基于STM32F的电动汽车交流充电桩控制系统设计
电动汽车充电桩控制系统研究
电动汽车充电桩控制系统研究发布时间：2023-07-28T07:47:30.152Z 来源：《科技潮》2023年15期作者：沈金虎[导读] 为了改善传统电动汽车充电桩控制系统存在的不足，提出以蓝牙作为通信工具，设计新的控制系统。
江苏明茂新能源科技有限公司摘要：为了优化充电桩控制系统，选取 STM32F407ZET6 作为处理器，将充电桩控制模块、云服务器、用户 APP 客服端组合到一起，开发新的系统方案。
该系统通过蓝牙建立用户手机与充电桩之间的通信，利用 4G/5G/wifi 创建服务器与移动终端之间的通信，建立服务器与用户手机之间的通信。
系统应用测试结果显示，本系统能够通过蓝牙连接，将该充电桩的充电枪与此用户的电动汽车充电接口连接，按照预约先后顺序安排充电，可以根据设定的充电服务要求，为电动汽车按时充电 /某时段充电，可作为电动汽车充电桩控制工具。
关键词：蓝牙；充电桩；电动汽车为了改善传统电动汽车充电桩控制系统存在的不足，提出以蓝牙作为通信工具，设计新的控制系统。
1 系统总体设计1. 1 系统总体框架结构设计本系统主要由 3 部分组成，分别是充电桩控制模块、云服务器、用户 APP 客服端，结构如图 1 所示。
图1系统总体框架结构该结构中，充电桩控制模块作为现场充电机与用户之间的充电控制命令、充电状态传输桥梁，通过搭建控制电路，与充电机控制终端连接，实现对充电机作业状态的实时监测。
如果发现充电机作业发生故障，该模块会向用户发送提示消息。
正常作业情况下，按照用户设置的充电参数和时间，为电动汽车充电。
APP客服端用于创建人机交互体系，用户在客服端注册个人信息，借助此终端向充电桩控制电路发送操控命令。
另外，通过 APP，可以读取充电状态信息，所有的充电消费者记录也可以从中查询。
云服务器用于接收数据并加以存储，从而为运营商和用户之间的业务往来提供足够空间。
1. 2 系统网络通信设计在传统充电桩控制系统的基础上，改进网络通信体系，选取蓝牙作为充电桩与用户手机之间的通信工具，以此满足复杂环境下的通信需求。
电动汽车智能充电桩的设计与实现
电动汽车智能充电桩的设计与实现随着全球气候变化和环境问题的日益严重，越来越多的人们开始电动汽车及其相关技术。
作为一种清洁、环保的交通工具，电动汽车的市场份额逐年增长，对充电设施的需求也随之增加。
在这种背景下，电动汽车智能充电桩的设计与实现显得尤为重要。
本文将介绍智能充电桩的核心思想、需求分析、设计方案、实现过程、结果分析及总结。
电动汽车智能充电桩的核心思想是实现充电的智能化、高效化和安全化。
通过引入先进的物联网、大数据和人工智能技术，智能充电桩能够自动识别电动汽车型号，适配不同车型的充电需求，确保充电过程的安全和稳定。
智能充电桩还具备能源管理、远程监控等功能，为电力系统的稳定运行提供有力支持。
随着电动汽车市场的不断扩大，用户对充电设施的需求也日益增长。
传统充电桩存在充电速度慢、缺乏智能管理等问题，难以满足用户的实际需求。
因此，开发一种具有智能化、高效化、安全化特点的充电桩成为市场迫切需求。
同时，智能充电桩应具备实时监控、远程控制等功能，以提高充电设施的运营效率和安全性。
智能充电桩的设计方案主要包括硬件和软件两大部分。
硬件部分包括充电接口、电源模块、通信模块等，以满足不同电动汽车的充电需求；软件部分则涉及充电管理、能源管理、远程监控等功能，通过引入物联网、大数据和人工智能等技术实现智能化管理。
为确保数据的安全性和可靠性，智能充电桩还需设计完善的数据通信协议。
在实现过程中，首先需要根据设计方案制作相应的设计图纸，并完成硬件和软件的选型与调试。
随后，编写充电桩的软件代码，包括充电管理、能源管理、远程监控等功能模块。
完成编码后，进行严格的实验测试，以确保智能充电桩在各种条件下能够稳定运行。
通过实验测试，我们发现智能充电桩在功能完备性、稳定性及可靠性方面均表现出色。
与传统的充电桩相比，智能充电桩具有更快的充电速度、更高效的能源管理以及更便捷的远程监控功能。
智能充电桩还能够自动识别电动汽车型号，自动调整充电参数，为用户提供更加个性化的服务。
基于STM32的电动汽车交流充电桩的设计与实现[1]
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ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ
ｓｅｐａｒａｔｅｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ ｕｎｉｔ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ
ｍａｉｎ ｐｒｏｇｒａｍ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｈｕｍａｎ－ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ，ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ
ｕｓｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＳＴＭ３２ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ’ＳＴＭ３２Ｆ １ ０３ＺＥＴ６，ＡＣ ｃｈａｒｇｉｎｇ，ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ，ＩＣ ｃａｒｄ，ＧＰＲＳ
浙江工业大学硕士学位论文
目
录
摘 第１章
１．１ １．２ １．３ １．４
绪
论…。
研究的背景及意义…………………………………………………………………………………．．１ 常用电动汽车充电方式和设施介绍………………………………………………………………．．２ 电动汽车交流充电桩的研究现状…………………………………………………………………．．２ 本文的主要工作和章节安排………………………………………………………………………．．３
ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ＡＣ ｃｈａｒｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｔｅｓｔｓ ａｒｅ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ
浙江工业大学硕士学位论文
ｔｈｅ ｃｈａｒｇｉｎｇ ｐｉｌｅ ｉｓ ｒｅｌｉａｂｌｅ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ，ａｎｄ ｉｔ ｃａｎ ｂｅ ｐｕｔ ｉｍｏ ｐｒａｃｔｉｃａｌ
基于STM32的智能充电桩嵌入式控制系统设计
基于STM32的智能充电桩嵌入式控制系统设计摘要：随着越来越多的新能源汽车逐渐走进人们的生活，充电相关的难题也随之而来，因此一个稳定而高效的充电桩对人们的生活能够起到非常关键的作用。
基于此，本文首先简要阐述基于STM32智能充电桩嵌入式控制系统的设计理念以及开发环境的建立，其次，通过对硬件部分、软件部分等方面的实现进行简要分析，并提出自己一点看法。
关键词：智能充电桩；STM32；嵌入式控制系统引言：STM32是具备低耗、功能强等优点的处理器内核，将STM32引入智能充电桩嵌入式控制系统中，能够有效提升系统的稳定性以及控制能力。
随着环保能源理念的推广普及，电动汽车应运而生。
电动汽车具有排放量低、成本低、噪音小等优点，但是其续航能力以及充电问题是目前电动汽车的发展难点问题，因此，对电动汽车智能充电桩的研究，已经具备非常重要的意义。
1基于STM32智能充电桩嵌入式控制系统的设计1.1嵌入式控制系统的整体设计理念想要设计一个基于STM32的嵌入式控制系统，首先需要对系统的整体结构以及功能进行分析，并且通过S3C2440本身具备的AD系统功能对智能嵌入式控制系统进行同步采样。
智能充电桩控制系统设计主要分为硬件以及软件两个部分的设计。
在软件设计中，主控模块是控制系统的核心模块；信号检测模块主要功能为充电信号的接入、电源的设计以及嵌入式智能控制电路三部分组成；在硬件设计中，主要依靠AD控制电路、同步时钟、ARM主控的电路板以及充电信号调整等，以此便能够构成嵌入式控制系统的整体设计构架。
在进行设计过程中还需要注意参数范围的设定。
智能充电桩嵌入式控制系统电压输入范围参数为：±220V、±360V；具备16位的定点STM32内核，因此稳定采样速率为600kHz，最高可达250kHz；可配置4路组合Cache，从而保障系统具备低功耗的特点；通过提供片外同步的存储器，保证系统稳压状态下功耗小于140mW。
基于STM32的电动汽车动力电池管理系统设计
基于STM32的电动汽车动力电池管理系统设计随着对环境保护和汽车技术的不断追求，电动汽车逐渐取代传统燃油汽车成为人们的首选。
作为电动汽车的核心组成部分之一，动力电池的管理系统在保证车辆性能和安全的同时起着至关重要的作用。
本文将基于STM32单片机介绍电动汽车动力电池管理系统的设计。
一、电动汽车动力电池管理系统的概述动力电池管理系统是电动汽车控制系统中的一个重要模块，主要用于监测、控制和保护动力电池组。
其主要功能包括电池组的电压、电流、温度的监测与采集，对电池组进行均衡和充放电控制，以及电池过充、过放和过温等异常条件的检测和保护。
二、STM32单片机的选择STM32单片机具有功耗低、性能强大、集成度高等特点，是嵌入式系统设计的理想选择。
在电动汽车动力电池管理系统设计中，STM32单片机可以实现对电池组各种参数的高精度采集与控制，具备良好的可靠性和稳定性。
三、电池组参数的采集与控制1. 电池组电压采集：通过电压分压电路和模数转换器实现对电池组电压的采集，并通过STM32单片机进行精确测量和数据处理。
2. 电池组电流采集：采用电流传感器和模数转换器对电池组电流进行实时监测，实现对电池组的充放电控制。
3. 电池组温度采集：通过温度传感器实时测量电池组温度，并结合STM32单片机的温度补偿功能，对电池组的温度进行精确控制。
