(完整版)基于STM32F的电动汽车交流充电桩控制系统设计

电动汽车充电桩控制系统研究发布时间：2023-07-28T07:47:30.152Z 来源：《科技潮》2023年15期作者：沈金虎[导读] 为了改善传统电动汽车充电桩控制系统存在的不足，提出以蓝牙作为通信工具，设计新的控制系统。

江苏明茂新能源科技有限公司摘要：为了优化充电桩控制系统，选取 STM32F407ZET6 作为处理器，将充电桩控制模块、云服务器、用户 APP 客服端组合到一起，开发新的系统方案。

该系统通过蓝牙建立用户手机与充电桩之间的通信，利用 4G/5G/wifi 创建服务器与移动终端之间的通信，建立服务器与用户手机之间的通信。

系统应用测试结果显示，本系统能够通过蓝牙连接，将该充电桩的充电枪与此用户的电动汽车充电接口连接，按照预约先后顺序安排充电，可以根据设定的充电服务要求，为电动汽车按时充电 /某时段充电，可作为电动汽车充电桩控制工具。

关键词：蓝牙；充电桩；电动汽车为了改善传统电动汽车充电桩控制系统存在的不足，提出以蓝牙作为通信工具，设计新的控制系统。

1 系统总体设计1. 1 系统总体框架结构设计本系统主要由 3 部分组成，分别是充电桩控制模块、云服务器、用户 APP 客服端，结构如图 1 所示。

图1系统总体框架结构该结构中，充电桩控制模块作为现场充电机与用户之间的充电控制命令、充电状态传输桥梁，通过搭建控制电路，与充电机控制终端连接，实现对充电机作业状态的实时监测。

如果发现充电机作业发生故障，该模块会向用户发送提示消息。

正常作业情况下，按照用户设置的充电参数和时间，为电动汽车充电。

APP客服端用于创建人机交互体系，用户在客服端注册个人信息，借助此终端向充电桩控制电路发送操控命令。

另外，通过 APP，可以读取充电状态信息，所有的充电消费者记录也可以从中查询。

云服务器用于接收数据并加以存储，从而为运营商和用户之间的业务往来提供足够空间。

1. 2 系统网络通信设计在传统充电桩控制系统的基础上，改进网络通信体系，选取蓝牙作为充电桩与用户手机之间的通信工具，以此满足复杂环境下的通信需求。

基于STM32的新能源汽车充电智能检测系统研制摘要：充电智能检测系统是连接充电桩与新能源汽车的一种电能传输与控制装置，本文以STM32单片机为主控芯片，通过人机交互为用户提供多种充电模式并能实时采集与显示新能源汽车充电过程中的各种信号（充电电压、充电电流、充电时间以及用电量等），同时能在故障发生时快速有效切断充电路线，保障用户与新能源汽车的安全。

关键词：新能源汽车充电智能检测系统控制系统 STM32 多充电模式1 概述随着人们环保意识的提高以及绿色能源理念的不断深入，新能源汽车的快速发展已成为必然的趋势。

但根据目前的使用现状，制约新能源汽车发展的难点在于充电的安全和速度问题，让用户实时掌握整个充电过程的运行状态是保证安全的重要前提之一。

同时，单一的充电模式意味着充电速度难以改变，不能有效应对不同的充电场景。

针对上述问题，本文研制的新能源汽车充电智能检测系统以STM32为主控制器，由充电电路、控制检测电路、上位机软件、液晶显示和辅助电源等配合组成。

该系统能为用户提供多种（6A/9A/12A）快速充电模式，解决了充电模式单一的问题，并通过LABVIEW上位机软件让用户实时掌握充电状态，同时能在故障发生时快速有效切断充电路线，确保新能源汽车与用户的安全。

2 系统总体设计与实现原理新能源汽车充电智能检测系统由硬件模块和软件模块两部分组成。

硬件模块主要包括四个部分：充电电路、STM32主控制器、PWM信号处理、直流辅助电源；软件模块主要包括：控制程序和上位机软件。

图1 新能源汽车充电智能检测系统系统框图如图1所示。

充电电路通过继电器的开断来接通或切断220V交流电源并通过电压互感器与电流互感器实时采集充电过程中的电气量测信号与状态信号；STM32主控制器通过单片机对系统检测信号进行优化计算与电气控制，并将相关信息发送至液晶显示和上位机软件；控制检测电路主要实现充电模式选择以及通过充电过程中的检测信号对继电器开断的控制；直流辅助电源是基于TOP-Switch芯片的反激式开关电源，为控制器和PWM波形发生供电。

