高層小區電動車充電系統設計

鄧斯銘

摘 要：電動車憑借自身環境污染小、噪音低、以及效率高的特點，得到大眾的喜愛。但是，電動車充電成為使用者重點關注的一項問題，尤其是高層小區。因此，本文對高層小區電動車充電系統設計的相關內容，展開了分析和闡述，其目的就是確保高層小區電動車充電的穩定性和安全性，為人們在使用電動車方面，提供了便利的條件。

關鍵詞：高層小區;電動車;充電系統

就目前的發展形式，電動車逐漸普及到各個家庭中，但是隨著電動車的普及，越來越多的問題逐漸暴露出現，其中高層小區充電就是較為顯著的一個。高層小區電動車傳統的充電就是居民從自家樓上私自拉下交流電源進行充電，這樣如果在充電期間無人看管，并且處于露天的狀態，受到外界因素的影響，很容易產生安全事故。因此，為了保證高層小區電動車充電的安全性，必須要重視和解決充電問題，必須加強高層小區電動車充電系統的設計，實現自動化、智能化充電模式，以此保證高層小區電動車充電的安全性和穩定性。

一、電動車充電系統分析

1、電動車充電系統主要是將將單片機、無線模塊作為控制中心，并且將充電器固定在家中，延長其輸出直流端，利用電機對電線進收放，以此起到蓄電池充電的作用，這樣可以有效日升電動車充電的安全性【1】。同時，通過利用單片機對直流電機進行嚴格的控制，利用無線遙控器，作為充電系統的開關，這樣可以有效提升電動車充電系統的實用性。

2、在電動車充電期間，用戶僅僅需要按下按鍵，電線即可自動放線，并且電動車充電完成以后，用戶再次按下按鍵，電線即可自動收回，這樣可以有效解決傳統充電方式所帶來的隱患，也為用戶提升電動車充電的效率。將 STM32 和裝有 Free car 等軟件應用到電動車充電系統中，可以對輸出點導線電阻的充電情況進行數據和影像采集，這樣電動車充電系統的管理人員可以根據數據和影響進行適當調整，以此保證其使用性。

二、整體結構設計

整體設計是高層小區電動車充電系統設計的關鍵，主要是因為做好該方面的設計，才能更好展開細節設計，這樣才能保證高層小區電動車充電系統設計的效果。那么，在高層小區電動車充電系統整體設計的時候，需要中重點考慮以下幾個方面。

1、在高層小區電動車充電系統整體設計的時候，主要是以 MC9S12XS128 單片機為核心，并且利用電池充電管理芯片的方式，對整合充電系統實現預充電、恒電流充電、恒電壓充電等，以此滿足用戶對電動車充電系統的需求。

3、可以將手機APP進行連接，這樣用戶可以利用手機進行充電操作，盡最大程度上保證充電系統使用的安全性和穩定性。

三、硬件系統設計

硬件系統設計主要包括：微控制器、Wi-Fi 無線模塊、電源、傳感器、電路切換等方面，具體的內容如下。

1.微控制器

微控制器設計是高層小區電動車充電系統中硬件設計的關鍵，主要是以MC9S12XS128 單片機為主，。其芯片內核為CPU12X? V2，這樣總線范圍相對較大，其兼容性較高。另外，在設計的時候，由于單片機的儲存空間相對較大，可以同時支持多位的A/D轉換，例如：8位、12位、16位等。需要根據用戶的需求，將單片機的運行頻率進行調試，一般都是以25MHz為主，以此提升高層小區電動車充電系統的的運行性能。

2.Wi-Fi無線模塊

隨著各項信息技術的發展，各項先進的技術體系逐漸應用到電動車充電系統中【2】?；诖?，為了提升高層小區電動車充電系統的功能性，在系統設計的時候，將Wi-Fi無線技術應用其中，以此實現遠程斷電的功能。Wi-Fi無線模塊設的時候，是以TCP/IP 協議及IEEE802.11b.g.n 協議為主，這樣對于實現串口電平與無線網絡通信信號的轉換，起到了關鍵性的作用。另外，在設計的時候，將 ESP8266 無線模塊應用其中，這樣在核心芯片對系統電池組充充電電壓、以及充電電流閥等參數值進行檢測的時候，Wi-Fi無線模塊可以將數據準確無誤的發送到是系統中斷，然而系統終端可以根據電動車的充電狀態遠程控制，確保高層小區電動車充電的安全性。

