杜凡?曾偉?劉小偉?周雨欣?熊雨婷?曹宇科?羅沙?李雙杰

摘要：居民住宅和公共場(chǎng)所使用的“電車(chē)泊”智能電動(dòng)車(chē)庫(kù)。以電動(dòng)自行車(chē)安全充電為基礎(chǔ)，基于GPRS、以太網(wǎng)構(gòu)建成互聯(lián)網(wǎng)+人聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)的智能網(wǎng)絡(luò)模式。通過(guò)自主研發(fā)智能電動(dòng)車(chē)庫(kù)、客戶(hù)使用平臺(tái)、服務(wù)端、自動(dòng)診斷故障系統(tǒng)，為降低充電時(shí)的安全隱患，為達(dá)到安全、快速充電為最終目的一個(gè)服務(wù)于廣大電動(dòng)自行車(chē)用戶(hù)的產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)自行車(chē);安全;快速;充電車(chē)庫(kù)

1 電車(chē)泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)用途

電車(chē)泊系統(tǒng)是主要針對(duì)于小區(qū)的電瓶車(chē)停放問(wèn)題而設(shè)計(jì)出的停放管理系統(tǒng)，相較于在此之前小區(qū)出現(xiàn)的多種問(wèn)題，電車(chē)泊能夠有效的解決電瓶車(chē)停放雜亂、收費(fèi)方式復(fù)雜、電瓶車(chē)停放安全隱患、充電線(xiàn)路散亂交錯(cuò)、電瓶車(chē)充電超時(shí)導(dǎo)致電池?fù)p傷、電費(fèi)準(zhǔn)確收繳、員工私自收費(fèi)等實(shí)際問(wèn)題。

2 電車(chē)泊工作原理

采用脈沖充電，有利于延長(zhǎng)電瓶壽命。脈沖低壓交流電經(jīng)全波整流后是脈動(dòng)直流，當(dāng)其波峰電壓大于電瓶電壓時(shí)，可控硅才會(huì)導(dǎo)通，當(dāng)脈動(dòng)直流電壓處于波谷區(qū)時(shí)，可控硅反偏截止，停止向電瓶充電。因而流過(guò)電瓶的是脈動(dòng)直流電，快速充電，充滿(mǎn)自停。剛開(kāi)始充電時(shí)電瓶?jī)啥穗妷狠^低，充電電流較大。當(dāng)電瓶即將充足時(shí)，充電電壓越來(lái)越接近脈動(dòng)直流輸出電壓的波峰值，充電電流也會(huì)越來(lái)越小，自動(dòng)變?yōu)殇噶鞒潆?。?dāng)電瓶?jī)啥穗妷罕怀涞秸鬏敵龅牟ǚ遄畲笾禃r(shí)，充電過(guò)程停止。經(jīng)試驗(yàn)，三節(jié)電動(dòng)車(chē)蓄電池 36V 串聯(lián)用該充電器只需 2 個(gè)小時(shí)即可充滿(mǎn)。電路簡(jiǎn)單、易于制作，幾乎不用維護(hù)及維修。

本系統(tǒng)主要包括智能云平臺(tái)、智能充電裝置和智能終端APP等三大部分。其中云平臺(tái)包括智能充電調(diào)度系統(tǒng)、管理系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫(kù)。電調(diào)度系統(tǒng)可根據(jù)用戶(hù)和充電樁需求不同，可以調(diào)用多種充電策略，并為用戶(hù)推薦最合適的充電方案，方便用戶(hù)充電。管理系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)充電和用戶(hù)的信息管理：數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和更新。智慧充電裝置安裝有物聯(lián)網(wǎng)感知模塊、控制模塊，互聯(lián)網(wǎng)和充電控制功能。戶(hù)主要是移動(dòng)端APP用戶(hù)，可為其提供便捷的充電服務(wù)。

電車(chē)泊系統(tǒng)是一個(gè)類(lèi)似于車(chē)庫(kù)的一個(gè)系統(tǒng)，此系統(tǒng)主要是能通過(guò)車(chē)輛在使用電車(chē)泊系統(tǒng)時(shí)能夠相對(duì)集中的將電瓶車(chē)停放至電車(chē)系統(tǒng)中，同時(shí)這個(gè)系統(tǒng)在電瓶車(chē)停放至區(qū)域后，有自動(dòng)有一個(gè)“門(mén)禁”系統(tǒng)不是電瓶車(chē)主，或者是用戶(hù)授權(quán)的人員，無(wú)法進(jìn)入。這更利于物業(yè)對(duì)于用戶(hù)的管理。

充電站設(shè)備安裝好后，管理人員可根據(jù)自己實(shí)際情況任意設(shè)置，設(shè)備設(shè)置有多重保護(hù)措施，系統(tǒng)性能安全可靠。對(duì)于此系統(tǒng)中還設(shè)置了兒童防護(hù)系統(tǒng)，防止兒童觸電，而且此系統(tǒng)不僅對(duì)兒童自身的安全考慮，同時(shí)也保護(hù)充電設(shè)施不被兒童無(wú)意破壞。所以充電插口都配有獨(dú)立安全門(mén)，預(yù)防兒童無(wú)意觸電安全風(fēng)險(xiǎn)和兒童毀壞充電插口和放入異物，導(dǎo)致在使用時(shí)產(chǎn)生電火花引發(fā)火災(zāi)。

