电动车智能充电控制器的设计
摘要：随着国家大力提倡清洁能源的发展，许多绿色环保的各种商品随之出现，电动汽车，电动自行车等等，作为新的代步工具让人们的生活更加便利，充电器以及成为人们生活中必不可少的一部分。正是因为这样，所以我们要制作一件性价比高，便于操作，使用方便的电动车智能充电控制器来替客户解决生活上的问题。我们用Arduino型号单片机作为此电动车智能控制器的主要控制单元，用来给60V以及48V型号的电动车提供电能。为了提高工作效率，采用了模块化的电路系统，并且在智能充电控制器的系统设计上，别出心裁，使用了软硬件相结合的方式。面对当下生活中电动车在公共场合充电难、充电步骤复杂的一系列问题，本电动车智能充电控制器采用了刷卡与投币相结合的计费方式，客户可以结合自身的需要自由选择计费方式、充电模式、充电时间等功能。本电动车智能充电控制器使用数码管显示充电完成所需要的时间，除此之外还具有防盗报警功能、自动充断电功能、计费功能、硬币自主识别功能等。在未来，无论是在人来人往的商业区、居家休闲的住宅区，还是车水马龙的工业区，随时随地方便快捷的充电必将走进人们的生活。这样的设计一方面符合当今低碳环保的生活理念，另一方面也方便了大众的生活，迎合了时代简约化、方便化，快捷化的趋势。
关键词：电动车；控制器；智能充电
Intelligent charging controller for electric vehicles
Abstract: With the country vigorously promoting the development of clean energy, many green and environmental products appear, electric cars, electric bicycles, and so on, as a new step tool to make people's life more convenient, chargers and become an essential part of people's life. It is precisely because of this, so we have to make a cost-effective, easy to operate, easy to use electric car intelligent charging controller for customers to solve the problems of life. We use the Arduino microcontroller as the main control unit of the intelligent controller for the electric energy of 60V and 48V models. In order to improve the efficiency of work, the modular circuit system is adopted, and the system design of the intelligent charging controller is unique, and the combination of hardware and software is used. In the face of a series of problems in the current life of electric cars which are difficult to charge in the public and the charging steps are complex, the intelligent charging controller of the electric vehicle adopts the charging mode combining the card and the coin, and the customers can choose the charging mode, charging mode and charging time freely in combination with their own needs. The intelligent charging controller of the electric vehicle uses the digital tube to display the time needed to complete the charging. In addition, it also has the function of burglar alarm, automatic charging and interrupting, charging function, and self recognition of coins. In the future, whether it is in the commercial area, home and leisure residential area, or the industrial area, convenient and quick charging will come into people's life. On the one hand, this design conforms to the living concept of low carbon and environmental protection, on the other hand, it also facilitates the life of the masses and caters to the trend of simplicity, convenience and shortcut.