电动汽车智能充电桩的设计与实现随着全球气候变化和环境问题的日益严重，越来越多的人们开始电动汽车及其相关技术。

作为一种清洁、环保的交通工具，电动汽车的市场份额逐年增长，对充电设施的需求也随之增加。

在这种背景下，电动汽车智能充电桩的设计与实现显得尤为重要。

本文将介绍智能充电桩的核心思想、需求分析、设计方案、实现过程、结果分析及总结。

电动汽车智能充电桩的核心思想是实现充电的智能化、高效化和安全化。

通过引入先进的物联网、大数据和人工智能技术，智能充电桩能够自动识别电动汽车型号，适配不同车型的充电需求，确保充电过程的安全和稳定。

智能充电桩还具备能源管理、远程监控等功能，为电力系统的稳定运行提供有力支持。

随着电动汽车市场的不断扩大，用户对充电设施的需求也日益增长。

传统充电桩存在充电速度慢、缺乏智能管理等问题，难以满足用户的实际需求。

因此，开发一种具有智能化、高效化、安全化特点的充电桩成为市场迫切需求。

同时，智能充电桩应具备实时监控、远程控制等功能，以提高充电设施的运营效率和安全性。

智能充电桩的设计方案主要包括硬件和软件两大部分。

硬件部分包括充电接口、电源模块、通信模块等，以满足不同电动汽车的充电需求；软件部分则涉及充电管理、能源管理、远程监控等功能，通过引入物联网、大数据和人工智能等技术实现智能化管理。

为确保数据的安全性和可靠性，智能充电桩还需设计完善的数据通信协议。

在实现过程中，首先需要根据设计方案制作相应的设计图纸，并完成硬件和软件的选型与调试。

随后，编写充电桩的软件代码，包括充电管理、能源管理、远程监控等功能模块。

完成编码后，进行严格的实验测试，以确保智能充电桩在各种条件下能够稳定运行。

通过实验测试，我们发现智能充电桩在功能完备性、稳定性及可靠性方面均表现出色。

与传统的充电桩相比，智能充电桩具有更快的充电速度、更高效的能源管理以及更便捷的远程监控功能。

智能充电桩还能够自动识别电动汽车型号，自动调整充电参数，为用户提供更加个性化的服务。

《基于STM32智能小车的设计与实现》篇一一、引言随着科技的不断发展，智能小车在物流、安防、救援等领域的应用越来越广泛。

本文将详细介绍基于STM32的智能小车的设计与实现过程，包括硬件设计、软件设计、系统调试及实际运行效果等方面。

二、硬件设计1. 核心控制器本智能小车采用STM32F4系列微控制器作为核心控制器，其具有高性能、低功耗的特点，满足小车在运动控制、传感器数据处理等方面的需求。

2. 电机驱动智能小车的驱动部分采用电机和电机驱动器。

通过PWM （脉冲宽度调制）控制电机转速，实现对小车的运动控制。

此外，为了保证小车的运动稳定性和动力性，采用差速转向的方式。

3. 传感器模块传感器模块包括红外避障传感器、超声波测距传感器等。

红外避障传感器用于检测小车前方障碍物，实现自动避障功能；超声波测距传感器用于测量小车与前方障碍物的距离，为小车的速度和方向调整提供依据。

三、软件设计1. 操作系统及开发环境本智能小车采用基于STM32的嵌入式操作系统，开发环境为Keil uVision等软件工具。

这些工具能够为开发人员提供丰富的调试、测试等功能。

2. 软件设计流程软件设计包括初始化、数据采集、运动控制等部分。

初始化阶段包括对微控制器及各模块的配置；数据采集部分包括传感器数据的读取和解析；运动控制部分根据传感器数据调整小车的速度和方向，实现智能导航和避障功能。

四、系统调试与实现1. 系统调试系统调试包括硬件调试和软件调试两部分。

硬件调试主要检查电路连接是否正确，各模块是否工作正常；软件调试主要检查程序逻辑是否正确，各功能是否实现。

2. 实际运行效果经过系统调试后，智能小车能够在各种环境下自主导航和避障。

在平地、坡道等不同路况下，小车能够稳定运行，并自动调整速度和方向以适应不同环境。

此外，小车还具有较高的避障能力，能够快速识别并避开障碍物。

五、结论本文详细介绍了基于STM32的智能小车的设计与实现过程。

通过合理的硬件设计和软件设计，实现了智能小车的自主导航和避障功能。

《基于STM32智能小车的设计与实现》篇一一、引言随着科技的不断发展，智能小车作为一种集成了传感器、控制算法和执行机构的智能移动平台，在物流、安防、救援等领域得到了广泛的应用。

本文将详细介绍基于STM32微控制器的智能小车的设计与实现过程。

二、系统概述本智能小车系统以STM32微控制器为核心，通过集成电机驱动、传感器（如红外传感器、超声波传感器等）、通信模块等，实现小车的自主导航、避障、远程控制等功能。

