隨著國家對新能源技術(shù)的大力扶持，電動(dòng)汽車逐漸成為國家在新能源汽車產(chǎn)業(yè)大力發(fā)展的對象，而電動(dòng)汽車充電站、快速充電機(jī)是電動(dòng)汽車大規(guī)模化后不可或缺的服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施之一[1?2]。
　　摘要：隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來，實(shí)現(xiàn)對快速充電機(jī)的智能遠(yuǎn)程管理，其監(jiān)控終端的設(shè)計(jì)是其中的關(guān)鍵技術(shù)。結(jié)合單片機(jī)STM32和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS?Ⅱ，介紹了快速充電機(jī)監(jiān)控終端的整體設(shè)計(jì)方案，研究了大功率充電機(jī)CAN總線及GPRS數(shù)據(jù)發(fā)送的協(xié)議制定及軟件設(shè)計(jì)方法，并對GPRS流量費(fèi)用進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性分析。結(jié)果表明該監(jiān)控終端保證監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)工作穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)對充電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測及其遠(yuǎn)程管理。

　　關(guān)鍵詞：快速充電機(jī),監(jiān)控終端,協(xié)議制定,μC/OS?Ⅱ

　　0引言

　　大量分布于各住宅小區(qū)、停車場的電動(dòng)汽車用非車載智能快速充電機(jī)，實(shí)現(xiàn)高效、安全、智能化的管理必定成為主流。針對目前快速充電機(jī)群實(shí)行無人值守的運(yùn)行情況，這就要求快速充電機(jī)須具有較高的可靠性和自動(dòng)化程度，功能更加完善，可遠(yuǎn)程維護(hù)等功能。

　　這樣，使得分布式、模塊化、智能化成為快速充電機(jī)的發(fā)展方向，而高性能、低成本的充電機(jī)監(jiān)控終端是其中的關(guān)鍵技術(shù)。為管理區(qū)域多臺充電機(jī)的資源優(yōu)化利用與管理的智能化，監(jiān)控終端與Internet網(wǎng)的交互成為一種必然。

　　1監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的整體方案

　　2監(jiān)控終端功能模塊

　　2.1監(jiān)控終端的總體設(shè)計(jì)

　　定時(shí)將當(dāng)前充電用戶信息和充電機(jī)等運(yùn)行參數(shù)通過GPRS發(fā)送到監(jiān)控中心。監(jiān)控終端可以根據(jù)用戶的需要，打印用戶的余額或收費(fèi)憑據(jù)等。

　　2.2CAN總線模塊

　　（1）優(yōu)先級確定。CAN協(xié)議規(guī)定報(bào)文ID越小，其報(bào)文的優(yōu)先級越高。在競爭總線時(shí)，優(yōu)先級高的報(bào)文優(yōu)先發(fā)送，優(yōu)先級低的退出總線競爭。CAN總線競爭的算法效率很高，是一種非破壞性競爭[3]。因CAN協(xié)議規(guī)定標(biāo)識符由高至低，前7位不能全為顯性位。所以優(yōu)先級1111b保留，故系統(tǒng)具有15級優(yōu)先級別。

　　（2）類型碼。協(xié)議將ID24～I(xiàn)D22規(guī)定消息的類型。在本系統(tǒng)中，用到的消息類型主要有：控制、狀態(tài)、測量、警告和廣播5種類型。根據(jù)將類型碼的具體分配如表2所示。

　　表2類型碼的分配表

　　（3）源地址。協(xié)議規(guī)定ID12～I(xiàn)D16為源地址，ID17～I(xiàn)D21為目標(biāo)地址，進(jìn)而標(biāo)識報(bào)文的各接收節(jié)點(diǎn)與發(fā)送節(jié)點(diǎn)。5位地址位，保留11111b為廣播地址，可以確定31個(gè)控制節(jié)點(diǎn)，可滿足電動(dòng)汽車充電機(jī)的監(jiān)控需求。在此系統(tǒng)中，定義00000b為監(jiān)控終端，00001b為充電機(jī)節(jié)點(diǎn)，00010b為電池管理系統(tǒng)（BMS）節(jié)點(diǎn)。

　�。�4）分段碼。因不同的節(jié)點(diǎn)所發(fā)送的數(shù)據(jù)量不同，可能會出現(xiàn)一個(gè)數(shù)據(jù)幀不能把從底層采集到的數(shù)據(jù)一次性發(fā)送完畢（即超過8個(gè)字節(jié)的情況）。協(xié)議中將ID11～I(xiàn)D4定義為分段碼，如表3所示。

