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基于PLC的电动汽车智能充电站(设计源文件+万字报告+讲解)（支持资料、图片参考_相关定制）_文章底部可以扫码
摘要：随着社会的不断发展，人类对石油资源的需求也越来越高了，能源提供和需要已经有了非常大的矛盾。据数据统计，自2012年开始，传统的燃油汽车的消耗石油的比例就已经到达了33.6%，汽车的尾气也是污染空气最重要的一种原因，所以节能减排就已经是每个国家和每个汽车行业都越来越非常重视的一个话题。因此电动汽车就被生产出来了，电动汽车拥有非常多的优点，例如零排放，节能等等。然而因为电动汽车的行业已经是未来汽车发展的一个目标，所以目前中国充电站和电池交换站等等其他的新能源的汽车基础的设备已经开始进程非常非常的慢了。而且覆盖面也已经慢慢变小了，造成了电动汽车很大的一个进步空间。本文中所研究设计的就是电动汽车的充电站。此项研究对推动电动汽车的产业有着非常重大的帮助。本本文中所研究的电动汽车充电站，嗯，借鉴了国内外非常优秀的电动汽车充电站，一些非常成熟的经验和宝贵的经验，我查阅了非常多的相关资料，了解了国内外电动汽车充电站地发展和研究成果，分析了电动汽车充电站的各种优点和缺点。制定了一系列有关电动汽车充电站的一个整体方案，根据电动汽车充电站的主控单元去入手分析，就发现可用可编程控制器，也就是plc的工作原理，去选择电动汽车充电站的硬件，设计出了电动汽车充电站的一个非常完美的控制系统。以及人机交互模块和计费剂量系统模块儿，还有语音模块儿和打印模块儿等等，不仅成功地完成了控制系统软件的设计和触摸屏的软件设计，以及各模块通讯协议的设计等等，尤其是plc程序的设计，这样就可以满足每个地方的数据需要。而且可以持续的去实现和完成电动汽车充电站的设计。与此同时，还利用了射频式非接触的读写方式，去完成了充电站计费系统的一些功能。在自主研发的上位机系统管理软件都可以去实现这样的使用，而且在终端装置可以检测到数据的存储，还有处理和分析，方便管理者去统计和分析。本文中研发的电动汽车充电站具有保护系统，还有处短路保护和漏电保护之外，同时还有紧急按钮可以去嗯，遇到紧急危险情况时停止充电功能，按照这样的设计方案。电动汽车充电站操作非常的简洁，而且提供的电源电压在220V左右。额定输出的攻略在7000瓦左右，运行起来非常的安全，可以实现预期每一个地方的功能，而且非常利于推动电动汽车行业的发展。
关键词：电动汽车；充电站；PLC；系统。
Intelligent Charging Station of Electric Vehicle Based on PLC
Absrtact: With the continuous development of society, the demand for petroleum resources has become higher and higher, and there is a very big contradiction between energy supply and demand. According to statistics, since 2012, the proportion of oil consumption of traditional fuel vehicles has reached 33.6%. Automobile exhaust is also one of the most important reasons for air pollution, so energy saving and emission reduction has become a topic of increasing importance in every country and every automobile industry. Therefore, electric vehicles have been produced, electric vehicles have many advantages, such as zero emission, energy saving and so on. However, because the electric vehicle industry has become a goal of future automobile development, the current process of China’s charging stations and battery exchange stations and other new energy vehicle-based equipment has begun to be very slow. And the coverage has slowly become smaller, resulting in a lot of room for improvement of electric vehicles. The charging station of electric vehicle is studied and designed in this paper. This research is of great help to promote the electric vehicle industry. In this paper, the electric vehicle charging station studied in this paper, well, draw lessons from the very excellent electric vehicle charging station at home and abroad, some very mature experience and valuable experience, I have consulted a lot of relevant information, understand the development and research results of the electric vehicle charging station at home and abroad, and analyze the advantages and disadvantages of the electric vehicle charging station. A series of overall plans about the charging station of EV are formulated. According to the analysis of the main control unit of the charging station of EV, it is found that programmable logic controller (PLC) can be used to select the hardware of the charging station of EV, and a very perfect control system of the charging station of EV is designed. As well as human-computer interaction module and dosimetry system module, voice module and print module, etc., not only successfully completed the control system software design and touch screen software design, as well as the communication protocol design of each module, especially the PLC program design, so as to meet the data needs of each place. And it can realize and complete the design of charging station of electric vehicle continuously. At the same time, the radio frequency non-contact reading and writing mode is used to complete some functions of charging station billing system. The system management software developed independently can be used in this way, and the storage of data can be detected in the terminal device, as well as processing and analysis, which is convenient for managers to statistics and analysis. The electric vehicle charging station developed in this paper has a protection system, besides short circuit protection and leakage protection, it also has an emergency button to stop charging in case of emergency danger. According to this design scheme. Electric vehicle charging station operation is very simple, and the supply voltage is about 220 V. The strategy of rated output is about 7000W. It runs very safely. It can achieve the expected functions of every place, and is very conducive to promoting the development of electric vehicle industry.
