基于嵌入式技术的电动汽车交流充电桩研究与设计

发布时间：2017-06-10 06:06

  本文关键词：基于嵌入式技术的电动汽车交流充电桩研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着自然资源的不断消耗,全球汽车拥有量的不断增加,能源和环境问题日益突出。电动汽车是一种新能源环保清洁产品。根据国家2016-2020年电动汽车发展规划要求,将全面建设新能源汽车发展的配套基础设施,充电桩就是其中必要的基础设施。因此,为降低充电桩使用成本,本课题设计了一种基于嵌入式技术的电动汽车交流充电桩设计方案。基于国内市场上现存的交流充电桩的状况,车辆和充电桩只能一对一使用。为增加充电桩更强的使用性能,减少占地面积以及降低充电站的建造成本,本课题主要研究设计了一种基于嵌入式的双路接口交流充电桩。设计目标是达到结构简单、功能齐全、低成本的双路交流充电桩,功能上能够实现人机交互操作、GPRS无线数据传输、IC卡加密信息认证和自助充电逻辑处理等功能。按照中国国家最新标准进行了充电接口和信息传输接口设计,对电气部分和控制部分硬件进行设计,以及整体软件进行设计。采用STM32微处理器作为主控中心,嵌入uc/osⅢ系统,采用多任务运行模式。通过智能电表进行电能计量,IC卡读写卡模块对数据进行加解密处理。论文详细阐述了控制系统的设计和组成,以及各逻辑功能的实现。最后,按照最新国标完成对各模块功能进行测试,完成充电测试,充电桩使用程序调试及测试,整机的实测电压和电量进行校对,以及整个系统的电气防护和抗干扰测试。经过以上测试结果表明,该充电桩性能完全满足设计需求。
【关键词】：嵌入式技术 交流充电桩 GPRS STM32 uc/osⅢ
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM910.6;U491.8
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题研究的背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 国内充电桩研究现状11-13
• 1.2.2 国外充电桩发展研究现状13-14
• 1.3 课题来源及功能需求14-15
• 1.4 论文的组织结构15-16
• 1.5 本章小结16-18
• 第二章 交流充电桩的需求分析18-24
• 2.1 充电桩应用单元分析18-20
• 2.1.1 电动汽车车载充电机18-19
• 2.1.2 电动汽车非车载充电机19
• 2.1.3 电动汽车电池分析19-20
• 2.2 充电桩使用对象分析20-21
• 2.2.1 个人非盈利性电动汽车20
• 2.2.2 盈利性电动汽车20-21
• 2.3 充电系统营运方式的分析21-22
• 2.3.1 充电系统工作原理21-22
• 2.3.2 充电系统的运营方法22
• 2.4 本章小结22-24
• 第三章 交流充电桩充电系统总体设计及原理分析24-36
• 3.1 总体设计方案25
• 3.2 电气部分方案设计25-26
• 3.3 控制部分设计方案26-27
• 3.4 电动汽车接口连接方式及检测27-32
• 3.4.1 电动汽车连接方式27-31
• 3.4.2 通信机制及功能31-32
• 3.5 充电流程设计32-35
• 3.5.1 刷卡流程设计33
• 3.5.2 充电模式设计33-35
• 3.6 本章小结35-36
• 第四章 充电控制板硬件电路设计36-48
• 4.1 控制系统处理器单元设计36-38
• 4.1.1 处理器选型特点37
• 4.1.2 微处理器接口资源分配37-38
• 4.2 电源供电模块38-39
• 4.3 控制引导线路状态检测电路39
• 4.4 硬件系统安全防护39-42
• 4.4.1 静电防护39-41
• 4.4.2 隔离防护41-42
• 4.5 数据通信接口42-45
• 4.5.1 RS485通信42
• 4.5.2 以太网通信42-43
• 4.5.3 GPRS通信43-45
• 4.6 数据存储设计45
• 4.7 继电器驱动电路45-46
• 4.8 本章小结46-48
• 第五章 充电桩软件和功能实现48-68
• 5.1 STM32程序开发环境的搭建48-49
• 5.2 充电桩程序的总体流程49-50
• 5.3 STM32程序初始化50-51
• 5.4 STM32底层驱动编写51-54
• 5.4.1 串口驱动51-52
• 5.4.2 键盘驱动52
• 5.4.3 I2C总线驱动52-53
• 5.4.4 Lcd驱动53-54
• 5.5 uC/OS-Ⅲ操作系统54-58
• 5.5.1 uC/OS-Ⅲ操作系统介绍54-55
• 5.5.2 uC/OS-Ⅲ系统的移植55-56
• 5.5.3 uC/OS-Ⅲ软件设计56
• 5.5.4 uC/OS-Ⅲ任务的创建56-58
• 5.6 系统应用程序设计58-66
• 5.6.1 GPRS通信程序设计58-61
• 5.6.2 DL/645通信程序设计61-62
• 5.6.3 RFID读写卡程序设计62-65
• 5.6.4 液晶屏软件设计65-66
• 5.7 本章小结66-68
• 第六章 系统综合测试68-78
• 6.1 系统基本功能测试68-71
• 6.1.1 电能计量模块精度测试68-69
• 6.1.2 充电桩功能测试69-71
• 6.2 电气防护测试71-74
• 6.2.1 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验71-72
• 6.2.2 浪涌冲击抗扰度试验72
• 6.2.3 电磁兼容性能检验72-74
• 6.3 充电试验74-76
• 6.3.1 充电流程测试74-75
• 6.3.2 控制引导状态及采样分析75-76
• 6.4 系统效果76
• 6.5 本章小结76-78
• 第七章 总结与展望78-80
• 7.1 课题研究与总结78
• 7.2 展望78-80
• 致谢80-82
• 参考文献82-86
• 附录A 攻读硕士期间学术成果86-88
• 附录B88-96

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