随着电动汽车的发展普及,电动汽车充电桩市场也逐渐扩大。电动汽车充电桩朝着更加智能化、规范化、人性化、高效化的方向发展。我国公共电动汽车充电桩普及率还比较低,随着新型充电桩国家标准的出台,有一部分充电桩接口已经无法满足国家标准。而有些小型充电桩与其他设备无法进行数据通信,其智能化水平,维护效率都比较低,安全性能也有待提高。针对这种需求。本文设计了一种单相交流充电桩系统,该系统硬件部分采用模块化设计,集成了GPRS通信、电能计量、控制引导、电气防护等功能,结合基于μC/OSⅢ的控制软件、基于EMWIN的人机交互界面、基于算法优化的电量计算方法,可以实现电动汽车自动充电控制、过压过流自动防护、高精度用电量计量、充电及故障数据实时上传、触屏操作等功能,不仅提高了充电安全性能,还提升了用户充电体验和管理维护体验。本文首先对充电桩市场进行了前期调研,介绍了目前国内外的主流充电桩设备技术参数,然后结合目前充电桩市场需求,提出了本充电桩系统的技术功能指标和本文的研究内容。首先针对目前充电桩普遍使用的电能计量方法进行理论分析,提出了一种加窗FFT算法计算用电量的方法;接着对充电桩系统硬件电路做了详细的整体方案设计,按照不同的功能需求进行了模块化分类,并对每个电路模块及模块之间安全稳定的通信机制进行了设计,主要包括:辅助电源模块设计、主控芯片模块设计、电能计量模块设计、射频通信模块设计、控制引导模块设计;然后使用μC/OSⅢ操作系统作为软件的底层开发环境,设计了面向用户的软件工作流程,合理划分了各控制子程序的功能,并基于μC/OS系统的任务控制、进程通信、内存管理机制对核心任务进行设计;最后,基于EMWIN界面库及LabVIEW图形编程软件设计了充电桩系统的人机交互界面及后台管理系统。本文最终研制出了一台220V/32A,7KW的单相交流充电桩实验样机,并对其进行了各项功能以及指标的测试,接着对电能计量算法进行了硬件仿真,将计算数据与直接读取电能计量芯片的值进行对比,验证了加Hanning窗的FFT算法在电能计量领域的实用性。从测试结果来看,本文设计的充电桩系统总体上达到了功能目标要求,但也存在着一些缺点和不足,后续将继续深入研究。