基于嵌入式系統(tǒng)的電動汽車交流充電樁設計

系統(tǒng)自檢時，閉合開關S1，脈沖信號傳輸至電壓監(jiān)測點，表示充電樁準備完畢，可以進行充電。當電動汽車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，檢測點正電壓減半則表示連接正確。充電樁通過輸出PWM信號將當前能提供的最大連續(xù)額定電流值告知車載充電機(約定可用的線電流和PWM信號占空比成線性比例關系)。

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

系統(tǒng)采用了基于ARM Cortex-M3內(nèi)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)領先的32位處理器，適用于具有高確定性的實時應用，能提供出色的計算性能和對事件的卓越系統(tǒng)響應，同時可以適應低動態(tài)和靜態(tài)功率的系統(tǒng)需求。選用的芯片系統(tǒng)時鐘設置為96 MHz，可以滿足交流充電樁的控制需求。
LCD顯示屏、鍵盤、導引燈、喇叭及射頻卡讀寫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)；喇叭提供語音提示；用戶可利用鍵盤設置充電參數(shù)；射頻卡完成用戶身份識別、充電過程啟停管理及交易結(jié)算功能。
大容量FLASH用來存儲交易記錄及充電樁運行記錄。通過通信接口，實現(xiàn)交流充電樁與上級監(jiān)控中心通信，上傳交易信息及充電樁運行信息，接收監(jiān)控中心控制指令。
充電樁工作流程描述如下：用戶刷卡進入系統(tǒng)后，顯示射頻卡讀寫裝置獲取的用戶信息，提示用戶連接充電插頭。用戶可利用鍵盤選擇合適的充電方式(自動、定電量、定時間、定費用)并設置相應的充電參數(shù)。再次刷卡可啟動充電過程，同時向用戶卡內(nèi)寫入未付費標識，用戶將無法在未完成本次交易之前再次使用該卡。
充電過程中，管理模塊定時獲取狀態(tài)參數(shù)(電量、時間、故障信息等)并顯示。當判斷出車載充電機已結(jié)束充電或已完成用戶設置的充電目標時，充電過程結(jié)束，提示用戶結(jié)賬。用戶再次刷卡可完成本次交易，并清除卡內(nèi)未付費標識。此外，用戶也可在充電過程中的任意時刻刷卡結(jié)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內(nèi)核的實時操作系統(tǒng)，移植方便，而且穩(wěn)定性和可靠性好。μC／ OS-Ⅱ的系統(tǒng)資源豐富，最多可管理64個任務，并提供信號量、消息郵箱、消息隊列及內(nèi)存管理等系統(tǒng)級服務，用戶還可根據(jù)需要進行裁剪。因此，比較適合于中小型實時控制系統(tǒng)。