新能源汽车充电桩的设计与研究(附件)【字数：12288】
摘 要 随着我国社会不断向前发展，人们对新能源汽车的要求也越来越高，本文主要分析和研究一种基于新能源汽车的充电桩。系统采用微处理器为主要核心，使用者可自行刷卡对系统进行计费、消费余额及鉴权查询等功能，且提供一种语音输出功能，能够进行交互设计。本文首先通过对充电桩背景及系统整体需求进行分析，其次对充电桩硬件电路进行设计与分析，最后对充电桩系统的测量、充电及交互过程进行软件分析，并对充放电进行仿真分析。新能源汽车充电桩的研究建立在实现新能源充电的功能上。
目 录
第一章 绪 论 1
1.1研究背景及意义 1
1.2充电系统研究现状 1
1.3研究主要方案简介 2
1.4研究内容及结构安排 3
第二章 系统总体方案 5
2.1充电桩的需求分析 5
2.2充电桩系统的整体设计 6
2.3充电桩系统的关键技术分析 8
第三章 充电桩控制系统的硬件方案设计 10
3.1微控制器模块的选择与设计 10
3.2交易结算模块的电路设计 11
3.3电参数测算模块的选择与设计 11
3.4控制导引状态检测与PWM调制电路 12
3.5监测与控制模块的设计 14
3.6开关状态检测电路 15
3.7工作电源模块的设计 15
第四章 充电桩系统的软件方案设计与仿真 18
4.1微控制器模块的选择与设计 18
4.2人机交互软件的设计 18
4.3电参数测量软件的设计 19
4.4网络通信软件的设计 20
4.5充电口状态检定与充电控制软件的设计 20
4.6充电桩充电状态仿真结果分析 21
第五章 结束语 25
致 谢 26
参考文献 27
第一章 绪论
1.1研究背景及意义
1.1.1研究背景
最近几年来，倡导节能环保一直都是国家重点提倡对象之一。“低碳”一词对很多人来讲都是非常熟悉。近几年的汽车碳排放量很大，所以低碳行业就变成 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
了汽车行业的研究重中之重。碳排放量随着中国汽车的出售量的增加而不断增加。而汽车行业的发展转型可以平衡行业的发展和环保减排。在世界石油资源短缺的时代，且全球变暖的一定严峻条件下，全球汽车产业的统一标准将参照碳排放标准，所以新能源汽车进入市场，这将带动全球汽车产业发展[13]。
经过十年的高速发展，中国电动车行业创新体系呈现出“三纵三横”的研发势态，并用于大批比较优秀的研发团队。其中的一些关键技术对于开发多种类型的电动车具有一定积极作用，而这种技术被中国牢牢的掌握了。近多年中大面积的市场中出现了我国自主研发的很多新能源汽车。随着汽车核心技术的逐渐发展和政府政策的大力扶持，中国新能源汽车将在未来两年内出现高速增长时期，将进一步扩大电动汽车市场与生产规模。此外，需要更加关注的一点，对于电动汽车产业链中，我国新能源汽车充电设施是非常重要的一部分。新能源汽车产业我国应该进一步深入研究和创新，尤其充分考虑充电设施的发展。因为社会上电能是属于能源再利用，新能源汽车和配套设施的充电站建设也需要进一步发展智能化，并且能够高效率的使用电力资源技术[4,5]。
1.1.2研究意义
我国如果要实现新能源汽车的大规模推广和使用，中国还需要进一步研究和探索，因为还有许多问题有待解决。2012年4月，我国正式下发关于“节能与新能源汽车产业发展规划（20122020）”草案，其计划指出：纯电动汽车将成为未来的主要战略定位，其重要作用是积极推进充电设施的进一步完善，适应当地情况。缓慢充电桩的建设和公共快速充电需要进行更换设施[6]。目前的新能源汽车充电桩的优点是占地面积不宽，在路边仅仅需要1平方。相对成本比较低，对于城市要求比较合适于，无论在停车场、住宅建筑，还是其他地方都可以使用，对于其他车辆密集停放的区域也能够使用。
根据国家的现状可以看出我国发展新能源汽车的毅力很大，如果电动汽车生产达到市场预期目标，那么对于充电桩的需求就会需要很多[7]。因此，本课题对于新能源汽车充电桩的研究，在充电基础设的发展方面，能够具有一定的推动作用，对于电动车的普及具有重要意义[8]。
1.2充电系统研究现状
