目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景1
1.2 国内外研究现状2
1.3 课题研究内容与研究意义3
2 智能充电桩硬件系统设计4
2.1 硬件系统总体设计4
2.2 外部硬件设计4
3 智能充电桩软件系统设计7
3.1 人机交互模块 8
3.2 故障报警模块 10
3.3 电能计量模块 11
3.4 触摸屏模块 12
3.5 打印机模块 14
4 充电桩电气安全与使用数据安全研究14
4.1 电气安全方面 14
4.1.1 紧急停止单元15
4.1.2 电气防护安全组成15
4.1.3 静电防护16
4.1.4 电磁防护16
4.2 使用数据安全与注意事项 17
结论 19
致谢 20
参考文献21
1 绪论
1．1 课题研究背景
根据2015年我国召开的十八届五中全会“十三五”规划中明确提出：推进交通运输低碳发展，实行公共交通优先，加强轨道交通建设，鼓励自行车等绿色出行,实施新能源汽车推广计划，提高电动车产业化水平。根据我国的发展规划，电动汽车之类的新能源汽车将在不久的未来得到快速的发展。对于全球来讲，当下由于汽车越来越多，汽车废气污染造成的全球性问题已经不能够忽视，如果不及时找出应对方法，恐怕在以后由于汽车的增多会严重影响我们现在生存的环境。对于这种情况，各国都提倡绿色交通的思想，绿色交通它主要以电动汽车为主，电动汽车刚起步没多久，有很大的发展空间，对于减轻温室效应 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q:  3_5_1_9_1_6_0_7_2 
这种全球性的环境问题是很有用的，因为电动汽车与普通燃油汽车相比，节约了不可再生资源，起到保护环境的作用，成本相对来说也比较低，电动汽车已经越来越受到各国的关注。电动汽车行业在各个国家都在逐步的兴起，各国家都开始耗费投资电动汽车行业的发展，越来越多的知识分子也开始了电动汽车方面的研究，当然众所周知的是电池与充电问题是阻碍电动汽车发展的障碍，电池方面先不说，单就充电问题来讲，充电设备是一大关键，在这些设备中，充电桩是关键，当然也包括充电站的建设，他们都是电动汽车充电的基础设备，只有基础打的好，才会质的转变，因此电动汽车行业的要想得到发展必须要在基础设施上下功夫，要同步他们的发展。总的来说充电桩是最基础的，如果充电桩得不到进一步的发展，电动汽车行业也就会停滞不前，所以我们要将电动汽车充电桩的发展放在一个很重要的位置。也可以这样说电动汽车能源供给技术对于电动汽车的发展至关重要。因此电动汽车行业的发展与电动汽车各个相关配套的充电设备是息息相关的，我们要推动两者的共同发展。我国对与充电方面的研究，仅仅局限与三种充电方法，集中式，分布式，电池替换。经过查阅相关的资料，许多国家对于电动汽车充电桩的研究水平和我国相比也是差不多的，基本上都是在一个水平线。据悉，我国很多企业都在支持电动汽车行业的发展，电动汽车充电站中的充电设备主要分为直流充电桩与交流充电桩，有很多例子就不一一列举，如国家电网在我国好几处都进行了投资，还有中石油，中海油啊都在推动着电动汽车充电设施的发展，抢占先机。充电桩主要分为两种，一种是直流，一种是交流。交流充电桩的发展是关键，主充要是为车载电机提供电源，这种充电桩都具有人性化的人机交互界面，刷卡，对用户信息分析处理记录，计费，打印等一系列智能化的功能，本文正是对交流充电桩进行简单的研究设计，会简单解析其主要功能实现的一些流程步骤，结构组成以及安全性方面的一些简单的问题。
电动汽车充电设施的建设作为电动汽车产业化的前提，也是实现我国电动汽车行业可持续发展的一个重要保障。电动汽车产业化与电动汽车充电设施的建设是息息相关的，它们两者相互促进，共同推动着汽车行业的发展。通过一系列的资料分析，发现当前阻碍电动汽车行业发展的一个主要原因就是基础的充电设施不完善，我们必须加强对基础充电设施的建设，逐步解决这个关键性的问题。目前随着电动汽车的逐步普及，越来越多的问题逐步暴露，许多私人企业在这项工作上大部分都表现出心有余而力不足的现象，其中一个最明显的问题就是大投资小收益，这些私人企业不敢冒着风险去投资基础充电设施的建设。通过以上问题不难发现，对于发展充电基础设施方面仍有欠缺，我国应号召各大企业，电网等主动承担起发展的重任，这样既对于我国电动汽车行业的发展有好处，也对我国经济的发展也是有着极大的促进作用。
