一种新型观光车智能充电系统的设计与实现
内容本课题旨在设计一款基于STM32F429IGT6微控制器为主要处理单元的新型观光车智能充电系统，它由独立研发的充电接口结构、充放电电源管理系统、智能电压适应电路、锂离子电池快速充电电路、电机控制单元、无线充电及信息显示面板组成。其电路连接方式是以STM32F429IGT6及其外部必要电路组成专用车载ECU，该ECU实现对超级电容及锂电池的快速充电控制及检测，以实现再更短的时间对储能系统充电结束，实时监测电源的电量状态对两种电源供电实现切换，并将重要信息于控制面板进行显示。系统主要由充电控制电路与供电电路组成，充电部分主要实现对充电方式自动切换从而实现对电容储能模组与锂电池储能模组实现同时充电，以实现在半分钟之内对电容储能模组进行充电结束。供电电路实现对能源供应方式进行智能切换从而实现更高效的能源利用。
目录
一、绪论 1
（一）本课题的研究背景和意义 1
（二）智能充电系统的硬件结构和工作原理 2
（三）智能充电系统的主要技术指标 7
（四）本设计的主要工作 7
二、总体方案设计 9
（一）智能充电系统总体设计要求 9
（二）智能充电系统的总体设计框图 9
（三）智能充电系统的硬件设计分析 10
三、硬件电路设计 11
（一）电池组温度检测电路 11
（二）JLINK在线烧录模块 11
（三）12V5V电源转换电路 12
（四）供电切换电路 13
（五）电流检测电路 14
（六）电机驱动电路 15
（七）3.3V稳压电路 15
（八）锂电池保护电路 15
四、PCB设计与制作 17
五、材料清单 21
六、电路调试与实现 23
（一）电路调试 23
七、软件编写与实现 26
八、程序逻辑与通信协议 28
（一）底层程序逻辑 28
（二）Android端程序逻辑 29
（二）通信协议 29
九、总结 30
致谢 31
参考文献 32< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
br /> 附录实物图 33
一、绪论
（一）本课题的研究背景和意义
荷兰已故科学家彼得凡穆森布罗克于1746年发明了人类历史上第一个电容器，但是储电量非常小稳定性低不能应用于产品当中，经过科学家多年的研究如今的电容器已经今非昔比。
于2018年中国超级电容技术以达到世界领先位置，超级电容可在10至10分钟充电至其额定容量的百分之95，在电网允许的条件下电容可在20秒将电量充满，目前中车研制的超级电容已经应用于高铁的能量回收系统中，高铁的每次启动都可节约百分之三十的电量。
目前景区的观光车还都在使用汽油做为动力来源或者电池供电，使用汽油作为动力会对景区环境造成污染，汽油经过燃烧后产生的气体有刺鼻的气味和有毒物质会影响游客的心情和身体健康。使用电池在使用过程中不会有汽油车产生的危害但一般电池寿命在两年左右，而更换电池成本高昂而超级电容目前可使用寿命超过25年目前这一数据还在持续增加，超级电容相对于电池有支持超大电流充电，质量轻等优点。相对于景区这种站点式的行车环境在停站的时间内就可以将电量充至百分之九十左右，充一次电足以支撑观景车跑完全程，观光车在每个站点都可进行电量补充无论在终点站是否能获得充电机会，观光车都可继续工作以保证在客流量高峰所有观景车可24小时连续工作，现有景区如已安装无线充电桩可直接对本车充电，无线充电可用于雨天雪天等恶劣天气条件避免接触式充电因雨水产生无法充电的现象。
本课题目的为制作一款新型观光车智能充电系统，系统有三个主要部分组成：⑴充电系统及机械机构；智能电压转换电路。3、电源检测管理电路。主要功能是实现对储能单元进行快速安全的充电，并实现智能供能提高汽车充电行驶效率。为能过演示汽车功能控制端采用Android端对小车进行控制，可以实现基础的小车前进后退左转右转功能控制，信息显示也移步至Android端对电量、电池温度等信息进行显示。
本课题设计的一种新型观光车智能充电系统的优势。
（1）解决了景观车污染、充电速度慢等问题。
（2）采用了具有性价比的STM32芯片，增强了整车信息处理速度。
（3）多功能选择，可自由切换充电方式，支持无线充电，支持有线充电。
（4）采用多种储能方式，兼顾提高充电速度的同时保障续航里程。
本设计采用双储能方式，具有能量密度高、整车质量小、充电速度快、兼容更多使用环境等具有非常高的实用价值。
（二）智能充电系统的硬件结构和工作原理
1．软件和材料介绍
车体充电与制动结构的设计使用的软件是Unigraph芯片s NX 11，是西门子PLM软件开发的一款高端的CAD/CAE/CAM软件。此软件可以用于二维图形绘制、三维图形绘制，特别是在三维图形绘制方面相比于其他软件Unigraph芯片s NX 11具有更好的交互界面与更方面快捷的操作方式，可以实现各种复杂图形的绘制以满足各种环境下的图形绘制要求。图形绘制完毕后可直接生成.stl文件直接用于3D打印，能够将研发周期进一步缩短。UG软件的学习可以让我们的想法更直观的展现出来，可以使我们的专业技能有所增强，可以拓宽自己的专业知识面。
使用UG软件，在设计实物之前使用UG绘制了汽车紧急制动与充电触点的机械图，以下是从仰、左、俯视图，西南视图与东南视图五方面展示机械结构，图中未展示具体参数只做外观展示。