系统具有体积小、重量轻、成本低、性能稳定等特点。

三、硬件设计1. 微控制器选择本系统选用STM32系列微控制器，该系列微控制器具有高性能、低功耗、丰富的外设接口等特点，能够满足智能小车的控制需求。

2. 电机驱动设计电机驱动采用H桥电路，通过PWM信号控制电机的转速和方向。

同时，为了保护电机和电路，还设计了过流、过压等保护电路。

3. 传感器模块设计传感器模块包括红外传感器、超声波传感器等，用于实现小车的自主导航和避障功能。

传感器通过I2C或SPI接口与微控制器进行通信，实时传输数据。

4. 通信模块设计通信模块采用蓝牙或Wi-Fi等无线通信技术，实现小车的远程控制和数据传输功能。

通信模块与微控制器通过串口进行通信。

四、软件设计1. 开发环境搭建软件设计采用Keil uVision等集成开发环境，进行代码的编写、编译和调试。

同时，为了方便程序的烧写和调试，还使用了STM32的调试器。

2. 程序设计流程程序设计主要包括主程序、电机控制程序、传感器数据处理程序和通信程序等。

主程序负责整个系统的协调和控制，电机控制程序根据传感器数据和遥控指令控制电机的转速和方向，传感器数据处理程序负责处理传感器的数据并输出控制指令，通信程序负责与上位机进行数据传输和指令交互。

五、系统实现与测试1. 系统实现根据硬件设计和软件设计，将各部分模块进行组装和调试，完成智能小车的制作。

在制作过程中，需要注意各部分模块的连接和固定，确保系统的稳定性和可靠性。

基于STM32的智能充电桩嵌入式控制系统设计摘要：随着越来越多的新能源汽车逐渐走进人们的生活，充电相关的难题也随之而来，因此一个稳定而高效的充电桩对人们的生活能够起到非常关键的作用。

基于此，本文首先简要阐述基于STM32智能充电桩嵌入式控制系统的设计理念以及开发环境的建立，其次，通过对硬件部分、软件部分等方面的实现进行简要分析，并提出自己一点看法。

关键词：智能充电桩；STM32；嵌入式控制系统引言：STM32是具备低耗、功能强等优点的处理器内核，将STM32引入智能充电桩嵌入式控制系统中，能够有效提升系统的稳定性以及控制能力。

随着环保能源理念的推广普及，电动汽车应运而生。

电动汽车具有排放量低、成本低、噪音小等优点，但是其续航能力以及充电问题是目前电动汽车的发展难点问题，因此，对电动汽车智能充电桩的研究，已经具备非常重要的意义。

1基于STM32智能充电桩嵌入式控制系统的设计1.1嵌入式控制系统的整体设计理念想要设计一个基于STM32的嵌入式控制系统，首先需要对系统的整体结构以及功能进行分析，并且通过S3C2440本身具备的AD系统功能对智能嵌入式控制系统进行同步采样。

智能充电桩控制系统设计主要分为硬件以及软件两个部分的设计。

在软件设计中，主控模块是控制系统的核心模块；信号检测模块主要功能为充电信号的接入、电源的设计以及嵌入式智能控制电路三部分组成；在硬件设计中，主要依靠AD控制电路、同步时钟、ARM主控的电路板以及充电信号调整等，以此便能够构成嵌入式控制系统的整体设计构架。

在进行设计过程中还需要注意参数范围的设定。

智能充电桩嵌入式控制系统电压输入范围参数为：±220V、±360V；具备16位的定点STM32内核，因此稳定采样速率为600kHz，最高可达250kHz；可配置4路组合Cache，从而保障系统具备低功耗的特点；通过提供片外同步的存储器，保证系统稳压状态下功耗小于140mW。

基于STM32的充电系统设计摘要：在一些重要的公共建筑的场合，如电梯、大型通讯网络、银行、医疗系统等，不可以轻易断电，否则可能会造成重大的财产损失以及人员伤亡等问题。

这时，后备电源可以暂时提供电能从而起到应急的作用。

基于此背景，制作了一个基于STM32的充电保障电源箱。

主要包含两大模块，一个是充电模块，以及锂电池监测模块。

基于AD/DC-DC/DC逆变技术，充电模块根据锂电池的充电特性以及最佳充电方法，设置了专用的TP5100充电板来输出合适的充电电压、电流提供给锂电池，并设计了过充、过流、过压等保护功能。

锂电池监测模块采用STM32单片机来监控电池电量；采用LCD1602显示屏显示锂电池的充电电压、电量；采用蜂鸣器实现电路报警的作用。

经过实测验证，该充电保障电源箱可以实现预期的后备电池管理、监测功能。

关键词：充电装置；STM32；锂电池；电压电量监测1 引言本设计是基于传统的应急电源上，设计出一款更加便携式的储能电源的充电研究系统。

与市场上的一般应急电源相比，接入了交流输入、直流输入的充电模块、以及显示的电路设计，并设计完善的保护和检测系统，可以通过LCD液晶显示屏看到锂电池的充电电压、电量等情况。

