太阳能光伏发电投币免值守式电动车充电站设计

鉴于电动车投币式充电站必须在接有市电的路段才能及时为没电的电动车进行充电，又无人二十四小时值守在充电站，设计了一款利用太阳能光伏发电的投币免值守式电动车充电站。该文对光伏投币免值守式多元化电动车充电站的设计、适用路段、使用方法进行了详细的分析与阐述，同时该充电站同样适用于市区及有市电的路段，用于减少电力消耗对市电的影响，具有一定推广意义和应用前景。

1.引言

目前，在中国二三线及以下城市，电动自行车已经成为人们外出的主要交通工具之一，在外出过程中所遇到的电动车无电的尴尬情况时有发生，而电动车笨重的车身在人力驱动的过程中费时费力，人们不得不在电动车无电的情况下推动前行。随着矛盾的升级，小型电动车充电站出现了，投币式电动车充电站也随之诞生，但电动车不能及时补充电力的情况仍然存在，问题是不是每个人出门都会自带充电器，没有合适的充电器便不可对电动车进行充电，而且在郊区或人烟稀少的路段，不可能有方便电动车随时充电的充电站存在，更不可能有存时可供人们使用的市电二十四小时供应。

太阳能光伏电站作为一种新型能源的供电系统，进入二十一世纪以来越来越广泛地被人们应用。电动车光伏电站是利用太阳能光伏发电技术，在获得太阳能电池板发电及集电的前提下，为电动车及时补充电力能源。根据不同电压的电动车所使用的充电器有所差别，电动车充电站的多元化设计针对不同的电动车所用充电电压的差异性，提供了三种直流电压和220V交流电压以供电动车选择，保证了电动车充电过程中的安全性。针对郊外等地区的人工看守难问题，光伏投币免值守式多元化电动车充电站，既解决了市电供应难、充电器不匹配的问题，又免除了人工看守造成的人力浪费。

2.光伏投币免值守式多元化电动车充电站设计

根据充电站设计需要，本系统分为两大部分，光伏电站和电动车供电系统。

A.光伏电站的结构设计

在无市电供应且阳光充足且没有遮挡物的路边醒目位置，设置一个小型的地面光伏电站，两块1650mm*990mm串联排列的组件即可满足日常充电站所需电力要求（以每辆电动车充电时长30分钟，每天充电30辆电动车为例）。

B.电动车供电系统的结构设计

此部分的结构设计分为三大部分：

供电系统的保护部分（防护罩，LED照明灯，针孔摄像头），如图1。防护罩带有一定弧度和宽度，铆接在供电系统的上部，可以保护整个供电系统部分免遭风吹雨淋，防护罩上方有照明LED灯，方便夜间提示充电站的存在与使用，防护罩下部有针孔摄像头，用于防盗监控；

供电系统的充电部分，本部分由投币部分（硬币入口，纸币入口，硬币出口，金额选择），充电指示部分（充电时间显示器，充电指示灯，语音喇叭），充电接头插头部分组成。

硬币入口只可投入一元面额的硬币，纸币入口最高可投入五元面额的纸币，硬币出口只出一元面额的硬币。单次充电一元/次，时间为10分钟，可行驶路程为2公里，两元/次，充电时间为25分钟，可行驶路程为5公里，三元/次，充电时间为40分钟，可行驶路程为10公里，充电时长最长为40分钟；

充电时间显示器从充电开始会提示已充电时间，剩余充电时间；充电指示灯分为红、黄、绿三种颜色，分别表示开始充电，正在充电和充电完成；

充电接头插头有五种电压电源供应，分别为直流36V、48V、60V和交流两孔220V插头、三孔220V插头。用户在自带充电器情况下可使用交流220V插头进行充电，否则可利用所提供的三款不同电压充电器，选择合适电压类型进行充电。

供电系统的配电箱部分（配电箱，固定底座），配电箱部分为防盗带锁设计，外部有钥匙孔和把手，由工作人员掌管配电箱钥匙。开箱后内部分为两部分，分别为配电柜部分及钱币保存部分，皆带内部锁。配电柜部分，内设逆变器和蓄电池等电路元件，占整个配电箱内部的3/4，维护人员在开启外锁后，同时具有开启配电柜部分锁的权力，可对配电柜的内部进行日常维护；钱币保存部分，占配电箱内部的1/4，如维护人员同时具有取走钱币的权力，可将三把钥匙同时交给维护人员，否则钱币保管人同时具有开启钱币保存部分锁及外部锁的权力，不具打开配电柜的权力。

固定底座通过与水泥地基的地脚螺栓连接，以固定整个充电系统。

C.充电顺序

第一步，将钱币从相对应的投币口投入，按动金额选择键确定单次充电所用金额，如遇找零，硬币出口会自动找出所对应钱币，残缺钱币及假币投币口会自动识别，不与接收钱币使得充电无效；

第二步，选择充电金额后，充电部分指示灯的红灯亮起，并有语音提示可以开始充电，打开充电接头插头部分的自动上锁翻盖，寻找合适的充电器进行充电；

第三步，充电器与充电部分及电动车连接后，充电部分指示灯显示为黄色，并有语音提示正在充电；

第四步，充电时间用完后，充电部分指示灯显示为绿色，并有语音提示充电完成，请拔掉充电器，且会自动断电，不再进行充电；

第五步，将充电器拔掉，放入原位，盖上充电部分的自动上锁翻盖，此次充电完毕。

3.应用前景

电动车因环保、节能、无噪音、方便而被国家提倡，电动车在全国迅速普及，已成为城市、农村交通的主流工具，也是目前流行最广、节能环保的绿色出行交通工具，数量庞大。传统的电动车充电站单一依赖市电进行动力来源，而在一些郊区路段或者没有市电可以随时供应的路段，电动车充电站的设立在人们眼里却成为了不可能完成的事情，况且在这些偏僻路段还需要人工值守，以便为电动车充电站随时提供电源，看守及保护充电站的安全及自然天气对其造成的影响。本文以传统的电动车充电站受到的局限性为理论依据，结合太阳能光伏发电的应用，设计了一款利用太阳能光伏发电作为电力来源的多元化电动车充电站。同时此充电站还具有防盗、防水、免值守和日常维护简单，缓解电力能源严峻形势的特点。本文对光伏投币免值守式多元化电动车充电站的结构设计、适用环境及使用方法进行了详细的分析与实践，使其具有自我保护的物理功能，且使用简便，一次性投放，终身受益，使光伏充电站的应用更为广泛。