光伏投幣免值守式多元化電動(dòng)車充電站

王亮 何少茜 代松 梁新田 邊超

鑒于電動(dòng)車投幣式充電站必須在接有市電的路段才能及時(shí)為沒電的電動(dòng)車進(jìn)行充電，又無人二十四小時(shí)值守在充電站，設(shè)計(jì)了一款利用太陽能光伏發(fā)電的投幣免值守式電動(dòng)車充電站。該文對(duì)光伏投幣免值守式多元化電動(dòng)車充電站的設(shè)計(jì)、適用路段、使用方法進(jìn)行了詳細(xì)的分析與闡述，同時(shí)該充電站同樣適用于市區(qū)及有市電的路段，用于減少電力消耗對(duì)市電的影響，具有一定推廣意義和應(yīng)用前景。

投幣式；免值守；多元化；光伏充電站

1.引言

目前，在中國二三線及以下城市，電動(dòng)自行車已經(jīng)成為人們外出的主要交通工具之一，在外出過程中所遇到的電動(dòng)車無電的尷尬情況時(shí)有發(fā)生，而電動(dòng)車笨重的車身在人力驅(qū)動(dòng)的過程中費(fèi)時(shí)費(fèi)力，人們不得不在電動(dòng)車無電的情況下推動(dòng)前行。隨著矛盾的升級(jí)，小型電動(dòng)車充電站出現(xiàn)了，投幣式電動(dòng)車充電站也隨之誕生，但電動(dòng)車不能及時(shí)補(bǔ)充電力的情況仍然存在，問題是不是每個(gè)人出門都會(huì)自帶充電器，沒有合適的充電器便不可對(duì)電動(dòng)車進(jìn)行充電，而且在郊區(qū)或人煙稀少的路段，不可能有方便電動(dòng)車隨時(shí)充電的充電站存在，更不可能有存時(shí)可供人們使用的市電二十四小時(shí)供應(yīng)。

太陽能光伏電站作為一種新型能源的供電系統(tǒng)，進(jìn)入二十一世紀(jì)以來越來越廣泛地被人們應(yīng)用。電動(dòng)車光伏電站是利用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)，在獲得太陽能電池板發(fā)電及集電的前提下，為電動(dòng)車及時(shí)補(bǔ)充電力能源。根據(jù)不同電壓的電動(dòng)車所使用的充電器有所差別，電動(dòng)車充電站的多元化設(shè)計(jì)針對(duì)不同的電動(dòng)車所用充電電壓的差異性，提供了三種直流電壓和220V交流電壓以供電動(dòng)車選擇，保證了電動(dòng)車充電過程中的安全性。針對(duì)郊外等地區(qū)的人工看守難問題，光伏投幣免值守式多元化電動(dòng)車充電站，既解決了市電供應(yīng)難、充電器不匹配的問題，又免除了人工看守造成的人力浪費(fèi)。

2.光伏投幣免值守式多元化電動(dòng)車充電站設(shè)計(jì)

根據(jù)充電站設(shè)計(jì)需要，本系統(tǒng)分為兩大部分，光伏電站和電動(dòng)車供電系統(tǒng)。

A.光伏電站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在無市電供應(yīng)且陽光充足且沒有遮擋物的路邊醒目位置，設(shè)置一個(gè)小型的地面光伏電站，兩塊1650mm*990mm串聯(lián)排列的組件即可滿足日常充電站所需電力要求（以每輛電動(dòng)車充電時(shí)長30分鐘，每天充電30輛電動(dòng)車為例）。

B.電動(dòng)車供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

此部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為三大部分:供電系統(tǒng)的保護(hù)部分（防護(hù)罩，LED照明燈，針孔攝像頭），如圖1。防護(hù)罩帶有一定弧度和寬度，鉚接在供電系統(tǒng)的上部，可以保護(hù)整個(gè)供電系統(tǒng)部分免遭風(fēng)吹雨淋，防護(hù)罩上方有照明LED燈，方便夜間提示充電站的存在與使用，防護(hù)罩下部有針孔攝像頭，用于防盜監(jiān)控；供電系統(tǒng)的充電部分，本部分由投幣部分（硬幣入口，紙幣入口，硬幣出口，金額選擇），充電指示部分（充電時(shí)間顯示器，充電指示燈，語音喇叭），充電接頭插頭部分組成，如圖1。