可以为需要使用紧急电能的用户提供便利、安全且干净的电能[1]。

本文所设计的充电保障电源箱的充电系统，可以作为手机、充电宝、USB接口风扇等小型电子设备提供电能。

可以任意满足直流和交流充电的需求，也可以用于发生故障或者供电中断的硬件系统临时充电，为解决故障与问题做出了充足的准备。

2系统总体设计系统由一块控制芯片和其他电路组成。

主要包括主控模块、输入交流电源、输入直流电源模块、锂电池及充电电路、检测电路、显示模块、报警电路。

给锂电池充电的输入电压有两种方式：1、由电网220V交流电经过降压、整流输出合适的直流为锂电池充电板提供电压。

实现AC/DC的功能。

2、输入任意5-35V直流电，经过稳压电路输出合适的直流电锂电池充电板提供电压[2]。

《基于STM32的智能小车研究》篇一一、引言随着科技的飞速发展，智能小车在各个领域的应用越来越广泛，如物流、安防、救援等。

STM32作为一款高性能的微控制器，其强大的处理能力和丰富的接口资源为智能小车的开发提供了有力支持。

本文将详细介绍基于STM32的智能小车研究，包括系统设计、硬件实现、软件编程以及实验结果等方面。

二、系统设计智能小车的系统设计主要包括硬件和软件两部分。

硬件部分主要包括STM32微控制器、电机驱动模块、传感器模块等；软件部分则包括操作系统、驱动程序、算法等。

在硬件设计方面，我们选择了STM32F4系列微控制器作为主控芯片，其具有高性能、低功耗的特点，能够满足智能小车对处理能力和续航能力的要求。

电机驱动模块采用H桥驱动电路，能够实现对电机的正反转和调速控制。

传感器模块包括红外传感器、超声波传感器等，用于实现智能小车的避障、定位等功能。

在软件设计方面，我们选择了实时操作系统(RTOS)作为核心操作系统，以实现多任务管理和调度。

驱动程序采用C语言编写，算法部分则采用了如PID控制算法、模糊控制算法等先进控制算法，以提高智能小车的性能。

三、硬件实现在硬件实现方面，我们首先进行了电路设计。

根据系统需求，我们设计了电源电路、电机驱动电路、传感器电路等。

在电路设计过程中，我们充分考虑了抗干扰性、功耗等因素，以保证智能小车的稳定性和可靠性。

接下来是硬件制作与组装。

我们采用了SMT工艺制作了PCB板，将STM32微控制器、电机驱动模块、传感器模块等元器件焊接到PCB板上。

然后进行组装，将各个模块按照设计要求进行连接，形成完整的智能小车硬件系统。

四、软件编程在软件编程方面，我们首先进行了操作系统移植和驱动程序编写。

我们将RTOS移植到STM32微控制器上，并编写了相应的驱动程序，以实现对硬件设备的控制和管理。

接下来是算法实现。

我们采用了PID控制算法和模糊控制算法等先进控制算法，通过编程实现这些算法在智能小车上的应用。

基于STM32f103RC的交流充电控制器设计摘要：随着电动汽车的普及，公共停车区域的充电桩越来越无法满足广大电动汽车用户的充电需求。

较小功率的交流充电枪成为大众的选择，只需要一个220V交流电源，通过充电枪和车载充电机就能完成充电。

本文设计了包含MCU电路、系统电源电路、通信电路、电流调控电路的交流充电控制器，通过调整充电过程不同阶段的充电电流，提高电池的一次充电量，减轻极化现象，延长电池使用寿命。

关键词：交流充电，MCU，电流传感器1实现原理本设计的硬件系统包括：MCU电路、电源电路、通信电路、电流调控电路等。

开关电源技术十分成熟，通过开关电源的变压、整流等完成220V交流电到各个级别的直流电的转变，为整个硬件系统供电。

电流控制电路与电压传感器、电流传感器及MCU电路协同工作，实现对充电回路中充电电压、电流的实时调控。

对于电池系统，车载充电机不仅为电池组提供充电用直流电，还通过CAN总线与电池管理系统(BMS)进行信息交流。

车载充电机可以根据BMS方面传来的电池信息，适当调整充电参数。

可调开关电源为交流充电机的充电回路和控制电路提供直流电源。

充电过程中，单片机通过可调开关电源与功率管实现对充电回路的控制。

电流传感器和电压传感器向单片机实时传输供电回路电压与电流信息，单片机根据BMS提供的电池状态信息，通过功率管限制充电电流大小，使其不超过电池能够承受的最大充电电流，以此减少电能损耗，提高充电效率。

