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Die Rolle eines Displays in einer Ladestation für Elektrofahrzeuge hängt von der Konstruktion des Geräts, dem Funktionsumfang sowie der Art und Weise ab, wie die Nutzer mit ihm interagieren. Bei der Auswahl des richtigen Displays müssen nicht nur die Bildschirmgröße und die Technologie berücksichtigt werden, sondern auch die Betriebsumgebung – einschließlich Umgebungslicht, Umgebungsbedingungen und Nutzungsintensität.
EV-Ladegeräte können sich sowohl in ihrer Bauweise als auch in ihrer Funktionalität erheblich unterscheiden. Am einen Ende des Spektrums stehen kompakte Geräte, die in Privathaushalten, Bürogebäuden oder Mehrfamilienhäusern installiert sind, wobei sich die Benutzeroberfläche möglicherweise auf wesentliche Informationen wie Ladezustand, wichtige Parameter oder Fehlermeldungen beschränkt. Am anderen Ende befinden sich öffentliche Ladestationen, die sich beispielsweise auf Parkplätzen von Einzelhandels- und Dienstleistungsbetrieben, an Tankstellen oder entlang von Hauptverkehrsstraßen befinden. In diesen Anwendungsbereichen dient das Display häufig als zentrale Benutzeroberfläche (HMI) und führt die Nutzer durch die verschiedenen Phasen des Ladevorgangs.
Unterschiedliche Anwendungsbereiche stellen unterschiedliche Anforderungen an die Display-Technologie. Auf der Grundlage unserer langjährigen Erfahrung mit Projekten zur Informationsvisualisierung stellen wir Ihnen die Lösungen vor, die für die jeweiligen Ladegerätetypen am besten geeignet sind.
Kompakte Ladegeräte
Bei kompakten Ladegeräten muss das Display keine komplexe Benutzeroberfläche unterstützen. Seine Funktion kann sich auf die Darstellung wesentlicher Informationen beschränken, wie beispielsweise Gerätestatus, Ladeparameter, Ladedauer, zugeführte Energie sowie Benachrichtigungen und Anweisungen für den Benutzer. Für diese Art von Anwendung kann ein monochromes OLED-Display eine effektive Lösung darstellen.
Einer der wesentlichen Vorteile der OLED-Technologie ist ihr selbstleuchtendes Design – jedes Pixel erzeugt sein eigenes Licht, wodurch keine separate Hintergrundbeleuchtung erforderlich ist. Dies ermöglicht schlanke Module mit hohem Kontrast und großen Betrachtungswinkeln, wodurch eine hervorragende Lesbarkeit von Statusinformationen, Symbolen und wichtigen Parametern gewährleistet ist. Ihre kompakte Bauform vereinfacht zudem die Integration in die Frontplatte und bietet mehr Flexibilität bei der Gestaltung des Gerätegehäuses.
OLED-Module sind mit breiten Betriebstemperaturbereichen erhältlich, wodurch sie sich sowohl für Geräte im Innen- als auch im Außenbereich eignen.
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Freistehende Ladestationen
Bei freistehenden Ladestationen dient das Display häufig als Hauptschnittstelle zwischen dem Gerät und dem Nutzer. Neben der Anzeige des Ladezustands kann es Anweisungen, Details zur Ladesitzung, Preis- und Zahlungsinformationen, Autorisierungsaufforderungen sowie Diagnosemeldungen anzeigen.
Wenn mehr Inhalte dargestellt werden müssen, ist ein TFT-LCD die naheliegende Wahl. Die Bildschirmgröße sollte anhand der Menge und Art der Informationen, des Layouts der Benutzeroberfläche sowie der Art und Weise, wie Benutzer mit dem Gerät interagieren, ausgewählt werden. Ein 10,1-Zoll-Bildschirm kann für einfachere Benutzeroberflächen ausreichend sein, während Formate mit 12,1 Zoll oder 15,6 Zoll mehr Platz für komplexe Navigation, zusätzliche Inhalte und größere interaktive Elemente bieten. Diese Displays werden zudem häufig mit kapazitiven Touchpanels kombiniert, sodass dieselbe Oberfläche sowohl zur Darstellung von Informationen als auch zur Steuerung des Ladegeräts genutzt werden kann.
Außeninstallationen stellen zusätzliche Anforderungen an die Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI). TFT-LCD-Displays gehören nach wie vor zu den am häufigsten verwendeten Displaytechnologien für diese Art von Anwendungen, doch müssen ihre Parameter sorgfältig auf die Betriebsumgebung abgestimmt werden. Zu den entscheidenden Faktoren zählen Lichtverhältnisse, Umwelteinflüsse, elektromagnetische Störungen und die Nutzungsintensität.