4. 电池组均衡控制：根据对电池组电压的监测和比较，通过控制均衡电路，实现对电池组各个单体电池的均衡充放电，从而提高电池组的使用寿命和性能。
四、电池异常状态的监测与保护1. 过充保护：当电池组电压超过设定阈值时，系统会自动切断充电电路，避免电池过度充电造成安全隐患。
2. 过放保护：当电池组电压低于设定阈值时，系统会自动切断负载电路，保护电池组避免过度放电。
3. 过温保护：通过温度传感器实时监测电池组温度，当温度超过设定阈值时，系统会自动采取保护措施，如切断充电和放电电路，保证电池组的安全运行。
基于STM32的充电系统设计
基于STM32的充电系统设计摘要：在一些重要的公共建筑的场合，如电梯、大型通讯网络、银行、医疗系统等，不可以轻易断电，否则可能会造成重大的财产损失以及人员伤亡等问题。
这时，后备电源可以暂时提供电能从而起到应急的作用。
基于此背景，制作了一个基于STM32的充电保障电源箱。
主要包含两大模块，一个是充电模块，以及锂电池监测模块。
基于AD/DC-DC/DC逆变技术，充电模块根据锂电池的充电特性以及最佳充电方法，设置了专用的TP5100充电板来输出合适的充电电压、电流提供给锂电池，并设计了过充、过流、过压等保护功能。
锂电池监测模块采用STM32单片机来监控电池电量；采用LCD1602显示屏显示锂电池的充电电压、电量；采用蜂鸣器实现电路报警的作用。
经过实测验证，该充电保障电源箱可以实现预期的后备电池管理、监测功能。
关键词：充电装置；STM32；锂电池；电压电量监测1 引言本设计是基于传统的应急电源上，设计出一款更加便携式的储能电源的充电研究系统。
与市场上的一般应急电源相比，接入了交流输入、直流输入的充电模块、以及显示的电路设计，并设计完善的保护和检测系统，可以通过LCD液晶显示屏看到锂电池的充电电压、电量等情况。
可以为需要使用紧急电能的用户提供便利、安全且干净的电能[1]。
本文所设计的充电保障电源箱的充电系统，可以作为手机、充电宝、USB接口风扇等小型电子设备提供电能。
可以任意满足直流和交流充电的需求，也可以用于发生故障或者供电中断的硬件系统临时充电，为解决故障与问题做出了充足的准备。
2系统总体设计系统由一块控制芯片和其他电路组成。
主要包括主控模块、输入交流电源、输入直流电源模块、锂电池及充电电路、检测电路、显示模块、报警电路。
给锂电池充电的输入电压有两种方式：1、由电网220V交流电经过降压、整流输出合适的直流为锂电池充电板提供电压。
实现AC/DC的功能。
2、输入任意5-35V直流电，经过稳压电路输出合适的直流电锂电池充电板提供电压[2]。
基于STM32f103RC的交流充电控制器设计
基于STM32f103RC的交流充电控制器设计摘要：随着电动汽车的普及，公共停车区域的充电桩越来越无法满足广大电动汽车用户的充电需求。
较小功率的交流充电枪成为大众的选择，只需要一个220V交流电源，通过充电枪和车载充电机就能完成充电。
本文设计了包含MCU电路、系统电源电路、通信电路、电流调控电路的交流充电控制器，通过调整充电过程不同阶段的充电电流，提高电池的一次充电量，减轻极化现象，延长电池使用寿命。
关键词：交流充电，MCU，电流传感器1实现原理本设计的硬件系统包括：MCU电路、电源电路、通信电路、电流调控电路等。
开关电源技术十分成熟，通过开关电源的变压、整流等完成220V交流电到各个级别的直流电的转变，为整个硬件系统供电。
电流控制电路与电压传感器、电流传感器及MCU电路协同工作，实现对充电回路中充电电压、电流的实时调控。
对于电池系统，车载充电机不仅为电池组提供充电用直流电，还通过CAN总线与电池管理系统(BMS)进行信息交流。
车载充电机可以根据BMS方面传来的电池信息，适当调整充电参数。
可调开关电源为交流充电机的充电回路和控制电路提供直流电源。
充电过程中，单片机通过可调开关电源与功率管实现对充电回路的控制。
电流传感器和电压传感器向单片机实时传输供电回路电压与电流信息，单片机根据BMS提供的电池状态信息，通过功率管限制充电电流大小，使其不超过电池能够承受的最大充电电流，以此减少电能损耗，提高充电效率。
2MCU电路MCU电路采用STM32f103RC单片机作为核心控制芯片，用以接收信息，处理信息并控制系统做出反应。
该芯片是融合了实时性、低功耗、低电压、数字信号处理以及高性能于一身的单片机，其高集成度和开发简易的特点使其成为各类中小项目和完整平台解决方案的理想选择，在各类检测设备和PC外设中被广泛使用[1]。
MCU电路利用JTAG借口调试，在较为复杂环境下工作，其CPU要配两个晶振，一个给芯片提供晶振，一个用作备用。
基于STM32的多功能充电桩系统设计
基于STM32的多功能充电桩系统设计
张恒园;宁超魁;陈威乐
【期刊名称】《电子制作》
【年(卷),期】2024(32)9
【摘要】本文研究并提供一款基于STM32的多功能充电桩系统,本设计以STM32为控制核心,通过各种传感器实时监测充电状态和环境因素,同时通过WiFi模块将采集的数据上传至云平台。
当检测到充电电流、环境温度等参数超出正常范围时,系统会通过蜂鸣器报警并将警告信息发送到用户端,以便于及时采取措施,确保充电过程的安全和稳定。