2MCU电路MCU电路采用STM32f103RC单片机作为核心控制芯片，用以接收信息，处理信息并控制系统做出反应。

该芯片是融合了实时性、低功耗、低电压、数字信号处理以及高性能于一身的单片机，其高集成度和开发简易的特点使其成为各类中小项目和完整平台解决方案的理想选择，在各类检测设备和PC外设中被广泛使用[1]。

MCU电路利用JTAG借口调试，在较为复杂环境下工作，其CPU要配两个晶振，一个给芯片提供晶振，一个用作备用。

基于STM32的多功能充电桩系统设计
张恒园;宁超魁;陈威乐
【期刊名称】《电子制作》
【年(卷),期】2024(32)9
【摘要】本文研究并提供一款基于STM32的多功能充电桩系统,本设计以STM32为控制核心,通过各种传感器实时监测充电状态和环境因素,同时通过WiFi模块将采集的数据上传至云平台。

当检测到充电电流、环境温度等参数超出正常范围时,系统会通过蜂鸣器报警并将警告信息发送到用户端,以便于及时采取措施,确保充电过程的安全和稳定。

此外,该系统还可以实现充电计量信息统计、远程监控、定时充电等功能,提高充电服务的智能化和便捷性,满足充电用户的需求。

【总页数】4页(P46-49)
【作者】张恒园;宁超魁;陈威乐
【作者单位】平顶山学院信息工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM9
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基于STM32F的电动汽车交流充电桩控制系统设计Time:2012-12-27 09:47:28 Author: Source:互联网0 引言随着全球能源危机的不断加深，石油资源的日趋枯竭以及大气污染、全球气温上升的危害加剧，各国政府及汽车企业普遍认识到节能和减排是未来汽车技术发展的方向，发展电动汽车将是解决这两个难题的最佳途径。

我国高度重视电动汽车的发展，国家相继出台了一系列标准来扶持和规范电动汽车的发展。

但要实现电动汽车大面积普及我国还有很长的路要走，需要解决的问题还有很多。

在最近发布的《节能与新能源汽车产业规划》草案中指出将以纯电动汽车作为主要战略取向。

有关专家指出纯电动汽车的发展存在三大瓶颈问题：一是标准的缺失，二是配套政策的不完善，三是基础设施的规划和建设的有序推进。

本文所研究的电动汽车交流充电桩作为充电基础设施的一部分对于推进电动汽车的普及具有重要的意义。

1 电动汽车交流充电桩介绍交流充电桩，又称交流供电装置，是指固定在地面或墙壁，安装于公共建筑(办公楼宇、商场、公共停车场等)和居民小区停车场或充电站内，采用传导方式为具有车载充电机的电动汽车提供人机交互操作界面及交流充电接口，并具备相应测控保护功能的专用装置。

交流充电桩采用大屏幕LCD彩色触摸屏作为人机交互界面，可选择定电量、定时间、定金额、自动(充满为止)四种模式充电，具备运行状态监测、故障状态监测、充电分时计量、历史数据记录和存储等功能。

充电桩的交流工作电压(220±15%)V，额度输出电流(AC)为32 A(七芯插座)，普通纯电动轿车用交流充电桩充满电大约需要6～8 h，充电桩更适用于慢速充电。

