直流充电桩嵌入式控制系统的设计与实现

摘要

我国目前面临严重的环境污染和能源短缺问题。电动汽车作为新型能源应用之一，具有能源利用率高、排放无污染等诸多优点。大力发展电动汽车已成为全球的趋势。充电桩作为电动汽车的充电设备，其相关技术的研究是电动汽车广泛普及的前提条件。
　　本文以STM32F103ZET6控制器为核心，设计并实现了直流充电桩嵌入式控制系统。该系统主要包括嵌入式控制单元、电能计量单元、IC卡识别单元、温湿度检测单元、直流输出单元以及人机交互界面。结合嵌入式控制技术、CAN总线协议、Modbus总线协议、直流充电桩相关国家标准等规范，设计并实现了直流充电桩嵌入式控制系统。该系统能够控制、监测充电过程，实时显示充电数据。
　　首先，设计了直流充电桩嵌入式控制系统的整体框架，根据直流充电桩功能需求，应用嵌入式控制技术，搭建了系统硬件和软件平台。其次，参照国家电网标准，设计并实现了嵌入式控制系统对当前电网参数的实时监控；从实际用户角度考虑，选择刷卡支付的方式完成交易结算；参照GB/T18487.1国家标准，设计并实现了嵌入式控制系统对当前环境温湿度的实时监测；参照 GB/T27930《电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议》，设计并实现了嵌入式控制系统对直流输出单元的控制；利用人机交互技术，从应用程序角度出发，设计并实现了能够满足用户操作的人机交互界面，用户能够通过触摸屏实现对直流充电桩的操作控制。最后，组装直流充电桩样机进行整机调试，并对直流充电桩的基本功能及相关参数进行测试。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题来源

1.2 研究背景和意义

1.3 国内外的发展现状

1.4 论文研究主要内容及结构

2 系统总体方案设计

2.1 充电桩充电原理

2.2 直流充电桩功能需求分析

2.3 直流充电桩技术指标

2.4 直流充电桩嵌入式控制系统总体方案设计

2.5 本章小结

3 嵌入式系统平台设计

3.1 嵌入式硬件平台设计

3.2 嵌入式软件平台搭建

3.3 本章小结

4 数据采集和显示系统设计

4.1 电网参数采集单元设计

4.2 IC卡信息采集单元设计

4.3 温湿度采集单元设计

4.4 人机交互界面设计

4.5 本章小结

5 直流输出控制系统设计

5.1 车辆BMS系统介绍

5.2 CAN接口电路设计

5.3 充电过程控制设计

5.4 本章小结

6 系统测试

6.1 直流充电桩充电操作测试

6.2 直流充电桩充电功能测试

6.3 本章小结

7 总结和展望

7.1 研究总结

7.2 展望

参考文献

附录

个人简历、在学期间研究成果

致谢