周強 殷海兵

【摘 要】目前，共享自行車在全國各地興起，對居民出行有很大幫助，隨著國人生活水平的提高，共享電動單車的普及勢在必行，但由于充電、停放、成本等問題限制了規(guī)模發(fā)展，本文主要分析了共享電動車面臨的問題，而后提出了相應(yīng)的解決方法。

【關(guān)鍵詞】共享電動車；充電樁；停車樁；路燈；充電接口

中圖分類號： U469.72 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）01-0178-002

【Abstract】At present， the rise of shared bicycles in all parts of the country is very helpful to residents' travel. With the improvement of people's living standards， the popularity of shared electric bicycles is imperative， but the problems such as charging， parking and cost limit the scale Development，this paper analyzes the problems faced by the shared electric vehicles， and then put forward the corresponding solutions.

【Key words】Shared electric vehicles；Charging pile；Parking pile；Street lamp；Charging interface

0 前言

目前，公共自行車在全國各地興起，對居民出行有很大幫助，隨著國人生活水平的提高，共享電動單車的研制勢在必行，共享電動單車尤其適合大城市大人流量的地區(qū)，能進一步緩解城市擁堵，保護環(huán)境，同時為居民提供更便利的出行方式。現(xiàn)有共享電動單車的充電類型主要有兩種：一種是運營公司隨時為電動車換蓄電池；另一種是采用固定的充電樁，但需要使用者還車后手動將電動車的充電插頭插入充電樁，并派專人時刻檢查。這兩種方案的缺點是充電不夠靈活，效率低，且第二種方案充電樁內(nèi)部沒有蓄電池，電網(wǎng)停電后整個系統(tǒng)癱瘓?，F(xiàn)有共享電動單車的停放方式主要有三種：一是，有專人值守的網(wǎng)點，負責(zé)更換電車和電動車存放管理；二是，有指定停車區(qū)域，區(qū)域內(nèi)無任何設(shè)備，是通過車子自身的定位來判斷是否在指定停放區(qū)，后續(xù)會有工作人員取走。三是，采用停車樁停放。對于第一種方案，投入網(wǎng)點太少，對使用者并不便利，因為網(wǎng)點投入大，占地大，在繁華地段尤其如此；對于第二種方案，實際運營中定位并不靈敏準確，而且增加了工作量；第三種方案中提到的停車樁在實際使用中增加了用戶的尋找時間。

1 共享電動車的充電問題

本文通過對現(xiàn)有共享電動單車充電方式的分析提出一種新的充電方式。既將變流器集成到停車樁，同時在共享電動車的鎖板下方設(shè)置正負極充電插板，當(dāng)使用者在停車時充電插板自動插入到充電接口，不需使用者額為操作，與共享單車的使用方法相同，降低了使用者的學(xué)習(xí)成本。另外，在電動車正負受電插片后部設(shè)有反向二極管等保護電路，防止正負極短路，保證了安全性。其結(jié)構(gòu)如圖1所示：

變流器單元包括市電接入電路、高頻變換電路、整流濾波電路、充電輸出電路。其中高頻變換電路采用先整流再高頻逆變的方式，逆變電路采用全控橋，PWM波發(fā)生芯片（脈寬調(diào)制芯片）產(chǎn)生PWM波，經(jīng)隔離驅(qū)動電路加在全控橋上，控制IGBT導(dǎo)通與關(guān)斷。變流器由控制器內(nèi)部算法結(jié)合監(jiān)測單元實現(xiàn)四階段智能充電，分別為涓流充電、大電流恒流充電、恒壓充電、浮充。其中，如果蓄電池在剛開始充電時已是深度放電狀態(tài)， 為了防止對蓄電池充電電流的過大， 造成熱失控，用穩(wěn)定的小電流對蓄電池進行涓流充電，在涓流充電階段， 電池的電壓開始緩慢上升， 當(dāng)電池的電壓上升到能承受大電流充電的閥值U1時， 則進入大電流恒流充電，若開始充電時蓄電池電壓大于閥值U1，則直接進行大電流恒流充電；在恒流充電模式下，當(dāng)電池電壓上升至恒壓充電閥值U2時， 則轉(zhuǎn)入恒壓充電，這時充電電流逐漸減小， 當(dāng)電流下降至設(shè)定閥值I時， 自動轉(zhuǎn)入浮充階段；浮充階段主要用來補充蓄電池自放電所消耗的能量， 當(dāng)充電電壓達到U3 時， 此時標志著充電過程結(jié)束。其原理圖如圖2所示：

2 共享電動車的停放問題

對于共享電動單車的停放問題，本文提出了一種新的方式。把停車樁與路燈有機融合在一起，由路燈線路為圓形停車樁供電，因為停車樁各元器件所耗電能極少，所以總體負載在線路承受范圍內(nèi)。每個停車樁有兩套停車系統(tǒng)，共用一個控制器和電源模塊，可停放兩輛共享單車，分別在路燈前后各一輛。具體操作方法是：停車樁做成圓盤狀，且卡扣在路燈桿上，所有元器件安裝在停車樁內(nèi)部，由路燈線路供電。整流電路將交流電變?yōu)橹绷麟姙楦髟骷╇?，為電動車蓄電池和停車樁蓄電池充電，?dāng)路燈線路因故障斷電時，由停車樁蓄電池為停車樁供電，保證能完成最基本的借車還車功能。停車樁內(nèi)部集成NB-lot無線通訊模塊，實現(xiàn)各停車樁之間的組網(wǎng)，使用戶在顯示屏上就能查詢附近停車樁的停車情況，并能與云服務(wù)器實時聯(lián)系。停車樁上設(shè)置兩套LED燈，分別安裝在停車樁的前后方，當(dāng)有車時為綠色閃耀，無車時為紅色閃耀，使用戶在夜晚能通過燈光的顏色判斷遠方是否有車或停車位。在停車樁兩側(cè)的道路上安裝停車卡槽，卡槽內(nèi)有壓力傳感器，若停車時車子并未準確的放入停車卡槽，則控制器不予還車，同時啟動語音模塊加以提醒，目的是防止車子阻擋人行道。其原理圖如圖3所示。

3 總結(jié)

未來共享電動車的發(fā)展方向必然是更加便捷、智能。本文提出的直插式充電接口，不需騎行人員額外操作，簡單實用，制作成本低。把變流器設(shè)置在充電樁內(nèi)部，而非由共享電動車攜帶，采用整流、高頻逆變、再整流的拓撲結(jié)構(gòu)能為共享電動車蓄電池提供可變的穩(wěn)定的直流電。通過控制器和監(jiān)測單元實現(xiàn)四階段智能充電，保護蓄電池的同時提高充電速度。同時，充分利用了路燈線路的優(yōu)勢，通過路燈線路為停車樁供電，城市中路燈隨處可見，且間距合理，將停車樁安裝在路燈上可降低用戶尋找車子的難度；停車卡槽的設(shè)計防止了車子阻擋人行道的情況；采用NB-lot無線通訊模塊實現(xiàn)各停車樁之間的組網(wǎng)，使用戶在顯示屏上就能查詢附近停車樁的停車情況，并能與云服務(wù)器實時聯(lián)系； LED燈不同顏色頻閃的設(shè)計使用戶在夜晚能判斷遠方是否有車或停車位。

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