智能自助充电系统

1、编号：3校级大学生创新性实验计划项目申 报 书 项 目 名 称： 智能自助充电系统申 请 者： 刘从湖 所 在 院 系： 电子科学与技术学院 专 业 年 级： 2008级电气工程及其自动化 指 导 教 师： 许先璠 起 止 时 间： 2010/5/1 2011/5/1 联 系 电 话： 子 信 箱： liuconghu123申 报 时 间： 2010/5/1 安徽大学教务处制表项目名称智能自助充电系统申请经费3000 元起止时间2010/5/1 2011/5/1负责人学号姓名年级 所在院系、专业联系电话E-mailP50714002刘从湖07电院/电气工程139569

2、02102liuconghu123参加成员P50714099刘干07电院/电气工程15805512102471500837P50714083张金宝07电院/电气工程15855141390563646571P50714127胡薇07电院/电气工wei0909P50814053刘园庆08电院/电气工iuyuanqing234指导老师姓名职称所在院系联系电话E-mail许先璠副教授电子学uxianfan一、项目申请理由（一）项目背景研究内容提要本智能自助充电柜以HCS12系列16位单片机作为运算与控制核心，从传感器和投币器

3、或刷卡装置得到相应的激励信号，并对数据分析与处理，从而执行相应的命令。采用ISD1700设计语音模块，实现人机对话；通过控制继电器进而控制电路的通断，实现电瓶的通电与断电；设计报警模块，对充电情况的提示和对设备的保护，实现设备的通用化；设计充电方式模块，实现高效率安全充电；使用51单片机设计投币器或刷卡装置实现充电计费功能。研究的目的和意义1、培养实际动手能力，培养团队精神。2、电动车以电代油，能够实现“零排放”，噪音低，是解决能源和环境问题的重要手段。随着石油资源的紧张和电池技术的发展，电动车在性能和经济性方面已经接近甚至优于传统燃油车，并开始在世界范围内逐渐推广应用。以电动车为代表的新一代

4、节能与环保车是汽车工业发展的必然趋势已经成为普遍共识。充电系统为电动车运行提供能量补给，是电动车的重要基础支撑系统，也是电动车商业化、产业化过程中的重要环节。充电系统将是科技发展的另一产物，它将雨后春笋般呈现。通过研究本课题，我们设法与时俱进，理解能源发展动向，科技发展进程，为现代生活与生产带来的巨大便捷。3、通过本课题，我们能更好的了解一个实际设备的设计流程，开阔在相关事物的见识，对专业及科技有更深的了解。4、我们想设计的这套系统，其构思巧妙，应用性强，应用范围广泛。基于人性化考虑，车主使用该系统时操作简单，交费公平，而且不用担心断电引起的故障，也不用担心充满电后继续充电对电瓶的损害以及爆炸

5、等危险事情发生。研究项目目的性强，意义丰富。（二）组员具备的专业知识、素质、能力及获奖情况刘从湖：一次奖学金、参与过“基于DSP的三翼螺旋飞机设计”项目、参加过2009年全国大学生电子设计大赛胡薇：三等奖学金、励志奖学金、优秀团干、优秀班干标兵、团学工作奖张金宝：励志奖学金、三等奖学金刘干：团学工作奖 刘园庆：一次奖学金、robocup校内赛一等奖、三好学生称号二、项目研究内容国内外本项目的研究状况就目前研究，国内外的情况大体一致，随着电动车融入社会生产和生活，其对电能的需求将影响城市现有的供配电体系，进而影响着电动汽车充电系统的设计和发展。就目前研究，对电动车充电设备的设计方式、设计容量还需

6、在好些方面突破。电动车运行模式：在不同的运行模式下，电动汽车对其续驶能力和充电时间要求也不同，直接影响充电设备的建设方式和功率需求。紧急情况下应能实现电能的快速补充。能通过快速充电或电池组快速更换完成电能补充。在公务车集中的区域或居民小区建设相应的充电设施。此外，对于充电站而言，车辆进入充电站的运行机制也会影响着充电站功率需求。车辆进入充电队列时间越集中，充电站电力负荷将越大，充电站功率需求将越大。 充电时间：不同运行模式的电动车对充电时间提出了不同的要求，而充电时间的不同需要不同的充电方式来满足。在电动车对充电时间要求不高的情况下，可在停运时间利用电力低谷进行常规充电，延长车辆的续驶里程；在

7、充电时间较为紧迫的情况下，需要采用快速充电或电池组快速更换及时实现电能补充充电场所及其他环境条件：动力电池充放电工作效率受充电场所及其他环境条件的影响，尤其是受环境温度的影响。在常温下，电池充电接受能力较强，随着环境温度的降低，其充电接受能力逐渐降低。因此，随环境温度降低，充电设备的功率需求将增加。因而，设计充电设备应尽可能保证其环境不受人为温度条件的影响。电动车发展对充电技术的要求：随着电动汽车的逐步推广和产业化以及电动汽车技术的日益发展，电动车对充电站的技术要求表现出了一致的趋势，要求充电设备尽可能向以下目标靠近：充电快速化、充电通用化、充电智能化、电能转换高效化、充电集成化 。国内外，电

