纯电动汽车控制系统单元电路

纯电动汽车主控制器选择STM32F107VCT6微控制器。STM32F107V型系列使用高性能的ARM CortexTM-M3 32位的RISC内核，工作频率为72 MHz。该器件包含2个12位的ADC、4个通用16位定时器和1个PWM定时器，还包含标准和通信接口：多达2个I2C，3个SPI，2个I2S，5个USART，1个USB和2个CAN件同时提供了以太网接口，极大地方便了电路设计。

串行接口电路

系统共使用四个串行接口，分别与LCD触摸屏、热敏打印机、读卡器和RS 485接口的电能表通信。LCD触摸屏和热敏打印机为RS 232电平，经过电平转换与MCU通信。LCD触摸屏与MCU的通信协议采用Modbus-RTU通信协议，MCU作为主机，LCD触摸屏作为从机。热敏打印机根据打印机模块提供的协议进行通信。读卡器为TTL电平，可以直接与MCU相连，采用读卡器模块提供的协议进行通信。充电计量的电能表采用多功能单相表，选用2.0等级的电能表，电流规格为5(40)A 。电表提供RS-485接口，通过DL／T 645-2007通信协议与MCU通信。通过读取电能表的电能值作为充电桩的电能计量值，通过读取电表电流和电压值来判断充电过程中是否出现过流和过压的情况，并加以处理。RS 485接口原理图如图所示。

接口原理图

CAN总线接口电路  

根据《电动汽车车载充电机与交流充电桩通信协议》征求意见稿中的相关说明，该征求意见稿推荐车载充电机与交流充电桩之间的通信系统采用CAN总线，所以设计CAN总线接口。数据链路层为物理连接之间提供可靠数据传输，本系统车载充电机与交流充电桩之间的数据帧格式符合CAN总线2.QB版本的规定，使用CAN扩展帧的29位标识符。具体每个位分配的相应定义和传输协议等功能符合SAE J1939-21的规定。

充电电压测量电路  

电压测量首先需要通过测量互感器将电压和电流转换为可以测量的小信号。例如对220V的电压信号的测量，采用的互感器变比为2mA/5mA，采用如图所示的电路，可知在220V时互感器的输出恰好为5mA。

充电电压测量原理图

忽略大电阻分流的影响，则27Q相当于一个采样电阻。由于采样的信号为交流电，信号有正负之分，而A/D转换器的输入范围为0-3.6V，所以不能直接将采样电压输入到A/D转换器中。在运放的正输入端接人一个正的参考电压，再选择合适的放大倍数，使输出能够在A/D转换器的输入范一围即可很好地解决该问题。采用准同步采样后，数据采用矩形自卷积窗算出其有效值。

控制导引电路  

控制导引电路完成充电前充电桩与电动汽车的连接确认、供电功率及充电连接装置载流能力的识别和充电过程的监测等任务。MCU通过检测点不同的电压值来判断所处状态，其电路原理图如图所示。

控制导引电路原理图