-圖1-1現(xiàn)階段我國國內(nèi)出現(xiàn)的充電樁1.2汽車充電類型 汽車的類型多種多樣，當(dāng)然對汽車充電的方式也就有很多，可分為傳統(tǒng)的恒壓恒流充電，體型較小的普通充電，磁電式無線感應(yīng)充電，快速充電和移動充電這五種的充電方式。 傳統(tǒng)的恒壓恒流充電方式最大的優(yōu)點就是對電網(wǎng)沒有特殊要求，而且汽車充電的功率比較小，只要能夠滿足220V/16A規(guī)格的充標(biāo)準(zhǔn)電網(wǎng)電源供電的普通家庭用電的要求就能夠?qū)ζ淦嚦潆姡疫@種充電過程一般由客戶自己獨立完成，充電時間一般為9～10小時。既方便有簡單，一般小型電動摩托車和電動三輪車采用這種方式。當(dāng)然，這也算是家庭用電開支的一部分，由于我國不同地區(qū)對電的價格也不同，比如偏遠(yuǎn)地方的電便宜一些而石油和天然氣比較貴，采用這種家用充電就比較劃算，反而對一些電費比較貴的城市就要采用另一種充電方式了。 磁電式無線感應(yīng)充電，這種充電毫無疑問是充電器與電動車之間并沒有直接的點接觸的充電方式，他的充電原理是利用高頻的交流磁場的變化來對未接觸的汽車充電板進行充電的。電能在磁場中變化，最后經(jīng)過引導(dǎo)感應(yīng)將電能傳送到汽車蓄電池上，以達到汽車充電的目的。由于感應(yīng)充電方式并沒有直接接觸，故而這種充電方式很安全，這種充電方式一般在一些比較高檔的轎車使用，用戶對安全性要求很高，即使在一些氣候變化較大的地區(qū)，如海南地區(qū)，經(jīng)常有雨雪天，電動車用戶也可以進行充電而不用擔(dān)心觸電的危險。 體型較小的普通充電采用常規(guī)的電流充電，有三相四線制380V供電或者單相220V供電，充電功率一般在6～11kW，充電時間一般為5～8小時。由于體型較小，所以一般安裝在辦公樓、超市、街邊、停車場等處。電動汽車駕駛員只需將車停靠在充電站指定的位置上，接上電線即可開始充電。這種充電方式一般會應(yīng)用于小型電動公交車。這種充電的優(yōu)勢在于便捷，用戶可直接刷卡也可以利用無線互聯(lián)網(wǎng)連接進行付費支付。 移動式充電利用MAC系統(tǒng)對行駛緩慢的汽車進行充電，而充電的區(qū)域則是埋在路面下面的MAC系統(tǒng)，當(dāng)電動汽車用戶想要充電時，要選用特定的充電路段，而MAC系統(tǒng)會在汽車路過時會自動感應(yīng)其對應(yīng)的充電裝備，而這種充電也是通過脈沖進行充電的。MAC系統(tǒng)可分為接觸式和感應(yīng)式，對接觸式的MAC系統(tǒng)而言，側(cè)需要電動汽車用戶在其自己的車身底部安裝特定的接觸器，這種接觸器會自動感應(yīng)埋在路段里的充電器件，接收到信號后會自動與汽車充電原件連接，并將大量的瞬時電流通過元件傳送到汽車充電原件上。而對于感應(yīng)式的MAC系統(tǒng)，與接觸式的MAC系統(tǒng)一樣，只是充電元件不同，需要電動汽車用戶在車體的底部裝一個感應(yīng)線圈，而嵌在路面上的充電元件由可產(chǎn)生強磁場的高電流繞組所取代。這種充電的優(yōu)勢在于電動汽車用戶沒有必要去尋找充電站、停放車輛并花費時間去充電，可以節(jié)省用戶去找固定的充電樁的時間，但是這種充電的缺點是對外部條件要求高，對感應(yīng)接觸的要求也很高。 一般來說，快速充電時充電功率一般都會大于30kW,功率非常大，因此一般快速充電都會使用三相四線制380V供電。這種充電的優(yōu)勢就是能在短時間內(nèi)充滿電，一般充電時間為10～30分鐘，相對的這種快速充電模式也會降低汽車電池的壽命，比如說當(dāng)電流流過電極時會引起電極電勢偏離均衡值，這樣很可能會導(dǎo)致電池極化。它不僅使電池的效率降低,還能導(dǎo)致電池發(fā)熱而加速電池的老化,影響蓄電池使用壽命。