基于stm32之电动汽车充电桩设计与实现

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1、基于STM32之电动汽车充电桩设计与实现第1章緒论1.1研究的背景及意义进入二十一世纪以来，伴随着经济的发展和科技的进步，能源和环境问题日益成为各国人民和政府关心的热点。节约能源和保护环境的要求也使汽车行业的发展面临一个转折点，据联合国统计，一个国家石油消耗中汽车的石油消耗已成为主体。在中国，汽车的石油消耗量已成为全国石油消耗总量的重要组成部分，大约占到35%，预计到2020年我国石油消耗总量的55%将被汽车所消耗。我国在石油供给上已是一个石油纯进口国。对石油的依赖影响到我国的经济安全。另一方面，汽车排放的尾气中含有大量的有毒物质，污染大气环境，损害城市居民呼吸

2、系统，并增加地表臭氧含量，加速城市热岛效应，造成城市环境恶化。各个汽车消费大国，如美国、日本和中国等，都在积极探索和推出各类电动汽车(ElectricVehicle,EV)，希望以此来缓解日益增长的汽车保有量与日益减少的能源以及环境保护之间的矛盾电动汽车是全部或者部分以电能作为为动力，完全由二次电池（如铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池）提供动力的电动汽车主要优点是可以减少石油消耗，无汽车尾气污染，被认为是未来汽车工业的发展方向[3]。各国政府为了鼓励和推动电动汽车市场的发展，纷纷制定了相应的政策和支持方案。如美国政府提供了减税额度在2500美元到15000美元之间

3、的优惠政策。2009年上半年，欧盟提供了约70亿欧元的贷款，用于支持电动汽车生产商研发新技术。英国在欧盟各国中电动汽车产业的发展方面处于领先地位，产品和服务拥有国际客户并对本国电动汽车用户最高可提供5000英榜的购车补贴。我国对电动汽车产业和技术的发展高度重视，通过奥运会、世博会、十城千量等示范工程的实施和两个五年计划的科技攻关，使我国电动汽车产业在关键零部件制造技术、整车系统集成技术、电动汽车技术标准、整车测试技术和运行示范方面都取得重大进展，为我国电动汽车产业化之路奠定了坚实的基础。1.2常用电动汽车充电方式和设施介绍根据市场上小型电动乘用车的功率大小一般充

4、电时间为6-l0h，采用单相220V/32A电源，通过车载充电机对电动汽车充电，车载充电机接口一般采用国标三口插座，故没有接口标准问题。充电桩一般是电动汽车进行慢充的主要设备，适合普通电动汽车用户的日常充电。可选择利用夜间低谷电价充电，降低充电成本。快充方式：又称为应急充电，以较大的直流电为电动汽车提供电能补给，一般在20min-lh内完成充电。快充方式可以解决电动汽车动力电池的电能快速补给问题，但是由于充电电流大，充放电时间短对电池的寿命有影响，并对充电的技术和安全性要求高。特点是髙电压、大电流、时间短。目前国内外对快充的电压、电流值和接口的插针定义及控制协议

5、等都没有统一的国家或国际标准。快充方式主要用于充电站，适合用于公共交通中电动汽车的电能补给。第2章充电桩的总体系统设计2.1应用对象分析电池是电动汽车的关键组成之一，为电动汽车提供动力，其循环寿命对电动汽车的使用寿命有重大影响。对电动汽车直接充电有快充和慢充两种方式，其中快充方式对车载电池要求高，在现有的电池技术条件下对电池的损害比较大，会缩短电池的循环寿命；慢充方式主要对象是小型家用电动汽车，这类电动汽车自身携带有车载充电机为电池提供充电保护。交流充电桩采用慢充的方式对电动汽车充电，交流充电桩提供交流电源，车载充电机把交流电转换成直流电对电池充电。这种方式对于

6、保护电池的循环寿命和降低电动汽车使用成本有重大意义。电动汽车电池由一定数量的单体电池通过并联或串联方式组合而成，目前主要的电动汽车生产厂家都是采用镍氣电池和各种使用锂离子技术的电池。文献[14]介绍了一种电动汽车电池的实现方案，该方案由84块锂离子电池单体实现，其中每6个单体串联成一个小电池模块。然后14个小电池模块串联成整个电动汽车电池模块。组成的电池满电荷电压为336V,终止放电电压为268.4V，平均工作电压为312V。为了保护电动汽车电池和提高电池的利用率，电动汽车都配备电池管理系统（BMS),用于动态监控电池的运行状态、准确估测电池旳荷电状态和实现单体

7、电池间均衡充电。2.2功能需求分析电动汽车交流充电桩是和交流电网相连，安装在充电站、停车场等场合，为电动汽车的车载充电机提供交流电源的充电设施。按照实际需求分析，充电桩的基本功能为：提供稳定的交流电源、简单的充电操作、准确计量充电电量、自动收取充电费用、无人值守的工作方式及远程监控等功能。安全保护系统主要作用是在充电桩运行中保护操作人员及设备的安全，主要由电气防护单元、急停控制单元和控制引导单元组成。电气防护单元主要包括充电桩电源输入侧的电气保护和控制系统供电实行电气隔离保护，保障充电桩输出的充电电能质量及保护控制系统可靠运行；紧急停止单元利用急停按钮做为控制设

8、备，在充电桩出现意外情况