机械机构其支撑部分初期设计采用航空铝其材质为铝锌镁铜合金型号为7075，其具有强度极限和屈服强度高，承受载荷大的优点，多用来制造机翼上翼面蒙皮、大梁等。由于其具有的这些特点是目前所实验材质中最优的，故采用此航空铝作为机械结构的主材质。其动力传输结构采用高精密滚珠丝杆具有精度高速度可调节的优点，动力采用具有抱死功能的直流伺服电机可直接采用车载电源供电，不需要多余的电源设备可有效减轻车体重量与电路复杂程度。当电机将刹车板推至指定位置后电机将会断电进入抱死状态将刹车结构锁死确保刹车成功。
2．充电系统的硬件结构
目录
一、绪论 1
（一）本课题的研究背景和意义 1
（二）智能充电系统的硬件结构和工作原理 2
（三）智能充电系统的主要技术指标 7
（四）本设计的主要工作 7
二、总体方案设计 9
（一）智能充电系统总体设计要求 9
（二）智能充电系统的总体设计框图 9
（三）智能充电系统的硬件设计分析 10
三、硬件电路设计 11
（一）电池组温度检测电路 11
（二）JLINK在线烧录模块 11
（三）12V5V电源转换电路 12
（四）供电切换电路 13
（五）电流检测电路 14
（六）电机驱动电路 15
（七）3.3V稳压电路 15
（八）锂电池保护电路 15
四、PCB设计与制作 17
五、材料清单 21
六、电路调试与实现 23
（一）电路调试 23
七、软件编写与实现 26
八、程序逻辑与通信协议 28
（一）底层程序逻辑 28
（二）Android端程序逻辑 29
（二）通信协议 29
九、总结 30
致谢 31
参考文献 32< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
br /> 附录实物图 33
一、绪论
（一）本课题的研究背景和意义
荷兰已故科学家彼得凡穆森布罗克于1746年发明了人类历史上第一个电容器，但是储电量非常小稳定性低不能应用于产品当中，经过科学家多年的研究如今的电容器已经今非昔比。
于2018年中国超级电容技术以达到世界领先位置，超级电容可在10至10分钟充电至其额定容量的百分之95，在电网允许的条件下电容可在20秒将电量充满，目前中车研制的超级电容已经应用于高铁的能量回收系统中，高铁的每次启动都可节约百分之三十的电量。
目前景区的观光车还都在使用汽油做为动力来源或者电池供电，使用汽油作为动力会对景区环境造成污染，汽油经过燃烧后产生的气体有刺鼻的气味和有毒物质会影响游客的心情和身体健康。使用电池在使用过程中不会有汽油车产生的危害但一般电池寿命在两年左右，而更换电池成本高昂而超级电容目前可使用寿命超过25年目前这一数据还在持续增加，超级电容相对于电池有支持超大电流充电，质量轻等优点。相对于景区这种站点式的行车环境在停站的时间内就可以将电量充至百分之九十左右，充一次电足以支撑观景车跑完全程，观光车在每个站点都可进行电量补充无论在终点站是否能获得充电机会，观光车都可继续工作以保证在客流量高峰所有观景车可24小时连续工作，现有景区如已安装无线充电桩可直接对本车充电，无线充电可用于雨天雪天等恶劣天气条件避免接触式充电因雨水产生无法充电的现象。
本课题目的为制作一款新型观光车智能充电系统，系统有三个主要部分组成：⑴充电系统及机械机构；智能电压转换电路。3、电源检测管理电路。主要功能是实现对储能单元进行快速安全的充电，并实现智能供能提高汽车充电行驶效率。为能过演示汽车功能控制端采用Android端对小车进行控制，可以实现基础的小车前进后退左转右转功能控制，信息显示也移步至Android端对电量、电池温度等信息进行显示。
本课题设计的一种新型观光车智能充电系统的优势。
（1）解决了景观车污染、充电速度慢等问题。
（2）采用了具有性价比的STM32芯片，增强了整车信息处理速度。
（3）多功能选择，可自由切换充电方式，支持无线充电，支持有线充电。
（4）采用多种储能方式，兼顾提高充电速度的同时保障续航里程。
本设计采用双储能方式，具有能量密度高、整车质量小、充电速度快、兼容更多使用环境等具有非常高的实用价值。
（二）智能充电系统的硬件结构和工作原理
1．软件和材料介绍
车体充电与制动结构的设计使用的软件是Unigraph芯片s NX 11，是西门子PLM软件开发的一款高端的CAD/CAE/CAM软件。此软件可以用于二维图形绘制、三维图形绘制，特别是在三维图形绘制方面相比于其他软件Unigraph芯片s NX 11具有更好的交互界面与更方面快捷的操作方式，可以实现各种复杂图形的绘制以满足各种环境下的图形绘制要求。图形绘制完毕后可直接生成.stl文件直接用于3D打印，能够将研发周期进一步缩短。UG软件的学习可以让我们的想法更直观的展现出来，可以使我们的专业技能有所增强，可以拓宽自己的专业知识面。
使用UG软件，在设计实物之前使用UG绘制了汽车紧急制动与充电触点的机械图，以下是从仰、左、俯视图，西南视图与东南视图五方面展示机械结构，图中未展示具体参数只做外观展示。
机械机构其支撑部分初期设计采用航空铝其材质为铝锌镁铜合金型号为7075，其具有强度极限和屈服强度高，承受载荷大的优点，多用来制造机翼上翼面蒙皮、大梁等。由于其具有的这些特点是目前所实验材质中最优的，故采用此航空铝作为机械结构的主材质。其动力传输结构采用高精密滚珠丝杆具有精度高速度可调节的优点，动力采用具有抱死功能的直流伺服电机可直接采用车载电源供电，不需要多余的电源设备可有效减轻车体重量与电路复杂程度。当电机将刹车板推至指定位置后电机将会断电进入抱死状态将刹车结构锁死确保刹车成功。
2．充电系统的硬件结构
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