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从实际情况来看,非再生能源与再生能源均属于一次能源。在这其中,天然气、石油以及煤炭均属于非再生能源。据了解,非再生能源的形成周期极长。在能源危机的影响下,新能源开发逐渐成为学界的主要研究内容。以汽车产业为例,该产业的能源消耗量非常惊人。随着社会经济的发展,国民收入水平越来越高。与此同时,家用汽车的数量越来越多,导致石油资源的消耗量直线上升。基于这一点,新能源汽车获得了巨大的发展空间,并逐渐成为推动社会经济发展的核心要素。在此基础上,笔者选取电动汽车充电桩为切入点,详细分析社会经济发展与新能源汽车之间的关系,并对相关领域展开深入探究。通过这种方式,既可以推动行业发展,又能完善新能源汽车领域的理论研究体系。
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第 1 章 绪论
1.1课题背景
从实际情况来看,非再生能源与再生能源均属于一次能源。在这其中,天然
气、石油以及煤炭均属于非再生能源。据了解,非再生能源的形成周期极长。在
能源危机的影响下,新能源开发逐渐成为学界的主要研究内容。以汽车产业为例,
该产业的能源消耗量非常惊人。随着社会经济的发展,国民收入水平越来越高。
与此同时,家用汽车的数量越来越多,导致石油资源的消耗量直线上升。基于这
一点,新能源汽车获得了巨大的发展空间,并逐渐成为推动社会经济发展的核心
要素。在此基础上,笔者选取电动汽车充电桩为切入点,详细分析社会经济发展
与新能源汽车之间的关系,并对相关领域展开深入探究。通过这种方式,既可以
推动行业发展,又能完善新能源汽车领域的理论研究体系。
1.2研究目的
在研究过程中,笔者认为新能源汽车产业会受到电动汽车充电桩的影响,产
生较为积极的变化。在 2016 年,国务院办公厅结合行业特点,制定了一系列优
惠政策,对电动汽车行业实施资源倾斜。与此同时,国务院也发布了新的行业检
测标准。在其影响下,电动汽车充电桩变得越来越重要。需要注意的是,电动汽
车的发展与电动汽车充电桩密切相关。简单来说,前者的发展速度过快,导致后
者的数量与质量逐渐无法满足用户需求。除此之外,电动汽车充电桩的充电速度、
生产规模以及使用安全性都会对电动汽车行业构成显著影响。在新标准的影响下,
电动汽车充电桩的生产效率与生产规模均呈上升趋势。因此,企业要集中内部资
源,加大产品研发力度,提升电动汽车充电桩的安全性、兼容性以及适用性。通
过这种方式,既可以推动企业发展,又能拓宽行业的利润空间。
1.3研究意义
大力发展电动汽车,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
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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。
1.4国内外动态
现阶段,国外的充电技术水平与产品质量远胜国内。在现代化信息技术的影
响下,充电产品获得了巨大的发展空间。具体而言,安全化、智能化以及多样化
均属于充电产品的主要特点;②在 LIN、RS485 以及 CAN 等技术的影响下,安全
化、高速化以及多样化均属于监控系统的主要特点。据了解,水力发电与核能发
电是法国的主要发电方式。数据统计显示,法国的水电站提供了 1/6 的电力,核
电站提供了 3/4 的电力。因此,法国的电量系统拥有价格低廉、能源干净以及电
量充足等特点。在实践过程中,法国政府结合实际情况,跟雷诺、PSA 以及 EDF
等公司齐心协力,完成了电动汽车的研发。随后,法国政府选取拉罗切里为试点
城市,生产了 50 辆小型 4 座电动车。不仅如此,该地区还拥有 12 座充电站。以
日本为例,该国的新能源汽车起步较早,充电器的质量与充电速度远胜国内。在
此基础上,日本的电动汽车越来越多,并逐渐成为大众的主要代步工具。以美国
为例,该国的新能源汽车数量极多。究其原因,充电速度与产品质量是美国充电
设备的核心优势。First Solar 结合区域特点,选取加利福尼亚为试点城市,并将快
速充电桩建在了高速公路上。在这种情况下,司机仅需 3.5 小时,便可完成充电。
截止到 2010 年,重庆、河南、湖北、浙江、北京以及上海等地区先后着手