Key words: electric vehicle; charging station; PLC; system。
绪论 3
1 国内外研究现状 4
1.1 电动汽车充电方式 4
2 电动汽车的充电设施 5
2.1 充电站 5
2.2充电柱 6
2.3 换电站 7
3 充电站的总体设计方案 8
3.1功能需求分析 8
3.2 总体方案设计 9
3.2.1 设计原则 9
3.2.2 系统整体方案 10
4交流充电桩控制系统硬件设计 11
4.1 PLC 控制特点 11
4.1.1 PLC 工作原理 11
4.1.2 PLC控制特点 11
4.2 交流充电桩系统结构 12
4.2.1 主控模块的选择 12
4.2.2 人机交互界面 14
4.2.3 通讯模块 15
4.2.4 读写卡模块 16
4.2.5电能计量单元设计 17
4.3电器部分设计 17
5 结论与展望 18
5.1 结论 18
5.2 建议 19
绪论
我国的社会发展进步越来越会人们，大部分都已经拥有汽车，汽车也成为了每家每户必备的一个东西。从而大家对石油资源的需求也是越来越高了，能源供需的矛盾就变得非常非常的严重。据统计说，2012年，传统燃油汽车就已经消耗石油的比例达到了33.6%，这根传统的燃油汽车相比。电动汽车具有了非常高效率，而且很少污染环境，噪声很低的一种非常环保的优势，是可以实现交通能源动力系统转型，已经是非常有可能的一种趋势。单纯的电动车有80%以上都是把电能转成汽车的动能，不仅考虑到了核能，风能和其他可以发电的能源，以及综合发电的一种效率，输出网络的损耗等等原因，这样原始电路转换成汽车动能的效率在20%到30%之间，然而传统内燃机汽车最终的效率为12%左右，因此我们发现电动汽车比传统汽车的能耗减少了非常非常多。这些年，国家发布了一系列关于扶持电动汽车行业和与之相关的一些行业的政策。2011年，国家就已经把电动汽车列入了八六，三重大专项指出我们国家的电动汽车里共有三种，第一种是燃料电池汽车混，还有混合电动汽车，以及最后一种纯动力汽车。十城千辆节能与新能源汽车示范推动应用工程，计划用三年的时间做城市里面的市政，邮政，公务领域，出租等等领域都支持政策关于电动汽车的。大约有十个城市都没推出了1000辆新能源的电动汽车去进行这样的领导能力，努力去让中国人民更多的去使用电动汽车。2012年，电动汽车就已经占领了市场10%的份额。同一年时间，又发布了汽车产业调整和振兴的规划，实现了50万辆汽车，新能源的生产，销售，占所有汽车销量的5%。而且国家还发布了一则通知，那就是个人去购买插电式混合电动汽车和纯电动汽车，都可以享受五到6万元的补贴。中国作为一个汽车非常大的市场的国家，为了去降低对石油的消耗，我们决定努力发展电动汽车，这已经成为了国民的一种必然选择。电动汽车充电系统呢，也是维持电动汽车能够正常运行的一种非常重要的一部分，对电动汽车有非常重大的推动作用。这几年政府一直在鼓励使用电动汽车，也在鼓励电动汽车行业的发展。不过国内现在大部分的充电站标准都不统一，导致很多国内的充电站和汽车新能源的基础配件进程都非常的慢，而且覆盖面也不怎么大规模，数量也特别少。而且我国电动汽车充电站的特点也没有实现，非常规模化的一种运营方式，就电动汽车充电站技术大部分还在处于上升阶段。因此，本文根据各种资料和实际情况去设计研究了现在文中所说的电动汽车充电站。
1 国内外研究现状
1.1 电动汽车充电方式
按照现在电动汽车充电电池的技术，还有一些特性，电动汽车充电的方向主要分为车载充电和非车载充电这样的两种方式。车载充电可以分为慢充，快充和快换三种方式。
慢充方式：这是一种非常常见的采用恒压恒流的充电方式，对电动汽车进行充电，而且它的规格是电网电源电流单相220V/16A进行充电，充电的时间呢一般就是六到十个小时。与它相关的充电器的成本也是非常低的，带有车载充电器的电动汽车。用充电装置和小型的充电站去进行充电。车载充电器一般是纯白色轿车的一种非常基本的充电的装置。电机是它的标准的配置，它被固定在车上，或者是放在后备箱里面，而且因为它只能是只能把车载充电器的插头插在提供220V电源插座上面就可以去完成充电了。由此发现，充电过程一般都是用户一个人去完成的。这样的充电方式对电网也没有什么特殊的要求，只要可以照明要求的供电质量就可以使用。电动汽车另外一种充电的方式就是小型充电站，小型充电站的充电机一般都是设置在街边超市等人口比较密集的地方，而且采用的是一般的充电电流去充电。电动汽车的驾驶员，他们只要把车放在附近的地方，接上电线就可以完成充电，而且是以计费的方式，或者是投币或刷卡来收费的，充电的功率一般在五到1万瓦，采用的是三相四线制的380V供电和单项220V去供电。一般充电的时间是一到两个小时，充满的话就需要五到八个小时。不过这样的话，就很难去满足那些需要长距离驾驶的用户。
