當今世界已經(jīng)把節(jié)能減排作為一個全球性課題開展研究，以應(yīng)對環(huán)境污染和能源危 機帶來的嚴重后果。發(fā)展綠色交通逐漸成為各國開展節(jié)能減排的重點方向之一。作為綠 色交通發(fā)展的代表產(chǎn)物，電動汽車與傳統(tǒng)燃油汽車相比具有能源利用率高、清潔等優(yōu)點， 減少了傳統(tǒng)燃油汽車使用帶來的環(huán)境污染及相應(yīng)的污染治理成本。因此電動汽車受到更 普遍的社會關(guān)注。眾多發(fā)達國家政府從環(huán)保和節(jié)能減排的角度出發(fā)，聯(lián)手世界各知名汽 車制造商及研究機構(gòu)，圍繞電動汽車各項技術(shù)難關(guān)進行研發(fā)并宣傳推廣電動汽車的各項 優(yōu)勢，力圖開創(chuàng)以電動汽車為主潮流的新世紀汽車領(lǐng)域。

　　電動汽車充電設(shè)備作為電動汽車的必備基礎(chǔ)設(shè)施之一，與電動汽車一同在不斷的發(fā) 展、改進。電動汽車充電設(shè)備主要由充電站、充電粧、電池調(diào)度、計費監(jiān)控和電池設(shè)備 養(yǎng)護等系統(tǒng)組成，其中充電粧是促進電動汽車產(chǎn)業(yè)不斷進步的基礎(chǔ)，是與電動汽車產(chǎn)業(yè) 化共同成長起來的新型產(chǎn)業(yè)。電動汽車能否得到廣泛的推廣應(yīng)用，關(guān)鍵之一在于是否具 有功能完善、安全達標、操作簡便的配套基礎(chǔ)充電設(shè)施，而充電設(shè)備的主流便是電動汽 車交流充電粧。因此大膽的說，掌握了電動汽車能源供給技術(shù)，便擁有了打開通往電動汽車新世紀的鑰匙。

　　目前市面上主要存在兩種充電樁設(shè)備，分別是直流充電粧和交流充電粧。本文主要是針對交流充電樁相關(guān)技術(shù)的研究。該充電裝置通過使用統(tǒng)一規(guī)范的標準接口，以傳導式作為充電方式向電動汽車充電機進行供電。其組成主要有電量統(tǒng)計、費用統(tǒng)計、控制、 通信等，達到安全用電防護安全要求，并提供友好的人機交流界面等。

　　常見的電動汽車的充電方式有慢充方式、快速充電方式和快速換電方式三種。

　　慢充方式：以比較小的交流電來完成電池的充電過程，對接單相220V/32A電源， 整個充電過程需要6到10小時。通常，市場上幾乎全部類型的電動汽車都可以使用該種 充電方式進行電源補給，雖然該種方式充電比較耗時，但用戶可以利用閑時或夜間等用 電低峰時段給車進行充電。

　　1） 快充方式：也可稱為應(yīng)急充電，可在20分鐘到1小時內(nèi)通過較大的直流電流為車載 充電機進行充電。為了達到快速充電目的而使用的較大電流，雖然很好的解決了電動汽 車快速應(yīng)急充電的現(xiàn)實要求，但其技術(shù)要求高、大電流、高電壓的特點對車載充電機及 車載電池的性能及壽命都有比較大的影響。但是，因為快速充電方式所采用的充電數(shù)據(jù) 參數(shù)在國際上目前并沒有統(tǒng)一的標準，所以也存在一些安全隱患及不通用等問題。鑒于 此種充電方式對時間要求比較低，所以目前比較多的使用在公共交通場所。

　　2） 快換方式：以更換車載電池達到為電動汽車提供持續(xù)動力的充電方式，更換時間通 常只需5到10分鐘，與燃油汽車進站加油時間相當。快換方式?jīng)Q定了電動汽車在電能耗 盡后，只需在短時間內(nèi)更換電池而不用當時進行充電的優(yōu)點。但該方式也受電池的很多 因素所限制，比如電池型號是否匹配，接口是否通用等。快速換電池的方式常見于專業(yè) 電動車電池更換站及電池種類較為齊全的充電站。

　　3） 常見的電動汽車基礎(chǔ)充電設(shè)施主要有換電站、充電站和充電樁。換電站的主要作用 是完成電動汽車車載電池的拆卸及換裝，換裝補充電能時間短，但需要較為專業(yè)的操作 人員進行操作，其主要特點是占地面積較小。充電站是以充電樁和充電機為基礎(chǔ)設(shè)備， 可對場站設(shè)備進行有效監(jiān)控并可提供全部充電方式的電動汽車充電設(shè)施，其主要缺點是 占地面積大且投入費用高。而充電粧相較于充電站就非常靈活，首先其占地面積非常小， 通常在一個停車位旁半平方米的位置就可以安裝，其次其安裝幾乎不受太多限制，因此 其廣泛應(yīng)用于住宅區(qū)停車場、企業(yè)自建停車場等，為電動汽車用戶提供電能補充。

　　根據(jù)上述的功能需求，本文設(shè)計的充電粧系統(tǒng)的總體方案如圖2.1所示。總體 方案主要包括四個部分：充電粧系統(tǒng)、服務(wù)器、后臺管理客戶端以及后臺管理網(wǎng)頁 端。其中充電樁主要負責供用戶充電，滿足充電樁的基本功能，同時可通過無線通 信模塊將自身的狀態(tài)信息和充電數(shù)據(jù)以及交易結(jié)算數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器；服務(wù)器主 要將充電粧上傳的數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫，同時根據(jù)后臺管理人員的請求向客戶端和 網(wǎng)頁端提供數(shù)據(jù);網(wǎng)頁端主要根據(jù)管理人員的操作向用戶顯示充電粧以及用戶 的狀態(tài)及信息。

　　根據(jù)上文的系統(tǒng)功能需求分析，按照系統(tǒng)的模塊化設(shè)計原則，如圖2.2所示， 將交流充電粧分為以下幾個功能模塊：微控制器模塊，用于控制整個系統(tǒng)的功能模 塊以及數(shù)據(jù)的處理；控制導引模塊，用于充電過程中，對充電粧和電動汽車的連接 狀態(tài)進行確認、控制導引充電過程的開始及結(jié)束過程并實時監(jiān)控充電過程中的電 流電壓等信息，并將信息提供給微控制器模塊，進而控制整個充電過程；人機交互 模塊，用于用戶與充電樁的交流，并進行各種操作，展示當前界面、充電的各項參 數(shù)及將用戶的操作反饋給微控制器模塊，然后微控制器再控制下一步的操作；數(shù)據(jù) 通信模塊，用于充電粧將用戶數(shù)據(jù)上傳及驗證，上報充電樁狀態(tài)信息，上報充電過 程信息以及后臺對充電樁進行參數(shù)配置及數(shù)據(jù)的更新；電能計量模塊，用于充電電 流電壓的測量，以及充電電量的計算，并將數(shù)據(jù)以供給微控制器模塊，用于費用的 計算；電氣防護模塊，用于充電樁出現(xiàn)各種危險情況時的緊急保護，包括水平檢測、 充電溫度檢測及漏電、過流、浪涌檢測及保護，當出現(xiàn)上述情況時，充電樁能及時 斷電，保護設(shè)備安全；讀寫器模塊，用于充電射頻卡的讀寫，充電卡充值與充電結(jié) 束時的交易結(jié)算；電源模塊，用于提供能使整個設(shè)備正常工作的電源模塊。