此外,该系统还可以实现充电计量信息统计、远程监控、定时充电等功能,提高充电服务的智能化和便捷性,满足充电用户的需求。
【总页数】4页(P46-49)
【作者】张恒园;宁超魁;陈威乐
【作者单位】平顶山学院信息工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM9
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基于STM32的可级联交流充电桩设计
图 6 电流检测电路
由于 STM32 的 AD 转换器量程为电源电压(3.3 V)， 因 此 要 实 现 交 流 电 流 的 测 量 ，需 要 将 交 流 电 流 通 过 穿 线 式 电 流 互 感 器 变 换 成 在 0~3.3 V 范 围 的 信 号 。 故在图 6 中，利用 R4 和 R5 实现分压并经运放 U1 跟随 产生 1.65 V 的基准电压(Vref_1.65V)，该基准电压一 端接互感器 T1，T1 的另一端接电阻 R5 后产生交变电 压 信 号 ，该 信 号 进 入 STM32 的 ADC0 通 道 ，利 用 ADC0 实现转换后经均方根算法实现交流电流的准 确测量。
1.2 充电单元 充电单元通过 CAN 总线接收主控单元的控制
命 令 ，实 现 充 电 过 程 的 启 停 控 制 ，并 计 算 充 电 功 率 、 判 断 充 电 器 是 否 插 入 或 拔 出 以 及 电 路 是 否 故 障 、显 示 充 电 时 间 等 。 基 于 成 本 控 制 ，每 个 充 电 单 元 管 理 两路充电通道，其硬件结构如图 4 所示。
和 CAN 总 线 的 交 流 充 电 桩 ，可 以 方 便 实 现 级 联 ，容 易 满 足 不 同 场 合 对 充 电 桩 数 量 的 不 同 需 求 ，且 每 通 道 都 有 独 立 的 安 全 保 护 ，适 用 于 社 区 、厂 房 、商 业 广
收稿日期：2020-06-08 稿件编号：202006070
可 级 联 充 电 桩 由 主 控 单 元 、充 电 单 元 、通 信 线
充电桩都是固定通道数量的产品[1]，无法实现动态级 路、供电线路组成。其总体结构如图 1 所示。
联及数量的扩充，应用不便。因此，一种易于安装和
扩展、安全性高、成本较低的新型交流充电桩的开发
基于STM32F的电动汽车交流充电桩控制系统设计
基于STM32F的电动汽车交流充电桩控制系统设计Time:2012-12-27 09:47:28 Author: Source:互联网0 引言随着全球能源危机的不断加深，石油资源的日趋枯竭以及大气污染、全球气温上升的危害加剧，各国政府及汽车企业普遍认识到节能和减排是未来汽车技术发展的方向，发展电动汽车将是解决这两个难题的最佳途径。
我国高度重视电动汽车的发展，国家相继出台了一系列标准来扶持和规范电动汽车的发展。
但要实现电动汽车大面积普及我国还有很长的路要走，需要解决的问题还有很多。
在最近发布的《节能与新能源汽车产业规划》草案中指出将以纯电动汽车作为主要战略取向。
有关专家指出纯电动汽车的发展存在三大瓶颈问题：一是标准的缺失，二是配套政策的不完善，三是基础设施的规划和建设的有序推进。
本文所研究的电动汽车交流充电桩作为充电基础设施的一部分对于推进电动汽车的普及具有重要的意义。
1 电动汽车交流充电桩介绍交流充电桩，又称交流供电装置，是指固定在地面或墙壁，安装于公共建筑(办公楼宇、商场、公共停车场等)和居民小区停车场或充电站内，采用传导方式为具有车载充电机的电动汽车提供人机交互操作界面及交流充电接口，并具备相应测控保护功能的专用装置。
交流充电桩采用大屏幕LCD彩色触摸屏作为人机交互界面，可选择定电量、定时间、定金额、自动(充满为止)四种模式充电，具备运行状态监测、故障状态监测、充电分时计量、历史数据记录和存储等功能。
充电桩的交流工作电压(220±15%)V，额度输出电流(AC)为32 A(七芯插座)，普通纯电动轿车用交流充电桩充满电大约需要6～8 h，充电桩更适用于慢速充电。
交流充电桩一般由桩体、电气模块、计量模块、账务管理模块四部分组成。
根据安装方式的不同，桩体可分为落地式和壁挂式两种。
落地式充电桩适合在各种停车场和路边停车位进行地面安装；壁挂式充电桩适合在空间拥挤、周边有墙壁等固定建筑物上进行壁挂安装，如地下停车场或车库。
电动汽车交流充电桩智能控制系统的设计
电动汽车交流充电桩智能控制系统的设计摘要：现如今，随着我国经济的快速发展，而国家政策推动了电动汽车产业的迅猛发展迅猛。
不少企业、科研院所、高校纷纷投入相当大的精力研发交流充电桩控制系统，并且设计出了多种类型的充电桩控制系统。
本课题也对此进行了深入研究，并设计出了一款电动汽车交流充电桩智能控制系统。
文章首先论述了国内在该领域的研究现状，接下来论述了本课题组设计电动汽车交流充电桩智能控制系统的研究方法、研究内容，阐释了研究过程中所采取的技术路线与实验方案，即电动汽车交流充电桩智能控制系统的硬件方案和软件方案。
