鄧斯銘

摘 要：電動車憑借自身環(huán)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(qū)。因此，本文對高層小區(qū)電動車充電系統(tǒng)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(qū)電動車充電的穩(wěn)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(qū);電動車;充電系統(tǒng)

就目前的發(fā)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(qū)充電就是較為顯著的一個。高層小區(qū)電動車傳統(tǒng)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(tài)，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(qū)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(qū)電動車充電系統(tǒng)的設計，實現自動化、智能化充電模式，以此保證高層小區(qū)電動車充電的安全性和穩(wěn)定性。

一、電動車充電系統(tǒng)分析

1、電動車充電系統(tǒng)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(tǒng)的開關，這樣可以有效提升電動車充電系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(qū)電動車充電系統(tǒng)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(jié)設計，這樣才能保證高層小區(qū)電動車充電系統(tǒng)設計的效果。那么，在高層小區(qū)電動車充電系統(tǒng)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(qū)電動車充電系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)使用的安全性和穩(wěn)定性。

三、硬件系統(tǒng)設計

硬件系統(tǒng)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(qū)電動車充電系統(tǒng)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(qū)電動車充電系統(tǒng)的的運行性能。

2.Wi-Fi無線模塊

隨著各項信息技術的發(fā)展，各項先進的技術體系逐漸應用到電動車充電系統(tǒng)中【2】?；诖?，為了提升高層小區(qū)電動車充電系統(tǒng)的功能性，在系統(tǒng)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(xié)議及IEEE802.11b.g.n 協(xié)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(tǒng)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(fā)送到是系統(tǒng)中斷，然而系統(tǒng)終端可以根據電動車的充電狀態(tài)遠程控制，確保高層小區(qū)電動車充電的安全性。

3.電源設計

電源設計是高層小區(qū)電動車充電系統(tǒng)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(tǒng)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(qū)電動車充電系統(tǒng)的供電需求。

4.傳感器設計

一般情況下，高層小區(qū)電動車充電系統(tǒng)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(qū)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(qū)在電動充電系統(tǒng)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(qū)電動車充電系統(tǒng)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(qū)電動車充電系統(tǒng)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，出現異常或者充電電壓閥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(fā)出警報，用戶可以根據警報，立即切斷電源。

四、軟件系統(tǒng)設計

硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)是高層小區(qū)電動車充電系統(tǒng)中的核心，因此在高層小區(qū)電動車充電系統(tǒng)設計的時候，不僅注重硬件系統(tǒng)設計，還需要加強軟件系統(tǒng)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(tǒng)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(fā)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(xié)議為主，主要是根據其中一個客戶端，將系統(tǒng)運行消息進行發(fā)布，確保用戶可以及時了解電動車充電器系統(tǒng)的使用情況。同時，在設計的時候，通過利用MQTT 通信協(xié)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(tǒng)設計的核心，利用MC9S12xs128 處理器，對系統(tǒng)進行初始化設置，并且再利用傳感器，對電動車充電系統(tǒng)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(xù)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(fā)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(fā)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(qū)電動車充電系統(tǒng)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(qū)電動車充電系統(tǒng)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(qū)電動車充電系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)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(qū)電動車充電系統(tǒng)運行期間，很容易因為某些因素的影響，出現一些突發(fā)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(tài)，這樣系統(tǒng)需要囧拍卡解鎖。

2.過熱保護

高層小區(qū)電動車充電系統(tǒng)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(tǒng)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(tài)，這樣高層小區(qū)電動車充電系統(tǒng)運行期間，溫度過高，系統(tǒng)就會自動斷開。另外，系統(tǒng)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(qū)電動車充電系統(tǒng)安全事故的產生。

3.漏電保護

漏電保護也是高層小區(qū)電動車充電系統(tǒng)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(qū)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(qū)電動車充電系統(tǒng)運行期間，如果充電輸出電流超過預設電流參數值，系統(tǒng)就會自動切斷電源，避免產生系統(tǒng)漏電的現象。

六、充電系統(tǒng)位置設計

通常情況，電動車都是停放在小區(qū)的路邊、車棚、或者專門電動車停車位置。因此，在高層小區(qū)電動車充電系統(tǒng)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(qū)電動車充電系統(tǒng)的位置在路邊，或者小區(qū)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(qū)電動車充電的條件，提升其系統(tǒng)的運行性能【6】。

其次，為了實現高層小區(qū)電動車充電系統(tǒng)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(qū)電動車充電系統(tǒng)的實用性。

最后，由于受到天氣的影響，需要在高層小區(qū)車棚內設置高層小區(qū)電動車充電系統(tǒng)，并且安裝相應樹齡的電機柜，以此確保高層小區(qū)電動車充電系統(tǒng)的穩(wěn)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(huán)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(qū)的角度出發(fā)，對系統(tǒng)整體、硬件、軟件、用電保護、系統(tǒng)位置等方面，對堤電動車充電系統(tǒng)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(qū)電動車充電系統(tǒng)的實用性，以及功能性，確保其充電期間的安全性和穩(wěn)定性。

參考文獻：

[1] 盧偉. 小區(qū)電動自行車智能充電系統(tǒng)設計[J]. 信息記錄材料， 2020， 21（12）： 103-104.

[2] 石明吉， 王艷慧， 李波波. 高層小區(qū)電動車充電系統(tǒng)設計[J].南陽理工學院學報， 2020， 12（04）： 62-65+118.

[3] 徐建明， 胡弘歷. 電動汽車充電操作機器人的視覺系統(tǒng)設計[J]. 浙江工業(yè)大學學報， 2021， 49（04）： 384-391+458.

[4] 林健， 熊軍， 孫明浩， 蔣航， 黃媛. 一種住宅小區(qū)電動汽車有序充電控制系統(tǒng)的設計[J]. 電力科學與技術學報， 2020， 35（05）： 46-53.