高层小区电动车充电系统设计

邓斯铭

摘 要：电动车凭借自身环境污染小、噪音低、以及效率高的特点，得到大众的喜爱。但是，电动车充电成为使用者重点关注的一项问题，尤其是高层小区。因此，本文对高层小区电动车充电系统设计的相关内容，展开了分析和阐述，其目的就是确保高层小区电动车充电的稳定性和安全性，为人们在使用电动车方面，提供了便利的条件。

关键词：高层小区;电动车;充电系统

就目前的发展形式，电动车逐渐普及到各个家庭中，但是随着电动车的普及，越来越多的问题逐渐暴露出现，其中高层小区充电就是较为显著的一个。高层小区电动车传统的充电就是居民从自家楼上私自拉下交流电源进行充电，这样如果在充电期间无人看管，并且处于露天的状态，受到外界因素的影响，很容易产生安全事故。因此，为了保证高层小区电动车充电的安全性，必须要重视和解决充电问题，必须加强高层小区电动车充电系统的设计，实现自动化、智能化充电模式，以此保证高层小区电动车充电的安全性和稳定性。

一、电动车充电系统分析

1、电动车充电系统主要是将将单片机、无线模块作为控制中心，并且将充电器固定在家中，延长其输出直流端，利用电机对电线进收放，以此起到蓄电池充电的作用，这样可以有效日升电动车充电的安全性【1】。同时，通过利用单片机对直流电机进行严格的控制，利用无线遥控器，作为充电系统的开关，这样可以有效提升电动车充电系统的实用性。

2、在电动车充电期间，用户仅仅需要按下按键，电线即可自动放线，并且电动车充电完成以后，用户再次按下按键，电线即可自动收回，这样可以有效解决传统充电方式所带来的隐患，也为用户提升电动车充电的效率。将 STM32 和装有 Free car 等软件应用到电动车充电系统中，可以对输出点导线电阻的充电情况进行数据和影像采集，这样电动车充电系统的管理人员可以根据数据和影响进行适当调整，以此保证其使用性。

二、整体结构设计

整体设计是高层小区电动车充电系统设计的关键，主要是因为做好该方面的设计，才能更好展开细节设计，这样才能保证高层小区电动车充电系统设计的效果。那么，在高层小区电动车充电系统整体设计的时候，需要中重点考虑以下几个方面。

1、在高层小区电动车充电系统整体设计的时候，主要是以 MC9S12XS128 单片机为核心，并且利用电池充电管理芯片的方式，对整合充电系统实现预充电、恒电流充电、恒电压充电等，以此满足用户对电动车充电系统的需求。

3、可以将手机APP进行连接，这样用户可以利用手机进行充电操作，尽最大程度上保证充电系统使用的安全性和稳定性。

三、硬件系统设计

硬件系统设计主要包括：微控制器、Wi-Fi 无线模块、电源、传感器、电路切换等方面，具体的内容如下。

1.微控制器

微控制器设计是高层小区电动车充电系统中硬件设计的关键，主要是以MC9S12XS128 单片机为主，。其芯片内核为CPU12X  V2，这样总线范围相对较大，其兼容性较高。另外，在设计的时候，由于单片机的储存空间相对较大，可以同时支持多位的A/D转换，例如：8位、12位、16位等。需要根据用户的需求，将单片机的运行频率进行调试，一般都是以25MHz为主，以此提升高层小区电动车充电系统的的运行性能。

2.Wi-Fi无线模块

随着各项信息技术的发展，各项先进的技术体系逐渐应用到电动车充电系统中【2】。基于此，为了提升高层小区电动车充电系统的功能性，在系统设计的时候，将Wi-Fi无线技术应用其中，以此实现远程断电的功能。Wi-Fi无线模块设的时候，是以TCP/IP 协议及IEEE802.11b.g.n 协议为主，这样对于实现串口电平与无线网络通信信号的转换，起到了关键性的作用。另外，在设计的时候，将 ESP8266 无线模块应用其中，这样在核心芯片对系统电池组充充电电压、以及充电电流阀等参数值进行检测的时候，Wi-Fi无线模块可以将数据准确无误的发送到是系统中断，然而系统终端可以根据电动车的充电状态远程控制，确保高层小区电动车充电的安全性。