关键词：电动汽车;交流充电桩;智能控制系统;设计引言新能源汽车产业快速发展，带动了新能源汽车的普及和广泛运用。
电动汽车补充电能的主要设备包含三种形式：电池更换、充电桩、充电站。
由于电动汽车本身没有固定的行驶范围，不具备较强的续航能力，为了确保电动汽车的正常运转，构建全方位、网络化的充电桩、充电站是尤为必要的。
因此，集中式的各类充电站与灵活布点的各种充电桩，是充电设施发展的方向。
电动汽车包含两大类能源补充形式，分别是交流充电桩（站）与直流充电桩（站）。
后者能帮助电动汽车实现快速充电的目标，前者能为电动汽车补充生活中常见的交流电电源，适宜安装在住宅小区、大型停车场、医院、商场等场所，为电动汽车安全方便地充电。
1国内该领域的研究现状不少学者专家、实务领域均对电动汽车交流充电桩控制系统进行了深入的研究，设计出了不少控制系统。
如徐坤,周子昂,吴定允,耿文波,李向东等论述了以STM32处理器中的STM32F107为基础，研发和设计了电动汽车交流充电桩的相关控制系统方案，通过射频识别卡(RFID)进行消费结算和信息认证。
它能够用在家庭车库中，也能够用在公共停车场。
与此同时，本控制系统还借助STM32F107强大的网络支持性能，预留了互联网接口，以利于系统的升级与维护。
这个设计方案严格按照GB/T20234第一、二部分关于电动汽车交流充电接口与传导充电连接装置的诸多规定。
基于STM32的智能充电桩嵌入式控制系统设计
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一种基于STM单片机的智能充电桩控制系统
link appraisement陕西天天出行科技有限公司王硕楠（1986-）陕西，汉族，本科，陕西天天出行科技有限公司总裁，工程师，研究方向：新能源汽车充电桩创新技术和电动车智能充电桩技术的研发与应用。
CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Nov.2020·中国科技信息2020年第21期31万～60万◎器连接，路由器再与计算机连接，其次电路板通过232串口和USB接口直接和计算机连接，单片机通过外部储存器地址加载程序片内只读储存器执行程序，主控制电路采用8个32位计时器4路组联合方案的设计。
具体设计方案硬件电路设计经过上一节总体设计方案的分析对智能充电桩控制系统电路进行模块化设计，优化充电桩的工作性能，硬件电路的设计主要包括STM32主控制电路、计时电路、传感器电路、RTC模块电路等等，而复位电路和动态显示电路设计较为简单不需要具体分析。
STM32主控制电路是整个硬件电路的核心，该主控制电路的技术指标如下：额定输入电压为12V，I/O端口电压为24V，AD转换器采样通道为8通道同步、异步输入，采样时钟频率为150Hz。
经过ARM处理器的倍频处理形成20MHz的内核频率，时序控制逻辑模块接收主控制电路的输出特征显示和数据采集通过信号转换形成逻辑控制信号脉冲。
计时电路模块是数字信号处理的基础，本文采用独立的计时芯片进行计时，虽然主控制电路中的单片机一般都内置有计时模块，但是价格较为低廉的单片机的计时模块很容易受到环境干扰，而计时精确的单片机价格都较为昂贵，并且独立的计时芯片电路布置都较为简单，本文采用型号为CAT24WC256的计时芯片，总共只有8个引脚，通过外接有源晶振输入脉冲信号进行计时。
传感器电路主要设计的是传感器的接口电路。
将充电信号、电流传感器、绝压传感器、差压传感器等传感器的数据进行采集，采用并行外设接口构建控制系统的传感器模块最多支持8个采样频率同时进行数据采集。
【精品】基于TMS320F2812的小型充电系统
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基于TMS320F2812的小型充电系统
该设计应用于对较少个单体电池进行充放电实验。
（一）系统电路结构
采用基本的半桥逆变拓扑，实现AC-DC-AC-DC的变换过程。
基于BUCK电路的改进，电感和快恢复二极管起到续流和保护开关管的作用，电容在开关管紧闭时工作在放电方式，在开关管断开时工作在充电方式，放电能量消耗在水泥电阻上。
（二）系统功能设计
1.实现4种充电模式（恒流、恒压、先恒流后恒压、预充恒流恒压浮充）的实时切换以及一种放电方式（恒流），算法采用增量式PID；
2.ADS1224实时采集充电电流电压；
B数据读取与处理。
（附：完整电路图）
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电动汽车直流充电桩控制系统的设计
第39卷第5期 齐 齐 哈 尔 大 学 学 报（自然科学版） Vol.39,No.5 2023年9月 Journal of Qiqihar University(Natural Science Edition) Sep.,2023电动汽车直流充电桩控制系统的设计王国义（安徽机电职业技术学院 互联网与通信学院，安徽 芜湖 241002）摘要：以微处理器STM32F407为主控芯片，分析了直流充电桩控制系统的各个模块功能，完成了电源电路，电能计量电路，继电器控制电路的设计；在硬件电路的基础上，按照控制要求进行软件的设计，控制信息经5G通信网络进行传递。
