作者:九江学院 温开鹏 袁文龙 罗瑞桂
指导教师:丁文斌 陈朝峰
作品简介
1. 作品图片
2. 开发背景
随着电动车在生活中的广泛使用,电动车的配套服务设施特别是便民充电装置的需求日益凸显。由于蓄电池本身容量和蓄电池性能的限制,电动车不能存储太多电能。在蓄电池电量用完时,街头巷尾缺乏便捷、可靠的电动车“加油”装置即便民快速充电器,给人们的出行带来很多不便。
本系统较好的解决这一问题。它可以在街边报刊亭、停车场、小卖部、甚至路灯下实现无人值守自助充电的功能。车主进行充电时,每投入一枚硬币,便能以10A左右电流充电约10分钟,给人们的日常生活提供了极大便利。
同时,本充电器克服了普通充电器只能充指定的电压和接口的的电动车这一弊病,能对市面上大部分电动车进行电压和极性自动检测并充电,充电时间到或者电池充满则自动停充,采用脉冲充电,有利于延长蓄电池的使用寿命。
与现有同类产品相比,本设计具有成本低廉,安全可靠,充电快速等优点,同时辅以智能语音提示及数显,简单实用。
3. 结构说明
本系统的主核心板(以IAP15F2K61S2芯片为控制核心)、大功率继电器控制板、投币器和语音播报系统的系统结构图如下:
4. 功能说明
本系统是一种电动车蓄电池快速充电装置。具有MCU主控电路、零相线检测和切换电路、电池正负极检测和切换电路、语音提示电路、投币器电路、显示电路和主控供电电路,其特征是可以自动进行零相线检测和切换及电池的电压和正负极自动判断,采用低成本的电容降压的方式,产生脉动电压,进行恒流充电。利用脉动电压充电的方式对蓄电池还有一定的修复保养作用。与现有同类产品相比,本系统充电快速,它既能很好地保护蓄电池,使蓄电池最终切实地被补充到充满状态,又能使蓄电池不会被充得超出最高允许电压,从而有利于延长蓄电池的使用寿命。此外,系统功能齐全、操作简单,还添加了智能语音播报功能,用户使用起来简单便捷。
5. 操作说明
①将系统的电源接上,系统会自动进行零、相线的检测。通过继电器切换,确保零线在充电的时候,接电池负极,相线经过电容降压,整流后接电池的正极。
②将电动车的电池和智能充电站的电池接口连接上。此时系统进行电池极性检测,并切换到待充电的状态。
③投入硬币,系统将对电动车蓄电池充电。每投入一枚硬币充电时间增加10分钟,数码管显示充电剩余时间。为保护蓄电池,最大允许充电时间限制在30分钟内。
④电池充满或者充电完成后,系统会语音提示用户将电池线从接口拔出。同时,系统回到待充电状态并进行语音提示。
平台选型说明
本系统主要用在室外的无人值守全自动智能充电站中,所以必须具有低成本、高可靠、低功耗、超强抗干扰以及外围元件尽量少的单片机为主控芯片。以IAP15F2K61S2芯片为控制核心的单片机开发板刚好满足我们的设计需求。
设计说明
1. 总原理图
2.设计原理
此系统的主控芯片为STC的IAP15F2K61S2单片机,配合零相线检测模块、电池检测模块、语音提示模块、投币模块、数码管显示模块和继电器控制模块。其中充电电路由容降压和半波整流电路构成,能利用脉动大电流对铅蓄电瓶进行快速充电。并且能自动检测电池的正负极和零、相线检测,若反接,继电器立即动作进行翻转。本系统还嵌入了智能语音系统,这样使操作更加的简便和人性化。
2.1 零、相线检测模块
零、相线从P3接入,首先进行半波整流,然后将电阻分压后的电平分别接至运放,并将运放的输出端接至单片机进行检测,通过比较两个运放的输出电平来检测零、相线的接入状态。