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電動汽車快速充電機監(jiān)控終端的設計

作者: 時間:2015-06-08 來源:網絡 收藏

  隨著物聯網時代的到來,實現對快速充電機的智能遠程管理,其監(jiān)控終端的設計是其中的關鍵技術。結合單片機和實時操作系統μC/OS-Ⅱ,介紹了快速充電機監(jiān)控終端的整體設計方案,研究了大功率充電機CAN總線及GPRS數據發(fā)送的協議制定及軟件設計方法,并對GPRS流量費用進行了經濟性分析。結果表明該監(jiān)控終端保證監(jiān)控網絡工作穩(wěn)定,實現對充電機的運行狀態(tài)的監(jiān)測及其遠程管理。

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/275376.htm

  0引言

  隨著國家對新能源技術的大力扶持,電動汽車逐漸成為國家在新能源汽車產業(yè)大力發(fā)展的對象,而電動汽車充電站、快速充電機是電動汽車大規(guī)模化后不可或缺的服務基礎設施之一。大量分布于各住宅小區(qū)、停車場的電動汽車用非車載智能快速充電機,實現高效、安全、智能化的管理必定成為主流。針對目前快速充電機群實行無人值守的運行情況,這就要求快速充電機須具有較高的可靠性和自動化程度,功能更加完善,可遠程維護等功能。

  這樣,使得分布式、模塊化、智能化成為快速充電機的發(fā)展方向,而高性能、低成本的充電機監(jiān)控終端是其中的關鍵技術。為管理區(qū)域多臺充電機的資源優(yōu)化利用與管理的智能化,監(jiān)控終端與Internet網的交互成為一種必然。

  1監(jiān)控網絡的整體方案

  如圖1的充電機的監(jiān)控網絡結構圖所示,監(jiān)控終端作為充電機與監(jiān)控中心之間的一個重要網關。其有效的通信鏈路有:監(jiān)控中心-監(jiān)控終端;監(jiān)控終端-充電機(或電池管理系統(BMS)、電動汽車等)。

  

 

  圖1 充電機監(jiān)控網絡結構圖

  通過監(jiān)控終端作為媒介,實現了監(jiān)控中心與充電機及電動汽車的通信鏈路的建立。終端通過CAN網絡與充電機、BMS及電動汽車等相互通信,采集相關節(jié)點的數據信息并存儲,并將相關信息反饋給充電機。充電機根據相關信息從而實現電動汽車電池的智能充電。終端與監(jiān)控中心之間是通過GPRS連接通信,終端將充電機、電池、電動汽車等相關數據傳回監(jiān)控中心,監(jiān)控中心實現對充電機的遠程控制和實時監(jiān)控功能,記錄充電機的運行及故障情況。車主可以由監(jiān)控中心查詢了解當前空閑的充電機位置,實現資源充分利用。

  2監(jiān)控終端功能模塊

  2.1監(jiān)控終端的總體設計

  監(jiān)控終端是連接監(jiān)控中心與充電機的橋梁。其總體設計結構如圖2所示,監(jiān)控終端主要由Cortex-M3內核的ZGT6的核心模塊、數據采集模塊(CAN網絡)、用戶計費交互信息模塊、數據存儲模塊、實時時鐘模塊和GPRS通信模塊6個部分所組成。終端采用Co-tex-M3內核的ZGT6微處理器芯片。該單片機具有豐富的片上硬件資源,內含CAN 2.0B的控制器,以及多達4個串口,滿足終端CAN與GPRS網絡接口的需求。

  

 

  圖2 監(jiān)控終端的結構框圖

  監(jiān)控終端的工作流程如下:用戶計費模塊讀取用戶信息以及選擇充電模式,通過CAN網絡向充電模塊發(fā)送相應充電命令;同時監(jiān)控終端讀取CAN網絡中的關鍵數據幀如充電機的運行狀況等,并將數據保存于NandFlash中。

  定時將當前充電用戶信息和充電機等運行參數通過GPRS發(fā)送到監(jiān)控中心。監(jiān)控終端可以根據用戶的需要,打印用戶的余額或收費憑據等。

  2.2 CAN總線模塊

  為了更好地保證CAN總線可靠的傳輸,系統定義了一套通用的應用層的CAN總線協議。主要針對CAN 2.0B協議的報文ID進行了分配及定義。

  如表1所示。

  

 

  (1)優(yōu)先級確定。CAN協議規(guī)定報文ID越小,其報文的優(yōu)先級越高。在競爭總線時,優(yōu)先級高的報文優(yōu)先發(fā)送,優(yōu)先級低的退出總線競爭。CAN總線競爭的算法效率很高,是一種非破壞性競爭[3].因CAN協議規(guī)定標識符由高至低,前7位不能全為顯性位。所以優(yōu)先級1111b保留,故系統具有15級優(yōu)先級別。

  (2)類型碼。協議將ID24~ID22規(guī)定消息的類型。


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關鍵詞: STM32 μC/OS-Ⅱ

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