Lichtverhältnisse
Eine der größten Herausforderungen beim Einsatz eines TFT-LCD-Displays im Außenbereich sind die starken Schwankungen der Umgebungshelligkeit. Ein und dasselbe Display kann morgens und abends bei relativ schwachem Licht betrieben werden, tagsüber hingegen bei voller Sonneneinstrahlung. Bei der Auswahl des Displays sollte daher der gesamte Bereich der zu erwartenden Lichtverhältnisse in der jeweiligen Anwendungsumgebung berücksichtigt werden.
Die Helligkeit ist einer der wichtigsten Parameter. Bei Anwendungen im Außenbereich kommen in der Regel Displays mit einer Leuchtdichte von mindestens 1000 cd/m² zum Einsatz, während an Standorten, die direkter Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind, 2000–2500 cd/m² oder mehr erforderlich sein können. Eine hohe Helligkeit ist für eine gute Lesbarkeit unerlässlich, stellt jedoch nicht den einzigen zu berücksichtigenden Faktor dar. Der Kontrast ist ebenso wichtig, da er bestimmt, wie deutlich helle und dunkle Bildelemente voneinander unterschieden werden können. Bei starkem Umgebungslicht kann ein unzureichender Kontrast die Sichtbarkeit von Text, Symbolen und anderen Elementen der Benutzeroberfläche beeinträchtigen.
Auch der optische Aufbau spielt eine wichtige Rolle. Bei Anwendungen, die starker Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind, ist eine optische Verklebung in Betracht zu ziehen. Dabei werden Display, Touchpanel und Schutzglas über ihre gesamte Oberfläche hinweg mit einem transparenten optischen Material miteinander verbunden. Durch die Beseitigung des Luftspalts werden interne Reflexionen innerhalb des Moduls reduziert. Zudem können AG- (Anti-Glare) oder AR- (Anti-Reflective) Beschichtungen auf die Glasoberfläche aufgebracht werden, um Reflexionen zu minimieren. Zusammen tragen diese Lösungen dazu bei, die Lesbarkeit des Bildes insbesondere in hellen Umgebungen zu verbessern.
Schutz vor den Auswirkungen der Sonneneinstrahlung
Längere Sonneneinstrahlung kann zu einer erheblichen Erwärmung der Bildschirmoberfläche führen. Bei TFT-LCDs können erhöhte Temperaturen die Bildqualität beeinträchtigen und in extremen Fällen zu einer sogenannten „Blackening“-Erscheinung führen – einer vorübergehenden Verdunkelung des Bildes.
Eine Lösung für Displays, die für stark sonnenexponierte Standorte konzipiert sind, ist die Hi-Tni- Technologie . Sie verwendet Flüssigkristalle mit einer höheren Phasenübergangstemperatur, wodurch das Panel seine optischen Eigenschaften auch dann beibehält, wenn sich die Bildschirmoberfläche durch Sonneneinstrahlung stark erhitzt.
Zudem können zusätzliche Schutzschichten eingesetzt werden, um die Auswirkungen des Sonnenlichts zu mindern. Eine UV-Schutzschicht begrenzt die Auswirkungen ultravioletter Strahlung und trägt so dazu bei, optische Materialien vor vorzeitiger Alterung und Zersetzung zu schützen. Eine IR-Schicht reduziert die Durchlässigkeit für Infrarotstrahlung und trägt so dazu bei, die Wärmeentwicklung bei direkter Sonneneinstrahlung zu begrenzen.
Umgebungsbedingungen
Da freistehende Ladestationen unter wechselnden Umgebungsbedingungen betrieben werden, muss bei der Gestaltung der Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) den am Aufstellungsort auftretenden Temperaturschwankungen, Niederschlägen und Verunreinigungen Rechnung getragen werden.
Neben der durch direkte Sonneneinstrahlung erzeugten Wärme muss das Gerät auch Schwankungen der Umgebungstemperatur standhalten. Der Betriebstemperaturbereich kann sich sowohl auf das Display als auch auf das Touchpanel auswirken, weshalb die Komponenten entsprechend ausgewählt werden sollten. Ebenso wichtig ist das thermische Design des gesamten Geräts. Je nach thermischer Belastung kann eine passive Kühlung – wie beispielsweise Kühlkörper und Wärmeableitung durch das Gehäuse – oder eine aktive Kühlung mittels Lüftern erforderlich sein. Auch die Anordnung der Komponenten und ein angemessener Luftstrom spielen eine wichtige Rolle.
Regen, Schnee und Verschmutzungen auf der Oberfläche können für kapazitive Touchpanels eine besondere Herausforderung darstellen. Wasser und andere Substanzen auf dem Bildschirm können die Kapazitätsmessung beeinträchtigen, was zu einer fehlerhaften Berührungserkennung oder zu sogenannten „Ghost-Touches“ führen kann – unbeabsichtigte Aktivierungen der Benutzeroberfläche ohne tatsächlichen Kontakt mit dem Bildschirm. Die Kalibrierung des Touchpanels ist daher ein wichtiger Bestandteil der Vorbereitung der HMI auf ihre Zielanwendung. Mithilfe einer geeigneten Steuerung lassen sich Parameter wie Empfindlichkeit und Filterung anpassen, um die Dicke des Schutzglases, die Betriebsbedingungen und die Art und Weise, wie Benutzer mit dem Gerät interagieren, zu berücksichtigen.
