首先设计快速充电站的电气性能指标。该充电站设计目的为电动自行车应急充电,电动自行车所用电池的容量普遍在20AH左右,也有小容量的电池和大容量电池,但一般不会小于10AH,不会大于30AH,所以设计中选择主流的电池,兼顾特殊情况。

    一般铅酸蓄电池快速充电电流可以达到1C,这种情况一般要按照马斯定律所描述的方式充电,采用正负脉冲的方式充电,并且需要预先得知充电电池的容量,这在无人值守的充电站上是一件比较困难的事,所以我们在设计上进行了优化,选取最高充电电流为10A,这样如果是20AH的电池,相当于只用0.5C的电流充电,而且一般充电的电池都处于电量放完的状态,在这种状态下用中等电流快冲,不会对电池造成损害。

    对于电压,电动车所用的电压范围集中在24V~72V,而且以12V为一个电压级别依次递增,这样在设计上,我们可以先测量电池电压值,来判断电池的电压等级,然后根据电压等级来选择最高充电电压和电流。

    设计选择10min为一个充电时间段,而为了保护电池,设置最长充电时间为30min。根据充电电源输出功率500W,充电10min,而电动车电机功率一般为500W计算,充电10min可以骑行10min,考虑到骑行过程中可能电机功率不会满载输出,则可以骑行10min以上,假设骑行速度为30km/h,则可以行驶5km以上。

    实际实验结果,不同电动车的距离会有不同,但都在5km~10km的范围内。除了电气性能的设计外,我们还要从实用的角度来考虑,需要良好的人机交互,使得充电站简单易用。首先要解决电池正负极的问题,因为电动车充电接口并没有统一的标准,这就需要在设计电路上自动判断电池的正负极,并且根据判断出的正负极来调整充电电源输出,电池电压是自动识别的,并根据电瓶电压自动调整充电参数,保证蓄电池寿命和安全。