隨著充電電流的增大極化情況瑜加嚴(yán)峻,對電池充電形成阻礙,所以必須要減弱電池充電的極化現(xiàn)象來實現(xiàn)快速充電。尤其是普通電池不可以快速充電，因為在短時間內(nèi)，大量的電能會導(dǎo)致電池過熱。1.3國內(nèi)對汽車充電樁的研究 隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，石油等自然資源的需求量逐步回升，這不但造成能源緊張，使得各國政府越來越重視能源節(jié)約，而且還造成環(huán)境愈來愈嚴(yán)重污染。對于現(xiàn)狀節(jié)能減排也逐漸成為各個國家，尤其是發(fā)展中的中國越來越重視的節(jié)能減排等技術(shù)上的難題。當(dāng)前中國正處于充電站底層設(shè)備的建立的高峰期，在十九大的報告中習(xí)總書記明確提出要加快建設(shè)節(jié)能減排創(chuàng)新性社會，政府和相關(guān)企業(yè)也因此關(guān)注于汽車減排的建設(shè)努力把我國建設(shè)成高效，干凈，創(chuàng)新的國家，在汽車充電產(chǎn)業(yè)開發(fā)綜合服務(wù)。 從十九大以來，習(xí)近平總書記提出加快各地的電網(wǎng)機構(gòu)與當(dāng)?shù)卣f(xié)作，以加快我國小型汽車充電站的建立進程，完善電動汽車設(shè)施服務(wù)。在此次發(fā)展會議中提出要引進先進技術(shù)，在汽車充電設(shè)施改進中要積極踴躍的借鑒國外的經(jīng)驗并結(jié)合我國自身的地理位置和文化特點，努力完善基礎(chǔ)設(shè)施，使廣大人民深切感受到出行的方便并提高國民對節(jié)能減排的意識。 當(dāng)然我國也有成功的案例：上海世博會充電站和北京奧運會充電站，這是中國如今兩個最大最成熟的電動汽車充電站，目前這兩個充電站主要都是為城市電動公交提供電池快速更換服務(wù)，但是這兩個充電站還不屬于正式商業(yè)運營，都由當(dāng)?shù)毓患瘓F主導(dǎo)運行，只是政府機構(gòu)下的運行的試點。所充電的公交客車也是由其運營商提供的，也就是說并沒有成為市場主導(dǎo)的一部分，只是由國家出資對重大項目的研究和試點。北京奧運會充電站使用的蓄電池是由電池制造商租賃的，充電站按用電量每月支付給電池制造商租賃費用（約4元/每度電），而上海世博會充電站則是直接從電池制造商購買電池，而電池制造商負(fù)責(zé)早期電池的維修和保護，并完成相關(guān)技術(shù)人員的培訓(xùn)，培訓(xùn)工作結(jié)束后，電池的所有權(quán)將屬于充電站。 根據(jù)十九大的規(guī)劃，在近幾年，國家將在多個國內(nèi)一二線城市建立交流充電樁、公用充電站以及在局部地區(qū)建立電池更換站，此次國家電網(wǎng)公司計劃分三個階段來對充電站和充電樁的建設(shè)行動進行投資。1.4交流充電樁的類型目前國內(nèi)外交流充電樁設(shè)計方式大體可分為兩種類型,一種設(shè)計方法是基于具有完善計費計量以及通信功能的智能電表開發(fā)的交流充電樁,這種設(shè)計方案的特點是,設(shè)計人員只需開發(fā)用于與智能電表通信以及相關(guān)管理功能的軟硬件接口,同時還需要制定智能電表與充電樁控制主板之間的通信協(xié)議。該種設(shè)計方法特點是,項目開發(fā)周期短,維護方便,結(jié)構(gòu)簡單。另外一種設(shè)計方法是基于專業(yè)的電能計量芯片進行開發(fā),即通過對特定的電能計量芯片進行嵌入式開發(fā),實現(xiàn)電能計量計費、充電管理等相關(guān)功能。利用該種方法,項目開發(fā)成本低、設(shè)計靈活、體積小。本文主要是對基于專用的電能計量芯片進行電動汽車交流充電樁相關(guān)研究。交流充電樁是一種安裝在電動車外,與交流電網(wǎng)連接,通過車載充電機給電動汽車電池提供交流電源的充電裝置。