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基于arm9的电动汽车充电桩数据采集处理系统的研究.pdf
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基于arm9的电动汽车充电桩数据采集处理系统的研究.pdf
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摘要
摘
要
作为现代交通工具的汽车,在为人类社会进步做出了巨大贡献同时,也由于
其耗油导致严重的环境污染。电动汽车具有无污染物或低污染物排放、噪音低、
能效高、维修及运行成本低等优点,将成为当代汽车发展的主要方向。电动汽车
充电桩是为电动汽车充电的装置。研究电动汽车充电桩的相关技术问题。对促进
电动汽车产业化发展具有重要意义。
本课题的主要任务是设计开发以AMR9为核心的工控板的电动汽车充电桩
的数据采集处理的交互系统。其主要工作如下,首先构建嵌入式linux开发平台,
在PC机上安装RedHat9.0,安装交叉编译工具,在1inux系统下配置smb及NFS
服务器方便程序调试,安装用于程序开发的Qt、QtE及其相应的函数库,构建相
应的开发环境。然后进行充电桩触摸屏界面的布局设计,客户可以通过充电桩触
摸屏的界面完成刷卡充电、消费查询等服务,充电桩图形界面的程序是使用Qt
设计开发的,文中介绍了图形界面的布局设计和主要的程序代码。最后,介绍了
充电桩数据交互系统的设计开发。其中主要包括:数据库的开发设计,电能表、
打印机、读卡器与主板串口通信的设计开发,继电器的控制等。先后介绍了板上
GPIO的驱动设计开发,GPIO口的程序控制,开发板上数据库的选用与设计,
以电能表为例,介绍了电动汽车充电桩数据采集处理系统的AI蝴工控板上串口
程序的设计和开发。
关键词:Al蝴9:充电桩:
Linux驱动;嵌入式数据库;串口通信
摘要
Abstract
As
a
modem
transpon
vehicles,
car
h孕s
made
great
contributions
in
tbe
progress
of
human
society,
but
also
due
to
its如el,
it
cause
serious
enVironmental
pollution.Electric
Vehicle
with
no
or
low
emissions
of
pollutants,low
noise,high
e衔ciency'low
cost
maintenance
and
operation,will
become
the
main
direction
of
development
of
contemporary
cars.Electric’s
car
cha唱ing
pile
is
electric
Vehicle
charging
devices.Research
related to
electric
Vehicle
charging
pile
technical
issues
is
imponant
to
promote
industrial
deVelopment
of
electric
Vehicles.
The
main
task
of
this
project
is
to
design
AMR9
board
as
the
core
of
industrial
electric
car
charging
pile
of
data
acquisition
and
processing
of
interactiVe
systems.
The
main
work
is
as
follows,first
buiId
the
embedded
linux
deVelopment
platf.0咖,
installed
RedHat9.O
on
PC,install
the
cross
compiler
tools,Con69ure
sarmba
and
NFS
server
to
facilitate
debugging
on
linux,lnstan
Qt,QtE
and
thejr
conlesponding
1ibraries
for
program
development,to
build
a
deVelopment
enVironment.And
design
the
1ayout
of
the
cha唱ing
pile’s
touch
screen
interface.Customers
can
complete
the
credit
card
charge
to
consumer
inquiries
and
other
senrices
though
the
charge
pile
touch
screen
interface,Cha唱e
the
pile
graphical
interface
of
the
prog姐m
is
designed
by
Qt.T11is
paper
introduces
the
layout
of
the
graphical
interf.ace
and
the
main
program
code.Finallyj
introduce
the
charge
pile
data
f.0r
interactiVe
systems
design
and
development.That
mainly
include:database
deVelopment
and
design,
energy
meter’printer'card
reader
and
motherboard
serial
communication
design
and
development,the
relay
contr01.Has
introduced
the
board
GPIO“Ver
design
and
development,program
controI
of
the
GPIO
pon,Selection
and
design
of
the
develOpment
board
database,The
energy
meter
as
a
exampIe,introduce
the
design
and
development
of
elect“c
car
charging
piIe
data
acquisition
and
processing
摘要
system
of
the
ARM
industrial·board
serial
pon
program.
