王亮 何少茜 代松 梁新田 邊超

鑒于電動車投幣式充電站必須在接有市電的路段才能及時為沒電的電動車進行充電，又無人二十四小時值守在充電站，設計了一款利用太陽能光伏發(fā)電的投幣免值守式電動車充電站。該文對光伏投幣免值守式多元化電動車充電站的設計、適用路段、使用方法進行了詳細的分析與闡述，同時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市電的影響，具有一定推廣意義和應用前景。

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車無電的尷尬情況時有發(fā)生，而電動車笨重的車身在人力驅(qū)動的過程中費時費力，人們不得不在電動車無電的情況下推動前行。隨著矛盾的升級，小型電動車充電站出現(xiàn)了，投幣式電動車充電站也隨之誕生，但電動車不能及時補充電力的情況仍然存在，問題是不是每個人出門都會自帶充電器，沒有合適的充電器便不可對電動車進行充電，而且在郊區(qū)或人煙稀少的路段，不可能有方便電動車隨時充電的充電站存在，更不可能有存時可供人們使用的市電二十四小時供應。

太陽能光伏電站作為一種新型能源的供電系統(tǒng)，進入二十一世紀以來越來越廣泛地被人們應用。電動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，為電動車及時補充電力能源。根據(jù)不同電壓的電動車所使用的充電器有所差別，電動車充電站的多元化設計針對不同的電動車所用充電電壓的差異性，提供了三種直流電壓和220V交流電壓以供電動車選擇，保證了電動車充電過程中的安全性。針對郊外等地區(qū)的人工看守難問題，光伏投幣免值守式多元化電動車充電站，既解決了市電供應難、充電器不匹配的問題，又免除了人工看守造成的人力浪費。

2.光伏投幣免值守式多元化電動車充電站設計

根據(jù)充電站設計需要，本系統(tǒng)分為兩大部分，光伏電站和電動車供電系統(tǒng)。

A.光伏電站的結(jié)構(gòu)設計

在無市電供應且陽光充足且沒有遮擋物的路邊醒目位置，設置一個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（以每輛電動車充電時長30分鐘，每天充電30輛電動車為例）。

B.電動車供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計

此部分的結(jié)構(gòu)設計分為三大部分:供電系統(tǒng)的保護部分（防護罩，LED照明燈，針孔攝像頭），如圖1。防護罩帶有一定弧度和寬度，鉚接在供電系統(tǒng)的上部，可以保護整個供電系統(tǒng)部分免遭風吹雨淋，防護罩上方有照明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，時間為10分鐘，可行駛路程為2公里，兩元/次，充電時間為25分鐘，可行駛路程為5公里，三元/次，充電時間為40分鐘，可行駛路程為10公里，充電時長最長為40分鐘；充電時間顯示器從充電開始會提示已充電時間，剩余充電時間；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，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計，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)設逆變器和蓄電池等電路元件，占整個配電箱內(nèi)部的3/4，維護人員在開啟外鎖后，同時具有開啟配電柜部分鎖的權(quán)力，可對配電柜的內(nèi)部進行日常維護；錢幣保存部分，占配電箱內(nèi)部的1/4，如維護人員同時具有取走錢幣的權(quán)力，可將三把鑰匙同時交給維護人員，否則錢幣保管人同時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，以固定整個充電系統(tǒng)。

C.充電順序

第一步，將錢幣從相對應的投幣口投入，按動金額選擇鍵確定單次充電所用金額，如遇找零，硬幣出口會自動找出所對應錢幣，殘缺錢幣及假幣投幣口會自動識別，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上鎖翻蓋，尋找合適的充電器進行充電；第三步，充電器與充電部分及電動車連接后，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，請拔掉充電器，且會自動斷電，不再進行充電；第五步，將充電器拔掉，放入原位，蓋上充電部分的自動上鎖翻蓋，此次充電完畢。

3.應用前景

電動車因環(huán)保、節(jié)能、無噪音、方便而被國家提倡，電動車在全國迅速普及，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)的電動車充電站單一依賴市電進行動力來源，而在一些郊區(qū)路段或者沒有市電可以隨時供應的路段，電動車充電站的設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，以便為電動車充電站隨時提供電源，看守及保護充電站的安全及自然天氣對其造成的影響。本文以傳統(tǒng)的電動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)電的應用，設計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車充電站。同時此充電站還具有防盜、防水、免值守和日常維護簡單，緩解電力能源嚴峻形勢的特點。本文對光伏投幣免值守式多元化電動車充電站的結(jié)構(gòu)設計、適用環(huán)境及使用方法進行了詳細的分析與實踐，使其具有自我保護的物理功能，且使用簡便，一次性投放，終身受益，使光伏充電站的應用更為廣泛。