交流充電樁充電功率小,一般具有電費計量、多種充電方式自由選擇(按金額充電、按時間充電、按電量充電、按時間預(yù)約定時充電和自動充電)、通信、異常保護等相關(guān)功能,一般分布于停車場、公共道路兩旁、住宅及工作區(qū)域。目前充電樁主要以充電站形式進行運營,充電站中的交流充電樁需要相應(yīng)的后臺管理軟件,從而實現(xiàn)對充電樁運行過程中的數(shù)據(jù)進行存儲、管理以及實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫訪問功能。同時后臺管理軟件對下位機充電樁還應(yīng)具有一定的管理與控制功能,以便刷卡收費和在緊急情況下實現(xiàn)對交流充電樁的緊急停止。在交流充電樁充電工作過程中,車載充電機通過電池管理系統(tǒng)監(jiān)測電池實時數(shù)據(jù)與狀態(tài),并根據(jù)相應(yīng)的充電控制算法管理充電過程交流充電樁根據(jù)電網(wǎng)充電管理要求,通過與車載充電機通信對充電狀態(tài)和充電參數(shù)進行某種程度的調(diào)整,從而實現(xiàn)有序充電。1.5動力電池充電技術(shù)探討電動汽車動力電池組是用同類型和同型號的蓄電池用串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)混合方式組合而成。由于蓄電池的工作機理的不同,動力電池組的充電和放電的工作機理也有所不同。為了達到對動力電池組進行科學(xué)充電,保證動力電池組的正常工作以及延長其使用壽命的目的,動力電池組通常配有BMS電池管理系統(tǒng)。電動汽車BMS電池管理系統(tǒng)用于對動力電池運行的在線監(jiān)測與控制。電池管理系統(tǒng)采用分布式網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)構(gòu),通常在單體組合電池模塊中安裝有電池監(jiān)控傳感器模塊,各個監(jiān)控模塊再通過通信總線與中央控制器相連形成完整的測控系統(tǒng)。車載BMS同時也可將動力電池的實時運行信息通過總線接口發(fā)送至整車控制系統(tǒng)或車載充電機。電池管理系統(tǒng)是構(gòu)建電動汽車智能充電站的基礎(chǔ),同時也是交流充電樁對電動汽車充電的保障。目前動力電池組的充電方法主要以馬斯曲線為理論依據(jù)。

2汽車充電樁硬件設(shè)計 作為現(xiàn)代節(jié)能產(chǎn)業(yè)的電動汽車毫無疑問是各大知名企業(yè)和公司團隊研究的對象。當(dāng)然充電樁的設(shè)計和研究也隨之迎來又一次高潮。國內(nèi)大部分公司都是以PLC作為控制器，對其進行編程以實現(xiàn)汽車充電的目的，而此次設(shè)計則借鑒國外對充電樁的設(shè)計而改造的，其總體結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。圖2-1總體結(jié)構(gòu)框圖2.1硬件結(jié)構(gòu)介紹及控制電路2.1.1電能計量芯片介紹 在此次設(shè)計中所選用是由美信公司提供高度的集成專用電能計量芯片71M6534H。該芯片內(nèi)核具有8位MPU（80515）、4KB的配置存儲器、外部數(shù)據(jù)存儲器以及內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器；21/22位A/D轉(zhuǎn)換器（轉(zhuǎn)換時間分別為2/3個CK32周期）；兩路異步串行通信接口；兩個16位的定時/計數(shù)寄存器；具有4個優(yōu)先級的11個中斷源。CPU的晶振電路為芯片提供穩(wěn)定的晶振源，71M6534H提供的振蕩器驅(qū)動一個外接的標(biāo)準(zhǔn)為32.768KHz石英晶體，這種類型的石英晶體非常準(zhǔn)確且要求的驅(qū)動電流很小。