當(dāng)今世界已經(jīng)把節(jié)能減排作為一個(gè)全球性課題開(kāi)展研究，以應(yīng)對(duì)環(huán)境污染和能源危 機(jī)帶來(lái)的嚴(yán)重后果。發(fā)展綠色交通逐漸成為各國(guó)開(kāi)展節(jié)能減排的重點(diǎn)方向之一。作為綠 色交通發(fā)展的代表產(chǎn)物，電動(dòng)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(diǎn)， 減少了傳統(tǒng)燃油汽車使用帶來(lái)的環(huán)境污染及相應(yīng)的污染治理成本。因此電動(dòng)汽車受到更 普遍的社會(huì)關(guān)注。眾多發(fā)達(dá)國(guó)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(jī)構(gòu)，圍繞電動(dòng)汽車各項(xiàng)技術(shù)難關(guān)進(jìn)行研發(fā)并宣傳推廣電動(dòng)汽車的各項(xiàng) 優(yōu)勢(shì)，力圖開(kāi)創(chuàng)以電動(dòng)汽車為主潮流的新世紀(jì)汽車領(lǐng)域。

　　電動(dòng)汽車充電設(shè)備作為電動(dòng)汽車的必備基礎(chǔ)設(shè)施之一，與電動(dòng)汽車一同在不斷的發(fā) 展、改進(jìn)。電動(dòng)汽車充電設(shè)備主要由充電站、充電粧、電池調(diào)度、計(jì)費(fèi)監(jiān)控和電池設(shè)備 養(yǎng)護(hù)等系統(tǒng)組成，其中充電粧是促進(jìn)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)不斷進(jìn)步的基礎(chǔ)，是與電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè) 化共同成長(zhǎng)起來(lái)的新型產(chǎn)業(yè)。電動(dòng)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(dá)標(biāo)、操作簡(jiǎn)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(dòng)汽 車交流充電粧。因此大膽的說(shuō)，掌握了電動(dòng)汽車能源供給技術(shù)，便擁有了打開(kāi)通往電動(dòng)汽車新世紀(jì)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(duì)交流充電樁相關(guān)技術(shù)的研究。該充電裝置通過(guò)使用統(tǒng)一規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)接口，以傳導(dǎo)式作為充電方式向電動(dòng)汽車充電機(jī)進(jìn)行供電。其組成主要有電量統(tǒng)計(jì)、費(fèi)用統(tǒng)計(jì)、控制、 通信等，達(dá)到安全用電防護(hù)安全要求，并提供友好的人機(jī)交流界面等。

　　常見(jiàn)的電動(dòng)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(lái)完成電池的充電過(guò)程，對(duì)接單相220V/32A電源， 整個(gè)充電過(guò)程需要6到10小時(shí)。通常，市場(chǎng)上幾乎全部類型的電動(dòng)汽車都可以使用該種 充電方式進(jìn)行電源補(bǔ)給，雖然該種方式充電比較耗時(shí)，但用戶可以利用閑時(shí)或夜間等用 電低峰時(shí)段給車進(jìn)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(shí)內(nèi)通過(guò)較大的直流電流為車載 充電機(jī)進(jìn)行充電。為了達(dá)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(dòng)汽 車快速應(yīng)急充電的現(xiàn)實(shí)要求，但其技術(shù)要求高、大電流、高電壓的特點(diǎn)對(duì)車載充電機(jī)及 車載電池的性能及壽命都有比較大的影響。但是，因?yàn)榭焖俪潆姺绞剿捎玫某潆姅?shù)據(jù) 參數(shù)在國(guó)際上目前并沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，所以也存在一些安全隱患及不通用等問(wèn)題。鑒于 此種充電方式對(duì)時(shí)間要求比較低，所以目前比較多的使用在公共交通場(chǎng)所。

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

　　3） 常見(jiàn)的電動(dòng)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(dòng)汽車車載電池的拆卸及換裝，換裝補(bǔ)充電能時(shí)間短，但需要較為專業(yè)的操作 人員進(jìn)行操作，其主要特點(diǎn)是占地面積較小。充電站是以充電樁和充電機(jī)為基礎(chǔ)設(shè)備， 可對(duì)場(chǎng)站設(shè)備進(jìn)行有效監(jiān)控并可提供全部充電方式的電動(dòng)汽車充電設(shè)施，其主要缺點(diǎn)是 占地面積大且投入費(fèi)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(gè)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(chǎng)、企業(yè)自建停車場(chǎng)等，為電動(dòng)汽車用戶提供電能補(bǔ)充。

　　根據(jù)上述的功能需求，本文設(shè)計(jì)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(gè)部分：充電粧系統(tǒng)、服務(wù)器、后臺(tái)管理客戶端以及后臺(tái)管理網(wǎng)頁(yè) 端。其中充電樁主要負(fù)責(zé)供用戶充電，滿足充電樁的基本功能，同時(shí)可通過(guò)無(wú)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(kù)，同時(shí)根據(jù)后臺(tái)管理人員的請(qǐng)求向客戶端和 網(wǎng)頁(yè)端提供數(shù)據(jù);網(wǎng)頁(yè)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(jì)原則，如圖2.2所示， 將交流充電粧分為以下幾個(gè)功能模塊：微控制器模塊，用于控制整個(gè)系統(tǒng)的功能模 塊以及數(shù)據(jù)的處理；控制導(dǎo)引模塊，用于充電過(guò)程中，對(duì)充電粧和電動(dòng)汽車的連接 狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)、控制導(dǎo)引充電過(guò)程的開(kāi)始及結(jié)束過(guò)程并實(shí)時(shí)監(jiān)控充電過(guò)程中的電 流電壓等信息，并將信息提供給微控制器模塊，進(jìn)而控制整個(gè)充電過(guò)程；人機(jī)交互 模塊，用于用戶與充電樁的交流，并進(jìn)行各種操作，展示當(dāng)前界面、充電的各項(xiàng)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(yàn)證，上報(bào)充電樁狀態(tài)信息，上報(bào)充電過(guò) 程信息以及后臺(tái)對(duì)充電樁進(jìn)行參數(shù)配置及數(shù)據(jù)的更新；電能計(jì)量模塊，用于充電電 流電壓的測(cè)量，以及充電電量的計(jì)算，并將數(shù)據(jù)以供給微控制器模塊，用于費(fèi)用的 計(jì)算；電氣防護(hù)模塊，用于充電樁出現(xiàn)各種危險(xiǎn)情況時(shí)的緊急保護(hù)，包括水平檢測(cè)、 充電溫度檢測(cè)及漏電、過(guò)流、浪涌檢測(cè)及保護(hù)，當(dāng)出現(xiàn)上述情況時(shí)，充電樁能及時(shí) 斷電，保護(hù)設(shè)備安全；讀寫(xiě)器模塊，用于充電射頻卡的讀寫(xiě)，充電卡充值與充電結(jié) 束時(shí)的交易結(jié)算；電源模塊，用于提供能使整個(gè)設(shè)備正常工作的電源模塊。