電動自行車智能充電管理系統(tǒng)的設(shè)計

時間：2024-11-13作者：安科瑞電子商務(wù)（上海）有限公司瀏覽：478

1 電動自行車智能充電管理系統(tǒng)構(gòu)成
1．1系統(tǒng)硬件構(gòu)成
        電動自行車智能充電管理系統(tǒng)硬件包括安全充電單元、電源連接線、智能充電管理終端(充電樁)、云服務(wù)器、客戶端和智能移動終端等，其系統(tǒng)框圖如圖1所示。其中，智能充電管理終端采用模塊化組合設(shè)計，易于實現(xiàn)產(chǎn)品系列化、組合化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化，大大提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，方便維護和升級。

1．2系統(tǒng)工作原理
        該系統(tǒng)的工作原理為：系統(tǒng)通過有功功率計量模塊、過檢測和RC阻容吸收浪涌脈沖電路相結(jié)合，獲取充電負(fù)載的充電實時有功功率、電壓及電流值，分析當(dāng)充電電壓及電流是否**過系統(tǒng)預(yù)設(shè)閾值，根據(jù)有功功率的實時監(jiān)測判斷當(dāng)負(fù)載是否接入到系統(tǒng)當(dāng)中，并通過閉環(huán)檢測控制機制監(jiān)測肖特基二極管所產(chǎn)生的壓降，實現(xiàn)系統(tǒng)0．5 S內(nèi)有效檢測負(fù)載在線狀態(tài)。同時，系統(tǒng)將所采集到的多個
參數(shù)上傳至云服務(wù)器，可及時向管理員和充電用戶反饋新的充電狀態(tài)以及各種檢測信息。閉環(huán)檢測控制機制示意圖，如圖2所示。

       目，市面上的電動自行車充電樁大多只為車輛提供充電電能，對車輛充電電壓／流、有功功率、電池狀態(tài)等信息并沒有系統(tǒng)的采集和分析判斷，在提供充電功能的同時并不能有效地監(jiān)測車輛狀態(tài)和電能使用情況，不能對其消防安全進行有效監(jiān)控和防范。筆者所設(shè)計的電動自行車智能充電管理系統(tǒng)通過對車輛充電時的電壓／流、有功功率、設(shè)備溫度等參數(shù)的實時監(jiān)測，實現(xiàn)了車輛接入、電池狀態(tài)、設(shè)備自身狀態(tài)的有效監(jiān)控。為了能夠準(zhǔn)確地監(jiān)測充電時負(fù)載的有功功率，采用單相計能芯片RN8208G對負(fù)載有功功率進行測量，該芯片具備有功功率、有功電能、電壓／流有效值等準(zhǔn)確測量功能，其有功電能誤差8 000：1，動態(tài)范圍內(nèi)<0．1％，精度可達0．5 S級。為保證主功率開關(guān)模塊壽命能夠適應(yīng)電動自行車充電的頻繁使用情況，系統(tǒng)硬件采用過檢測通斷繼電器結(jié)合RC阻容吸收浪涌脈沖電路的設(shè)計，實現(xiàn)對繼電器觸點的保護。
2系統(tǒng)軟件設(shè)計
2．1系統(tǒng)整體軟件設(shè)計
       智能控電管理系統(tǒng)設(shè)計，如圖3所示。待充電車輛與智能充電管理系統(tǒng)連接后，系統(tǒng)對當(dāng)充電車輛電池進行檢測，確定其電能狀態(tài)是否需要充電。系統(tǒng)實時進行電壓、電流和溫度的采集，確定當(dāng)充電車輛電池狀態(tài)正常，并根據(jù)電池當(dāng)狀態(tài)選擇合適的充電模式。在充電過程中，系統(tǒng)對電池狀態(tài)和系統(tǒng)充電電壓、電流等參數(shù)進行采集，判斷電池是否充滿，如果電池已充滿，則系統(tǒng)進入浮充狀態(tài)段時間后自動斷電，并給出充電完成信號，否則充電過程持續(xù)。此外，如果發(fā)現(xiàn)負(fù)載(電池)接入狀態(tài)不在線，則系統(tǒng)斷電并發(fā)出報警信號。

2．2充電模式的判斷
       系統(tǒng)軟件對車輛充電模式選擇的設(shè)計是通過對電池狀態(tài)進行判斷，并根據(jù)電池當(dāng)電壓來選擇以哪種模式進行充電操作。電動自行車充電模式般可分為三段式：恒流充電階段、恒壓充電階段和浮充充電階段，每個充電模式下的電流電壓曲線，如圖4所示。根據(jù)待充電電池當(dāng)狀態(tài)選擇充電模式時，在電池電量較低(某些電池其電量<70％)時可采用恒流充電激活電池并提供電池初期快速充電服務(wù)；當(dāng)充到定程度(般為70％～95％)后開始采用恒壓模式進行充電；而在電池即將充滿電這個期間，系統(tǒng)將會采用浮充模式對電池進行充滿或故障短時間內(nèi)的充電。

