对共享电动车发展方向的分析

周强 殷海兵

【摘 要】目前，共享自行车在全国各地兴起，对居民出行有很大帮助，随着国人生活水平的提高，共享电动单车的普及势在必行，但由于充电、停放、成本等问题限制了规模发展，本文主要分析了共享电动车面临的问题，而后提出了相应的解决方法。

【关键词】共享电动车；充电桩；停车桩；路灯；充电接口

中图分类号： U469.72 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）01-0178-002

【Abstract】At present， the rise of shared bicycles in all parts of the country is very helpful to residents' travel. With the improvement of people's living standards， the popularity of shared electric bicycles is imperative， but the problems such as charging， parking and cost limit the scale Development，this paper analyzes the problems faced by the shared electric vehicles， and then put forward the corresponding solutions.

【Key words】Shared electric vehicles；Charging pile；Parking pile；Street lamp；Charging interface

0 前言

目前，公共自行车在全国各地兴起，对居民出行有很大帮助，随着国人生活水平的提高，共享电动单车的研制势在必行，共享电动单车尤其适合大城市大人流量的地区，能进一步缓解城市拥堵，保护环境，同时为居民提供更便利的出行方式。现有共享电动单车的充电类型主要有两种：一种是运营公司随时为电动车换蓄电池；另一种是采用固定的充电桩，但需要使用者还车后手动将电动车的充电插头插入充电桩，并派专人时刻检查。这两种方案的缺点是充电不够灵活，效率低，且第二种方案充电桩内部没有蓄电池，电网停电后整个系统瘫痪。现有共享电动单车的停放方式主要有三种：一是，有专人值守的网点，负责更换电车和电动车存放管理；二是，有指定停车区域，区域内无任何设备，是通过车子自身的定位来判断是否在指定停放区，后续会有工作人员取走。三是，采用停车桩停放。对于第一种方案，投入网点太少，对使用者并不便利，因为网点投入大，占地大，在繁华地段尤其如此；对于第二种方案，实际运营中定位并不灵敏准确，而且增加了工作量；第三种方案中提到的停车桩在实际使用中增加了用户的寻找时间。

1 共享电动车的充电问题

本文通过对现有共享电动单车充电方式的分析提出一种新的充电方式。既将变流器集成到停车桩，同时在共享电动车的锁板下方设置正负极充电插板，当使用者在停车时充电插板自动插入到充电接口，不需使用者额为操作，与共享单车的使用方法相同，降低了使用者的学习成本。另外，在电动车正负受电插片后部设有反向二极管等保护电路，防止正负极短路，保证了安全性。其结构如图1所示：

变流器单元包括市电接入电路、高频变换电路、整流滤波电路、充电输出电路。其中高频变换电路采用先整流再高频逆变的方式，逆变电路采用全控桥，PWM波发生芯片（脉宽调制芯片）产生PWM波，经隔离驱动电路加在全控桥上，控制IGBT导通与关断。变流器由控制器内部算法结合监测单元实现四阶段智能充电，分别为涓流充电、大电流恒流充电、恒压充电、浮充。其中，如果蓄电池在刚开始充电时已是深度放电状态， 为了防止对蓄电池充电电流的过大， 造成热失控，用稳定的小电流对蓄电池进行涓流充电，在涓流充电阶段， 电池的电压开始缓慢上升， 当电池的电压上升到能承受大电流充电的阀值U1时， 则进入大电流恒流充电，若开始充电时蓄电池电压大于阀值U1，则直接进行大电流恒流充电；在恒流充电模式下，当电池电压上升至恒压充电阀值U2时， 则转入恒压充电，这时充电电流逐渐减小， 当电流下降至设定阀值I时， 自动转入浮充阶段；浮充阶段主要用来补充蓄电池自放电所消耗的能量， 当充电电压达到U3 时， 此时标志着充电过程结束。其原理图如图2所示：

2 共享电动车的停放问题

对于共享电动单车的停放问题，本文提出了一种新的方式。把停车桩与路灯有机融合在一起，由路灯线路为圆形停车桩供电，因为停车桩各元器件所耗电能极少，所以总体负载在线路承受范围内。每个停车桩有两套停车系统，共用一个控制器和电源模块，可停放两辆共享单车，分别在路灯前后各一辆。具体操作方法是：停车桩做成圆盘状，且卡扣在路灯杆上，所有元器件安装在停车桩内部，由路灯线路供电。整流电路将交流电变为直流电为各元器件供电，为电动车蓄电池和停车桩蓄电池充电，当路灯线路因故障断电时，由停车桩蓄电池为停车桩供电，保证能完成最基本的借车还车功能。停车桩内部集成NB-lot无线通讯模块，实现各停车桩之间的组网，使用户在显示屏上就能查询附近停车桩的停车情况，并能与云服务器实时联系。停车桩上设置两套LED灯，分别安装在停车桩的前后方，当有车时为绿色闪耀，无车时为红色闪耀，使用户在夜晚能通过灯光的颜色判断远方是否有车或停车位。在停车桩两侧的道路上安装停车卡槽，卡槽内有压力传感器，若停车时车子并未准确的放入停车卡槽，则控制器不予还车，同时启动语音模块加以提醒，目的是防止车子阻挡人行道。其原理图如图3所示。

3 总结

未来共享电动车的发展方向必然是更加便捷、智能。本文提出的直插式充电接口，不需骑行人员额外操作，简单实用，制作成本低。把变流器设置在充电桩内部，而非由共享电动车携带，采用整流、高频逆变、再整流的拓撲结构能为共享电动车蓄电池提供可变的稳定的直流电。通过控制器和监测单元实现四阶段智能充电，保护蓄电池的同时提高充电速度。同时，充分利用了路灯线路的优势，通过路灯线路为停车桩供电，城市中路灯随处可见，且间距合理，将停车桩安装在路灯上可降低用户寻找车子的难度；停车卡槽的设计防止了车子阻挡人行道的情况；采用NB-lot无线通讯模块实现各停车桩之间的组网，使用户在显示屏上就能查询附近停车桩的停车情况，并能与云服务器实时联系； LED灯不同颜色频闪的设计使用户在夜晚能判断远方是否有车或停车位。

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