纯电动汽车产业的建设与发展是一项系统工程，而充电桩的研究与应用则是推动纯电动汽车产业发展的强大助力，同时也是推广纯电动汽车市场的基石，必须与纯电动汽车技术共同协调发展。本文就纯电动汽车充电桩的电控系统进行了研究。从功能需求上来说，我们希望其具有身份识别、人机交互、充电控制、结算消费，过载保护等功能。针对这些需求，本文设计了一种集过载保护模块、打印模块、人机交互模块、电能计量模块和主控模块于一身的充电桩电控系统。相信该系统用于量产的充电桩后将会是推动电动汽车汽车发展一大助力。关键词 充电桩；电控系统；AT89C51目 录
1绪论 1
1.1课题研究背景及意义 1
1.2国内外发展现状 1
1.3本论文研究的内容 3
2.充电桩电控系统的结构原理及控制策略 3
2.1充电桩电控系统的功能目标 3
2.2充电桩电控系统组成结构 4
2.3充电导引控制原理 5
2.4充电通断控制原理 6
2.5资源配置与通信控制原理 7
2.6充电过程控制原理 7
3充电桩电控系统硬件总体设计 8
3.1控制模块设计 9
3.2人机交互模块设计 9
3.3打印模块设计 10
3.4电能计量模块 11
3.5交易扣费模块 11
3.6过载保护模块 12
4.软件总体设计 13
4.1软件总体流程框图 13
4.2过载保护程序设计 15
结 论 19
致 谢 20
参考文献 21
1绪论
1.1课题研究背景及意义
自工业革命之后的一百多年以来，我们又依次接受了技术革命以及信息全球化给我们带来的巨大经济转变，而今我们又将再次迎接低碳经济给我们带来的洗礼。其中 “低碳” 这个词相信大家都非常的熟悉，目前为了遏制全球环境污染以及石油资源枯竭问题的日益恶化，低碳、经济、环保已经成为了全世界经济发展的主题。汽车作为应用最广、最便捷的交通工具极大的方便了我们的出行和运输的同时随之带来的资源消耗和环境问题也越来越严重。为协
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工业革命之后的一百多年以来，我们又依次接受了技术革命以及信息全球化给我们带来的巨大经济转变，而今我们又将再次迎接低碳经济给我们带来的洗礼。其中 “低碳” 这个词相信大家都非常的熟悉，目前为了遏制全球环境污染以及石油资源枯竭问题的日益恶化，低碳、经济、环保已经成为了全世界经济发展的主题。汽车作为应用最广、最便捷的交通工具极大的方便了我们的出行和运输的同时随之带来的资源消耗和环境问题也越来越严重。为协调好汽车工业的发展与其带来的不良影响之间的关系，环保、清洁和节能必将是未来汽车工业发展的主要方向。纯电动汽车凭借着环保、节能等优势脱颖而出，近年来被越来越多的人们所认可。与传统汽车相比，电动汽车所具有的低排放、低运行成本、低噪声以及高能效等优点在环境保护与石油资源枯竭等问题上有着重大意义。随着各种核心技术的攻破，我国的电动汽车技术已日益成熟，国内知名汽车品牌比亚迪，奇瑞，吉利等已相继推出款式各异的纯电动汽车抢占市场。伴随纯电动汽车的快速发展现阶段的主要问题已经不仅局限于电动汽车整车的技术研究，制约其发展的往往不是电动汽车技术本身，而是与其相对应的社会基础设施的建设。因而在电动汽车产业发展必须兼顾充电设施的发展。
1.2国内外发展现状
