摘要：交流充電樁是電動汽車充電系統的主要裝置之一。在此以基於cortex—m3核心的微處理器為核心，結合嵌入式實時作業系統μc／os-ⅱ，完成了電動汽車交流充電樁的設計與實現。對系統各個硬體模組的原理和結構進行了描述，並詳細闡述了應用軟體的任務優先順序安排和各任務之間的關聯性設計。該交流充電樁工作穩定、計量準確、操作簡單、安裝布設方便，系統的可擴充套件性強，且已通過相關機構鑑定。
汽車是現代生活中不可或缺的交通工具，但隨著能源危機和環境汙染問題日益嚴峻，傳統燃油汽車的發展面臨著越來越大的壓力。電動汽車憑藉其在環保和節能等方面的優勢，已成為****發展的必然趨勢。然而，電動汽車要想得到快速廣泛的普及，便捷高效的電能補給網路建設是重要的前提之一。充電系統為電動汽車執行提供能量補給，是電動汽車的重要基礎支撐系統，也是電動汽車商業化、產業化過程中的重要環節。交流充電樁是指固定安裝在電動汽車外，與交流電網連線，為電動汽車車載充電機提供交流電源的供電裝置。
1 總體方案設計
本文研製了一種落地式交流充電樁，外觀如圖1所示，該交流充電樁安裝方便，使用簡單，可布設於充電站、停車場等室內或室外場所。
1．1 功能需求分析
首先，作為電動汽車電能補給裝置，系統必須採取必要的安全防護措施，向車載充電機可靠地輸出高質量的交流電能，同時保障操作人員及裝置的電氣安全。其次，準確的電能計量及收費是系統的基本功能，要滿足分時段多費率的使用要求。最後，乙個友善的人機介面介面及便捷的操作流程設計，能夠給使用者留下愉快的使用體驗，從而使產品更容易為市場所接受。
1．2 模組化結構設計
根據交流充電樁的功能需求，對系統進行了模組化設計，包括交流輸入控制模組、交流輸出控制模組及**管理模組，如圖1所示。
各模組主要實現的功能如下：
(1)交流輸入控制模組。實現交流電能的計量，交流供電控制，電氣安全防護等。
(2)交流輸出控制模組。實現充電電纜連線判斷，與車載充電機進行通訊。
(3)**管理模組。實現人機互動、使用者身份識別、計量收費、資料管理和通訊、交流輸入／輸出模組控制，以及故障診斷等功能。
2 交流輸入／輸出控制模組設計
2．1 交流輸入控制模組
交流輸入控制模組由斷路器、保護裝置、電能計量裝置、交流接觸器及急停按鈕等裝置組成。
斷路器和保護裝置提供對操作人員及電動汽車車載充電機的電氣安全防護，當出現意外情況時，如電湧、過壓、漏電等，保護裝置能及時響應，切斷電能輸出。此外，在緊急情況下，可使用安裝在操作面板上的急停按鈕斷開斷路器；異常檢測電路可檢測到斷路器的開合狀態，並將其反饋到**控制模組。
計量裝置用於實現單次充電操作的消費電能計量，考慮到系統分時段多費率計費的需求，選用了智慧型電表。工作時，電表可通過rs 485介面向**控制模組傳送消費電能、瞬時／平均電壓及電流資料。
交流接觸器位於電動汽車專用充電插座一側，當充電電纜準確連線後，使用者可通過**管理模組傳送驅動訊號閉合接觸器，向車載充電機輸出交流電能。
2．2 交流輸出控制模組
交流輸出控制模組主要由電動汽車充電專用電氣介面及控制導引電路組成，硬體框圖如圖3所示。
系統自檢時，閉合開關s1，脈衝訊號傳輸至電壓監測點，表示充電樁準備完畢，可以進行充電。當電動汽車充電電纜與充電樁供電插座可靠連線後，控制導引電路閉環，r1和r2阻值相同，檢測點正電壓減半則表示連線正確。充電樁通過輸出pwm訊號將當前能提供的最大連續額定電流值告知車載充電機(約定可用的線電流和pwm訊號占空比成線性比例關係)。
3 **管理模組設計
**管理模組的硬體結構如圖4所示，主要由嵌入式微處理器、lcd顯示屏、鍵盤、導引燈、喇叭、射頻卡讀寫裝置、儲存器及一些通訊與控制介面組成。
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