其芯片引腳圖如圖2-2所示。圖2-271M6534H芯片引腳圖 71M6534H電能計量IC專門針對這種晶體的高阻抗及低功耗進行了優(yōu)化設(shè)計。可以實現(xiàn)測量以及電能計量。單獨運轉(zhuǎn)的32位計算引擎主要用來電能計量，通過32位計算引擎（CE）提供計算結(jié)果，每個指令周期只需一個時鐘周期就可以完成。CE是一個專用的32位數(shù)字信號處理器，用來執(zhí)行電能精確計算。除此之外片內(nèi)還具有調(diào)試邏輯ICE仿真器的專用接口，一般用來調(diào)試MPU程序。下圖2-3是該芯片的外接電路圖。圖2-3電能計量芯片71M6534H外接電路圖 這類芯片能夠準(zhǔn)確的測量電能，所以普遍地用于開發(fā)各類電子手表。它具有專用的ICE仿真器、開發(fā)工具、參考設(shè)計和集成庫，能夠幫助用戶迅速地實現(xiàn)符合世界電力計量標(biāo)準(zhǔn)的電能計量計費功能和自動抄表功能。 此次設(shè)計的汽車充電樁的主要針對電壓頻率50Hz±2％，三相220VAC±10％，3線制的小型充家用電動車使用；一般家用電動車的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格如下 （1）輸出電壓：單相（三相備用）220VAC±10％； （2）輸出電流：單相32A（最大40A）； （3）輸出功率：單相7KW； （4）連接導(dǎo)引信號:1KHz±12V脈沖； 系統(tǒng)電路由輸入濾波整流、濾波和穩(wěn)壓幾部分電路構(gòu)成。采用全橋式整流,主要作用是通過電容Ca和電感La進行濾波,把輸入的單項相交流電源（220V/50Hz）整流成直流電源輸出,實現(xiàn)AC-DC變換,單相整流濾波電路如圖2-4所示。圖2-4單相整流濾波電路2.1.2系統(tǒng)電源電路 此次設(shè)計是利用美國開發(fā)的電能計量芯片71M6534H以及外部輔助設(shè)備來完成計量電能并實現(xiàn)汽車充電的要求。其外部設(shè)備包括語音提示、打印機、觸摸屏顯示器等外部接口電路。 由于電能計量芯片71M6534H自身需要系統(tǒng)電壓是而且對＋3.3V的性能要求很高，即使是很小的電壓，只要產(chǎn)生波動就也會影響到電能計量芯片的正常運行，所以必須對+3.3V電壓進行處理，即系統(tǒng)電源電路通過對家庭用電進行降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓等操作后才能使用。電能計量芯片71M6534H外部的其他設(shè)備由于功能不同，所以元件模塊組也不同，成所需要的電壓也各不相同，共需要兩種不同規(guī)格的電壓，即+5V和+12V，所以我們需要設(shè)計符合每個模塊要求的電源電路。CAN總線接口、語音模塊等模塊需要電壓+5V供電；顯示器、打印機以及指示燈電路需要電壓+12V供電，這兩種電源需要通過使用外部的開關(guān)電源來完成。為了防止其單項電壓的丟失，又并接三個三相相電壓來確保相電壓的缺失。系統(tǒng)電源電路原理圖如圖2-5所示。圖2-5系統(tǒng)電源電路原理圖 來自家庭的三相交流電，如電路原理圖中RT3、RT4、RT5熱敏電阻，它具有特殊的非線性溫度特性，主要用來進行限流保護，以防電阻過熱，它還具有在特定范圍內(nèi)保持溫度的功能，并起到一定程度的自動調(diào)節(jié)作用。家用220V交流電需要經(jīng)過變壓器將電壓降到適合的電壓范圍后，再經(jīng)整流模塊整流后變?yōu)橹绷麟妷海髂K輸出的直流電壓再經(jīng)過濾波電路來進行穩(wěn)壓。整個過程實現(xiàn)了整流，濾波和穩(wěn)壓的功效。