純電動(dòng)汽車控制系統(tǒng)單元電路

純電動(dòng)汽車主控制器選擇STM32F107VCT6微控制器。STM32F107V型系列使用高性能的ARM?CortexTM-M3?32位的RISC內(nèi)核，工作頻率為72?MHz。該器件包含2個(gè)12位的ADC、4個(gè)通用16位定時(shí)器和1個(gè)PWM定時(shí)器，還包含標(biāo)準(zhǔn)和通信接口：多達(dá)2個(gè)I2C，3個(gè)SPI，2個(gè)I2S，5個(gè)USART，1個(gè)USB和2個(gè)CAN件同時(shí)提供了以太網(wǎng)接口，極大地方便了電路設(shè)計(jì)。

串行接口電路

系統(tǒng)共使用四個(gè)串行接口，分別與LCD觸摸屏、熱敏打印機(jī)、讀卡器和RS?485接口的電能表通信。LCD觸摸屏和熱敏打印機(jī)為RS?232電平，經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換與MCU通信。LCD觸摸屏與MCU的通信協(xié)議采用Modbus-RTU通信協(xié)議，MCU作為主機(jī)，LCD觸摸屏作為從機(jī)。熱敏打印機(jī)根據(jù)打印機(jī)模塊提供的協(xié)議進(jìn)行通信。讀卡器為TTL電平，可以直接與MCU相連，采用讀卡器模塊提供的協(xié)議進(jìn)行通信。充電計(jì)量的電能表采用多功能單相表，選用2.0等級(jí)的電能表，電流規(guī)格為5(40)A?。電表提供RS-485接口，通過DL／T?645-2007通信協(xié)議與MCU通信。通過讀取電能表的電能值作為充電樁的電能計(jì)量值，通過讀取電表電流和電壓值來判斷充電過程中是否出現(xiàn)過流和過壓的情況，并加以處理。RS?485接口原理圖如圖所示。

接口原理圖

CAN總線接口電路??

根據(jù)《電動(dòng)汽車車載充電機(jī)與交流充電樁通信協(xié)議》征求意見稿中的相關(guān)說明，該征求意見稿推薦車載充電機(jī)與交流充電樁之間的通信系統(tǒng)采用CAN總線，所以設(shè)計(jì)CAN總線接口。數(shù)據(jù)鏈路層為物理連接之間提供可靠數(shù)據(jù)傳輸，本系統(tǒng)車載充電機(jī)與交流充電樁之間的數(shù)據(jù)幀格式符合CAN總線2.QB版本的規(guī)定，使用CAN擴(kuò)展幀的29位標(biāo)識(shí)符。具體每個(gè)位分配的相應(yīng)定義和傳輸協(xié)議等功能符合SAE?J1939-21的規(guī)定。

充電電壓測量電路??

電壓測量首先需要通過測量互感器將電壓和電流轉(zhuǎn)換為可以測量的小信號(hào)。例如對(duì)220V的電壓信號(hào)的測量，采用的互感器變比為2mA/5mA，采用如圖所示的電路，可知在220V時(shí)互感器的輸出恰好為5mA。

充電電壓測量原理圖

忽略大電阻分流的影響，則27Q相當(dāng)于一個(gè)采樣電阻。由于采樣的信號(hào)為交流電，信號(hào)有正負(fù)之分，而A/D轉(zhuǎn)換器的輸入范圍為0-3.6V，所以不能直接將采樣電壓輸入到A/D轉(zhuǎn)換器中。在運(yùn)放的正輸入端接人一個(gè)正的參考電壓，再選擇合適的放大倍數(shù)，使輸出能夠在A/D轉(zhuǎn)換器的輸入范一圍即可很好地解決該問題。采用準(zhǔn)同步采樣后，數(shù)據(jù)采用矩形自卷積窗算出其有效值。

控制導(dǎo)引電路??

控制導(dǎo)引電路完成充電前充電樁與電動(dòng)汽車的連接確認(rèn)、供電功率及充電連接裝置載流能力的識(shí)別和充電過程的監(jiān)測等任務(wù)。MCU通過檢測點(diǎn)不同的電壓值來判斷所處狀態(tài)，其電路原理圖如圖所示。

控制導(dǎo)引電路原理圖