。整zheng個ge換huan電dian過guo程cheng都dou由you倍bei福fu基ji於yu PC 的控製係統進行控製和監測

，控製係統與上層雲服務係統進行通信與信息交互
，實時傳遞站點當前車輛及設備的狀態信息。

　　高性能硬件和軟件助力實現高速通信

　　蔚來換電站中使用的一台 CX5130 嵌入式控製器，插接的是 EtherCAT 端子模塊

　　蔚來在第二代更換站中采用了 CX5130 嵌入式控製器、TwinCAT 3 軟件平台

、EtherCAT 端子模塊和超高速 EtherCAT 通信。適合 DIN 導軌安裝、搭載雙核處理器的無風扇型嵌入式控製器 CX5130 用於處理數百個 I/O 信號
，同時控製換電站中的多個伺服軸。嵌入式控製器配備的 1 秒鍾 UPS 功能用於在掉電情況下備份持久性係統關鍵數據。CX5130 采用寬溫設計，運行和存儲溫度分別為 -25…+60 °C 和 -40…+85 °C，滿足北方寒冷以及南方炎熱的各種極端環境。蔚來非常欣賞 TwinCAT 具有的高度開放性和兼容性特點。這樣就可以安裝當前主流的數據庫軟件，通過 TwinCAT Database Server 存儲換電站的運行數據。TwinCAT 3 集成在 Visual Studio® 中
，支持 IEC61131-3 麵向對象編程，也支持通過 C/C++ 和使用 MATLAB®/Simulink® 進行編程。

　　由於 TwinCAT 是一個具有 PLC 和 NC PTP 功能的模塊化軟件平台，為在同一台 CX5130 嵌入式控製器上實現 PLC 和運動控製提供了一個集成式解決方案
，運動控製和邏輯控製之間的數據交換更直接、快速。TwinCAT NC PTP 支持基於 PLCopen 的標準化運動控製功能塊，具有多軸耦合聯動和凸輪等功能，最多可控製 255 根伺服軸。因此，TwinCAT 3 NC PTP 比傳統的運動控製器更加靈活和強大。TwinCAT 3 實時核可以實現最快 50 微秒的任務周期，加上高速 EtherCAT 通信總線，確保了換電站眾多伺服軸的實時性和同步性要求。TwinCAT 3 Scope View 能夠實時監測和記錄換電過程中包括伺服軸運動軌跡
、力矩大小在內的各種運行數據信息。

　　EtherCAT 高密度 I/O 模塊 EL1809 和 EL2809 使得布局非常緊湊，幫助換電站控製櫃節省了大量空間。總而言之，倍福豐富的 I/O 產品線涵蓋了所有所需的信號類型。作為全球通信標準，通過 EtherCAT 協議不僅能夠使用倍福 I/O 產品係列中的各種接口快速采集和輸出信號
，而且還可以很方便地集成第三方組件。此外，EtherCAT 總線幾乎支持任何網絡拓撲結構，包括線型、星型或樹型結構等。

　　結論

　　“蔚wei來lai的de第di二er代dai換huan電dian站zhan有you數shu百bai個ge需xu要yao監jian測ce和he控kong製zhi的de數shu據ju點dian，包bao括kuo車che輛liang的de舉ju升sheng和he電dian池chi的de拆chai卸xie安an裝zhuang等deng複fu雜za的de工gong藝yi過guo程cheng
，它ta們men需xu要yao涉she及ji到dao多duo軸zhou聯lian動dong、力矩控製等；以及遠程升級和無人值守等操作。”NIO Power 的技術經理鄭飛飛介紹道。“換電站采用的是搭載雙核 CPU 的 CX5130 嵌入式控製器，加上 TwinCAT 3 軟(ruan)件(jian)平(ping)台(tai)的(de)標(biao)準(zhun)化(hua)和(he)模(mo)塊(kuai)化(hua)設(she)計(ji)
，滿(man)足(zu)換(huan)電(dian)站(zhan)的(de)多(duo)個(ge)控(kong)製(zhi)算(suan)法(fa)任(ren)務(wu)和(he)數(shu)據(ju)的(de)采(cai)集(ji)需(xu)求(qiu)。此(ci)外(wai)，它(ta)還(hai)可(ke)以(yi)集(ji)成(cheng)通(tong)用(yong)的(de)數(shu)據(ju)庫(ku)軟(ruan)件(jian)存(cun)儲(chu)高(gao)分(fen)辨(bian)率(lv)和(he)大(da)容(rong)量(liang)的(de)車(che)輛(liang)換(huan)電(dian)過(guo)程(cheng)數(shu)據(ju)。除(chu)了(le) EtherCAT 之外
，還有多種像 Modbus 這樣的通用現場總線接口
，都具有很高的兼容性
，便於集成如傳感器等第三方設備。其 BOOT 程序的升級方式易於融入到空中下載技術（OTA）係統中
，不需要重啟換電站中的 CX5130 qianrushikongzhiqijiunengwanchengchengxucongyunduanyuanchengshengji。lianghaodeshijianjilugongnengbianyuyuanchengfenxihezhenduan
，buxuyaojishurenyuanqianwangkehuxianchang，congerjieshengbaoguiderenlichengbenheshijianchengben。”鄭飛飛經理總結道。

　　關於德國倍福

　　倍福（Beckhoff）是一家專注於自動化新技術的德資企業，創立於 1980 年(nian)，總(zong)部(bu)位(wei)於(yu)德(de)國(guo)威(wei)爾(er)市(shi)。作(zuo)為(wei)全(quan)球(qiu)自(zi)動(dong)化(hua)技(ji)術(shu)的(de)驅(qu)動(dong)者(zhe)，倍(bei)福(fu)定(ding)義(yi)了(le)自(zi)動(dong)化(hua)領(ling)域(yu)的(de)許(xu)多(duo)標(biao)準(zhun)，是(shi)國(guo)際(ji)標(biao)準(zhun)的(de)製(zhi)定(ding)者(zhe)和(he)推(tui)動(dong)者(zhe)。公(gong)司(si)所(suo)生(sheng)產(chan)的(de)工(gong)業(ye) PC


、現場總線模塊、驅動產品和 TwinCAT 自動化軟件構成了一套完整的、相互兼容的控製係統，可為各個工控領域提供開放式自動化係統和完整的解決方案。經過 40 年的發展和努力，倍福已在世界各地設立 30 多家分支機構
，加上全球的合作夥伴，業務遍及 70 多個國家和地區。

　　倍福於 1997 年進入中國市場，中國區總部落戶於上海市北高新產業園區
，現有員工 300 人
，辦事處遍及國內 30 座大中城市。創新產品和解決方案廣泛應用於風力發電
、半導體、光伏太陽能、電子製造、金屬加工
、包裝機械
、印刷機械、塑料加工、輪胎加工
、木材加工、玻璃機械
、物流輸送以及樓宇自動化等眾多領域。

　　公司傾力推廣的 EtherCAT 實時工業以太網於 2014 年成為中國國家推薦性標準
，並已入編工信部的《國家智能製造標準體係建設指南》。作為一家技術驅動型公司，倍福一直注重在技術上尋求突破創新，在業內享有“創新引擎”的美譽。倍福基於 PC 的控製技術具有良好的開放性，它支持所有主流的工業通信協議
，將 IT 技術

、互聯網和自動化技術完美融合在一起，為實現工業 4.0 和智能製造奠定了堅實的技術基礎。

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