2.1.3汽車充電樁插頭 汽車充電樁是由帶電纜的充電插頭與電動汽車的充電機充電插座相連接，此次設(shè)計選用的是由山東褢宇連接器科技有限公司提供的220V，32A的充電插頭，該充電樁的充電插頭共有7個端子。各端子的意義如圖2-6所示。圖2-6各端子的意義在汽車充電時，為了保證安全，要先連接的是接地端子，其目的是為了保護汽車電源，也是為了保護充電樁。然后再連接控制確認(rèn)端子。充電完成后，即充電插頭與充電插座斷開時，則先斷開控制確認(rèn)端子，然后再斷開接地端子。2.1.4引導(dǎo)控制電路 汽車充電樁在對電動汽車充電時，汽車顯示需要知道電源的狀態(tài)信息，再通過控制導(dǎo)引電路就可以實現(xiàn)這個功能，其電路通過供電設(shè)備裝置、二極管、電阻、開關(guān)以及汽車充電端和車輛控制裝置構(gòu)成。汽車充電樁插頭或插座內(nèi)部開關(guān)為常閉開關(guān)，其外部開關(guān)為按壓式開關(guān)。其經(jīng)典的引導(dǎo)控制電路圖如圖2-7所示。圖2-7經(jīng)典的引導(dǎo)控制電路圖 在汽車充電樁和電動汽車完成連接后，車輛控制會經(jīng)過辨別特定的電壓值來判斷充電電流的額定值。此時控制裝置也會檢測這一特定點電壓的占空比來判斷所用電設(shè)備提供的最大電流。在對汽車充電的額定輸入電流和所用設(shè)備提供的最大電流之間的比較，將其中最小值定為汽車充電時的最大電流。在比較和篩選后，判定是否允許充電，若滿足充電最大電流要求則開始充電。在開始充電過程中，若控制點檢測的信號不穩(wěn)定，即電壓忽高忽低，此時外部開關(guān)會處于斷開狀態(tài)，控制電路會判斷其脈沖占空比，如果變化很細(xì)微，則可以等待一段時間，如果變化較大，則控制裝置會馬上關(guān)閉汽車充電。2.2硬件接口與外部設(shè)備2.2.1串口擴展電路 此次設(shè)計需要外部設(shè)備較多，所以用到的通信接口可很多。電能芯片71M6534H有兩個異步通信接口，其中一個用于紅外遠(yuǎn)程抄表，另一個則可以用作與外部設(shè)備連接的串口。由于只有一個串口，所以必須選用一個芯片來進行串口擴展。其串口擴展框圖如圖2-8所示。圖2-8串口擴展框圖 在此次設(shè)計中選用的是SP3739串口擴展芯片。串口擴展芯片SP3739有其特有的優(yōu)勢，它可以把任何8～32位處理器中的普通的異步收發(fā)器擴展成7個完全獨立使用且，奇偶效驗方式、每個子串口波特率、數(shù)據(jù)幀長度可獨立設(shè)置的串口。其電路圖如圖2-9所示。圖2-971M6534H的串口電路 串口擴展芯片SP3739還有一個優(yōu)勢，那就是他可以很容易將普通串口單片機變成具有7串口的高級單片機，而且連接簡單，更可貴的是他可以很好的節(jié)省電能芯片71M6534H的串口資源，該芯片被許多電子儀器商家所使用，是現(xiàn)階段使用最廣泛的串口擴展芯片。在汽車充電樁硬件設(shè)計中，電能計量芯片所用的是+3.3V電壓，而串口擴展芯片所用的是TTL電平，其電壓為0~+5V，所以在電能計量芯片和串口擴展芯片之間需要設(shè)計一個光電隔離電路。所用的隔離芯片為6N137高速光耦，經(jīng)過驅(qū)動芯片74HC245連接到隔離芯片，得到經(jīng)過隔離放大的一個電壓。是其隔離電路圖如圖2-10所示。圖2-10隔離放大電路圖2.2.2外部設(shè)備與按鍵 在此次設(shè)計中所選用的外部設(shè)備包括打印機、觸摸屏顯示器、讀卡器。打印機選用北京科技有限公司的打印機，主要原因是因為這款打印機只需要提供電源和串口就可以使用，安裝簡便。此外這款打印機有很豐富的軟件指令，能夠滿足不同用戶的多種不同需求。觸摸屏選用武漢中顯科技公司的智能顯示器，這種顯示器纖薄輕巧。隨著消費觀念以及生活環(huán)境的變化，人們對家電的體積和重量要求越來越高。LCD顯示器以其輕巧自然的優(yōu)勢成為能夠沖破CRT顯示器壟斷地位的顯示器件。讀卡器選用北京完美科技有限公司的產(chǎn)品。