电动汽车充电站网络监控系统的研究

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1、电动汽车充电站网络监控系统的研究李明，姜久春，牛萌（北京交通大学电气工程学院,北京100044）摘要：本文介绍了基于单片机MC9S12DT128的电动汽车充电站网络监控系统，在完成了uC/OS_II在单片机上的移植后实现了充电站对站内充电机的监控功能。文中给出了系统的硬件设计和软件设计以及上位机与站内充电机的通讯方案。关键词：充电机监控系统；CAN中图分类号：TP393.1文献标识码：AResearchofEVCharge-StationMonitorSystemLIMing,JIANGJiu-chun,NI

2、UMeng(SchoolofElectricalEngineeringofBeijingJiaotongUniversity,Beijing,100044,China)Abstract:Thethesisintroducednetworkmonitorsystemofelectricvehiclescharge-stationwhichbasedonsingle-chipMC9S12DT128.AnalyzestheμC/OS-IIandportsittotheMC9S12DT128,thecapabilit

3、iesofthechargermonitorsystemwereimplemented.Inthisthesis,thesystemhardwaredesignandsoftwaredesign,aswellascommunicationsprogrambetweenthePCandchargerweredescribed.Keywords:ChargerMonitoringSystem;CAN1引言随着能源和环境压力的加剧，电动汽车逐渐成为各国政府和汽车制造商的关注焦点，要缓解城市交通的压力，同时又要保护环

4、境，必然要大力发展电动公交系统，目前新建的充电站普遍实行少人值守，这就要求高自动化的充电机监控系统。本监控系统就是针对这一情况，制定了相应的通讯协议，完成了监控的CAN网络设计与开发。并成功应用于2008北京奥运会电动汽车充电站。2充电机监控网络充电机监控网络结构如图1所示，系统由充电机，充电机控制器，监控PC三个主要设备组成。图1系统结构图主要功能有实现充电机开机、停机、设置参数、记录和显示充电机的运行参数；显示和记录充电机的运行故障；接收车载电池管理在充电期间的电池组主要数据；显示和记录充电期间电池组故障

5、等。3系统硬件设计3.1充电机充电机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。3.2充电机控制器充电机控制器是整个充电站系统的关键部分，担任整个充电站网络监控系统的中枢环节，是实现充电站高自动化，模块化，智能化的关键。控制核心采用Motorola推出的HCS12系列16位MCU一9S12DT128，内部除中央处理单元CPU12外，支持背景调试模式和大容量存储器扩展，内部不仅集成FLASH,EEPROM及RAM存储器，而且还集

6、成CAN,BDLC,SCI,SPI,HSIO等多种接口，功能丰富，速度高、功耗低、性价比高、系统设计简单。FLASH存储器具有快速编程能力、灵活的保护与安全机制，而且擦除和写入无需外部加高电压。因此选用作为监控系统的核心芯片。其主要功能包括：1.实时监控充电机状态，包括电流、电压、时间和电量等参数监测、计量和显示；同时具有人机交互功能，可以按照用户的要求提供多种充电策略。2.与充电站巡检中心的监控PC进行数据交换，接受监控PC发送的各种命令，保证每台充电机的状态都在监控中心的监控下。3.充电及控制器还必须能与

7、车载电池管理系统进行通讯，获取车上电池组的基本信息，并能根据电池组的数据完成自动选择充电模式及充电参数。并将电池管理系统的相应数据发送给监控PC。3.3监控PC机巡检中心的监控PC通过充电机控制器实现对充电机的远程控制和实时监控，记录充电机运行和故障情况。管理人员可以通过监控PC对充电机的运行参数进行查看和修改，启动和停止充电机充电过程，在充电机运行过程中，实时监控充电过程并记录。通过充电机控制器和车载电池管理系统，监控PC还可以申请读取电动汽车上电池组的信息，记录各电池组的数据，为将来进行数据分析及电池维护

8、提供依据。4通讯方案控制器与车载电池管理系统、监控PC之间均通过隔离的CAN总线传输数据。CAN网络可以无破坏性地给予优先权的仲裁，各个节点之间依据优先权进行总线访问。CAN系统内任意两个节点之间的传输距离与其位速率有关，其最大速率可达到1Mbps，最远距离可达10km。4.1数据帧格式充电机监控网络数据帧采用含29位标识符的扩展帧。帧中各字节含义如表2所示。其中：（1）ID28、27、26表示帧中