建造充电站。在研究该领域时,北京交通大学选取单体充电机为切入点,详细分
析了 30kw 单体充电机的产品性能与产品质量。需要注意的是,30kw 单体充电
机具有极强的兼容性。简单来说,研究人员可以采用三台联动的方式,对输出电
压进行调整。据了解,30kw 单体充电机的充电模式较多,充电速度非常快。截
止到 2012 年,国内共有 7400 个慢速充电桩以及 36200 个快速充电桩。随后,党
中央结合实际情况,制定了一系列优惠政策,对电动汽车行业实施资源倾斜。在
其影响下,科研院、高校以及企业等主体倾尽全力,攻克了多个技术难关。在此
基础上,该产业逐渐成为推动区域经济增长的核心要素。
3
1.5课题研究内容
系统是基于单片机控制的充电桩设计。设计路线安排如下,第一章需要查阅
很多设计系统相关的背景资料,了解当下先关技术领域的现状,分析不同技术的
优势,分析现有产品的优点以及不足,以便于更好的设计系统功能,更加完善的
完成系统设计要求,这样就可以确定系统的最终功能,便于进行后续的设计。第
二章需要对系统的整个功能进行设计,完成系统的功能架构,分析各个功能之间
的连接关系、逻辑功能关系。对核心的功能进行详细的分析,有哪些相关的技术
可以实现此功能,并进行对比分析,最终选择出最合适的技术方案实现对应的功
能,技术方案对应着详细的器件清单,为后续的硬件电路设计做好准备工作。第
三章是对系统电路部分进行设计,有了具体的器件型号,以核心的器件为基础,
进行外围电路的设计,对所有的功能进行硬件电路设计,进行原理分析,设计出
所有功能的电路图。第四章对系统的软件部分进行开发,硬件设计好后,只有配
合软件代码系统才可以实现功能,对各个功能进行单独的软件设计,最终实现软
件功能。第五章将设计好的硬件和软件进行组合,调试前几章节设计的内容,对
整个系统进行测试,实现系统要求功能。
4
第 2 章 电动车充电桩的方案设计
2.1 电动车充电桩的工作原理
在研究过程中,笔者发现酸蓄电池是充电桩的重要组成部分。究其原因,性
能好、价格低以及容量大均属于酸蓄电池的主要特点。以性能好为例,部分电池
存在记忆效应。也就是说,充电时长以及储备电量会对电池构成显著影响。对酸
蓄电池来说,其记忆效应并不明显;以价格低为例,生产成本与产品销量密切相
关。酸蓄电池的原材料较少,生产成本不高,降低了电动汽车的推广难度;以容
量大为例,电动汽车的行驶里程会受到容量的影响,产生较为明显的变化。因此,
设计人员要结合实际情况,不断扩大电池容量。不过,蓄电池也存在一定的局限
性。具体而言,充电时长与充电频率会对电池寿命构成显著影响。除此之外,放
电过度也会对酸蓄电池的使用寿命造成负面影响。不仅如此,酸蓄电池的体积较
大,携带难度极高。需要注意的是,泛充、均充、快充以及涓充均属于充电过程
的主要环节。以涓充为例,该环节会产生热能,并对电池质量构成负面影响。基
于这一点,研究人员要以微处理器为基础,提前检验电压大小,从而提高电流的
稳定性;以快充为例,该环节会增大电压。随着电压的上升,均充会取代快充,
继续输送电能。在均充阶段,电压会变得越来越稳定,电流逐渐呈现出下降趋势。
随着电流的下降,泛充会取代均充,完成电能输送。由此可见,充电桩的工作原
理并不复杂,但充电环节较多。在这种情况下,研究人员要以充电环节为基础,
不断优化产品性能,具体包括充电速度、使用寿命以及产品安全性等等。
2.2 方案概述
2.2.1 方案比较
表 2.1 MP3 方案的比较
单片机
AD 转换芯
片
变压器
显示器
5
方
案
一
AT89C51
AD0804
\
2 个 LDD 数
码管
方
案
二
AT89C52
LM331
\
2 个 LDD 数
码管
2.2.2 方案论证
表 2.2 MP3 方案的认证
开发
难度
稳定性
芯片
数量
材料
可否买
价
钱
综合
评价
方案一
一般
稳定性
一般
2
易买
高
9
方案二
简单
稳定性
一般
2
易买
低
10
2.2.3 方案选择
结合图表表明,可以知道,思考到研究难度还有研究耗费两个层次来说,措
施二是极其好的一个措施,有着研究难度较低。稳定性更好,使用的芯片很少,
并且原料市场也易于采购,价钱较低。而其他的措施,首先是研究难度较高,其
次研究耗费较多,因此综合思量,我采取了措施二。
2.3 主要芯片介绍
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