該讀卡器的優(yōu)勢是可以自動上傳用戶信息。其外部設(shè)備電路圖如圖2-11所示。圖2-11外部設(shè)備電路圖 緊急按鈕設(shè)計在充電電源輸入側(cè)，在緊急情況下按下按鈕，會中斷電源電路，從而達到保護電路的功效。3汽車充電樁軟件設(shè)計3.1電能計量原理 整個軟件編程可以劃分為上機充電模塊，人機交互模塊，電能計量模塊，報警模塊。上機充電模塊用中斷服務(wù)程序處理，主要檢測是否有充電要求，若有則執(zhí)行充電模塊，若沒有則待定。人機交互模塊的要求會比較高，既要實現(xiàn)充電狀態(tài)、刷卡啟動功能又要實現(xiàn)音頻提示功能。由于電能計量芯片71M6534H本身就具有電能計量功能，所以只需要實現(xiàn)電流和電壓等實時數(shù)據(jù)的采集功能即可。報警模塊設(shè)計采用定時器中斷的方式，由CPU自己做出判斷并及時給出響應(yīng)。而在整個軟件設(shè)計中最重要的兩個模塊就是電能計量模塊和人機交互模塊。 在此次設(shè)計中所選用是由美信公司提供高度的集成專用電能計量芯片71M6534H。該芯片內(nèi)核具有8位MPU（80515）、4KB的配置存儲器、外部數(shù)據(jù)存儲器以及內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器和兩個16位的定時/計數(shù)寄存器，芯片內(nèi)還含有一個前端模擬器和一個微型處理器，除此之外還有一個獨立的32位的數(shù)字計算引擎，這些都是實現(xiàn)電能計量必不可少的元件。71M6534H電能計量IC專門針對這種晶體的高阻抗及低功耗進行了優(yōu)化設(shè)計，可以實現(xiàn)測量以及電能計量。單獨運轉(zhuǎn)的32位計算引擎主要用來電能計量，它采集信號和處理信號的能力尤為強大。在71M6534H電能計量芯片中對其計算引擎有特定的電路，由于過于復(fù)雜，在這里對其相關(guān)電路不加以介紹了，簡單說明一下它采集信號的流程，在工作狀態(tài)時，電能計量芯片71M6534H中的計算引會依次讀取接在輸入引腳IA、VA的實時數(shù)據(jù)，并把采集到的數(shù)據(jù)送到AD轉(zhuǎn)換中，將采集到的模擬信號處理成數(shù)字信號，經(jīng)過模擬數(shù)字的轉(zhuǎn)換把信號送到8位MPU（80515）中的特定寄存器中，由MPU控制計量芯片內(nèi)部的計算引擎對其數(shù)據(jù)進行處理。其采集過程控制框圖如圖3-1所示。圖3-1采集過程控制框圖 以下就介紹計算引擎（CE）的電能計量方法。計算引擎不但可以將采集到的電壓電流信號進行乘除運算，還可以把采的到信息進行溫度和時差的精確補償，在無功電能計量中又可以調(diào)整相位，移相90度，在對采集和補償完的信號由模擬電能計量公式精確的算出電能，并將其存放在第一級累加器PRE_SAMPS中，到累計達到滿額時第二級累加器累加1次第一級采樣，如此反復(fù)，當(dāng)二級累計滿額后，即一個累計周期后計量引擎會發(fā)出中斷信號，電能計量芯片接收新的信號后會主動刷新內(nèi)存信息。通過32位計算引擎（CE）提供計算結(jié)果，每個指令周期只需一個時鐘周期就可以完成。 其使用的編程軟件為模塊化結(jié)構(gòu)，便于修改和改進的KeiluVision4兼容C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。電能計量程序流程如下圖3-2所示。NNNYY開始初始化有無用戶使用？充電狀態(tài)充電是否結(jié)束？結(jié)賬圖3-2電能計量程序流程圖3.2人機交互界面人機交互指的是一種經(jīng)過計算機輸出、輸入設(shè)備，以有效的方法完成人與計算機對話的技術(shù)。它包含有機器通過輸出或顯示設(shè)備給人提供的大量信息和提示請求等，人們通過輸入設(shè)備輸入有關(guān)機器信息和提示請求等，人們通過輸入設(shè)備將有關(guān)信息輸入到機器，回答問題等。在此次人機交互中需要實現(xiàn)汽車用戶和充電樁之間的通信交互，包括觸摸屏顯示器、打印機、語音功放，其中最頻繁的互交是觸摸屏顯示器，通過這一系列的人機交流，對整個充電過程進行控制，完成汽車充電的目的。人機交互界面流程圖如下圖3-3所示。圖3-3人機交互界面流程圖