经过对系统硬件、软件的运行测试及优化，整个控制系统响应快，运行安全稳定，输出电压精度高，操作方便。
关键词：电动汽车；直流充电桩；硬件电路中图分类号：TP273 文献标志码：A 文章编号：1007-984X(2023)05-0020-04随着5G技术发展，汽车行业越来越火爆，势必迎来一场大的变革，无人驾驶将成为现实。
国家十四五规划大力发展清洁能源汽车，因此，新能源电动汽车如雨后春笋般出现，电动汽车是一款无燃油车，清洁环保，配套设施电动汽车充电桩也要快速跟进，电动汽车充电桩就像加油站的加油机为电动汽车提供电能[1]。
目前，市场上主要以交流充电桩为主、直流充电桩为辅，保障电动汽车续航能力。
交流充电桩功率小，充电速度慢，俗称慢充；直流充电桩功率大，充电速度快，没有采用5G传输网络，实时响应慢，智能化控制程度不高。
因此，本文设计了一款基于STM32F407为主控芯片的智能化程度高、响应快的直流充电控制系统，满足日益增长的电动汽车快速充电需求[2]，每个充电桩都配有专用的充电插头供电动汽车充电使用，充电桩不仅显示充电的信息，还可以通过设置进行人机交互。
1 直流充电桩系统直流充电桩控制系统主要有微处理器、通信单元、充电模块、人机交互单元、充电端口和电能计量电表组成，直流充电桩控制系统结构如图1所示。
基于单片机的汽车充电桩收放线系统设计
基于单片机的汽车充电桩收放线系统设计近年来，随着电动汽车的普及和需求的增加，汽车充电桩成为了一个热门话题。
为了提高充电桩的使用便利性和充电效率，设计一个基于单片机的汽车充电桩收放线系统成为了一个重要的课题。
本文将详细介绍这个系统的设计原理、硬件组成和软件实现。
1. 系统设计原理基于单片机的汽车充电桩收放线系统的设计原理是通过单片机控制电动汽车充电桩收放线的动作。
当电动汽车需要充电时，系统将自动控制充电桩上的插头伸出，并将插头插入车辆充电口；当充电完成后，系统将自动控制插头退出充电口。
2. 硬件组成这个系统的硬件组成主要包括单片机、传感器、电机以及相关的电路连接。
单片机是系统的核心控制部分，负责接收并处理电压、电流等传感器的信号，并根据其控制插头的动作。
传感器用于检测充电桩与车辆之间的电压和电流等状态，以便系统做出相应的控制决策。
电机则负责控制插头的伸出和退出动作。
3. 软件实现系统的软件实现主要包括程序设计和逻辑控制。
程序设计需要根据系统的功能需求编写相应的代码，在单片机上进行运行。
逻辑控制部分是通过判断传感器信号的状态，来控制插头的动作。
具体而言，当传感器检测到车辆充电口无电压和电流时，系统会自动控制插头伸出，插入车辆充电口；当传感器检测到车辆充电口有电压和电流时，系统会自动控制插头退出，完成充电。
4. 系统优势基于单片机的汽车充电桩收放线系统相比传统充电桩具有以下优势：- 自动化控制：系统可以根据传感器信号自动判断控制插头的运动，无需人工干预，大大提高了充电的便利性。
- 高效率充电：系统可以在插头插入车辆充电口后立即开始充电，充电效率更高，节约用户的时间。
- 安全可靠：系统通过传感器检测车辆充电口的电压和电流，可以避免由于充电桩故障造成的安全事故。
总结：本文介绍了基于单片机的汽车充电桩收放线系统的设计原理、硬件组成和软件实现。
这个系统通过单片机的控制，实现了充电桩插头的自动伸出和退出动作。
相比传统的充电桩，这个系统具有自动化控制、高效率充电、安全可靠等优势。
基于STM32的智能充电桩嵌入式控制系统设计
技术Special TechnologyDI G I T C W 专题50DIGITCW2019.021 智能充电桩嵌入式控制系统结构组成及器件选择1.1 智能充电桩嵌入式控制系统结构组成在设计以嵌入式技术为基础的智能充电桩嵌入式控制系统设计首阶段，需要先对系统的总体结构设计进行描述以及对系统的功能指标进行分析，主要可以分为硬件设计和软件设计两个部分，其中控制系统的核心主要有主控模块，充电信号、电源设计、嵌入式智能控制电路组成充电桩的充电智能控制的信号检测模块。
另外，还有充电信号调理电路、AD 控制电路、同步时钟设计、ARM 主控电路板等一些系统硬件设计。
1.2 嵌入式STM32开发环境的建立与器件选择本系统设计的控制系统的主控制器为ST 超低功耗ARM Cortex TM -MO 微控制器，平台为Linux2.6.32内核，智能充电桩的嵌入式控制系统的软件开发应用16位和8位微控制器，应用交叉编译环境进行嵌入式软件系统的开发。
Linux 系统作为嵌入式操作系统，在文件经过编译处理后，会传输到windows 系统中，会有一个标准PC 环境的模拟出现在智能充电桩的嵌入式控制应用程序中，从而对各种编译器编译出的二进制代码进行GCC 编译。
应用两个32kb 的SRAM 的Bank 作为AD 采集模块的数据储存器，通过AD 采集芯片实现模数转换，最终交由主控系统实现后级的数字处理。
2 智能充电桩嵌入式控制系统的设计与实现2.1 硬件设计系统的硬件电路设计主要有RTC 模块电路设计、显示模块、智能充电桩传感器模块、时钟电路、复位电路、STM32主控系统模块等。
