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Word版说明书1份，共48页，约18000字

 

CAD版本图纸，共2张

 

 

摘要

    电动汽车充电桩是电动汽车充电设备中最常见的基础设施之一，也是电动汽车实现产业化与市场化的重要前提。本文设计的电动汽车交流充电桩是利用标准的充电接口，采用传导式充电方式为车载式充电机提供电源的装置，一般具有电能计量、计费、通信、控制等功能。电动汽车交流充电桩具有一定的安全防护等级，主要安装于停车场以及住宅小区等区域，是电动汽车进行常规充电的主要设备。

    本文所研制的是一种分布式、功能模块化的交流充电桩以及车载电池管理系统，给出了交流充电桩软硬件设计方案，并在结构上实现了利用智能操作系统并采用时尚的外观造型对电动汽车充电桩进行人机友好设计，在外形上摆脱了以往呆板、庞大、笨拙等缺点。本文在硬件设计方面给出了主电路结构，包括 MCU 电路、系统电源电路、电压电流信号调理电路、用于与后台管理系统通信的 CAN总线接口电路以及外围人机交互接口电路。其中，人机交互接口电路包括打印机接口、POS 机接口、触摸屏显示器接口、语音提示接口电路。根据设计的硬件电路和专用电能计量芯片的特点，设计了交流充电桩应用软件。

    交流充电桩通常以充电站的工作形式管理，这就要求与之匹配的后台管理系统对交流充电桩充电过程中的各种数据进行收发、分析、管理、存储与监控。本文设计的后台管理系统是基于Lab VIEW图形化编程语言开发的，该充电站的后台管理系统通过 CAN 总线与各充电桩进行通信。本文参考车载 BMS 电池管理系统与充电桩之间的通信协议，实现了交流充电桩与后台管理系统之间的 CAN 总线通信细节。

本文设计开发的交流充电桩功能完整、操作便捷、运行安全可靠，在充电设施建设中具有广阔的应用前景和市场潜力，对电动汽车的普及有一定的推动作用。

 

关键词： 电动汽车，交流充电桩，电池管理系统，Lab VIEW，CAN总线

目录

1 绪 论 1

1.1 课题研究的背景及意义 1

1.2 国内外电动汽车充电设施发展现状 1

1.2.1 国外电动汽车充电设施发展现状 1

1.2.2 国内电动汽车充电设施发展现状 2

1.3 交流充电桩的类型 3

1.4 动力电池充电方法探讨 4

2 交流充电桩设计分析 6

2.1充电桩功能分析 6

2.1.1 工作过程原理 6

2.1.2 智能充电功能 6

2.2 充电桩结构分析 6

2.3 交流充电桩主要材质分析 7

3 交流充电桩的硬件设计 8

3.1 主板硬件结构介绍 9

3.1.1 MCU电路 9

3.1.2 系统电源电路 10

3.1.3电压电流信号调理电路 12

3.2 交流充电桩充电插头与控制引导电路 13

3.2.1 交流充电桩充电插头 13

3.2.2 控制导引电路 14

3.3 硬件接口 15

3.3.1 SP3739串口扩展电路 15

3.3.2 外围设备扩展电路 17

3.3.3 CAN接口电路 18

3.4 紧急停止按钮设计 19

 

3.5 本章小结 19

4 交流充电桩系统软件设计 20

4.1下位机软件整体架构 20

4.1.1 人机交互模块 21

4.1.2 电能计量模块 22

4.1.3交流充电桩的CAN总线通信接口模块 22

4.1.4故障报警模块 23

4.2上位机系统软件架构 24

4.2.1 Lab VIEW介绍 24

4.2.2后台管理系统设计 25

4.3本章小结 26

5 交流充电桩与后台管理系统的通信协议 27

5.1 CAN总线介绍 27

5.2 CAN总线访问机制 28

5.3 充电站系统CAN网络的组建 28

5.4 充电站系统CAN总线通信协议的实现 29

5.5 充电站CAN网络测试 31

5.6 本章小结 31

6 交流充电桩智能充电策略研究 33

6.1 电池充电终止控制方法 33

6.2 基于标准充电插头充电 33

6.3 基于带CAN总线充电插头充电 34

6.3.1实现智能充电 34

6.4 本章小结 35

7 结论与展望 36

7.1 结论 36

7.2 展望 36

参考文献 38

致谢 41