快充方式：快充方式又被叫作市应急充电，一般主要就是在大型充电站去完成的，他的目的就是在短时间内去给电动汽车进行充电。充电的时间要和燃油汽车加油的时间非常的相似，这样的充电是以150到400安的充电电流为电池去充电，与前者相比的话，安装的成本是非常高的，而且充电方式充电的功率很大，一般是大于3万瓦的，采用的是三相四线制，380V供电的充电的时间一般要。在十到30分钟，这样的充电方式，电流非常的大，而且目前收到受到电池技术的影响，会冲动，会造成蓄电池非常过热，而且会缩短电池使用的寿命，对充电站的技术和安全性也非常的高，到现在为止，这样的充电方式的充电插口的针脚定义电流值，电压值控制协议的。还没有一个非常完全统一的标准，都是每一个厂家自己去设定的。
快换方式：快换方式是电动汽车最方便，最快速的一种充电方式，它是利用换电站直接给换车载电池组来补及电能，时间和传统燃油汽车加油的时间是差不多的，但是这种方式有一个唯一的缺点，那就是需要实现车载电池组的标准化，电池组外形和容量必须是一样的，而且在会。换过程中必须要有非常专业的人员去进行操作。这种方式的优点是电动汽车电池不需要现场充电，而且电池更换的时间是非常短的，快充方式，充电的时间也很短，但受到现在一些电池技术的限制，充电的时间。步骤中需要电流非常大，会降低电池的使用寿命。米，而且会污染环境，对电网也有非常大的影响，换电对电池标准化要求很高，慢充方式，尽管充电的时间长，但可以充分的利用电力进行充电，降低充电过程中而花费的成本，这样就可以提高电效率和延长电池的使用寿命。
2 电动汽车的充电设施
2.1 充电站
电动汽车的充电站和现在的加油站非常的类似，充电站就是按照功能可以化为划分为四个子模块儿，第一个是配电系统，其次是充电系统，再然后是电池调度系统，最后就是充电站监控系统。充电站的主要设备包括了充电机，充电监控系统和充电座，用户能够根据自己的需求去选择快充，慢充和快换这样三种充电的方式。其中的一种，却不解自己的电量，南充一般比较多的是交流充电，可以用220V和380V的电压，快充，充电比较多的是直流电路，目前建充电站没有利益可以去获取，不过国家电网，中海油，南方电网，中石化，中石油等大型企业。都发挥了自己的特长，在全国建立了很多的充电站。虽然这些企业纷纷的去努力圈地。建造电动汽车的充电站，但是有一个非常难解决的问题，那就是我们国家现在还没有出台关于电动汽车和充电站相关方面的一些标准和政策。图一-依旧是福建省在厦门简历的首座充电汽车充电站，这样，这个充电站充电的容量有21万伏安，还有两台直流充电机和两台交流电的充电柱，这样可以同时满足两台中型车辆和两台小型车辆同时充电。
2.2充电柱
充电柱式电动汽车充电站中非常重要的一个设备，他有交流充电柱和直流充电座两种类型，主要是固定在路边或者是停车场内，利用专门的充电接口和采用传导的方式，去为车载充电机里面的电动汽车充提供交流电能，而且有一定的通信和计费安全。防护的功能在普通情况下，我们所说的充电座位交流为交流充电座大部分是安装在电动汽车外的，他和交流电网连接在一起，为电动汽车车载充电器提供交流电源的供电的装置，而且同时还有计费剂量的功能。图一-2就是为北京与彭恒利科技有限公。公司生产的电动汽车去做的交流充电座，交流工作电压是220V左右，额定的输出功率为3.5千瓦和7000瓦两种类型。
2.3 换电站
