智能自助充電系統(tǒng)

1、編號：3校級大學生創(chuàng)新性實驗計劃項目申 報 書 項 目 名 稱： 智能自助充電系統(tǒng)申 請 者： 劉從湖 所 在 院 系： 電子科學與技術學院 專 業(yè) 年 級： 2008級電氣工程及其自動化 指 導 教 師： 許先璠 起 止 時 間： 2010/5/1 2011/5/1 聯(lián) 系 電 話： 子 信 箱： liuconghu123申 報 時 間： 2010/5/1 安徽大學教務處制表項目名稱智能自助充電系統(tǒng)申請經費3000 元起止時間2010/5/1 2011/5/1負責人學號姓名年級 所在院系、專業(yè)聯(lián)系電話E-mailP50714002劉從湖07電院/電氣工程139569

2、02102liuconghu123參加成員P50714099劉干07電院/電氣工程15805512102471500837P50714083張金寶07電院/電氣工程15855141390563646571P50714127胡薇07電院/電氣工wei0909P50814053劉園慶08電院/電氣工iuyuanqing234指導老師姓名職稱所在院系聯(lián)系電話E-mail許先璠副教授電子學uxianfan一、項目申請理由（一）項目背景研究內容提要本智能自助充電柜以HCS12系列16位單片機作為運算與控制核心，從傳感器和投幣器

3、或刷卡裝置得到相應的激勵信號，并對數(shù)據(jù)分析與處理，從而執(zhí)行相應的命令。采用ISD1700設計語音模塊，實現(xiàn)人機對話；通過控制繼電器進而控制電路的通斷，實現(xiàn)電瓶的通電與斷電；設計報警模塊，對充電情況的提示和對設備的保護，實現(xiàn)設備的通用化；設計充電方式模塊，實現(xiàn)高效率安全充電；使用51單片機設計投幣器或刷卡裝置實現(xiàn)充電計費功能。研究的目的和意義1、培養(yǎng)實際動手能力，培養(yǎng)團隊精神。2、電動車以電代油，能夠實現(xiàn)“零排放”，噪音低，是解決能源和環(huán)境問題的重要手段。隨著石油資源的緊張和電池技術的發(fā)展，電動車在性能和經濟性方面已經接近甚至優(yōu)于傳統(tǒng)燃油車，并開始在世界范圍內逐漸推廣應用。以電動車為代表的新一代

4、節(jié)能與環(huán)保車是汽車工業(yè)發(fā)展的必然趨勢已經成為普遍共識。充電系統(tǒng)為電動車運行提供能量補給，是電動車的重要基礎支撐系統(tǒng)，也是電動車商業(yè)化、產業(yè)化過程中的重要環(huán)節(jié)。充電系統(tǒng)將是科技發(fā)展的另一產物，它將雨后春筍般呈現(xiàn)。通過研究本課題，我們設法與時俱進，理解能源發(fā)展動向，科技發(fā)展進程，為現(xiàn)代生活與生產帶來的巨大便捷。3、通過本課題，我們能更好的了解一個實際設備的設計流程，開闊在相關事物的見識，對專業(yè)及科技有更深的了解。4、我們想設計的這套系統(tǒng)，其構思巧妙，應用性強，應用范圍廣泛?；谌诵曰紤]，車主使用該系統(tǒng)時操作簡單，交費公平，而且不用擔心斷電引起的故障，也不用擔心充滿電后繼續(xù)充電對電瓶的損害以及爆炸

5、等危險事情發(fā)生。研究項目目的性強，意義豐富。（二）組員具備的專業(yè)知識、素質、能力及獲獎情況劉從湖：一次獎學金、參與過“基于DSP的三翼螺旋飛機設計”項目、參加過2009年全國大學生電子設計大賽胡薇：三等獎學金、勵志獎學金、優(yōu)秀團干、優(yōu)秀班干標兵、團學工作獎張金寶：勵志獎學金、三等獎學金劉干：團學工作獎 劉園慶：一次獎學金、robocup校內賽一等獎、三好學生稱號二、項目研究內容國內外本項目的研究狀況就目前研究，國內外的情況大體一致，隨著電動車融入社會生產和生活，其對電能的需求將影響城市現(xiàn)有的供配電體系，進而影響著電動汽車充電系統(tǒng)的設計和發(fā)展。就目前研究，對電動車充電設備的設計方式、設計容量還需