在外国经常会使用核电或者水力发电，因为其发电能力非常大。经过统计分析，法国四分之三的总发电量几乎都是由于核电这站对此进行提供，其中六分之一都是来源于水电站。因此，电站发电清洁，成本较低，也让汽车工业得到很大的发展。法国是世界上最早开发和推广新能源汽车的国家之一[9]。法国内部机构都是与很多电力公司相互（EDF）合作，同时与PSA和雷诺等多家公司都具有合作，尤其涉及到新能源汽车的研究与开发。在Trochee（拉罗谢尔），曾经设计研究50辆小型电动车，其主要都是包含4座位，同时设计了12个充电站，其中3个是快速充电，9个慢速充电，基本上都是2年以上。全世界最出名的汽车生产之地就是日本，其对于新能源汽车研究也处于世界前列。东京电力公司很久之前都基本成功开发了一款大型快速充电器，能够使充电器时间变短，这为新能源汽车在口中的普及提供了无限性与创造性[10]。为了在充电桩的设计和控制的基础上，进一步建设充电设施，在美国，一个名为First Solar公司是第一个在加利福尼亚州的高速上开发和设计了快充电桩，其总共包括5个，并且可以在240V / 70A的条件下，尽量完成时间设定在在3.5小时内，为新能源汽车充电开发提供一定基础。
2008年北京奥运村就利用了多辆纯电动客车，其公交车充电控制系统拥有自主知识产权，其主要利用快速更换充电电池来对其进行充电。其充电站在我国是最常用和最大的电站[11]。截至2009年底为止，在深圳建立了2座大型电站，此外还建设134个充电站，并将其进行投入使用。2010年3月，在唐山南山也逐渐成立了一批电动汽车充电站，其主要是华北电力公司对其进行假设，土地投入商业运营。这是华北电网首座典型的大型电动汽车充电站。为了进一步推动新能源汽车的发展力度，且在各级领导的大力支持下，在中国各地也逐渐设立充电站，为汽车充电提供给一定便利。自2010年以来，其中对于充电站逐渐建设和发展，其主要涉及上海，湖北，北京，浙江，河南，重庆等多地。尤其北京交通大学，其开发一种基于30kw大功率单节充电器，这让新年能源汽车更具代表性。逐渐时间发展，电动技术相对成熟，可与三套组合使用。电站输出范围主要包括300V至500V之间，可以自行随机采用各种充电模式。与此同时，包括国内许多大学在内的研究机构，他们都在不断的开发和创新，正在电动汽车收费监控领域开展一系列更具有价值的研究工作。2012年以前，在我国中国建成36205个快速充电桩，慢充涉及到7,400个，这让我国新能源充电桩得到进一步加速发展[12,13]。
目 录
第一章 绪 论 1
1.1研究背景及意义 1
1.2充电系统研究现状 1
1.3研究主要方案简介 2
1.4研究内容及结构安排 3
第二章 系统总体方案 5
2.1充电桩的需求分析 5
2.2充电桩系统的整体设计 6
2.3充电桩系统的关键技术分析 8
第三章 充电桩控制系统的硬件方案设计 10
3.1微控制器模块的选择与设计 10
3.2交易结算模块的电路设计 11
3.3电参数测算模块的选择与设计 11
3.4控制导引状态检测与PWM调制电路 12
3.5监测与控制模块的设计 14
3.6开关状态检测电路 15
3.7工作电源模块的设计 15
第四章 充电桩系统的软件方案设计与仿真 18
4.1微控制器模块的选择与设计 18
4.2人机交互软件的设计 18
4.3电参数测量软件的设计 19
4.4网络通信软件的设计 20
4.5充电口状态检定与充电控制软件的设计 20
4.6充电桩充电状态仿真结果分析 21
第五章 结束语 25
致 谢 26
参考文献 27
第一章 绪论
1.1研究背景及意义
1.1.1研究背景
最近几年来，倡导节能环保一直都是国家重点提倡对象之一。“低碳”一词对很多人来讲都是非常熟悉。近几年的汽车碳排放量很大，所以低碳行业就变成 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
了汽车行业的研究重中之重。碳排放量随着中国汽车的出售量的增加而不断增加。而汽车行业的发展转型可以平衡行业的发展和环保减排。在世界石油资源短缺的时代，且全球变暖的一定严峻条件下，全球汽车产业的统一标准将参照碳排放标准，所以新能源汽车进入市场，这将带动全球汽车产业发展[13]。