3.電源設計

電源設計是高層小區電動車充電系統硬件設計的重點，主要是以精密型開關為主，并且需要在系統中輸入電壓范圍，根據電壓范圍取值，一般為：85V～564v，輸出電壓為直流電壓的5v，輸出地電壓精度一定要在-1%～1%之間，這樣可以有效滿足高層小區電動車充電系統的供電需求。

4.傳感器設計

一般情況下，高層小區電動車充電系統中傳感器設計的時候，主要是以溫濕度傳感器為主，這樣在電動車充電期間，如果溫度有所上升的話，處理器就會進行自動檢測，并且如果檢測溫度達到45℃以上的話，控制充電器就會進行適當的調整，將恒流充電模式進行切換，切換成恒壓充電方式，這樣不僅可以實現高層小區小電流的充點模式，也避免電動車充電安全故障的產生。例如：某搞成小區在電動充電系統設計的時候，以AD590溫度傳感器為主，其測溫范圍在—55℃～150℃之間，并且檢測的準確性較高，在極大程度上保證了該高層小區電動車充電系統的安全性。另外，針對蓄電池充電電壓、充電電流等，可以利用霍爾傳感器進行檢測，并且在檢測的時候，如果檢測數據超過預設值的話，那么就需要立即切換電源， 以此保證電動車充電期間的安全性。

5.電路切換

在蓄電池進行電動車充電的時候，一旦蓄電池產生異常，電路切換可以立即對充電模式進行切換，避免產生較大的安全事故。同時，在設計的時候，主要是通過為微控制器、外圍輔助電路，以及繼電器電路等方面的融合，這樣可以有效實現充電切換、報警信號輸出、以及充電期間充電和斷電控制等功能，大大提升高層小區電動車充電系統的功能性。另外，在充電設計的時候，一般是以預充電、恒流充電、恒壓充電導等方式為主，如果電動車在預充電期間，出現異?；蛘叱潆婋妷洪y參數值達到上限以后，可以立即切換到恒流充電。如果恒流充電在充電期間，額定電壓值也達到上限的話，這樣就可以切換到恒壓從充電【3】。但是，三種充電方式，都達到預設充電參數值的話，這時控制電路就會發出警報，用戶可以根據警報，立即切斷電源。

四、軟件系統設計

硬件系統和軟件系統是高層小區電動車充電系統中的核心，因此在高層小區電動車充電系統設計的時候，不僅注重硬件系統設計，還需要加強軟件系統的設計力度，主要從服務器、主程序、Wi—Fi連接、驅動模塊等方面展開，其內容如下。

1.Wi—Fi連接設計

Wi—Fi連接是軟件系統設計的重點，主要是通過利用Wi—Fi連接網絡加強各個服務器之間的連接。那么，在設計的時候，需要重點考慮以下幾個內容。

1、Wi—Fi連接與電源連接以后，需要進行初始化操作，初始化完成以后，可以對Wi—Fi信號進行自動掃，以此檢測出Wi—Fi連接信號。

2、自動檢測出Wi—Fi連接信號以后，可以自動連接，但是如果檢測為發現Wi—Fi連接信號，那么就需要重復以上的步驟，不斷連接Wi—Fi連接信號，直到信號連接完成。

2.服務器設計

服務器設計是以MQTT 通信協議為主，主要是根據其中一個客戶端，將系統運行消息進行發布，確保用戶可以及時了解電動車充電器系統的使用情況。同時，在設計的時候，通過利用MQTT 通信協議，可靠性相對較高，為用戶提良好的服務體系。

3.主程序設計

主程序設計是軟件系統設計的核心，利用MC9S12xs128 處理器，對系統進行初始化設置，并且再利用傳感器，對電動車充電系統各個電路的運行數據進行實時采集。數據采集完成以后，通過利用單片機對各項數據繼續分析，并且需要與預先設定的參數值進行比較，分析是否主程序運行出現異常。如果分析發現異常，或者超過預先設定的閾值參數，這時可以通過Wi—Fi模塊將信息傳輸到客戶終端，給予相應的提出，用戶可根據提示做出相應的處理。另外，在數據分析發現未超過閾值參數的話，這樣僅僅選用合適的充電方式進行的充電即可。

