STM32F電動汽車交流充電樁控制系統(tǒng)解析

0 引言
　　隨著全球能源危機的不斷加深，石油資源的日趨枯竭以及大氣污染、全球氣溫上升的危害加劇，各國政府及汽車企業(yè)普遍認(rèn)識到節(jié)能和減排是未來汽車技術(shù)發(fā)展的方向，發(fā)展電動汽車將是解決這兩個難題的最佳途徑。我國高度重視電動汽車的發(fā)展，國家相繼出臺了一系列標(biāo)準(zhǔn)來扶持和規(guī)范電動汽車的發(fā)展。但要實現(xiàn)電動汽車大面積普及我國還有很長的路要走，需要解決的問題還有很多。在最近發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)劃》草案中指出將以純電動汽車作為主要戰(zhàn)略取向。有關(guān)專家指出純電動汽車的發(fā)展存在三大瓶頸問題：一是標(biāo)準(zhǔn)的缺失，二是配套政策的不完善，三是基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃和建設(shè)的有序推進。本文所研究的電動汽車交流充電樁作為充電基礎(chǔ)設(shè)施的一部分對于推進電動汽車的普及具有重要的意義。
　　1 電動汽車交流充電樁介紹
　　交流充電樁，又稱交流供電裝置，是指固定在地面或墻壁，安裝于公共建筑（辦公樓宇、商場、公共停車場等）和居民小區(qū)停車場或充電站內(nèi)，采用傳導(dǎo)方式為具有車載充電機的電動汽車提供人機交互操作界面及交流充電接口，并具備相應(yīng)測控保護功能的專用裝置。交流充電樁采用大屏幕LCD彩色觸摸屏作為人機交互界面，可選擇定電量、定時間、定金額、自動（充滿為止）四種模式充電，具備運行狀態(tài)監(jiān)測、故障狀態(tài)監(jiān)測、充電分時計量、歷史數(shù)據(jù)記錄和存儲等功能。充電樁的交流工作電壓（220±15%）V，額度輸出電流（AC）為32 A（七芯插座），普通純電動轎車用交流充電樁充滿電大約需要6～8 h，充電樁更適用于慢速充電。交流充電樁一般由樁體、電氣模塊、計量模塊、賬務(wù)管理模塊四部分組成。根據(jù)安裝方式的不同，樁體可分為落地式和壁掛式兩種。落地式充電樁適合在各種停車場和路邊停車位進行地面安裝；壁掛式充電樁適合在空間擁擠、周邊有墻壁等固定建筑物上進行壁掛安裝，如地下停車場或車庫。
　　2 交流充電樁系統(tǒng)工作原理
　　依據(jù)GB/T 20234.2-2011《電動汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置；交流充電接口》中相關(guān)規(guī)定的要求，采用控制導(dǎo)引電路的方式來作為充電連接裝置的連接狀態(tài)及額定電流參數(shù)的判斷裝置。其典型的控制導(dǎo)引電路如圖1所示。
　　
　　供電設(shè)備插頭與插座連接后，供電控制裝置通過圖1所示的檢測點4的電壓值判斷供電插頭與供電插座是否已完全連接。同時電動汽車車輛控制裝置通過測量檢測點3與PE間的電阻值判斷車輛插頭與車輛插座是否已完全連接。在完成插頭與插座連接狀態(tài)檢測后，操作人員對供電設(shè)備完成充電啟動設(shè)置，則開關(guān)S1從連接+12V狀態(tài)切換至PWM連接狀態(tài)，供電控制裝置發(fā)出PWM信號。供電控制裝置通過測量檢測點1的電壓值判斷充電連接裝置是否已完全連接。車輛控制端檢測無誤后閉合S2，供電控制裝置通過再次測量檢測點1的電壓值判斷車輛是否準(zhǔn)備就緒，如滿足要求則通過閉合K使交流供電回路導(dǎo)通。
　　3 交流充電樁系統(tǒng)方案
　　系統(tǒng)由LCD觸摸屏、打印機、RS-485接口的電能表、漏電保護斷路器、交流接觸器、讀卡器和LED燈等基本部分組成。LCD觸摸屏可以提供友好的人機操作界面和快捷簡單的操作方式，滿足客戶按照不同的方式對電動汽車進行充電的要求，可以顯示當(dāng)前充電狀態(tài)、充電電量和充電費用，友好的用戶界面可以讓客戶進行相應(yīng)的選擇。當(dāng)采集的電壓超過過壓保護定值或低于欠壓保護定值，充電樁停止充電。漏電保護斷路器可保證在充電過程中發(fā)生漏電等緊急故障情況下停止充電。當(dāng)發(fā)生意外狀況需要緊急停止充電時，可以通過急停按鈕來中斷充電。系統(tǒng)的電氣連接示意圖如圖2所示。