交流充电桩一般由桩体、电气模块、计量模块、账务管理模块四部分组成。

根据安装方式的不同，桩体可分为落地式和壁挂式两种。

落地式充电桩适合在各种停车场和路边停车位进行地面安装；壁挂式充电桩适合在空间拥挤、周边有墙壁等固定建筑物上进行壁挂安装，如地下停车场或车库。

《基于STM32智能小车的设计与实现》篇一一、引言随着科技的发展和智能化需求的提高，智能小车因其高灵活性、便利性以及广阔的应用前景，正逐渐成为研究领域的热点。

STM32系列微控制器以其强大的性能和灵活的配置，为智能小车的开发提供了强大的硬件支持。

本文将详细介绍基于STM32的智能小车的设计与实现过程。

二、系统概述本系统主要包含STM32微控制器、电机驱动模块、电源模块、传感器模块（如红外避障传感器、超声波测距传感器等）以及上位机通信模块等。

通过STM32微控制器的控制，实现智能小车的自动避障、寻迹、速度控制等功能。

三、硬件设计1. STM32微控制器STM32微控制器作为整个系统的核心，负责接收传感器数据，处理数据并发出控制指令。

本系统选用STM32F4系列微控制器，其强大的处理能力和丰富的接口资源，为系统的稳定运行提供了保障。

2. 电机驱动模块电机驱动模块负责驱动小车的运动。

本系统采用H桥电路驱动方式，通过PWM信号控制电机的转速和方向。

同时，为了保证系统的稳定性，我们采用双电机驱动方式，实现小车的双向运动。

3. 传感器模块传感器模块是智能小车的“眼睛”，用于感知外部环境。

本系统主要使用红外避障传感器和超声波测距传感器。

红外避障传感器用于感知前方障碍物，超声波测距传感器用于测量与前方障碍物的距离。

此外，还可以根据需要增加其他传感器，如摄像头等。

4. 电源模块电源模块为整个系统提供稳定的电源。

本系统采用锂电池供电，通过DC-DC转换器将电压稳定在合适的范围内，以保证系统的稳定运行。

四、软件设计软件设计是智能小车实现各种功能的关键。

本系统采用C语言进行编程，使用STM32标准外设库进行开发。

软件设计主要包括以下几个方面：1. 初始化程序：对STM32微控制器及其外设进行初始化设置，包括GPIO口、PWM口、串口等。

2. 传感器数据处理：通过读取传感器数据，进行数据处理和解析，得到小车所需的信息。

3. 控制算法：根据传感器数据和预设的算法，计算出电机的控制指令。

第39卷第5期 齐 齐 哈 尔 大 学 学 报（自然科学版） Vol.39,No.5 2023年9月 Journal of Qiqihar University(Natural Science Edition) Sep.,2023电动汽车直流充电桩控制系统的设计王国义（安徽机电职业技术学院 互联网与通信学院，安徽 芜湖 241002）摘要：以微处理器STM32F407为主控芯片，分析了直流充电桩控制系统的各个模块功能，完成了电源电路，电能计量电路，继电器控制电路的设计；在硬件电路的基础上，按照控制要求进行软件的设计，控制信息经5G通信网络进行传递。

经过对系统硬件、软件的运行测试及优化，整个控制系统响应快，运行安全稳定，输出电压精度高，操作方便。

关键词：电动汽车；直流充电桩；硬件电路中图分类号：TP273 文献标志码：A 文章编号：1007-984X(2023)05-0020-04随着5G技术发展，汽车行业越来越火爆，势必迎来一场大的变革，无人驾驶将成为现实。

国家十四五规划大力发展清洁能源汽车，因此，新能源电动汽车如雨后春笋般出现，电动汽车是一款无燃油车，清洁环保，配套设施电动汽车充电桩也要快速跟进，电动汽车充电桩就像加油站的加油机为电动汽车提供电能[1]。

目前，市场上主要以交流充电桩为主、直流充电桩为辅，保障电动汽车续航能力。

交流充电桩功率小，充电速度慢，俗称慢充；直流充电桩功率大，充电速度快，没有采用5G传输网络，实时响应慢，智能化控制程度不高。

因此，本文设计了一款基于STM32F407为主控芯片的智能化程度高、响应快的直流充电控制系统，满足日益增长的电动汽车快速充电需求[2]，每个充电桩都配有专用的充电插头供电动汽车充电使用，充电桩不仅显示充电的信息，还可以通过设置进行人机交互。