4.驅動模塊

驅動模塊設計是以直流電機為主，其電源一般是采用12V，主要是因為安全性和便捷性都較高。直流電機設置完成以后，需要將電源適配器放置在合適的位置，其功能是將交流電源進行轉化，形成直流電源，并且再通過利用繼電器對交流電源進行控制，這樣主要是避免電源適配器長時間的使用出現異常。同時，針對電機放線，利用正傳的方式，收線利用倒轉的方式，這是疾苦需設置換向繼電器對電機的收線和放線進行控制。另外，還需要在設置一個繼電器，主要是對換向繼電器進行控制。在驅動模塊設計的時候，需要將高層小區電動車充電系統輸出端延長線纏繞在電機上，并且交流電源合適的位置設置繼電器，這樣也是對交流電起到控制的作用，有效提升了高層小區電動車充電系統的安全性。

五、用電保護設計

用電保護設計主要的功能就是保證高層小區電動車充電系統運行的安全性和穩定性，那么在設計的時候，需要重點考慮過熱保護、緊急停止、漏電保護等方面，其內容如下。

1.緊急停止

在高層小區電動車充電系統運行期間，很容易因為某些因素的影響，出現一些突發緊急情況，這時為了避免安全事故的產生，就需要充電立即停止充電電流的輸出，需要設置緊急停止按鈕，并且用戶在第一時間按下即可。但是，即使在這樣的情況下，電磁閥依舊會處于充電線鎖住的狀態，這樣系統需要囧拍卡解鎖。

2.過熱保護

高層小區電動車充電系統在長期的中，經常會出現溫度較高的情況，這樣導致安全事故產生的一個重要因素。因此，在系統用電保護設計的時候，一定要在重視該方面，可以在火線的位置設置一個緊貼式的溫度傳感器，并且長期處與常閉式的狀態，這樣高層小區電動車充電系統運行期間，溫度過高，系統就會自動斷開。另外，系統斷開以后，對充電輸入電流也進行控制，一般是將其控制在13A以下，并且等溫度降低到合理溫度值以后，充電輸出電流才會增大，這樣可以大大降低了高層小區電動車充電系統安全事故的產生。

3.漏電保護

漏電保護也是高層小區電動車充電系統運行中常見的一個問題，在該方面設計的時候，需要將漏電保護裝置設置于高層小區電動車充電電源的外部，通常情況下是以32A和40A漏電保護開關為主，并且在高層小區電動車充電系統運行期間，如果充電輸出電流超過預設電流參數值，系統就會自動切斷電源，避免產生系統漏電的現象。

六、充電系統位置設計

通常情況，電動車都是停放在小區的路邊、車棚、或者專門電動車停車位置。因此，在高層小區電動車充電系統設計的時候，需要對位置進行合理的設定，這樣可以為用戶在電動車充電人提供了便利的條件。

首先，可以將高層小區電動車充電系統的位置在路邊，或者小區內部照明燈桿等位置，并且需要設置一個多功能的電力裝置，這樣可以有效滿足高層小區電動車充電的條件，提升其系統的運行性能【6】。

其次，為了實現高層小區電動車充電系統的服務質量，可以根據用戶的需求，設置六至八頭的充電口，可以滿足多輛電動車同時充電，提升高層小區電動車充電系統的實用性。

最后，由于受到天氣的影響，需要在高層小區車棚內設置高層小區電動車充電系統，并且安裝相應樹齡的電機柜，以此確保高層小區電動車充電系統的穩定運行。

六、結語

電動車的出現極大程度上改變了人們的日常出行方式，并且由于其環保性較高、成本較低等，在人們出行中占據著重要的地位。但是，電動車充電成為一個急需解決的問題。因此，本文從高層小區的角度出發，對系統整體、硬件、軟件、用電保護、系統位置等方面，對堤電動車充電系統設計展開了研究，通過各個方面嚴謹的設計，以此提升高層小區電動車充電系統的實用性，以及功能性，確保其充電期間的安全性和穩定性。

參考文獻：

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