1.2 国内外研究现状
从2010到2013年，我国对于充电桩的研究也有了很大的进步，这几年充电站的数量急剧增加，从76座充电站增长到518，从数据看出有了很明显的变化，充电桩的数量从1122个也增长到了22528个，年复合增长率达到了171.8%。依据工信部的数据直到2014年底，我国一共建设完成的充电站大约有723个、充电桩有2.8万个。其中，国家电网公司建成的充换电站大约也有618座，充电桩也有2.4万个。到2014年，新能源汽车产销量约有8.39万辆，基础充电设施突出供给不足的现象依然。但是在2015年， *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q:  3_5_1_9_1_6_0_7_2 
我国打算建成的充电站数量已经增长至了1549个，计划建成的充电桩的数量已经达到了24万个，与2014年相比来看，接近10倍的增长。从以上数据可以看出，从2010年到2015年可以看出，我国充电桩的数目有了很明显的变化，充电桩技术得到了很快的发展，电动汽车充电桩数量也是在急剧的上升。
国内外的充电桩可以分为两种类型，直流充电桩和交流充电桩。而对于充电桩的设计，国内外的研究可以分为两种方式，其一是具有计费计量以及通信功能的智能电充电桩，此类方式设计的特点是项目开发周期相对来说比较短，维护简单方便等。这种设计要求只需要设计软硬件借口以及智能电表通信即可，当然还要求充电桩控制主板与智能电表之间的通信协议。对于另一种设计方式，要实现电能计量计费等一系列功能，而这种设计主要是基于电能计量芯片来设计的。这种设计方法开发成本相对于上一种比较低，设计灵活，体积小等特点，而本文的研究主要是基于第二种设计方法对电动汽车充电技术的研究。我先来解释一下交流充电桩的概念，并不是安装在电动汽车上，而是安装在电动汽车外，与交流电网连接，通过车载电机给汽车蓄电池充电的一种充电装置。交流充电桩大部分都具有电费计量，充电方式多样，比如按金额，时间，电量和自动充电等这几种方式，还具有安全保护的功能等。并且充电功率也是比较低，这些充电的分布也是具有一定的规律的，基本上都是在公共道路两旁，地下车库等其他工作区域，当然停车场肯定也是必不可少的。对于现在的发展状况，我国主要是以充电站形式来进行发展的，而充电桩作为运营的核心，需要实现对数据的存储，管理以及数据库访问的一些功能。
对于电动汽车充电桩的研究我们也要结合车载电池的发展，车载电池决定着汽车充电时间和汽车整体性能。石墨烯，锂电池，氢燃料电池等都是具有很大发展空间的。石墨烯，被誉为“黑金”的新兴材料，在电池领域的应用是目前重要的发展方向之一。据最新消息，2016年雷诺-日产参与了燃料电池研发，其主要研究对象是氢燃料电池。以往充电桩给电动汽车充电时间长达6-8小时，这种充电效率给使用者带来极大的不便。现如今伴随着车载电池的发展，充电时间可缩短至2小时，甚至更短。而据最新案例如：瑞士ABB集团已开发了一种新的电动巴士技术，能在15秒时间内完成汽车充电。而其他公司的电池技术均无法实现这一性能。ABB开发了名为“闪速充电(FlashCharging)”的技术，乘员135人的电动巴士能利用行驶路线上的充电点进行充电。充电点的充电功率达到400千瓦，位于车辆上方。充电点与由激光控制的移动臂相连，能在15秒内为汽车电池充电。其最小化设计将有助于保护城市环境和周围风景。据以上案例分析，车载电池与“黑科技”的发展，无论是对于电动汽车的发展还是充电桩的发展都有一定的促进作用。

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