1 直流充电桩系统直流充电桩控制系统主要有微处理器、通信单元、充电模块、人机交互单元、充电端口和电能计量电表组成，直流充电桩控制系统结构如图1所示。

图3升压电路原理图目前充电方式包括快充、慢充以及无线充电等[1-2]。

本文的智能充电系统包括主电路、交直流转换电路、保护电路、输出检测电路以及触摸屏操作界面等。

交直流转换电路以STM32F103xE 系列芯片为控制核心,主电路由开关直流升压电路构成,利用半导体器件作为主开关器件,实现市网电压向充电设备所需电压值的转换。

同时,利用触摸屏和按键对充电过程进行控制。

同时,为防止出现空载启动和过充现象,充电系统中加入了相应的保护电路。

设计检测电路,以检测充电系统输出电压电流大小。

最后,实测结果表明该充电系统具有较好的性能。

1系统硬件设计1.1系统整体设计方案系统由主控单元、电源转换模块、保护模块、屏幕显及按键操作模块等部分组成,其系统组成如图1所示。

本文的智能充电系统中作为主控电路的处理器选择STM32F103ZET6芯片,相比于同价格的其他芯片,其速率快30%左右,功耗低大约1/4。

1.2主要电路模块设计(1)转换电路交直流转换(ADC )电路采用电阻分压器对电压进行采样。

而差分放大电路用于电流采样,差分放大电路可以有效稳定电压[3]。

首先采样电阻与被采样电路串联,采样电阻两端的电压作为差分放大器的输入。

当通过STM32芯片对AD 采样中获得的实际电压与采样设定电压存在电压差时,根据差分放大电路的比例关系和采样电阻的大小,得到对应的电流值。

最终完成交流电向直流电的转换。

(2)启动保护电路启动保护电路的设计主要是为防止空载启动以及启动中冲击电压对电路造成的不利影响。

本设计使用压敏电阻、热敏电阻及共模扼流圈等元件组成启动保护电路,如图2所示。

压敏电阻和热敏电阻组成的保护单元用于抑制启动期间电路产生的过电压脉冲和过电流。

电容器和共模电感组成的π型滤波器电路可以有效抑制共模干扰的出现,防止电磁辐射及过压电流的产生。

图2启动保护电路(3)主电路主电路由开关直流升压电路构成,利用半导体功率开关管作为主要开关器件,主要利用功率开关管的开关特性及电感、电容的储能特性[4-6]。

基于单片机的汽车充电桩收放线系统设计近年来，随着电动汽车的普及和需求的增加，汽车充电桩成为了一个热门话题。

为了提高充电桩的使用便利性和充电效率，设计一个基于单片机的汽车充电桩收放线系统成为了一个重要的课题。

本文将详细介绍这个系统的设计原理、硬件组成和软件实现。

1. 系统设计原理基于单片机的汽车充电桩收放线系统的设计原理是通过单片机控制电动汽车充电桩收放线的动作。

当电动汽车需要充电时，系统将自动控制充电桩上的插头伸出，并将插头插入车辆充电口；当充电完成后，系统将自动控制插头退出充电口。

2. 硬件组成这个系统的硬件组成主要包括单片机、传感器、电机以及相关的电路连接。

单片机是系统的核心控制部分，负责接收并处理电压、电流等传感器的信号，并根据其控制插头的动作。

传感器用于检测充电桩与车辆之间的电压和电流等状态，以便系统做出相应的控制决策。

电机则负责控制插头的伸出和退出动作。

3. 软件实现系统的软件实现主要包括程序设计和逻辑控制。

程序设计需要根据系统的功能需求编写相应的代码，在单片机上进行运行。

逻辑控制部分是通过判断传感器信号的状态，来控制插头的动作。

具体而言，当传感器检测到车辆充电口无电压和电流时，系统会自动控制插头伸出，插入车辆充电口；当传感器检测到车辆充电口有电压和电流时，系统会自动控制插头退出，完成充电。

4. 系统优势基于单片机的汽车充电桩收放线系统相比传统充电桩具有以下优势：- 自动化控制：系统可以根据传感器信号自动判断控制插头的运动，无需人工干预，大大提高了充电的便利性。

- 高效率充电：系统可以在插头插入车辆充电口后立即开始充电，充电效率更高，节约用户的时间。

- 安全可靠：系统通过传感器检测车辆充电口的电压和电流，可以避免由于充电桩故障造成的安全事故。

总结：本文介绍了基于单片机的汽车充电桩收放线系统的设计原理、硬件组成和软件实现。

这个系统通过单片机的控制，实现了充电桩插头的自动伸出和退出动作。

相比传统的充电桩，这个系统具有自动化控制、高效率充电、安全可靠等优势。

技术Special TechnologyDI G I T C W 专题50DIGITCW2019.021 智能充电桩嵌入式控制系统结构组成及器件选择1.1 智能充电桩嵌入式控制系统结构组成在设计以嵌入式技术为基础的智能充电桩嵌入式控制系统设计首阶段，需要先对系统的总体结构设计进行描述以及对系统的功能指标进行分析，主要可以分为硬件设计和软件设计两个部分，其中控制系统的核心主要有主控模块，充电信号、电源设计、嵌入式智能控制电路组成充电桩的充电智能控制的信号检测模块。

另外，还有充电信号调理电路、AD 控制电路、同步时钟设计、ARM 主控电路板等一些系统硬件设计。

1.2 嵌入式STM32开发环境的建立与器件选择本系统设计的控制系统的主控制器为ST 超低功耗ARM Cortex TM -MO 微控制器，平台为Linux2.6.32内核，智能充电桩的嵌入式控制系统的软件开发应用16位和8位微控制器，应用交叉编译环境进行嵌入式软件系统的开发。

Linux 系统作为嵌入式操作系统，在文件经过编译处理后，会传输到windows 系统中，会有一个标准PC 环境的模拟出现在智能充电桩的嵌入式控制应用程序中，从而对各种编译器编译出的二进制代码进行GCC 编译。

应用两个32kb 的SRAM 的Bank 作为AD 采集模块的数据储存器，通过AD 采集芯片实现模数转换，最终交由主控系统实现后级的数字处理。

2 智能充电桩嵌入式控制系统的设计与实现2.1 硬件设计系统的硬件电路设计主要有RTC 模块电路设计、显示模块、智能充电桩传感器模块、时钟电路、复位电路、STM32主控系统模块等。