充電過(guò)程中的保護(hù)措施還包括：云智能充電能夠?qū)﹄娖寇?chē)充電過(guò)程 24 h 全程監(jiān)控，精準(zhǔn)管理到每一輛電瓶車(chē)充電，且每隔1 min自動(dòng)巡查采集數(shù)據(jù)，繪制成充電心電圖，實(shí)時(shí)判斷火災(zāi)險(xiǎn)情并分析。電瓶車(chē)云智能充電系統(tǒng)基于GPRS、互聯(lián)網(wǎng) + 物聯(lián)網(wǎng) + 人聯(lián)網(wǎng)的模式，通過(guò)智能充電樁、主機(jī)、通訊設(shè)備、服務(wù)端和移動(dòng)客戶(hù)端應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化管控。采用了多級(jí)防過(guò)流、防短路、防漏電、防雷、防過(guò)充、限流等安全保護(hù)措施。智能充電樁可識(shí)別電池類(lèi)型和各種技術(shù)參數(shù)，做到實(shí)時(shí)監(jiān)控充電電流、電壓監(jiān)控、異常斷電、充滿(mǎn)自停充電，以保證充電安全如圖1。

3 電車(chē)泊系統(tǒng)對(duì)生活的影響

3.1 電車(chē)泊系統(tǒng)對(duì)火災(zāi)的防護(hù)

很多用戶(hù)在使用電瓶車(chē)的使用時(shí)都會(huì)對(duì)電瓶車(chē)進(jìn)行過(guò)度充電，一般的情況下，八小時(shí)的充電，完全能夠?qū)㈦娖寇?chē)充滿(mǎn)電，也足夠用戶(hù)使用，但是仍有大部分用戶(hù)會(huì)對(duì)電瓶車(chē)進(jìn)行過(guò)度充電，希望能夠多充點(diǎn)電，這樣不僅不能多充電更加會(huì)減少電瓶車(chē)電瓶的壽命，增加電瓶的負(fù)擔(dān)，同時(shí)也增加了安全隱患，車(chē)主在使用電瓶車(chē)時(shí)也更容易引發(fā)火災(zāi)，嚴(yán)重的情況還可能造成電池負(fù)擔(dān)過(guò)大從而導(dǎo)致電瓶發(fā)生爆炸。

電車(chē)泊系統(tǒng)能夠有效的預(yù)防這一情況，在電瓶車(chē)進(jìn)行充電時(shí)會(huì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)電瓶車(chē)電瓶的實(shí)時(shí)情況，通過(guò)云系統(tǒng)與主機(jī)連接，則自然形成一個(gè)安全的閉環(huán)充電網(wǎng)絡(luò)，從開(kāi)始到結(jié)束，每一分鐘系統(tǒng)自動(dòng)巡檢自動(dòng)判斷充電情況并檢測(cè)電池性能，即刻發(fā)送到服務(wù)器，并在接口處可查詢(xún)。

3.2 電車(chē)泊系統(tǒng)相應(yīng)的防盜系統(tǒng)

傳統(tǒng)的電瓶車(chē)都沒(méi)有很好我防盜系統(tǒng)，大多數(shù)人都停放在家附近，不能夠?qū)崟r(shí)的掌握到電瓶車(chē)的情況，而電車(chē)泊所有的主機(jī)均通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)聯(lián)到云服務(wù)器，相對(duì)應(yīng)的智能充電口在系統(tǒng)里都有唯一的ID號(hào)碼組，當(dāng)通過(guò)車(chē)主插入充電口并與自身APP相連，電車(chē)泊系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)打開(kāi)充電聯(lián)鎖，當(dāng)有人未通過(guò)APP強(qiáng)行將電源斷開(kāi)時(shí)，電車(chē)泊系統(tǒng)將會(huì)通過(guò)APP給用戶(hù)發(fā)短信，用戶(hù)可在第一時(shí)間了解到電瓶車(chē)的動(dòng)態(tài)。

電車(chē)泊系統(tǒng)不僅僅在于充電于電瓶車(chē)防盜方面，更加是的是為了能夠改善小區(qū)的治安問(wèn)題，目前小區(qū)的電瓶車(chē)的主要停放位置并沒(méi)有固定，而且加上小區(qū)對(duì)于電瓶車(chē)主來(lái)說(shuō)還存在著收費(fèi)亂和亂收費(fèi)的現(xiàn)象，讓小區(qū)的電瓶車(chē)問(wèn)題日漸嚴(yán)重，而我們“電車(chē)泊”去智能充電系統(tǒng)能夠很好的解決這個(gè)問(wèn)題，這也是我們對(duì)于其他云智能設(shè)備的優(yōu)勢(shì)。

4 總結(jié)

電車(chē)泊云智能電瓶車(chē)快速充電系統(tǒng)是為電動(dòng)自行車(chē)日常通勤用戶(hù)提供戶(hù)外公共充電的解決方案，安裝在小區(qū)、園區(qū)和商業(yè)樓宇等用戶(hù)生活、工作區(qū)域。充電柜是為外賣(mài)、快遞等物流垂直領(lǐng)域提供的電池存儲(chǔ)、充電解決方案，擺放在外賣(mài)快遞集中商圈、商鋪以及站點(diǎn)。

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基金項(xiàng)目：本文系2019年四川省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目“電車(chē)泊智能充電車(chē)庫(kù)”（編號(hào)：S201914262082）。

作者簡(jiǎn)介：杜凡（1993—），男，研究生，研究方向：機(jī)械工程。

（作者單位：1.西南交通大學(xué)希望學(xué)院;2.新都區(qū)毗河中學(xué)）