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缺点也显而易见，充电速度慢，通常单次充电操作需 5-10 小时，不能满足电动汽车
的应急性充电需求。交流充电桩为电动汽车提供了随时随地进行电能补给的解决方
案，使用方便，同时对电池寿命的损害较小，是电动汽车日常充电的最佳方式。在停
车场和家庭中安装的充电桩等小型充电设备是市场发展的主流[2]。
由于产业发展和环保理念等因素，国外电动汽车的普及率相对较高，相关的充电
设施的开发和建设也较为领先，已经拥有一批较有影响力的电动汽车充电设备制造公
司及各自的交流充电桩产品[3]。
而国内近年来在政府政策的主导下，也兴起了一波充电设施建设的热潮，针对充
电设备开发和充电设施建设展开了大量的工作，取得了很大的进展。交流充电桩主要由充电模块、自动计量模块、数据采集及中心保护控制模块等部分组成，控制器与计量计费模块连接，可实现电池状态信息显示、充电过程监控以及电能计量计费等功能，其中也有安装 IC卡读写器、数字电表，且与主控板双向通信，
实现 IC 付费功能[4]。与此同时，国内市场上也逐步出现了一些本土设计的交流充电桩产品，如图 1.1 所示。
1.2 防护端口现状
随着我国电动汽车研发取得明显进展，电动汽车充电设施建设也呈现良好发展势
头。2009 年 11 月，国内首座电动汽车示范充电站——上海漕溪电动汽车充电站，在
上海通过专家验收。2009 年 12 月底，由南方电网投资建设的深圳首批两座电动车充
电站和 134 个充电桩正式投入使用，2010年3月，由华北电网投资建设的国家电网系
统第一座典型设计大型电动车充电站——唐山南湖电动车充电站，也正式投入商业运
营。为适应电动汽车产业的迅猛发展，中国各地纷纷建立电动车充电站，地方政府成
电动汽车充电站建设关键推手。2010年以来，北京、天津、河北、河南、上海、江苏、
山东、浙江、福建、湖北、湖南、广西、陕西、四川、重庆等，从沿海到内陆各地，
宣布进入充电站建设的省市已经接近 20 个，全国电动车配套项目已如雨后春笋般涌现。
由于电动汽车充电桩的建设处于初级阶段，大部分的充电桩防护端口采用电磁铁
衔接或者弹簧卡销的方式， 即当使用者需要充电时， 需人为手工打开充电桩防护端口，
当充电完成时人为再次关闭充电桩防护端口。防护端口没有自锁功能，在充电以外的
任意时刻，任何人都可以打开，从而将充电端口暴露于自然环境中，容易引起事故，
或遭到破坏。常用充电桩防护如图 1.2 所示端口简单，成本低，但综合起来有以下缺
图 1.1 部分国内交流充电桩产品 点：
充电桩端口的防破坏能力差，不充电时不能锁
充电桩端口的防雨防尘能力差，密封性不好
充电桩端口采用电磁铁或者弹簧开关方式，开
关速度比较快，容易对人造成意外伤害
充电桩端口的手动操作模式，与充电桩的的自
动化操作不相适应
以上各种原因造成充电桩在实际使用中会产生各种
各样的问题，可能会影响到充电桩的普及，因此有必要
对充电桩充电端口进行重新设计，达到安全防护充电端
口的作用。
1.3 本文的主要工作及意义
本文针对电动汽车充电桩防护端口进行研究，在综合现有技术的基础上，应用机
械设计、电路设计、单片机自动控制、数据通信等技术，设计出一种功能完善、操作
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