其中对电动车充电信息和数据的采样检测主要由智能充电桩嵌入式控制系统的传感器模块负责，主要是通过看门狗复位和低电压复位实现信号传感器的构建，对智能充电桩嵌入式控制信息的检测，另外，外部一些连接电路和接口如下图所示：RTC 模块电路主要放大、滤波、检测智能充电桩嵌入式控制信息，信号调理LCD 控制器主要是应用S3C2440A ARM9芯片，为确保系统电路的稳定性，避免采样精度和控制精度受到晶振内部振荡信号的影响，应用完整的RGB 数据信号输出模型。

电动汽车交流充电桩智能控制系统的设计发表时间：2019-07-31T11:52:11.730Z 来源：《科学与技术》2019年第05期作者：蔡永成张冰[导读] 阐释了研究过程中所采取的技术路线与实验方案，即电动汽车交流充电桩智能控制系统的硬件方案和软件方案。

中能易电新能源技术有限公司广东东莞 523808摘要：现如今，随着我国经济的快速发展，而国家政策推动了电动汽车产业的迅猛发展迅猛。

不少企业、科研院所、高校纷纷投入相当大的精力研发交流充电桩控制系统，并且设计出了多种类型的充电桩控制系统。

本课题也对此进行了深入研究，并设计出了一款电动汽车交流充电桩智能控制系统。

文章首先论述了国内在该领域的研究现状，接下来论述了本课题组设计电动汽车交流充电桩智能控制系统的研究方法、研究内容，阐释了研究过程中所采取的技术路线与实验方案，即电动汽车交流充电桩智能控制系统的硬件方案和软件方案。

关键词：电动汽车;交流充电桩;智能控制系统;设计引言新能源汽车产业快速发展，带动了新能源汽车的普及和广泛运用。

电动汽车补充电能的主要设备包含三种形式：电池更换、充电桩、充电站。

由于电动汽车本身没有固定的行驶范围，不具备较强的续航能力，为了确保电动汽车的正常运转，构建全方位、网络化的充电桩、充电站是尤为必要的。

因此，集中式的各类充电站与灵活布点的各种充电桩，是充电设施发展的方向。

电动汽车包含两大类能源补充形式，分别是交流充电桩（站）与直流充电桩（站）。

后者能帮助电动汽车实现快速充电的目标，前者能为电动汽车补充生活中常见的交流电电源，适宜安装在住宅小区、大型停车场、医院、商场等场所，为电动汽车安全方便地充电。

1国内该领域的研究现状不少学者专家、实务领域均对电动汽车交流充电桩控制系统进行了深入的研究，设计出了不少控制系统。

如徐坤,周子昂,吴定允,耿文波,李向东等论述了以STM32处理器中的STM32F107为基础，研发和设计了电动汽车交流充电桩的相关控制系统方案，通过射频识别卡(RFID)进行消费结算和信息认证。

link appraisement陕西天天出行科技有限公司王硕楠（1986-）陕西，汉族，本科，陕西天天出行科技有限公司总裁，工程师，研究方向：新能源汽车充电桩创新技术和电动车智能充电桩技术的研发与应用。

CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Nov.2020·中国科技信息2020年第21期31万～60万◎器连接，路由器再与计算机连接，其次电路板通过232串口和USB接口直接和计算机连接，单片机通过外部储存器地址加载程序片内只读储存器执行程序，主控制电路采用8个32位计时器4路组联合方案的设计。

具体设计方案硬件电路设计经过上一节总体设计方案的分析对智能充电桩控制系统电路进行模块化设计，优化充电桩的工作性能，硬件电路的设计主要包括STM32主控制电路、计时电路、传感器电路、RTC模块电路等等，而复位电路和动态显示电路设计较为简单不需要具体分析。

STM32主控制电路是整个硬件电路的核心，该主控制电路的技术指标如下：额定输入电压为12V，I/O端口电压为24V，AD转换器采样通道为8通道同步、异步输入，采样时钟频率为150Hz。

经过ARM处理器的倍频处理形成20MHz的内核频率，时序控制逻辑模块接收主控制电路的输出特征显示和数据采集通过信号转换形成逻辑控制信号脉冲。

计时电路模块是数字信号处理的基础，本文采用独立的计时芯片进行计时，虽然主控制电路中的单片机一般都内置有计时模块，但是价格较为低廉的单片机的计时模块很容易受到环境干扰，而计时精确的单片机价格都较为昂贵，并且独立的计时芯片电路布置都较为简单，本文采用型号为CAT24WC256的计时芯片，总共只有8个引脚，通过外接有源晶振输入脉冲信号进行计时。

传感器电路主要设计的是传感器的接口电路。

将充电信号、电流传感器、绝压传感器、差压传感器等传感器的数据进行采集，采用并行外设接口构建控制系统的传感器模块最多支持8个采样频率同时进行数据采集。