4交流充電樁智能充電策略硏究相比標(biāo)準(zhǔn)充電插頭,九芯充電插頭多了CAN通信線,使交流充電樁可以很方便的獲得BMS提供的電池狀態(tài)信息,結(jié)合本交流充電樁在充電過程中能夠隨時獲得充電電流、電壓及電能等參數(shù),電能計量芯片能按照電池的狀態(tài)進行優(yōu)化充電。具體知識見下述部分內(nèi)容.4.1電池充電終止控制方法電池在充滿電以后,如果繼續(xù)進行充電就會在電池內(nèi)部產(chǎn)生析氣,同時電池內(nèi)部的溫度和電壓也將升高,這樣不僅降低了電池的充電效率也將縮短電池的使用壽命。所以需要通過一定的控制方法保證電池不必要的過充。通常可以根據(jù)電池內(nèi)部時間、電壓參數(shù)進行終止充電.4.1.1時間參數(shù)控制法在恒流充電中,根據(jù)電池容量和充電電流估算出充電時間,待充電達到該時間后,立即停止充電或者轉(zhuǎn)為涓流充電。該方法的缺點是,在恒流充電初期,由于電池soc值不同,而使其可接受電流堿小時,恒流充電時間需要調(diào)整,否則容易造成電池過充或者欠充。4.1.2電壓參數(shù)控制法在電池充滿電以后,電池的端電壓將達到最大值。充電過程中,當(dāng)電池端電壓超過設(shè)定的值以后,必須立即停止充電。但是電池的端電壓會受外部環(huán)境以及內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)環(huán)境的變化而變化,并且電動汽車中電池以電池組形式存在,每個單體電池的單體電壓都有區(qū)別。所以電壓參數(shù)控制法也不是非常精確上述兩種控制方法都有各自的優(yōu)缺點,單一的控制方法往往很難達到理想的效果所以很多時候采用兩種方法相結(jié)合的控制方法。混合控制方法也是目前控制電池充電的主要方法。4.2基于標(biāo)準(zhǔn)充電插頭充電基于標(biāo)準(zhǔn)充電插頭的充電樁在對電動汽車充電時,無論是在充電連接確認(rèn)、充電啟停以及充電機輸出功率變化方便都是通過特定的控制導(dǎo)引電路實現(xiàn)的。在工作過程中,控制導(dǎo)引電路不斷的檢測各檢測點狀態(tài)的變化,根據(jù)各監(jiān)測點狀態(tài)達到控制充電的過程。該種模式下,交流充電樁提供220V電壓,16/32A交流電流。4.2.1實現(xiàn)智能充電交流充電樁整個充電過程包括四個階段:充電握手階段、充電參數(shù)配置階段、充電階段和充電結(jié)束階段。在各個階段,充電機和BMS如果在規(guī)定的時間內(nèi)沒有收到對方報文或沒有收到正確的報文,即判定為超時。當(dāng)出現(xiàn)超時后,BMS或充電機發(fā)送錯誤報文,并進入錯誤處理階段。通過前面介紹可知,該芯片內(nèi)部的專用電能計算引擎CE能夠給出充電過程中每一時刻的瞬時電壓、電流,將電壓、電流相乘便得到瞬時功率。芯片內(nèi)部MPU通過功率對時間積分便得到了實際充電的電能。因此本課題開發(fā)的交流充電樁可以基于電能這參數(shù)對充電過程進行控制,即充電初始階BMS將電池剩余容量、所需充電容量等參數(shù)通過車載充電機發(fā)送至交流充電樁。交流充電樁在充電過程中不斷地對所充電能進行精確計量,當(dāng)已充電能達到車載電池所需量時,此時無論BMS是否發(fā)出停止充電命令,交流充電樁可以主動停止充電。