其中对电动车充电信息和数据的采样检测主要由智能充电桩嵌入式控制系统的传感器模块负责，主要是通过看门狗复位和低电压复位实现信号传感器的构建，对智能充电桩嵌入式控制信息的检测，另外，外部一些连接电路和接口如下图所示：RTC 模块电路主要放大、滤波、检测智能充电桩嵌入式控制信息，信号调理LCD 控制器主要是应用S3C2440A ARM9芯片，为确保系统电路的稳定性，避免采样精度和控制精度受到晶振内部振荡信号的影响，应用完整的RGB 数据信号输出模型。
基于STM32F103RCT6的电动汽车交流充电桩的硬件系统设计
基于ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＲＣＴ６的电动汽车交流充电桩的硬件系统设计
田 奕 （华北科 技 学 院 电子 信 息工程 学院 ，北 京 １０１６０１）
摘 要 ：交流 充 电桩是 电动 汽 车充 电 系统 的必 不可 少的 关键 设备 。本 文基 于 ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＲＣＴ６微 处理 器 ，完成 交流 充 电桩 的
ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＲＣＴ６的 ＰＷＭ功 能 与 放 大器 ＴＬ０８４１构 成 比较 器 电
路 ，ＰＷＭ 输 出 接 入 放 大 器 的 同相 输 入 端 ，３．３Ｖ 电 源 通 过 电 阻
Ｒ２９和 Ｒ３３分压 得 到 １．６５Ｖ接入 反 相输 入端 。ＰＷＭ工 作 ，低 电
平 时 由于 放 大器 同相端 电位小 于反 相端 ，输 出 一１２Ｖ；高 电平 时
一 ６２一 科 学技 术创新 ２０１８．２８
２．２控 制导 引采 集 电路设 计 控制导引采集 电路实现充电桩和充电设备之间状态 、供 电 功率等信息的采集功能 ，控制导引采集电路原理如图 ４所示 。 控制 导 引信 号为 双极 性 的 ＰＷＭ 信 号 ，首 先 通过 二极 管 Ｄ１３和 电容 Ｃ２９进行 整 流和 滤波 ，再 通 过 电阻 Ｒ３９和 Ｒ３８进 行 分压 ， 确保 最终 进入 ＳＴＭ３２ＦｌＯ３ＲＣＴ６的电压 信号 在 ０～３．３Ｖ范 围 内 ， 由处 理 器 内部 ＡＤＣ进 行模 数转 换 ，根 据采 集到 的 电压 大小 可 以 识别 出交 流充 电桩 的 当前 状 态 。
充 电用 连 接装 置 第 １部 分 通 用 要 求 １３］及 ＧＢ—Ｔ－２０２３４．２—２０１５电 交流 充 电过 程 中控制 导 引分为 ３个状 态 ：
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基于STM32F的电动汽车交流充电桩控制系统设计0 引言
随着全球能源危机的不断加深，石油资源的日趋枯竭以及大气污染、全球气温上升的危害加剧，各国政府及汽车企业普遍认识到节能和减排是未来汽车技术发展的方向，发展电动汽车将是解决这两个难题的最佳途径。
我国高度重视电动汽车的发展，国家相继出台了一系列标准来扶持和规范电动汽车的发展。
但要实现电动汽车大面积普及我国还有很长的路要走，需要解决的问题还有很多。
在最近发布的《节能与新能源汽车产业规划》草案中指出将以纯电动汽车作为主要战略取向。
有关专家指出纯电动汽车的发展存在三大瓶颈问题：一是标准的缺失，二是配套政策的不完善，三是基础设施的规划和建设的有序推进。
本文所研究的电动汽车交流充电桩作为充电基础设施的一部分对于推进电动汽车的普及具有重要的意义。
1 电动汽车交流充电桩介绍
交流充电桩，又称交流供电装置，是指固定在地面或墙壁，安装于公共建筑(办公楼宇、商场、公共停车场等)和居民小区停车场或充电站内，采用传导方式为具有车载充电机的电动汽车提供人机交互操作界面及交流充电接口，并具备相应测控保护功能的专用装置。
交流充电桩采用大屏幕LCD彩色触摸屏作为人机交互界面，可选择定电量、定时间、定金额、自动(充满为止)四种模式充电，具备运行状态监测、故障状态监测、充电分时计量、历史数据记录和存储等功能。
充电桩的交流工作电压(220±15%)V，额度输出电流(AC)为32 A(七芯插座)，普通纯电动轿车用交流充电桩充满电大约需要6～8 h，充电桩更适用于慢速充电。
交流充电桩一般由桩体、电气模块、计量模块、账务管理模块四部分组成。
根据安装方式的不同，桩体可分为落地式和壁挂式两种。
落地式充电桩适合在各种停车场和路边停车位进行地面安装；壁挂式充电桩适合在空间拥挤、周边有墙壁等固定建筑物上进行壁挂安装，如地
下停车场或车库。
2 交流充电桩系统工作原理
依据GB/T 20234.2-2011《电动汽车传导充电用连接装置；交流充电接口》中相关规定的要求，采用控制导引电路的方式来作为充电连接装置的连接状态及额定电流参数的判断装置。
其典型的控制导引电路如图1所示。
供电设备插头与插座连接后，供电控制装置通过图1所示的检测点4的电压值判断供电插头与供电插座是否已完全连接。
同时电动汽车车辆控制装置通过测量检测点3与PE间的电阻值判断车辆插头与车辆插座是否已完全连接。