3.电源设计

电源设计是高层小区电动车充电系統硬件设计的重点，主要是以精密型开关为主，并且需要在系统中输入电压范围，根据电压范围取值，一般为：85V～564v，输出电压为直流电压的5v，输出地电压精度一定要在-1%～1%之间，这样可以有效满足高层小区电动车充电系统的供电需求。

4.传感器设计

一般情况下，高层小区电动车充电系统中传感器设计的时候，主要是以温湿度传感器为主，这样在电动车充电期间，如果温度有所上升的话，处理器就会进行自动检测，并且如果检测温度达到45℃以上的话，控制充电器就会进行适当的调整，将恒流充电模式进行切换，切换成恒压充电方式，这样不仅可以实现高层小区小电流的充点模式，也避免电动车充电安全故障的产生。例如：某搞成小区在电动充电系统设计的时候，以AD590温度传感器为主，其测温范围在—55℃～150℃之间，并且检测的准确性较高，在极大程度上保证了该高层小区电动车充电系统的安全性。另外，针对蓄电池充电电压、充电电流等，可以利用霍尔传感器进行检测，并且在检测的时候，如果检测数据超过预设值的话，那么就需要立即切换电源， 以此保证电动车充电期间的安全性。

5.电路切换

在蓄电池进行电动车充电的时候，一旦蓄电池产生异常，电路切换可以立即对充电模式进行切换，避免产生较大的安全事故。同时，在设计的时候，主要是通过为微控制器、外围辅助电路，以及继电器电路等方面的融合，这样可以有效实现充电切换、报警信号输出、以及充电期间充电和断电控制等功能，大大提升高层小区电动车充电系统的功能性。另外，在充电设计的时候，一般是以预充电、恒流充电、恒压充电导等方式为主，如果电动车在预充电期间，出现异常或者充电电压阀参数值达到上限以后，可以立即切换到恒流充电。如果恒流充电在充电期间，额定电压值也达到上限的话，这样就可以切换到恒压从充电【3】。但是，三种充电方式，都达到预设充电参数值的话，这时控制电路就会发出警报，用户可以根据警报，立即切断电源。

四、软件系统设计

硬件系统和软件系统是高层小区电动车充电系统中的核心，因此在高层小区电动车充电系统设计的时候，不仅注重硬件系统设计，还需要加强软件系统的设计力度，主要从服务器、主程序、Wi—Fi连接、驱动模块等方面展开，其内容如下。

1.Wi—Fi连接设计

Wi—Fi连接是软件系统设计的重点，主要是通过利用Wi—Fi连接网络加强各个服务器之间的连接。那么，在设计的时候，需要重点考虑以下几个内容。

1、Wi—Fi连接与电源连接以后，需要进行初始化操作，初始化完成以后，可以对Wi—Fi信号进行自动扫，以此检测出Wi—Fi连接信号。

2、自动检测出Wi—Fi连接信号以后，可以自动连接，但是如果检测为发现Wi—Fi连接信号，那么就需要重复以上的步骤，不断连接Wi—Fi连接信号，直到信号连接完成。

2.服务器设计

服务器设计是以MQTT 通信协议为主，主要是根据其中一个客户端，将系统运行消息进行发布，确保用户可以及时了解电动车充电器系统的使用情况。同时，在设计的时候，通过利用MQTT 通信协议，可靠性相对较高，为用户提良好的服务体系。

3.主程序设计

主程序设计是软件系统设计的核心，利用MC9S12xs128 处理器，对系统进行初始化设置，并且再利用传感器，对电动车充电系统各个电路的运行数据进行实时采集。数据采集完成以后，通过利用单片机对各项数据继续分析，并且需要与预先设定的参数值进行比较，分析是否主程序运行出现异常。如果分析发现异常，或者超过预先设定的阈值参数，这时可以通过Wi—Fi模块将信息传输到客户终端，给予相应的提出，用户可根据提示做出相应的处理。另外，在数据分析发现未超过阈值参数的话，这样仅仅选用合适的充电方式进行的充电即可。