Keywords:ARM9;charge
pile;linux’s
driVers;embedded
database;
serjal
port
commun
ication
华北电力大学硕士学位论文
第l章绪论
1.1课题来源
本课题为我校与山东潍坊华为电气有限公司合作的联合培养课题,潍坊华
为电气有限公司很早便开始了电动汽车充电站的研究,在充分考虑了目前中国
电动汽车充电站建设所面临的问题,以及未来发展需要的条件下,设计并开发
了电动汽车充电桩。此课题的主要工作就是开发设计以AMR9为核心的工控板
的电动汽车充电桩的数据采集处理交互系统。
1.2选题背景和意义
作为现代交通工具的汽车,为推动人类文明做出了巨大贡献,给人类的生
活带来了舒适和便捷。目前汽车燃油消耗已经成为石油消耗的主体,根据预测,
到2020年我国汽车对石油的消耗将占全国石油消耗总量的55%。汽车在消耗
大量石油资源的同时,还排放出大量的有害气体,导致自然生态环境的恶化。
要缓解这两个日趋严重的问题,汽车工业必然向着环保、清洁、节能的方向发
展,包括发展燃用清洁燃料汽车和电动汽车等ll’3J。
电动汽车是全部或部分的以电力作为能源的汽车,相对传统燃油汽车而言,
电动汽车在环保、清洁、节能等方面占据着明显的优势。电动汽车具有无污染
物或低污染物排放、噪音低、能效高、维修及运行成本低等优点,它的普及将
大大缓解大气环境污染和能源紧缺。因此,电动汽车成为当代汽车发展的主要
方向。
当电动汽车的蓄电池的电能用完之后,就必须使用充电桩对电池进行充电。
要在较大范围内推广普及电动汽车,就必须像建加油站那样,配套建设充电站。
充电桩是充电站内为电动汽车充电的装置。当汽车蓄电池的电能用完后,可以
及时补充电能。因此,充电站的建设是实现电动汽车产业化和推广普及的关键
条件,研究电动汽车充电桩的相关技术问题,为充电系统的设计和建设提供理
论与实践的支持。是一项对促进电动汽车产业化具有重要意义的工作。
1.3国内外研究动态
电动汽车充电站相关技术和设备的研究是与电动汽车产业化进程同步
华北电力大学硕士学位论文
的,我国与美国、日本、欧洲等发达国家基本上处于同一起跑线上。但在
一些简易充电站的建设上,美国等发达国家起步比较早。如美国,由于政
府的鼓励和法律政策的扶持,电动汽车数量相对较多,并在一些城市建立
了一定数量的简易充电站,包括非接触式充电站与接线式充电站,一般建
在一些大的停车场车位、公园、维修站、以及汽车旅馆等地方。这些充电
站只是给电动汽车提供短时、快速的充电服务,具有智能收费系统,但是
各充电站之间是孤立的,没有统一的信息管理系统f5J。
在上世纪末,我国在广东汕头开始设立电动汽车试验示范区,于1998
年6月9日正式开始电动汽车的运营实验。在各地政府的大力支持下,通
过几年努力,北京、武汉和天津等7个城市陆续建立了电动汽车示范充电
站。北京市l
2l路电动汽车示范线充电站采用28台30kw充电机进行电动
汽车常规充电。在武汉市,建立了混合动力公交车的维修保养基地,在市
区内建立了9个电动汽车充电站。天津市在中国汽车技术研究中心和开发
区各建一个充电站。杭州市建立了电动公交车和电动出租车2座充电站。
株洲在株洲市黄河南路公交西基地院内,建有5个充电车位,一个带维修
地沟的专用维修车间,实现了电动公交车的充电、维修及保养功能。威海
市在公交公司厂区建设了一座有8台充电桩的充电站。
目前电动汽车充电站建设的规模还比较小、数量比较少,电动汽车充
电站的相关技术大部分还处在实际应用的初级阶段。供电、充电和电池系
统应用集成技术和相关标准及规范研究的缺乏,仍然是电动汽车推广应用
的瓶颈,给电动汽车下一步的发展和充电设施的统一规划带来了很大的困
难l卜31。目前能够保证大规模充电站正常运营的充电站计费管理系统尚无成
熟产品,而且充电站计费管理系统大多是针对某个充电站设计的,充电站
后台计费系统和充电桩间的通信协议和通信接口尚无统一的标准可以遵
循,各充电站之间也无信息联系16J。
1.4主要研究工作
课题主要任务是研究设计基于ARM9的工控板为核心部件的电动汽车
充电桩数据采集处理系统。主要工作内容如下。
1.4.1嵌入式linux平台的构建
在PC机上安装RedHat9.0,并构建相应的开发环境,安装交叉编译工具,
在linux系统下配置smb及NFS服务器方便程序调试,安装用于程序开发的
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oligaga
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