6、在好些方面突破。電動車運行模式：在不同的運行模式下，電動汽車對其續(xù)駛能力和充電時間要求也不同，直接影響充電設備的建設方式和功率需求。緊急情況下應能實現(xiàn)電能的快速補充。能通過快速充電或電池組快速更換完成電能補充。在公務車集中的區(qū)域或居民小區(qū)建設相應的充電設施。此外，對于充電站而言，車輛進入充電站的運行機制也會影響著充電站功率需求。車輛進入充電隊列時間越集中，充電站電力負荷將越大，充電站功率需求將越大。 充電時間：不同運行模式的電動車對充電時間提出了不同的要求，而充電時間的不同需要不同的充電方式來滿足。在電動車對充電時間要求不高的情況下，可在停運時間利用電力低谷進行常規(guī)充電，延長車輛的續(xù)駛里程；在

7、充電時間較為緊迫的情況下，需要采用快速充電或電池組快速更換及時實現(xiàn)電能補充充電場所及其他環(huán)境條件：動力電池充放電工作效率受充電場所及其他環(huán)境條件的影響，尤其是受環(huán)境溫度的影響。在常溫下，電池充電接受能力較強，隨著環(huán)境溫度的降低，其充電接受能力逐漸降低。因此，隨環(huán)境溫度降低，充電設備的功率需求將增加。因而，設計充電設備應盡可能保證其環(huán)境不受人為溫度條件的影響。電動車發(fā)展對充電技術的要求：隨著電動汽車的逐步推廣和產業(yè)化以及電動汽車技術的日益發(fā)展，電動車對充電站的技術要求表現(xiàn)出了一致的趨勢，要求充電設備盡可能向以下目標靠近：充電快速化、充電通用化、充電智能化、電能轉換高效化、充電集成化 。國內外，電

8、動車是未來新能源汽車的主要發(fā)展方向，而充電體系的建立是其發(fā)展的前提和基礎。通過對電動車充電方式及充電設備設計的研究，對電動車充電體系進行初步探討，為將來電網企業(yè)參與電動車充電體系建設提供思路和理論基礎。項目的創(chuàng)新點充電計費：很好的把計費系統(tǒng)移植在電能計量方面；人機對話：使用更友善；離散化安裝：很好的實現(xiàn)點對點的服務；具有記憶功能：電源突然斷電或者用戶在電未充滿的情況下突然結束充電，充電計費裝置會自動停止供電，當再次來電時，電瓶車可以繼續(xù)充電；高質量的軟件編程：對于充電插座上的不同編號會實現(xiàn)相應處理，互不影響研究詳細內容、研究方案一、 單個插座的設計方案：單個插座包括計費模塊、繼電器、微處理器、

9、傳感器、普通插座幾部分。當往投幣器中投進幣或在刷卡設備刷卡后，它將產生一個充電請求信號，微處理器檢測到這個信號后，將做出相應的反應，將控制繼電器接通，從而接通電源；進而實現(xiàn)對電瓶的充電；當電瓶充滿或插頭拔掉時，電路中的電流就消失，通過相應的傳感器讓交流電的變化情況以直流電的形式反映出來；微處理器再通過檢查該直流信號，從而做出相應的處理,如斷開繼電器，從而把電路斷開，停止對電瓶的充電。其工作框架圖如圖1所示。計費裝置微處理器電源反饋信號電動車電瓶繼電器 圖1：工作框架圖二、 多個系統(tǒng)充電平臺的設計方案：在單個插座的基礎上，進行改進設計而成的一種設備。將幾個單一的充電裝置整合在一起，在這裝置上，有

