當今世界已經把節能減排作為一個全球性課題開展研究，以應對環境污染和能源危 機帶來的嚴重后果。發展綠色交通逐漸成為各國開展節能減排的重點方向之一。作為綠 色交通發展的代表產物，電動汽車與傳統燃油汽車相比具有能源利用率高、清潔等優點， 減少了傳統燃油汽車使用帶來的環境污染及相應的污染治理成本。因此電動汽車受到更 普遍的社會關注。眾多發達國家政府從環保和節能減排的角度出發，聯手世界各知名汽 車制造商及研究機構，圍繞電動汽車各項技術難關進行研發并宣傳推廣電動汽車的各項 優勢，力圖開創以電動汽車為主潮流的新世紀汽車領域。

　　電動汽車充電設備作為電動汽車的必備基礎設施之一，與電動汽車一同在不斷的發 展、改進。電動汽車充電設備主要由充電站、充電粧、電池調度、計費監控和電池設備 養護等系統組成，其中充電粧是促進電動汽車產業不斷進步的基礎，是與電動汽車產業 化共同成長起來的新型產業。電動汽車能否得到廣泛的推廣應用，關鍵之一在于是否具 有功能完善、安全達標、操作簡便的配套基礎充電設施，而充電設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，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技術的研究。該充電裝置通過使用統一規范的標準接口，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計、費用統計、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：也可稱為應急充電，可在20分鐘到1小時內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 車快速應急充電的現實要求，但其技術要求高、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據 參數在國際上目前并沒有統一的標準，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。快換方式決定了電動汽車在電能耗 盡后，只需在短時間內更換電池而不用當時進行充電的優點。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 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充電設施主要有換電站、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設備， 可對場站設備進行有效監控并可提供全部充電方式的電動汽車充電設施，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 其廣泛應用于住宅區停車場、企業自建停車場等，為電動汽車用戶提供電能補充。

　　根據上述的功能需求，本文設計的充電粧系統的總體方案如圖2.1所示。總體 方案主要包括四個部分：充電粧系統、服務器、后臺管理客戶端以及后臺管理網頁 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信息和充電數據以及交易結算數據上傳到服務器；服務器主 要將充電粧上傳的數據保存到數據庫，同時根據后臺管理人員的請求向客戶端和 網頁端提供數據;網頁端主要根據管理人員的操作向用戶顯示充電粧以及用戶 的狀態及信息。

　　根據上文的系統功能需求分析，按照系統的模塊化設計原則，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，用于控制整個系統的功能模 塊以及數據的處理；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 狀態進行確認、控制導引充電過程的開始及結束過程并實時監控充電過程中的電 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；數據 通信模塊，用于充電粧將用戶數據上傳及驗證，上報充電樁狀態信息，上報充電過 程信息以及后臺對充電樁進行參數配置及數據的更新；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，并將數據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，當出現上述情況時，充電樁能及時 斷電，保護設備安全；讀寫器模塊，用于充電射頻卡的讀寫，充電卡充值與充電結 束時的交易結算；電源模塊，用于提供能使整個設備正常工作的電源模塊。