4.驱动模块

驱动模块设计是以直流电机为主，其电源一般是采用12V，主要是因为安全性和便捷性都较高。直流电机设置完成以后，需要将电源适配器放置在合适的位置，其功能是将交流电源进行转化，形成直流电源，并且再通过利用继电器对交流电源进行控制，这样主要是避免电源适配器长时间的使用出现异常。同时，针对电机放线，利用正传的方式，收线利用倒转的方式，这是疾苦需设置换向继电器对电机的收线和放线进行控制。另外，还需要在设置一个继电器，主要是对换向继电器进行控制。在驱动模块设计的时候，需要将高层小区电动车充电系统输出端延长线缠绕在电机上，并且交流电源合适的位置设置继电器，这样也是对交流电起到控制的作用，有效提升了高层小区电动车充电系统的安全性。

五、用电保护设计

用电保护设计主要的功能就是保证高层小区电动车充电系统运行的安全性和稳定性，那么在设计的时候，需要重点考虑过热保护、紧急停止、漏电保护等方面，其内容如下。

1.紧急停止

在高层小区电动车充电系统运行期间，很容易因为某些因素的影响，出现一些突发紧急情况，这时为了避免安全事故的产生，就需要充电立即停止充电电流的输出，需要设置紧急停止按钮，并且用户在第一时间按下即可。但是，即使在这样的情况下，电磁阀依旧会处于充电线锁住的状态，这样系统需要囧拍卡解锁。

2.过热保护

高层小区电动车充电系统在长期的中，经常会出现温度较高的情况，这样导致安全事故产生的一个重要因素。因此，在系统用电保护设计的时候，一定要在重视该方面，可以在火线的位置设置一个紧贴式的温度传感器，并且长期处与常闭式的状态，这样高层小区电动车充电系统运行期间，温度过高，系统就会自动断开。另外，系统断开以后，对充电输入电流也进行控制，一般是将其控制在13A以下，并且等温度降低到合理温度值以后，充电输出电流才会增大，这样可以大大降低了高层小区电动车充电系统安全事故的产生。

3.漏电保护

漏电保护也是高层小区电动车充电系统运行中常见的一个问题，在该方面设计的时候，需要将漏电保护装置设置于高层小区电动车充电电源的外部，通常情况下是以32A和40A漏电保护开关为主，并且在高层小区电动车充电系统运行期间，如果充电输出电流超过预设电流参数值，系统就会自动切断电源，避免产生系统漏电的现象。

六、充电系统位置设计

通常情况，电动车都是停放在小区的路边、车棚、或者专门电动車停车位置。因此，在高层小区电动车充电系统设计的时候，需要对位置进行合理的设定，这样可以为用户在电动车充电人提供了便利的条件。

首先，可以将高层小区电动车充电系统的位置在路边，或者小区内部照明灯杆等位置，并且需要设置一个多功能的电力装置，这样可以有效满足高层小区电动车充电的条件，提升其系统的运行性能【6】。

其次，为了实现高层小区电动车充电系统的服务质量，可以根据用户的需求，设置六至八头的充电口，可以满足多辆电动车同时充电，提升高层小区电动车充电系统的实用性。

最后，由于受到天气的影响，需要在高层小区车棚内设置高层小区电动车充电系统，并且安装相应树龄的电机柜，以此确保高层小区电动车充电系统的稳定运行。

六、结语

电动车的出现极大程度上改变了人们的日常出行方式，并且由于其环保性较高、成本较低等，在人们出行中占据着重要的地位。但是，电动车充电成为一个急需解决的问题。因此，本文从高层小区的角度出发，对系统整体、硬件、软件、用电保护、系统位置等方面，对堤电动车充电系统设计展开了研究，通过各个方面严谨的设计，以此提升高层小区电动车充电系统的实用性，以及功能性，确保其充电期间的安全性和稳定性。

参考文献：

[1] 卢伟. 小区电动自行车智能充电系统设计[J]. 信息记录材料， 2020， 21（12）： 103-104.

[2] 石明吉， 王艳慧， 李波波. 高层小区电动车充电系统设计[J].南阳理工学院学报， 2020， 12（04）： 62-65+118.

[3] 徐建明， 胡弘历. 电动汽车充电操作机器人的视觉系统设计[J]. 浙江工业大学学报， 2021， 49（04）： 384-391+458.

[4] 林健， 熊军， 孙明浩， 蒋航， 黄媛. 一种住宅小区电动汽车有序充电控制系统的设计[J]. 电力科学与技术学报， 2020， 35（05）： 46-53.