硬幣入口只可投入一元面額的硬幣，紙幣入口最高可投入五元面額的紙幣，硬幣出口只出一元面額的硬幣。單次充電一元/次，時(shí)間為10分鐘，可行駛路程為2公里，兩元/次，充電時(shí)間為25分鐘，可行駛路程為5公里，三元/次，充電時(shí)間為40分鐘，可行駛路程為10公里，充電時(shí)長最長為40分鐘；充電時(shí)間顯示器從充電開始會(huì)提示已充電時(shí)間，剩余充電時(shí)間；充電指示燈分為紅、黃、綠三種顏色，分別表示開始充電，正在充電和充電完成；充電接頭插頭有五種電壓電源供應(yīng)，分別為直流36V、48V、60V和交流兩孔220V插頭、三孔220V插頭。用戶在自帶充電器情況下可使用交流220V插頭進(jìn)行充電，否則可利用所提供的三款不同電壓充電器，選擇合適電壓類型進(jìn)行充電。

供電系統(tǒng)的配電箱部分（配電箱，固定底座），如圖1。

配電箱部分為防盜帶鎖設(shè)計(jì)，外部有鑰匙孔和把手，由工作人員掌管配電箱鑰匙。開箱后內(nèi)部分為兩部分，分別為配電柜部分及錢幣保存部分，皆帶內(nèi)部鎖。配電柜部分，內(nèi)設(shè)逆變器和蓄電池等電路元件，占整個(gè)配電箱內(nèi)部的3/4，維護(hù)人員在開啟外鎖后，同時(shí)具有開啟配電柜部分鎖的權(quán)力，可對(duì)配電柜的內(nèi)部進(jìn)行日常維護(hù)；錢幣保存部分，占配電箱內(nèi)部的1/4，如維護(hù)人員同時(shí)具有取走錢幣的權(quán)力，可將三把鑰匙同時(shí)交給維護(hù)人員，否則錢幣保管人同時(shí)具有開啟錢幣保存部分鎖及外部鎖的權(quán)力，不具打開配電柜的權(quán)力。

固定底座通過與水泥地基的地腳螺栓連接，以固定整個(gè)充電系統(tǒng)。

C.充電順序

第一步，將錢幣從相對(duì)應(yīng)的投幣口投入，按動(dòng)金額選擇鍵確定單次充電所用金額，如遇找零，硬幣出口會(huì)自動(dòng)找出所對(duì)應(yīng)錢幣，殘缺錢幣及假幣投幣口會(huì)自動(dòng)識(shí)別，不與接收錢幣使得充電無效；第二步，選擇充電金額后，充電部分指示燈的紅燈亮起，并有語音提示可以開始充電，打開充電接頭插頭部分的自動(dòng)上鎖翻蓋，尋找合適的充電器進(jìn)行充電；第三步，充電器與充電部分及電動(dòng)車連接后，充電部分指示燈顯示為黃色，并有語音提示正在充電；第四步，充電時(shí)間用完后，充電部分指示燈顯示為綠色，并有語音提示充電完成，請(qǐng)拔掉充電器，且會(huì)自動(dòng)斷電，不再進(jìn)行充電；第五步，將充電器拔掉，放入原位，蓋上充電部分的自動(dòng)上鎖翻蓋，此次充電完畢。

3.應(yīng)用前景

電動(dòng)車因環(huán)保、節(jié)能、無噪音、方便而被國家提倡，電動(dòng)車在全國迅速普及，已成為城市、農(nóng)村交通的主流工具，也是目前流行最廣、節(jié)能環(huán)保的綠色出行交通工具，數(shù)量龐大。傳統(tǒng)的電動(dòng)車充電站單一依賴市電進(jìn)行動(dòng)力來源，而在一些郊區(qū)路段或者沒有市電可以隨時(shí)供應(yīng)的路段，電動(dòng)車充電站的設(shè)立在人們眼里卻成為了不可能完成的事情，況且在這些偏僻路段還需要人工值守，以便為電動(dòng)車充電站隨時(shí)提供電源，看守及保護(hù)充電站的安全及自然天氣對(duì)其造成的影響。本文以傳統(tǒng)的電動(dòng)車充電站受到的局限性為理論依據(jù)，結(jié)合太陽能光伏發(fā)電的應(yīng)用，設(shè)計(jì)了一款利用太陽能光伏發(fā)電作為電力來源的多元化電動(dòng)車充電站。同時(shí)此充電站還具有防盜、防水、免值守和日常維護(hù)簡(jiǎn)單，緩解電力能源嚴(yán)峻形勢(shì)的特點(diǎn)。本文對(duì)光伏投幣免值守式多元化電動(dòng)車充電站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、適用環(huán)境及使用方法進(jìn)行了詳細(xì)的分析與實(shí)踐，使其具有自我保護(hù)的物理功能，且使用簡(jiǎn)便，一次性投放，終身受益，使光伏充電站的應(yīng)用更為廣泛。