换电站是电动汽车充电站必须要使用的一个设备，它是利用更换电池的方式去完成对电能的补给。用户从租赁公司租来的电池，在换电站中去更换电池，换电站，可以把用户换下来的电池去做集中的一个充电行为，并去。维护和保养他们换下来的电池，换电站占的面积相对来说是比较小的，而且他不太需要很多停车位，每次操作的时间很短，电池壳非常集中在电和较低的是进行充电，非常利于减少充电的成本和。电网风骨提高了电动车的运营方式，而且统一管理这些电池能够简便地对电池进行一定的保养和维护，并延长电池的使用寿命，降低大家对电池消费的成本。但是现在中国的电动汽车生产行业，对动力电池组的规格和通信接口以及充电还没有完成，非常标准化的一个规定，就现在的设计条件来说，电池组非常的重要，而且需要有非常专业的人员去进行这样更换的操作。图一-3是浙江嘉兴服务区的换电站。试运营期间，参与童心的电动汽车1000米就平均要消耗掉的电量是22.15千瓦每小时，而且每次换电的平均时间在八分钟左右。
3 充电站的总体设计方案
现在电动汽车的发展已经非常非常普遍了，电动汽车的发展不仅可以解决大气污染，还有全球气温上升这样两个非常大的难题，而且呢，现在最近发布的节能与新能源汽车规划草案中还说，要以纯电动汽车作为非常主要的一种战略取向。有很多专业人士说，纯电动汽车的发展有三个非常严重的问题，一个是缺失了一个非常标准的规定，还有一个是配套的政策不是非常的完美，第三点就是基础设施和规划都没有很有序的进行。
3.1功能需求分析
电动汽车的充电站主要有交流充电技术，也就是交流充电的装置，它是固定在地面或者是墙壁上面的，通过传到的方式为充电。提供交流电，再经过转化为直流电以后，为电动汽车的动力电池去完成充电，所以交流充电柱的基本功能就是一提供交流电源，二，提供人机交互的界面。三，提供语音提示功能，是提供正确的计费计量系统打印票据功能。以及监控充电柱运行的状态等等。他的技术要求是以下几点：
1.要完全符合国家颁布的关于电动汽车充电的指导意见和要求中所有对交流充电装置的一些规定的指标。
2.充电站提供的交流电源电压一般的范围在220V左右，频率要在50赫兹左右，额定输出的功率要在7000瓦左右。
3.在设计人机交互界面的时候，一定要显示充电柱操作的信息，充电的电量，运行的状态和计费信息等等非常重要的一些数据。
4.在设计刷卡机的时候，一定要设计支持低频埃塞卡付费的方式，而且一定要去配置一个相关的打印机，用来提供票据和打印的功能。
5.一定要留下非常多功能的一些电能表的表位，然后方便去进行一些交流电的充电计量。
6.必须提供非常完美的通信功能，而且一定要上传交流电充电柱的运行状态的一些数据，必须接受远程的指控命令才可以。
7.要有对充电柱运行状态的综合检测，还有保护的能力，比如如何运行状态的监测，以及故障状态的监测，充电计量和充电过程中一些联动的控制，保护，过流保护，短路等等，而且一定要设计紧急开关，还有紧急操作间等等。
8.所有的设备一定要有语音提示的功能。
9.在系统里面交流充电，祝所有的形象一定要符合国家电网公司统一的标准，而且要有明显的发光提示嗯，怡宝在夜间的时候，大家可以方便地去找到它，而且设备必须要有遮雨的功能。
3.2 总体方案设计
3.2.1 设计原则
1）实用性原则
实用性原则主要是讲电动汽车，它作为一种发展前景非常好的交通工具，在以后的市场一定有非常巨大的收益，而充电柱作为发展电动汽车行业非常重要的一个设备，他有非常大意义的社会效益和经济效益实用性的主要就是有几个方面体现出的一个。这触摸屏界面非常的友好，可以让用户一下就可以看清和理解。第二个是为了满足不同用户，他们的不同需求，我们提供了非常多不同方式的充电方式。第三点就是模块化的设计，它既便于安装，又便于维护的第四点就是让使用不同的气候和外界的环境因素让这个范围更加的广泛。
2）安全性原则
安全性原则主要是讲电动汽车充电柱一般是在安装在汽车停车场和人口比较多的地方，所以安全问题是非常重要的，它其中就涉及到了一定要设置电气保护的装置，确保人员的安全和设备的安全，而且他一定要有防误操作的设计，以免因为失误而引起的安全事故。他还需要有防爆和防盗的设计。
3）智能化原则
智能化的原则是指充电座面向的用户就可以直接去进行操作，没有工作人员看守。从而实现自动化的操作过程，可以让用户和机器相互交互使用。智能化设计一定要考虑到系统自动化的操作，不需要工作人员去做任何的干涉，人机界面要非常的友好，便于操作。
4）可靠性原则
电动汽车的可靠性主要就是通过充电，住在规定的条件下面一直工作，而且平均没有故障的时间要长一些，主要包括一些方面，那就是