2013年东京电力公司为进一步推广电动汽车的应用，结合当下对电动汽车充电桩实用性、智能化、安全性以及可靠性的需求，开发了一种新型的基于STM32的电动汽车交流充电桩，该充电桩电控系统主要包括控制系统、网络运行管理系统和安全防护系统。其中控制系统主要实现自助充电、IC结算、实时数据传输等功能。网络运行管理系统的主要功能是实时监测充电桩的工作状态信息，并通过GPRS技术与充电桩后台的管理软件进行信息交换，以此来实现集约化充电站对各个充电桩的收费管理以及控制。安全防护系统作为该充电桩的重点推广特色，该子系统之下又分为了电气防护、急停控制和控制导引三大模块。电气防护模块的主要作用是保护电气元器件避免因电路短路、过载造成的损坏，同时保证充电过程中充电电流、电压的稳定输出，使充电桩的工作状况更加可靠。急停控制模块实际上即在充电桩外部增设的一个急停按钮，当电气保护模块检测到充电系统异常又无法主动停止充电过程时，通过报警指示灯提醒用户从外部直接通过急停按钮切断充电过程，以此实现保护充电桩以及电动汽车电气系统的安全。最后，控制导引模块负责监控充电接口，判断充电接口的结合状态并将该判断信息发送给主控制器，控制器根据此信息判断是否可以接通充电电路继电器，同时与车载充电机进行信息交互，实时监控当前充电汽车的电池组的饱和情况，即作为充电桩以及车载充电机交流信息的媒介。
由于电动汽车充电桩的人机交互功能，付费功能和通讯功能的控制电路通常需要一个25W以上功率、12VDC输出的AC-DC稳压电源。这个稳压电源可以直接驱动12VDC控制的交流接触器，可以省掉一个中间继电器，同时不用从主回路母排映出交流二次回路控制线。接触器吸合电压的国家标准是85%-110%，在市电电压不稳定的情况下容易造成接触器不吸合。通过稳压电源直接控制的接触器，由于电压保持稳定，接触器的操作更可靠和稳定。直流控制的传统设计方法存在线圈绕线匝数多、启动功率大的缺点，特别是12VDC低电压的控制时，为了足够的吸合力，会造成吸合电流过大，从而造成启动功率高。上海诺雅克研发的9ci系列低功耗接触器，加入了电子化控制的设计方法，已经从根本上解决了这一系列的问题。该产品由传统的交流操作改为了直流吸持，省掉了铁心和因短路引起的功率损耗，其具有启动功率低、线圈发热小、绕线匝数少、吸持噪音小，可以广泛应用智能化控制领域。
上海动力储能电池系统工程技术有限公司公开了一种电动汽车充电桩控制系统，包含电网端接口、工作模式控制模块、电池信息采集模块、电源回收/负载模块、数据传输模块、以及人机交互模块；人机交互模块与工作模式控制模块以及数据传输模块分别连接，工作模式控制模块能够控制电网端接口和电源回收/负载模块；电池信息采集模块能够采集电动汽车电池的信息，然后输入数据传输模块；数据传输模块能够向远程服务器进行数据传递，并能够向人机交互模块输入数据。本电动汽车充电桩控制系统能够对电动汽车电池进行充放电控制，还能够对车用电池的容量进行测试，并通过远程控制对电池状态进行监控，在电池状态不佳的情况下进行警示。
华立仪表集团股份有限公司发明公开了一种用于电动汽车交流充电桩的充电控制导引方法，包括步骤：1）控制PWM调整模块输出电信号，用户输入指令启动充电控制导引；2）控制PWM调整模块输出占空比为固定设定值的信号并持续预设时间段，通过检测模块检测CP端输出信号的幅值和占空比；3）若所测得信号与固定设定值相符，则判断自检通过并充电连接，否则反馈至主站并禁止进入下一步骤；4）充电导引控制器检测供电处充电接口连接状态，判断供电处充电接口是否已经连接，连接成功则进入下一步骤；5）控制PWM调整模块输出对应设置的信号，通过检测模块检测检测点1的输出数字脉冲宽度调制PWM波信号的正电压幅值，判断充电连接装置是否完全连接以及车载充电控制设备是否准备就绪。
1.3本论文研究的内容
本论文研究纯电动汽车充电桩电控系统设计，首先随着社会对能源危机和环境保护的日益重视，说明了电动汽车充电桩控制技术研究的必要性和可行性，并介绍了当下国内
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