新国标电动汽车的直流充电桩控制系统设计

关 键 词 :充 电 桩 ;电 动 汽 车 ;STM32F103VE;WinCE
中 图 分 类 号 :TP29
文 献 标 识 码 :A
Design of New National Standard DC Charging Pile for Electric Vehicles Control System
Sun Tao,Cao Shuqin
(AcademyofElectronicInformationEngineering,NorthChinaUniversityofTechnology,Beijing100141,China)
Abstract:AccordingtothesituationofDCchargingpileforelectronicvehiclesinthedomestic,aDCchargingpileforelectronicvehiclesis designed,thatconfirmesfivenationalstandardsincludingGB/T18487.1-2015etc.Firstly,thesituationofDCchargingpileandfeatures ofnewnationalstandardareintroduced.Andbasedonrequestsofnew nationalstandard,astructureofchargingpileisdesignedand someprojectdetailsfrom hardwareandsoftwareareintroduced.ThechargingpiletakesSTM32F103VEasthecontrolcore.Andthe μC/OSIIisusedasthelow-layercontrolprogramofembeddedoperatingsystem.Itachieveschargingprotocolandoutputcontrol.The human-computerinterfacetakesthe WinCEtouchdisplay moduleasthecore.Itimplementesthechargingandoperationguidefunction.
Keywords:chargingpile;Байду номын сангаасlectronicvehicle;STM32F103VE;WinCE
引言
电动汽车在行驶 过 程 中,不 会 造 成 排 气 污 染,对 环 境 保护和空气洁净都是十分有益的。但是因为动力蓄电池 技术的原因,大部分电动汽车充满电后最大行驶距离 只 有 300~400公里,较传统汽 车 有 较 大 劣 势。 目 前,国 内 对 于 动力蓄电池的充电方式主要分为:交流充电和直流充 电 两 种方式。交流充电部署方便,但是充电速度慢。直 流 充 电 又 被称为快速充电方式,根据新国标 GB/T18487.1 2015 等5项 国 家 标 准 要 求 ,充 [1-3] 电 电 流 最 大 不 超 过125A。实 际应用中也可以达到接近100A 的充电电流,这样使得大 部分电动汽车在直流充电模式下,大约半小时就可以 完 成 动 力 蓄 电 池 电 量 从 30% 到 80% 的 充 电 过 程 。
1 系统总体结构
本 系 统 以 STM32F103VE[4]单 片 机 为 控 制 核 心 ,控 制 输出主 电 源、安 全 保 障 模 块 以 及 电 动 汽 车 CAN 总 线 通 信。WinCE 触摸显示模组负责 充 电 计 费 与 用 户 界 面 的 功 能 。[5]STM32F103VE 与 WinCE 触 摸 显 示 模 组 通 过 串 口 进 行 连 接,由 STM32 单 片 机 进 行 充 电 底 层 控 制,可 以 保 证充电过程 中 的 安 全,如 遇 到 异 常 情 况 可 以 迅 速 停 止 充 电。使用 WinCE 触摸显示模组设计用户界面并 进 行 计 费 工作,保证了用户界面的美观并且提升了可靠性。本 系 统 结构图如图1所示。
2 硬件设计
2.1 底层控制板设计
底层控制板由输 出 电 源 控 制、安 全 检 测 监 控、电 动 汽
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2018 年第2 期
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图1 系统结构图
车 CAN 总线通信等底层控制逻辑硬件组成。
2.1.1 STM32F103VE最小系统 底层控制板采用 STM32F103VE芯片[4],它 集 成
为了解决市场上充电接口不统一,电动汽车使用不便的 问 题,质 检 总 局、国 家 标 准 委 联 合 国 家 能 源 局 、工 信 部 、科 技 部等五部委在2015年12月28日发布新修订的《电动汽车传 导充电系统第1部分:一般要求》(GB/T18487.1 2015)等5
项国家标准。新标准全面提升了充电接口的安全性与兼容 性[1]。为 了 满 足 电 动 汽 车 安 全 快 速 充 电 的 需 求 ,按 照 新 国 标 设计电动汽车直流充电桩具有非常重要的意义。
新国标电动汽车的直流充电桩控制系统设计
孙 涛 ,曹 淑 琴
(北 方 工 业 大 学 电 子 信 息 工 程 学 院 ,北 京 100141)
摘要:根据目前国内电动汽车直流快充的现状,设计出了符合新国标 GB/T18487.1 2015 等 5 项 国 家 标 准 的 电 动 汽 车
直流快速充电桩。首先介绍了目前电动汽车充电方式的现 状 和 新 国 标 的 特 点,在 此 基 础 上,按 照 新 国 标 的 要 求,提 出 了
充电桩控制系统的总体设计架构,并从硬件和软件 两 个 方 面 详 细 描 述 了 有 关 设 计。充 电 桩 控 制 以 STM32F103VE 单 片
机作为核心,以 μC/OSII为嵌入式操作系统的底层控制程序,实现充电协议与输出控制功能。人 机 交 互 以 WinCE 触 摸 显示模组为核心,基于 WinCE 的人机交互界面,实现充电计费和操作指引功能。