8、动车是未来新能源汽车的主要发展方向，而充电体系的建立是其发展的前提和基础。通过对电动车充电方式及充电设备设计的研究，对电动车充电体系进行初步探讨，为将来电网企业参与电动车充电体系建设提供思路和理论基础。项目的创新点充电计费：很好的把计费系统移植在电能计量方面；人机对话：使用更友善；离散化安装：很好的实现点对点的服务；具有记忆功能：电源突然断电或者用户在电未充满的情况下突然结束充电，充电计费装置会自动停止供电，当再次来电时，电瓶车可以继续充电；高质量的软件编程：对于充电插座上的不同编号会实现相应处理，互不影响研究详细内容、研究方案一、 单个插座的设计方案：单个插座包括计费模块、继电器、微处理器、

9、传感器、普通插座几部分。当往投币器中投进币或在刷卡设备刷卡后，它将产生一个充电请求信号，微处理器检测到这个信号后，将做出相应的反应，将控制继电器接通，从而接通电源；进而实现对电瓶的充电；当电瓶充满或插头拔掉时，电路中的电流就消失，通过相应的传感器让交流电的变化情况以直流电的形式反映出来；微处理器再通过检查该直流信号，从而做出相应的处理,如断开继电器，从而把电路断开，停止对电瓶的充电。其工作框架图如图1所示。计费装置微处理器电源反馈信号电动车电瓶继电器 图1：工作框架图二、 多个系统充电平台的设计方案：在单个插座的基础上，进行改进设计而成的一种设备。将几个单一的充电装置整合在一起，在这装置上，有

10、独立的控制平台，用以实现充电插口的分配、语音控制模块、报警模块、计费的控制；对计费方案也升级：既采用投币方式又采用刷卡方式。无论用户是通过刷卡或投币方式，只要缴费成功，计费系统将产生一个充电请求信号给微处理器，微处理器将选通有关的插座，进而实现充电。应用语音模块更加智能的帮助用户；使用报警模块，确保安全，设计充电方式模块，实现高效率安全充电。本系统的具体操作流程如图2.缴费系统缴费成功缴费失败重新交费微处理器插座A插座B插座N选通插座图2：充电操作流程图语音控制模块：如图3：语音录放电路，本电路采用ISD1700语音芯片，进行录音，再通过微处理器控制语音芯片在实际中运用时回放。从而实现系统的语

11、音提示功能，进行人机对话，彰显智能化。图3：语音录放电路报警模块：如图4：报警电路，图中检测电路采用电阻桥，存放硬币的保险门开关采用磁控开关，门关接通，门开断开，保险门开关与电桥的一个电阻构成电桥的一臂，安装在保险柜内。这样，若门被撬开，则磁控开关断开；又若外线被短接或者断路，无论哪种情况，都会使桥路失去平衡，A、B两端电压经整流桥的1N4148使光耦工作，从而使双向晶闸管导通，电铃发出报警信号。报警器电源电压采用电容降压、半波整流、18V稳压管稳压后得到。门开关可以用常开型的磁控开关，也可用其他微动开关或微型按钮代用。（安装时，一桥臂电阻必须和开关装在一起。不需要报警时要关掉电源，不然工作人

12、员开保险门也会报警）图4：报警电路快速充电装置控制电路：整流-逆变电路蓄电池门极触发电路检测反馈电路稳压电源电路程序控制电路AC380V图5：控制回路、主回路方框图图6：蓄电池开路端电压检测电路图7：反馈电路IC图8：自动关机电路参考文献： 1、汽车充电站N 陈蒙蒙、刘厚俊 重庆晨报数字报2005-6-13（8） 2、电动汽车充电站的建设研究C 王于群 北京:中国社会科学出版社,20053、 中国能源报 N 姜锡洲 2009-01-25 （10）4、纯电动汽车充电站建设与应用示范研究C 金显贺 北京:中国社会科学出版社,20075、大众用电N 刘凡丰 人民日报，2008-12-25 （10）6

13、、中国硬实力J 曾培 、王忠东 2003（1）7、专利之家J 万锦坤 2007（12）8、充电站建设研究C 刘锦明、王昌长 北京:机械工业出版社,2006三、项目进度安排研究计划及预期成果主要研究阶段（起止时间）阶段预期成果成果形式前期2010-05-012010-06-30投币控制一个插座的供电投币一元，供电两个小时，然后自动断电中期2010-07-012011-01-31投币选择3个插座中的任意一个插座通电，并验证突然断电处理投币一元，选择编号1（或者2、3）通电，供电两个小时自动断电，再投币一元，选择插座，在两个小时内任意一个时间拔出插头，此插座停止供电后期2011-02-012011-4-30加上刷卡功能，以五个插座为测试对象，进行投币、刷卡功能测试投币（刷卡选择金额），选择相应编号插座，测试通电时间是否吻合，并对突发情况进行测试四、拟利用资源实验室： 电子信息与自动化创新实验室实验仪器：示波器、函数信号发生器、直流电源、焊接台、万用表、计算机等实验室常用设备五、项目经费预算与用途 序号预算项目预算金额备注1资料打印 复印费1002文献检索费1003材料器件费22004机械加工费3005其他