高频充电机的嵌入式软件构设与实现

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1、高频充电机的嵌入式软件构设与实现1绪论1.1研究背景和意义目前由于人类大量的使用石化能源，使得石化能源越来越少，开发可再生能源和实现能源的可持续发展，是目前迫切需要解决的重大难题。传统燃油汽车的能源消耗大，交通运输领域消耗了大量能源，同时温室气体的排放及大量尾气的排放，给环境带来严重污染。这些问题能否解决直接影响人类社会的发展。在能源和环保的巨大压力下，新能源汽车将成为未来汽车的发展方向。新能源汽车是指除汽油、柴油发动机以外的所有其它能源汽车。新能源汽车包括燃料电池汽车、电动汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车等。而电动汽车

2、的能源是电力，本身不排放污染大气的气体，其它污染物的排放也明显减少。由于电力可以通过水力、风力、光等多种一次能源获得，可消除人们对石化能源逐渐枯竭的顾虑。此外夜间用电少，处于用电低谷，电动汽车如果选择在夜间充电，可使发电设备日夜工作负荷相对平衡，从而可提高经济效益。因此，使电动汽车的技术研究和应用成为汽车工业界关注的热点。由于电动汽车在缓解能源危机、改善环境等方面具有很大的优势。大力发展电动汽车，可以优化能源供应结构，有效地减少中国对石油资源的依赖，保证中国经济发展中的能源安全，是解决能源战略安全问题的重要措施，也是确保经

3、济、社会可持续发展的必然选择⑴。电动汽车的能源供给是电动汽车产业链中的关键部分。电动汽车充电设施建设是电动汽车产业健康发展的前提和基础。一套完整的充电设施主要由供电系统、充电系统、监控系统及其他辅助设施组成。其中，充电系统的主要组成部分为交流充电桩和非车载充电机，它们是充电站的重要设备。非车载充电机是一种利用现代功率电子变换和控制技术将电网交流电能转变为直流电能的功率变换装置[2]，是电动汽车充电站对电池组进行能量补充的主体。充电机以隔离型桥式DC/DC变换器为主体结构，控制系统由驱动板和单片机控制系统组成[3]。1.2本

4、文研究内容本文的研究工作于江苏育普电气公司的实际产品开发项目，主要工作目标是实现对高频充电机的数字控制以及相应的数据通信功能。论文的主要工作有：(1)分析了高频充电机软件的功能需求，提出了基于嵌入式实时操作系统的软件总体设计方案，并对软件模块进行了规划设计。(2)将C/OS-II实时操作系统移植到主控制器LM3S9B92,基于操作系统，进行了任务的设计与优先级分配。(3)设计了时序控制任务、故障检测任务、LCD任务、Modbus通信任务、BMSCAN通信任务、辅助任务以及多个中断服务程序，实现了充电功能、故障检测功能、人机

5、交互功能、数据通信功能以及数据存储等功能。2软件总体设计2.1充电站系统介绍本文中涉及的充电站系统由监控PC机、充电机系统控制器和10K模块以控制开关管（开关网络）的通断，由此控制充电电压和电流。充电机输出的充电电压在50-110V范围内调整，输出的充电电流可在20~106A范围内调整，这一部分在软件的LCD任务中需要做处理以保证电压电流设置值在安全范围内。充电机需要友好的人机界面以便人工操作充电机。充电机模块配有液晶显示器，还附有按键配合操作。因此，需要设计液晶显示不同的菜单内容，以便操作人员可以观察系统运行状态、修改和

6、设置充电参数。换根据需要，充电机设有两种工作模式：人控模式和电池管理系统（BMS)模式。人控模式即可以通过液晶或者触摸屏开关充电机，适用于产品测试阶段；BMS模式即外接电池管理系统智能充电，适用于产品的使用阶段。模块需要与系统控制器通过RS-485总线通信，以接收来自触摸屏的指令；同时充电机要与电池管理系统连接，而电池管理系统中使用的是CAN总线的相关协议，所以需要通过CAN总线与电池管理系统进行通信。充电机在充电的过程中，环境因素可能会发生变化，如电网电压高低异常、直流输出过压或欠压等，这就需要软件及时监测环境变化，一旦

7、出现故障充电机可及时釆取措施。在本系统中，故障分为可恢复故障和关机恢复故障、关机故障和告警故障等。充电机根据故障情况作出相应动作，如关机、告警等。3实时操作系统的移植与优先级分配...........143.1移植环境的介绍.........143.2在LM3S9B92上的移植.........153.3任务的划分及优先级安排.........223.4本章小结.........234软件设计与实现.........244.1时序控制任务的设计.........254.2故障检测任务的设计.........304.3液晶显

8、不任务的设计.........324.4Modbus通信任务.........384.5BMSCAN通信任务.........424.6辅助任务.........494.7中断.........524.8本章小结.........575测试结果与分析.........585.1系统的运行环境......