Elektromagnetische Störungen
Bei Ladestationen für Elektrofahrzeuge befindet sich das Display in unmittelbarer Nähe zur Leistungselektronik, die für die Energieumwandlung und -abgabe zuständig ist, weshalb die elektromagnetische Verträglichkeit ein wichtiger Aspekt bei der Gestaltung der Mensch-Maschine-Schnittstelle ist.
Elektromagnetische Störungen können sowohl die Funktion des Touchpanels als auch die Bildübertragung zwischen der Steuereinheit und dem Display beeinträchtigen. Ihre Auswirkungen hängen nicht nur von der verwendeten Schnittstelle ab, sondern auch vom Leiterplattenlayout, der Leiterbahnführung, der Kabellänge, der Abschirmung und der Auslegung der Stromversorgung. Sind diese Elemente nicht ordnungsgemäß ausgelegt, kann es bei der HMI zu Symptomen wie Bildflackern, Bildstörungen, vorübergehendem Signalverlust oder einer instabilen Touch-Bedienung kommen, einschließlich unbeabsichtigter Aktivierungen.
Aus diesem Grund sollte die gesamte HMI in der endgültigen Gerätekonfiguration unter Bedingungen getestet werden, die den realen Betriebsbedingungen möglichst genau entsprechen.
Intensive Nutzung
Öffentliche Ladestationen sind Selbstbedienungsgeräte, die häufig rund um die Uhr in Betrieb sind und viele Jahre lang genutzt werden. Bei solchen Anwendungen ist die Langlebigkeit der Komponenten von entscheidender Bedeutung, insbesondere für das Display, dessen Hintergrundbeleuchtung und andere HMI-Elemente. Ein häufig verwendeter Parameter zur Beurteilung der Zuverlässigkeit ist die MTBF, ein statistischer Wert, der die mittlere Zeit zwischen Ausfällen angibt.
Die Frontscheibe muss zudem den physikalischen Belastungen des täglichen Gebrauchs standhalten. Sie kann Druck, versehentlichen Stößen oder absichtlichen Versuchen, das Gerät zu beschädigen, ausgesetzt sein, weshalb ein entsprechend ausgewähltes Schutzglas ein wichtiger Bestandteil des Designs ist. Seine Wirksamkeit hängt von Faktoren wie der Glasdicke, der Art der Integration in das Touchpanel und das Display sowie der mechanischen Konstruktion und Befestigung des gesamten Moduls ab.
Die mechanische Belastbarkeit des Displays selbst sollte nicht mit der des gesamten Geräts gleichgesetzt werden. Die endgültige Leistungsfähigkeit hängt von der Konstruktion der gesamten Frontplatte und des Gehäuses, der Befestigungsart sowie der Integration aller Komponenten ab.
TFT-LCDs von Unisystem für Ladegeräte für Elektrofahrzeuge
Bei Unisystem haben wir unsere eigenen TFT-LCD-Produktreihen – Lite, Core und Pro – entwickelt, die entsprechend ihrer jeweiligen Anwendungsbereiche unterteilt sind. Jede Produktreihe ist auf unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich Umgebung und Betrieb ausgelegt, was die Auswahl einer für ein bestimmtes Projekt geeigneten Lösung erleichtert.
Für freistehende Ladestationen für Elektrofahrzeuge eignen sich Modelle der Pro -Reihe besonders gut geeignet, da sie für anspruchsvolle Außenanwendungen entwickelt wurden. Sie sind in den Größen 7,0″, 10,1″, 12,1″ und 15,6″ mit einer Nennhelligkeit von 2000 cd/m² erhältlich. Die Module verfügen zudem über eine UV-Schutzschicht, während ausgewählte Varianten mit einer zusätzlichen IR-Schicht erhältlich sind.
Touch-Versionen verwenden kapazitive Touchpanels in Kombination mit dem ILI2520-Controller von ILITEK, wodurch sich die Touch-Parameter entsprechend den Anforderungen einer bestimmten Anwendung konfigurieren lassen. Diese Varianten bieten eine Mindesthelligkeit von 1.700 cd/m². Optisches Bonding ist Standard, während 4 mm starkes Schutzglas dem Modul eine mechanische Widerstandsfähigkeit gemäß IK08 verleiht.
Diese Kombination von Parametern ist bestens auf die Anforderungen von Geräten abgestimmt, die für den Betrieb im Freien konzipiert sind, wodurch sich die Pro-Serie als solide Plattform für die Entwicklung von Lösungen für den Außenbereich erweist.
Erfahren Sie mehr über die TFT-LCD-Produktreihen „Lite“, „Core“ und „Pro“.
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