       系統(tǒng)在三種充電模式下采集的有功功率，可見表1所示。

        目，市場上的電動自行車普遍采用的鉛酸蓄電池，無論采用恒流充電還是恒壓充電，其長時間以某種方式持續(xù)充電，則會有安全隱患并對電池壽命造成不可逆的損害。當(dāng)系統(tǒng)以恒流充電模式對電池持續(xù)充電趨于飽和時，還是以固定電流充電，充電機為維持恒流，提高電壓可能會造成電池?fù)p壞或火災(zāi)爆炸事故。恒壓充電在開始充電時，電流很大，使蓄電池發(fā)熱，電液沸騰，內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)急劇，具有很大的消防安全隱患。電池接近充滿狀態(tài)系統(tǒng)的浮充模式也不可以持續(xù)太久，否則，會因恒壓持續(xù)充電導(dǎo)致電池自燃。智能充電系統(tǒng)可精準(zhǔn)檢測充電功率，設(shè)定關(guān)機功率，在電池充電過程中，功率**關(guān)機功率時，設(shè)備會關(guān)斷電源，沒有電流輸出。在充電過程中，如果電流、電壓的異常跳動，設(shè)備會精確判斷并斷電、報警等。
3 安科瑞電動自行車充電樁介紹（含選型）
        安科瑞電動自行車充電樁通過GPRS模塊與云端進行通信和數(shù)據(jù)交互。系統(tǒng)能夠?qū)﹄妱幼孕熊嚦潆姌兜娜粘顟B(tài)、充電過程進行監(jiān)控；實現(xiàn)充電支付對接：支持投幣、刷卡、微信支付等多種支付方式，保證支付交*程的完整性，對充電過程中的異常情況進行有效預(yù)警；實現(xiàn)對下游站級平臺的清算、對賬功能。平臺可對接消防物聯(lián)網(wǎng)平臺、小程序等，提供相關(guān)異常數(shù)據(jù)，實現(xiàn)電動車充電安全管理的網(wǎng)絡(luò)化、可視化。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

軟件功能
1.數(shù)據(jù)集中采集和分發(fā)；2.B/S管理系統(tǒng)；3.財務(wù)管理；4.資產(chǎn)管理；5.充電樁站點導(dǎo)航；6.多樣支付：刷卡、投幣、掃碼支付；7.充電樁監(jiān)控和控制；8.故障和報警；9.運營分析

①　安全預(yù)警
對平臺連接的所有充電樁狀態(tài)進行監(jiān)視，充電樁發(fā)生異常情況時可通過APP、短信及時向運營人員發(fā)出報警信號，及時消除火災(zāi)隱患。

②　交易結(jié)算管理
平臺為運營方提供充電價格策略管理，預(yù)收費管理，賬單管理，營收和財務(wù)相關(guān)報表等，支持投幣、刷卡和掃碼充電。

③　充電服務(wù)
可通過軟件搜索附近充電樁，并查看充電樁狀態(tài)，并導(dǎo)航至可用充電樁?？赏ㄟ^在線自助支付實現(xiàn)充電。

④　運營分析
對訂單進行數(shù)據(jù)化分析，通過柱狀圖、報表方式直觀展示數(shù)據(jù)，并支持和三方平臺對接。

⑤　微信小程序
小程序覆蓋主流平臺：微信、支付寶

用戶均可體驗簡單快捷的支付流程

掃碼充電、在線控制/查詢、使用體驗流暢舒適

 

⑥ 產(chǎn)品選型
        A款的ACX10A-YH刷卡掃碼充電，刷卡充電需要在管理處預(yù)存電費充值后進行刷卡充電，也可接入充電樁管理云平臺通過掃碼充電；


B款的ACX10B-TYH全功能型在A款的ACX10A-YH基礎(chǔ)上增加投幣功能，ACX10B-YH與A款的功能接近，但是B款產(chǎn)品均支持在不需要云平臺下的項目中單獨使用。

4 結(jié)論
        筆者根據(jù)電動自行車充電集中、**、環(huán)境復(fù)雜等的要求，提出了具備充電電壓／流、有功功率、短路保護、自動斷電等功能的智能充電管理系統(tǒng)設(shè)計，并介紹了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理。研究了鉛酸蓄電池三種充電模式的自適應(yīng)技術(shù)，根據(jù)有功功率數(shù)據(jù)分析判斷實現(xiàn)充電管理的自動起停，并結(jié)合電池性能參數(shù)進行火災(zāi)報警信號的輸出。經(jīng)過實驗證明，該系統(tǒng)有功功率測量精度為1 W，監(jiān)測范圍為1～7 700 W，完全可以滿足充電模式的判斷，進而完成充電的智能安全管理。該系統(tǒng)可以有效預(yù)防電動自行車充電時所引發(fā)的火災(zāi)事故，能夠?qū)崿F(xiàn)故障發(fā)生精準(zhǔn)報警，電路快速切控，從而減少因充電故障引發(fā)的火災(zāi)，解決了住宅小區(qū)、城中村、企事業(yè)單位、廠礦及公共停車場等電動自行車集中存放區(qū)域?qū)ζ溥M行充電的電氣火災(zāi)預(yù)防問題。


安科瑞電子商務(wù)（上海）有限公司專注于工業(yè)絕緣檢測裝置,儲能EMS能源管理解決方案,企業(yè)能耗管理,安全用電解決方案,智慧用電等, 歡迎致電 18721098782

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  詞條說明

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