经过十年的高速发展，中国电动车行业创新体系呈现出“三纵三横”的研发势态，并用于大批比较优秀的研发团队。其中的一些关键技术对于开发多种类型的电动车具有一定积极作用，而这种技术被中国牢牢的掌握了。近多年中大面积的市场中出现了我国自主研发的很多新能源汽车。随着汽车核心技术的逐渐发展和政府政策的大力扶持，中国新能源汽车将在未来两年内出现高速增长时期，将进一步扩大电动汽车市场与生产规模。此外，需要更加关注的一点，对于电动汽车产业链中，我国新能源汽车充电设施是非常重要的一部分。新能源汽车产业我国应该进一步深入研究和创新，尤其充分考虑充电设施的发展。因为社会上电能是属于能源再利用，新能源汽车和配套设施的充电站建设也需要进一步发展智能化，并且能够高效率的使用电力资源技术[4,5]。
1.1.2研究意义
我国如果要实现新能源汽车的大规模推广和使用，中国还需要进一步研究和探索，因为还有许多问题有待解决。2012年4月，我国正式下发关于“节能与新能源汽车产业发展规划（20122020）”草案，其计划指出：纯电动汽车将成为未来的主要战略定位，其重要作用是积极推进充电设施的进一步完善，适应当地情况。缓慢充电桩的建设和公共快速充电需要进行更换设施[6]。目前的新能源汽车充电桩的优点是占地面积不宽，在路边仅仅需要1平方。相对成本比较低，对于城市要求比较合适于，无论在停车场、住宅建筑，还是其他地方都可以使用，对于其他车辆密集停放的区域也能够使用。
根据国家的现状可以看出我国发展新能源汽车的毅力很大，如果电动汽车生产达到市场预期目标，那么对于充电桩的需求就会需要很多[7]。因此，本课题对于新能源汽车充电桩的研究，在充电基础设的发展方面，能够具有一定的推动作用，对于电动车的普及具有重要意义[8]。
1.2充电系统研究现状
在外国经常会使用核电或者水力发电，因为其发电能力非常大。经过统计分析，法国四分之三的总发电量几乎都是由于核电这站对此进行提供，其中六分之一都是来源于水电站。因此，电站发电清洁，成本较低，也让汽车工业得到很大的发展。法国是世界上最早开发和推广新能源汽车的国家之一[9]。法国内部机构都是与很多电力公司相互（EDF）合作，同时与PSA和雷诺等多家公司都具有合作，尤其涉及到新能源汽车的研究与开发。在Trochee（拉罗谢尔），曾经设计研究50辆小型电动车，其主要都是包含4座位，同时设计了12个充电站，其中3个是快速充电，9个慢速充电，基本上都是2年以上。全世界最出名的汽车生产之地就是日本，其对于新能源汽车研究也处于世界前列。东京电力公司很久之前都基本成功开发了一款大型快速充电器，能够使充电器时间变短，这为新能源汽车在口中的普及提供了无限性与创造性[10]。为了在充电桩的设计和控制的基础上，进一步建设充电设施，在美国，一个名为First Solar公司是第一个在加利福尼亚州的高速上开发和设计了快充电桩，其总共包括5个，并且可以在240V / 70A的条件下，尽量完成时间设定在在3.5小时内，为新能源汽车充电开发提供一定基础。
2008年北京奥运村就利用了多辆纯电动客车，其公交车充电控制系统拥有自主知识产权，其主要利用快速更换充电电池来对其进行充电。其充电站在我国是最常用和最大的电站[11]。截至2009年底为止，在深圳建立了2座大型电站，此外还建设134个充电站，并将其进行投入使用。2010年3月，在唐山南山也逐渐成立了一批电动汽车充电站，其主要是华北电力公司对其进行假设，土地投入商业运营。这是华北电网首座典型的大型电动汽车充电站。为了进一步推动新能源汽车的发展力度，且在各级领导的大力支持下，在中国各地也逐渐设立充电站，为汽车充电提供给一定便利。自2010年以来，其中对于充电站逐渐建设和发展，其主要涉及上海，湖北，北京，浙江，河南，重庆等多地。尤其北京交通大学，其开发一种基于30kw大功率单节充电器，这让新年能源汽车更具代表性。逐渐时间发展，电动技术相对成熟，可与三套组合使用。电站输出范围主要包括300V至500V之间，可以自行随机采用各种充电模式。与此同时，包括国内许多大学在内的研究机构，他们都在不断的开发和创新，正在电动汽车收费监控领域开展一系列更具有价值的研究工作。2012年以前，在我国中国建成36205个快速充电桩，慢充涉及到7,400个，这让我国新能源充电桩得到进一步加速发展[12,13]。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/dzkxyjs/145.html