　　表3分段碼的定義

　　在表3中，某節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)幀由分段碼00H開始，由FFH結(jié)束，最大可支持發(fā)送256×8字節(jié)的數(shù)據(jù)。若該節(jié)點(diǎn)只有一幀數(shù)據(jù)，定義FFH同時(shí)也為單幀數(shù)據(jù)。

　　例如，BMS節(jié)點(diǎn)，包含了電池組總電壓、電池組總電流、電池組SoC、電池組各個(gè)箱體（9個(gè)）的溫度以及電池組狀態(tài)的信息等。每個(gè)數(shù)據(jù)占用2B。顯然一個(gè)數(shù)據(jù)幀是無法發(fā)送該節(jié)點(diǎn)的全部信息，故須采用多幀方式發(fā)送。

　　2.3數(shù)據(jù)發(fā)送模塊

　　終端是通過串口外接周立功GPRS模塊（ZWG?23A）連接到互聯(lián)網(wǎng)。通過GPRS網(wǎng)絡(luò)上網(wǎng)，連接到服務(wù)器之后，按照通信協(xié)議定時(shí)向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)。根據(jù)《深圳市電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)文件，協(xié)議由報(bào)文起始標(biāo)識、版本號、命令字、報(bào)文長度、數(shù)據(jù)內(nèi)容、校檢碼等組成的，其具體格式如表4所示。

　　表4終端與監(jiān)控中心的通信報(bào)文協(xié)議組成

　�。�1）起始標(biāo)識。設(shè)為0xFAF5，用于喚醒接收方準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。

　�。�2）報(bào)文長度。是由[發(fā)送序列號]到[數(shù)據(jù)內(nèi)容]的總長度。

　　（3）校驗(yàn)碼。是從[起始標(biāo)識]到[數(shù)據(jù)內(nèi)容]的無進(jìn)位累加和。

　�。�4）接收（發(fā)送）方類型與地址。監(jiān)控中心為類型為“業(yè)務(wù)服務(wù)平臺”，其數(shù)值為1，其地址為在此類型碼下的某一個(gè)惟一地址；終端的類型為“調(diào)度終端”，其數(shù)值為255，地址為此類型下的某一個(gè)惟一地址。

　�。�5）數(shù)據(jù)內(nèi)容與命令字：不同的命令字決定該報(bào)文所攜帶的數(shù)據(jù)的內(nèi)容的構(gòu)成及所占用的字節(jié)數(shù)。

　　數(shù)據(jù)內(nèi)容一般由一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)對象組合而成，也可以為空。發(fā)送方在應(yīng)答非正�；驘o應(yīng)答的情況下，每條數(shù)據(jù)報(bào)文最多重復(fù)發(fā)6次，每次間隔時(shí)間為30s。數(shù)據(jù)內(nèi)容根據(jù)命令字的不同其所組成的數(shù)據(jù)對象也不同，通常情況下，終端與監(jiān)控中心的通信包括終端注冊、中心應(yīng)答、終端就緒、定時(shí)發(fā)送4個(gè)階段。部分命令字與對應(yīng)的數(shù)據(jù)內(nèi)容見表5所示。

　　3軟件設(shè)計(jì)

　　3.1μC/OS?Ⅱ的多任務(wù)管理

　　為實(shí)現(xiàn)監(jiān)控終端的功能要求，在μC/OS?Ⅱ中設(shè)計(jì)了以下13個(gè)任務(wù)：顯示任務(wù)、鍵盤查詢?nèi)蝿?wù)、輸入處理任務(wù)、打印任務(wù)、數(shù)據(jù)的存儲任務(wù)、IC卡的讀/寫任務(wù)、GPRS的發(fā)送任務(wù)、CAN數(shù)據(jù)的接收任務(wù)、CAN數(shù)據(jù)的發(fā)送任務(wù)、GPRS的接收任務(wù)、命令控制任務(wù)、報(bào)警任務(wù)及看門狗的喂狗和異常檢測任務(wù)。

　　3.2ZWG?23A模塊的配置

　　4結(jié)語

　　本文研究了電動(dòng)汽車快速充電機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)組成，詳細(xì)分析了監(jiān)控終端的通信網(wǎng)絡(luò)的CAN與GPRS的通信應(yīng)用層協(xié)議。其CAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議具有廣泛的通用性，GPRS的流量少，可推廣到自動(dòng)化的其他領(lǐng)域中的應(yīng)用。參考文獻(xiàn)

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