10、獨立的控制平臺，用以實現(xiàn)充電插口的分配、語音控制模塊、報警模塊、計費的控制；對計費方案也升級：既采用投幣方式又采用刷卡方式。無論用戶是通過刷卡或投幣方式，只要繳費成功，計費系統(tǒng)將產生一個充電請求信號給微處理器，微處理器將選通有關的插座，進而實現(xiàn)充電。應用語音模塊更加智能的幫助用戶；使用報警模塊，確保安全，設計充電方式模塊，實現(xiàn)高效率安全充電。本系統(tǒng)的具體操作流程如圖2.繳費系統(tǒng)繳費成功繳費失敗重新交費微處理器插座A插座B插座N選通插座圖2：充電操作流程圖語音控制模塊：如圖3：語音錄放電路，本電路采用ISD1700語音芯片，進行錄音，再通過微處理器控制語音芯片在實際中運用時回放。從而實現(xiàn)系統(tǒng)的語

11、音提示功能，進行人機對話，彰顯智能化。圖3：語音錄放電路報警模塊：如圖4：報警電路，圖中檢測電路采用電阻橋，存放硬幣的保險門開關采用磁控開關，門關接通，門開斷開，保險門開關與電橋的一個電阻構成電橋的一臂，安裝在保險柜內。這樣，若門被撬開，則磁控開關斷開；又若外線被短接或者斷路，無論哪種情況，都會使橋路失去平衡，A、B兩端電壓經整流橋的1N4148使光耦工作，從而使雙向晶閘管導通，電鈴發(fā)出報警信號。報警器電源電壓采用電容降壓、半波整流、18V穩(wěn)壓管穩(wěn)壓后得到。門開關可以用常開型的磁控開關，也可用其他微動開關或微型按鈕代用。（安裝時，一橋臂電阻必須和開關裝在一起。不需要報警時要關掉電源，不然工作人

12、員開保險門也會報警）圖4：報警電路快速充電裝置控制電路：整流-逆變電路蓄電池門極觸發(fā)電路檢測反饋電路穩(wěn)壓電源電路程序控制電路AC380V圖5：控制回路、主回路方框圖圖6：蓄電池開路端電壓檢測電路圖7：反饋電路IC圖8：自動關機電路參考文獻： 1、汽車充電站N 陳蒙蒙、劉厚俊 重慶晨報數(shù)字報2005-6-13（8） 2、電動汽車充電站的建設研究C 王于群 北京:中國社會科學出版社,20053、 中國能源報 N 姜錫洲 2009-01-25 （10）4、純電動汽車充電站建設與應用示范研究C 金顯賀 北京:中國社會科學出版社,20075、大眾用電N 劉凡豐 人民日報，2008-12-25 （10）6

13、、中國硬實力J 曾培 、王忠東 2003（1）7、專利之家J 萬錦坤 2007（12）8、充電站建設研究C 劉錦明、王昌長 北京:機械工業(yè)出版社,2006三、項目進度安排研究計劃及預期成果主要研究階段（起止時間）階段預期成果成果形式前期2010-05-012010-06-30投幣控制一個插座的供電投幣一元，供電兩個小時，然后自動斷電中期2010-07-012011-01-31投幣選擇3個插座中的任意一個插座通電，并驗證突然斷電處理投幣一元，選擇編號1（或者2、3）通電，供電兩個小時自動斷電，再投幣一元，選擇插座，在兩個小時內任意一個時間拔出插頭，此插座停止供電后期2011-02-012011-4-30加上刷卡功能，以五個插座為測試對象，進行投幣、刷卡功能測試投幣（刷卡選擇金額），選擇相應編號插座，測試通電時間是否吻合，并對突發(fā)情況進行測試四、擬利用資源實驗室： 電子信息與自動化創(chuàng)新實驗室實驗儀器：示波器、函數(shù)信號發(fā)生器、直流電源、焊接臺、萬用表、計算機等實驗室常用設備五、項目經費預算與用途 序號預算項目預算金額備注1資料打印 復印費1002文獻檢索費1003材料器件費22004機械加工費3005其他