Keywords: Electric vehicle; controller; intelligent charging
目录
第1章 绪论 5
1.1 研究背景 5
1.2 国内外发展情况 5
1.3 研究意义 6
第2章 原理分析 7
2.1 蓄电池充放电工作原理 7
2.2 相关技术概念介绍 7
2.3 多种充电方式简介 8
2.3.1 恒压充电法 8
2.3.2 恒流充电法 8
2.3.3 混合充电法 9
2.3.4 脉冲充电法 9
2.3.5 三段式充电方法 10
第3章 智能电动车充电控制器的总体设计 11
3.1 总体设计框架 11
3.2 芯片选型介绍 11
3.3 充电控制以及其技术指标 12
3.4 充电终止控制方法 13
3.4.1 定时控制法 13
3.4.2 电压控制法 13
3.4.3 温度控制 14
3.4.4 综合控制法 14
第4章 系统的硬件电路设计 14
4.1 系统硬件设计 14
4.1.1 系统设计总框图 14
4.1.2 系统硬件电路图 15
4.2 电路设计 15
4.2.1 电源电路设计 15
4.2.2 主控电路设计 16
4.2.3 检测电路设计 17
4.2.4 计费功能 18
4.2.5 投币器控制 18
4.2.6 刷卡设计 19
4.3 人机交互模块 20
4.3.1 数码管显示设计 20
4.3.2 蜂鸣器报警设计 20
4.3.3 按键电路设计 21
第5章 系统软件设计 22
5.1 软件的总体设计 22
5.2 初始化程序 22
5.3 采集信息设计 23
5.4 充电控制设计 23
5.4.1 按键控制流程图 23
5.4.2 充电控制流程图 24
5.5充电终止控制 24
第6章 结论 25
第1章 绪论
1.1 研究背景
我国环境污染问题，尤其是空气污染日益严重，可吸入颗粒物、一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化硫其中很大一部分来源于车辆的为其排放，这些有毒的排放物在破坏我们赖以生存的自然环境的同时也在影响着人们的身体健康。而这些汽车大多使用的是汽油和柴油，这些都来自于化石能源，而还是能源属于不可再生能源，储量在日益减少，而且存在着污染大、利用率低等弊端。为了解决这些问题，我们在不停的寻找可替代的清洁、安全的能源，研制新时代的交通工具，如电动车这样的代步工具。
中国尚处于发展中，并不是所有家庭都拥有私家车，于私家车相对，电动车有着便宜、学习简单、不需要燃油费、保养费等额外支出、安全清洁等优势，常常作为人们短途出行的首选交通工具。但是电动车也有着它的缺陷，充电时间长，一般的要冲8小时左右，而且充电线的长度也有限，有些基础设施不完善的住宅区也存在着充电困难的问题。除此之外，如果行驶的距离稍长一点，便会陷入中途电力不足并且难以及时充电的尴尬境遇，这类现象在我们日常生活中相当普遍。
对于这些生活中的种种不便，制作一件智能电动车充电控制器，就显得尤为重要了。在未来随着这种方便的、高效的充电控制器的普及，无论是大街小巷的哪里，都能随时随地解决充电的问题，车主们再也不必为充电难，充电麻烦而感到苦恼了。
1.2 国内外发展情况
在我国，电动车经济实惠，无论是在哪个城市，都备受欢迎，拥有着稳定的客户群以及广大市场。在欧美等发达国家，为了保护生态环境，低碳出行，很大一部分人会将电动车作为短途出行的首选代步工具。随着电动车行业的兴起，带动了与之相关的一系列产业，例如充电站，可以随时随地为电动车提供电能。
就国内发展情况而言，随着时代的发展，电动车已经不只是简单的代步工具，消费者对于电动车产品用户体验和性能方面提出了更加严格的要求。智能锂电电动自行车时代的已经来临，面对不断出新的电池及电机控制技术的出现，常规电动自行车已经满足不了市场对新产品的需求。这就要求传统的电动车要不断紧跟时代的脚步，结合新概念、新技术，做出符合时代发展的电动车。电动车行业正逐步的向“轻量化”、 “锂电化”、“智能化”的方向上发展。据统计，2016年电动车销售数量约为600万辆，2017年的电动车销售数量约为700万量，据官方预测2018年电动车的销量有望突破900万辆。电动车行业红火的发展，则与之相关的就是电动车的充电问题了，现在的一般在住宅小区都有专门为电动车充电的充电棚，但是大部分充电棚不过是多提供了一些充电插口而已，还需要与电动车相配套的充电器，这样的充电模式，不仅不便于对电动车充电的统一管理，也不方便收费。
这些年，一些细心的修车电店主发现了这样的问题，于是出现了一系列的简易的投币式应急快充装置，这样的装置虽然在某种程度上缓解了电动车在路上难以充电的问题。但是同时由于自身的设计缺陷，也为顾客带来了一些不便。例如：单一的投币计费方式，随着手机支付，刷卡支付的兴起，越来越多的人不再随身携带硬币，投币计费的方式为顾客充电造成了很大的困扰；充电模式单一，不能满足特殊情况的顾客的要求；无法及时的自动断电，电能转换利用率小。之后，逐渐出现了一些带数字电表，方便计算电费的充电装置，随着时代的进步，电动车的日益普及，充电矛盾的日渐突出，充电控制器的开发也在不断的改进，使它能够满足客户更多的需求，在公共场所能够更加普及，为人们的生活提供最大化的便利。
1.3 研究意义
当今社会，哪里都离不开电，缺少了电，人们的正常生活与工作将会受到很大的影响，这时充电就显得特别重要了。本电动车智能充电控制器采用了刷卡与投币相结合的计费方式，客户可以结合自身的需要自由选择计费方式、充电模式、充电时间等功能。本电动车智能充电控制器使用数码管显示充电完成所需要的时间，除此之外还具有防盗报警功能、自动充断电功能、计费功能、硬币自主识别功能等。该设计具有选择多样新、操作简易性等优势。
智能电动车充电控制器的制作和使用就是从生活实际出发，解决了的充电难，充电麻烦的生活问题，为人们高效、快捷、低碳的生活提供了巨大的帮助，同时也另一方面推动了社会经济的发展。
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