在完成插头与插座连接状态检测后，操作人员对供电设备完成充电启动设置，则开关S1从连接+12V状态切换至PWM连接状态，供电控制装置发出PWM信号。
供电控制装置通过测量检测点1的电压值判断充电连接装置是否已完全连接。
车辆控制端检测无误后闭合S2，供电控制装置通过再次测量检测点1的电压值判断车辆是否准备就绪，如满足要求则通过闭合K使交流供电回路导通。
3 交流充电桩系统方案
系统由LCD触摸屏、打印机、RS-485接口的电能表、漏电保护断路器、交流接触器、读
卡器和LED灯等基本部分组成。
LCD触摸屏可以提供友好的人机操作界面和快捷简单的操作方式，满足客户按照不同的方式对电动汽车进行充电的要求，可以显示当前充电状态、充电电量和充电费用，友好的用户界面可以让客户进行相应的选择。
当采集的电压超过过压保护定值或低于欠压保护定值，充电桩停止充电。
漏电保护断路器可保证在充电过程中发生漏电等紧急故障情况下停止充电。
当发生意外状况需要紧急停止充电时，可以通过急停按钮来中断充电。
系统的电气连接示意图如图2所示。
4 控制系统单元电路
4.1 主控制器选择
主控制器选择意法半导体的STM32F107VCT6微控制器。
STM32F107VC互联型系列使用高性能的ARM Cortex-M3 32位的RISC内核，工作频率为72 MHz。
该器件包含2个12位的ADC、4个通用16位定时器和1个PWM定时器，还包含标准和先进的通信接口：多达2个I2C，3个SPI，2个I2S，5个USART、一个USB和2个CAN，该器件同时提供了以太网接口，极大的方便了电路设计。
4.2 串行接口电路
系统共使用了四个串行接口分别与LCD触摸屏、热敏打印机、读卡器和RS-485接口的电能表通信。
LCD触摸屏和热敏打印机为RS-232电平，经过电平转换与MCU通信，LCD 触摸屏与MCU的通信协议采用Modbus RTU通信协议，MCU作为主机，LCD触摸屏作为从机。
热敏打印机根据打印机模块提供的协议进行通信。
读卡器为TTL电平，可以直接与MCU相连，采用读卡器模块提供的协议进行通信。
充电计量的电能表采用多功能单相表，电表选用2.0等级的电能表，电流规格为5(40)A。
电表提供RS-485接口，通过DL/T 645-2007通信协议与MCU通信。
通过读取电能表的电能值作为充电桩的电能计量值，通过读取电表电流和电压值来判断充电过程中是否出现过流和过压的情况，并加以处理。
电能表接口的电路图如图3所示。
4.3 CAN总线接口电路
根据《电动汽车车载充电机与交流充电桩通讯协议》征求意见稿中的相关说明，该征求意见稿推荐车载充电机与交流充电桩之间的通信系统采用CAN总线，所以设计CAN总线接口。
数据链路层为物理连接之间提供可靠数据传输，本系统车载充电机与交流充电桩之间的数据
帧格式符合CAN总线2.0B版本的规定，使用CAN扩展帧的29位标识符。
具体每个位分配的相应定义和传输协议等功能符合SAE J1939—21的规定。
4.4 充电电压测量电路
电压测量首先需要通过测量互感器将电压和电流转换为可以测量的小信号。
例如对220V的电压信号的测量，采用的互感器变比为2 mA/5 mA，采用图4所示的电路，可知在220V 时互感器的输出恰好为5mA。
忽略大电阻分流的影响，则27 Ω相当于是一个采样电阻。
由于采样的信号为交流电，信号有正负之分，而A/D转换器的输入范围为0～3.6V，所以不能直接将采样电压输入到A/D转换器中。
在运放的正输入端接入一个正的参考电压，再选择合适的放大倍数，使输出能够在A/D转换器的输入范围即可很好的解决该问题。
采用准同步采样后，数据采用矩形自卷积窗算出其有效值。
4.5 控制导引电路
控制导引电路完成充电前充电桩与电动汽车的连接确认、供电功率及充电连接装置载流能力的识别和充电过程的监测等任务。
MCU通过检测点不同的电压值来判断所处状态，其电路原理图如图5所示。
5 桩体电气部分设计
交流充电桩的电气部分主要完成充电的控制与充电过程的保护等功能。
具有漏电保护、短路保护、过流、过压、欠压保护等保护功能。
除短路和漏电保护外，其他保护功能通过充电控制器控制接触器实现，以实现自恢复；短路和漏电保护选用带漏电保护的微型断路器实现。
此外系统还具有防雷模块，防雷模块标称放电电流不小于20kA，保护电压水平小于等于1.5 kV。
单相供电时防雷模块的接线方式选用P+N接线方式。
充电桩具备急停按钮，以便在紧急情况时能够强行终止充电。
6 软件设计
充电桩通过触摸屏完成交互式控制，运行时如果进行刷卡操作则触发中断进行读卡，确定卡的类型进行相关操作。
充电模式提供多种选择可以设置按时间、电量、金额充电，也可设置成直接充满为止。
程序的整体流程图如图6所示。
7 结论本文分析了交流充电桩控制系统的硬件设计与软件设计，叙述了充电桩电气部分的设计。
该系统以STM32F107VCT6为控制核心，实现了人机交互、充电控制、电能计量、IC卡付费、票据打印、运行状态监测、充电保护和充电信息存储和上传等多种完善的功能。
该系统能满足电动汽车一般的慢速充电要求，作为充电基础设施的一部分对于推进电动汽车的普及具有重要的意义。