此外,BMS在充電過程中不斷檢測整車電池的各種參數(shù),包括整車蓄電池電壓、容量等信息。當(dāng)BMS檢測出車載電池已充滿時,此時,無論交流充電樁是否主動停止充電,BMS都將向車載充電機發(fā)送停止充電命令,既而交流充電樁將停止充電。5結(jié)論經(jīng)過兩個月對汽車充電樁以及電力電子等相關(guān)知識的學(xué)習(xí)和研究，我已經(jīng)了解了汽車的需求和在各個城市對電動汽車充電的要求，經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)查詢，我還學(xué)習(xí)了各個公司對汽車充電樁設(shè)計的要求。也主動上網(wǎng)查找有關(guān)電動汽車的結(jié)構(gòu)，了解現(xiàn)在市場上汽車硬件類型和配置以及現(xiàn)有的充電裝置。在做足這些前提工作后，我又重新學(xué)習(xí)了電力電子技術(shù)，電動汽車工作的原理，在學(xué)習(xí)過程中也遇到了不少問題，有些地方還是有些模糊不清，雖然有些知識點都已經(jīng)模糊，但是通過老師和其他同學(xué)的交流，也解決了不少問題，尤其對三相全控橋的結(jié)構(gòu)和工作原理進行重新學(xué)習(xí)和研究的時候，有些電路和器件的作用不是很懂，我特意找到老師去請教，對不懂得電路進行分析和研究，也很感謝老師不怕厭煩的講解。對三相全橋的學(xué)習(xí)，我通過對課本的深度學(xué)習(xí)，也借助互聯(lián)網(wǎng)這個平臺查閱了幾個關(guān)于三相全橋的電路分析和應(yīng)用。由此我對三相全橋的結(jié)構(gòu)和原理以及汽車充電樁其他電路有了更深刻的領(lǐng)悟和感知。當(dāng)然，我也查找了圖書館里的幾本關(guān)于逆變電路的書籍，對逆變電路進行了深度的學(xué)習(xí)和研究。通過和老師電話交流，我又上網(wǎng)查了逆變電路都在哪些場合哪些產(chǎn)品中應(yīng)用，尤其在工業(yè)和汽車行業(yè)的應(yīng)用。也深刻感受到這些電路轉(zhuǎn)換對汽車電瓶充電有著重要的意義。在學(xué)習(xí)和設(shè)計完硬件后，我又對軟件進行了規(guī)劃和研究。此次設(shè)計的軟件部分是整個汽車充電樁的核心部分，不僅要實現(xiàn)汽車充電的過程，還要有完成計費收費的功能。所以在通信接口上要處理好。因為此次設(shè)計選用的芯片是自帶電能計量功能的，可以直接調(diào)用其中的電能計量模塊，并把結(jié)果輸出在顯示屏上。所以在編程上直接可以省去編寫計費程序，這也大大簡化了這次設(shè)計的流程，我希望在今后我和各位老師通過自身的努力，不斷去嘗試，不斷去改進，不斷去創(chuàng)新，把已有的簡單充電樁設(shè)備進行完善和改進，不光在硬件設(shè)計系統(tǒng)中改進，更應(yīng)該加強軟件編程方面的完善，以開發(fā)更多的智能人機交互系統(tǒng)，便于用戶很好的使用，能為現(xiàn)在急速發(fā)展的中國盡一份力所能及的事。

參考文獻[1]Q/GDW478-201O.電動汽車充電設(shè)施建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則[S].2010．[2]吳春陽,黎燦兵,杜力,等.電動汽車充電設(shè)施規(guī)劃方法[J].電力系統(tǒng)化,2010,34(24):36-39.[3]潘熙,李芳.電動汽車充電設(shè)施的設(shè)計與建設(shè)[J].電力需求側(cè)管理,2012,14(2).[5]康繼光,衛(wèi)振林,程丹明等.電動汽車充電模式與充電站建設(shè)研究[J]．電力需求側(cè)管理，2009， 11(5):64-66.[6]辛建波,溫宇賓,李睿.電動汽車充電設(shè)施建設(shè)需求預(yù)測方法探討[J]．江西電2010,34(