基于嵌入式系統的電動(dòng)汽車(chē)交流充電樁設計

系統自檢時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)S1，脈沖信號傳輸至電壓監測點(diǎn)，表示充電樁準備完畢，可以進(jìn)行充電。當電動(dòng)汽車(chē)充電電纜與充電樁供電插座可靠連接后，控制導引電路閉環(huán)，R1和R2阻值相同，檢測點(diǎn)正電壓減半則表示連接正確。充電樁通過(guò)輸出PWM信號將當前能提供的最大連續額定電流值告知車(chē)載充電機(約定可用的線(xiàn)電流和PWM信號占空比成線(xiàn)性比例關(guān)系)。

3 中央管理模塊設計
中央管理模塊的硬件結構如圖4所示，主要由嵌入式微處理器、LCD顯示屏、鍵盤(pán)、導引燈、喇叭、射頻卡讀寫(xiě)裝置、存儲器及一些通信與控制接口組成。

系統采用了基于A(yíng)RM Cortex-M3內核的嵌入式微處理器作為主控芯片，ARM Cortex-M3處理器是行業(yè)領(lǐng)先的32位處理器，適用于具有高確定性的實(shí)時(shí)應用，能提供出色的計算性能和對事件的卓越系統響應，同時(shí)可以適應低動(dòng)態(tài)和靜態(tài)功率的系統需求。選用的芯片系統時(shí)鐘設置為96 MHz，可以滿(mǎn)足交流充電樁的控制需求。
LCD顯示屏、鍵盤(pán)、導引燈、喇叭及射頻卡讀寫(xiě)器組成交流充電樁的人機接口界面。LCD顯示交流充電樁的詳細工作信息；導引燈快速指示工作狀態(tài)；喇叭提供語(yǔ)音提示；用戶(hù)可利用鍵盤(pán)設置充電參數；射頻卡完成用戶(hù)身份識別、充電過(guò)程啟停管理及交易結算功能。
大容量FLASH用來(lái)存儲交易記錄及充電樁運行記錄。通過(guò)通信接口，實(shí)現交流充電樁與上級監控中心通信，上傳交易信息及充電樁運行信息，接收監控中心控制指令。
充電樁工作流程描述如下：用戶(hù)刷卡進(jìn)入系統后，顯示射頻卡讀寫(xiě)裝置獲取的用戶(hù)信息，提示用戶(hù)連接充電插頭。用戶(hù)可利用鍵盤(pán)選擇合適的充電方式(自動(dòng)、定電量、定時(shí)間、定費用)并設置相應的充電參數。再次刷卡可啟動(dòng)充電過(guò)程，同時(shí)向用戶(hù)卡內寫(xiě)入未付費標識，用戶(hù)將無(wú)法在未完成本次交易之前再次使用該卡。
充電過(guò)程中，管理模塊定時(shí)獲取狀態(tài)參數(電量、時(shí)間、故障信息等)并顯示。當判斷出車(chē)載充電機已結束充電或已完成用戶(hù)設置的充電目標時(shí)，充電過(guò)程結束，提示用戶(hù)結賬。用戶(hù)再次刷卡可完成本次交易，并清除卡內未付費標識。此外，用戶(hù)也可在充電過(guò)程中的任意時(shí)刻刷卡結束充電并完成交易。

4 軟件設計
選用μC／OS-Ⅱ作為本設計的軟件平臺，它是一種具有可剝奪性多任務(wù)內核的實(shí)時(shí)操作系統，移植方便，而且穩定性和可靠性好。μC／ OS-Ⅱ的系統資源豐富，最多可管理64個(gè)任務(wù)，并提供信號量、消息郵箱、消息隊列及內存管理等系統級服務(wù)，用戶(hù)還可根據需要進(jìn)行裁剪。因此，比較適合于中小型實(shí)時(shí)控制系統。