基于嵌入式系統(tǒng)的電動汽車交流充電樁設(shè)計(jì)

系統(tǒng)自檢時(shí)，閉合開關(guān)S1，脈沖信號傳輸至電壓監(jiān)測點(diǎn)，表示充電樁準(zhǔn)備完畢，可以進(jìn)行充電。當(dāng)電動汽車充電電纜與充電樁供電插座可靠連接后，控制導(dǎo)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。充電樁通過輸出PWM信號將當(dāng)前能提供的最大連續(xù)額定電流值告知車載充電機(jī)(約定可用的線電流和PWM信號占空比成線性比例關(guān)系)。

3 中央管理模塊設(shè)計(jì)
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(dǎo)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(lǐng)先的32位處理器，適用于具有高確定性的實(shí)時(shí)應(yīng)用，能提供出色的計(jì)算性能和對事件的卓越系統(tǒng)響應(yīng)，同時(shí)可以適應(yīng)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(shí)鐘設(shè)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(dǎo)引燈、喇叭及射頻卡讀寫器組成交流充電樁的人機(jī)接口界面。LCD顯示交流充電樁的詳細(xì)工作信息；導(dǎo)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(shè)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(yùn)行記錄。通過通信接口，實(shí)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(yùn)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(jìn)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(shí)間、定費(fèi)用)并設(shè)置相應(yīng)的充電參數(shù)。再次刷卡可啟動充電過程，同時(shí)向用戶卡內(nèi)寫入未付費(fèi)標(biāo)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(shí)獲取狀態(tài)參數(shù)(電量、時(shí)間、故障信息等)并顯示。當(dāng)判斷出車載充電機(jī)已結(jié)束充電或已完成用戶設(shè)置的充電目標(biāo)時(shí)，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(fèi)標(biāo)識。此外，用戶也可在充電過程中的任意時(shí)刻刷卡結(jié)束充電并完成交易。

4 軟件設(shè)計(jì)
選用μC／OS-Ⅱ作為本設(shè)計(jì)的軟件平臺，它是一種具有可剝奪性多任務(wù)內(nèi)核的實(shí)時(shí)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(gè)任務(wù)，并提供信號量、消息郵箱、消息隊(duì)列及內(nèi)存管理等系統(tǒng)級服務(wù)，用戶還可根據(jù)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(tǒng)。