CN101923752A - 一种具有计费功能的电动汽车充电管理装置及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有计费功能的电动汽车充电管理装置及应用，包括嵌入式控制器、打印机、读卡器、显示器、触摸屏、电源模块、音频设备，还包括供电控制模块、计量模块，所述的供电控制模块通过CAN接口与嵌入式控制器连接，所述的计量模块通过485总线与供电控制模块连接，以将电量数据传送给供电控制模块。与现有技术相比，本发明的优点包括：可实现用户的身份识别，判断卡片的有效性，可对充电电能进行计量，并根据充电时段和峰谷电价进行计费收费；可通过从内部CAN网络获取的供电控制系统信息，识别供电类型(交流、直流)；具有友好的操作界面，为用户提供充电模式设置、充电信息查询、充电票据打印等操作平台。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车充电机充电控制系统，尤其涉及具有计费功能的电动汽车充电管理装置及应用。
背景技术
面对能源与环境的巨大挑战，汽车能源动力系统的技术变革已成为汽车技术发展的焦点和核心，这为我国汽车工业自主创新、跨越发展提供了历史机遇。电动汽车以电为动力，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。充电机为电动汽车运行提供能量补给，是电动汽车的重要基础支撑，也是电动汽车商业化、产业化过程中的重要环节，对电动汽车的产业发展具有重大影响。
世界各国(如法国、日本、美国、以色列等)著名的汽车厂商都在加紧研制各类电动汽车和配套充电机，并且取得了一定程度的进展和突破。国内，一些高等院校和科研机构在电动汽车和配套充电设施方面也取得了一定的成绩。在举世瞩目的北京2008奥运会和残奥会期间，建立了世界最大规模的电动汽车电池快速更换充电站，为电动汽车进行充电服务。
但是，目前研制的充电机大部分都处在理论研究、实验阶段，且主要针对特定示范项目、特定车型，技术指标各不相同，没有形成统一的标准，其充电管理基本都集成在充电机内部，界定不清、功能不全，移植性差，不具备通用化、标准化条件，不利于电动汽车产业化发展。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种功能齐全、操作方便、可移植性高的具有计费功能的电动汽车充电管理装置及应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种具有计费功能的电动汽车充电管理装置，包括嵌入式控制器、打印机、读卡器、显示器、触摸屏、电源模块、音频设备，所述的嵌入式控制器通过COM5接口与打印机连接；所述的嵌入式控制器通过COM6与读卡器连接；所述的嵌入式控制器通过VGA接口与显示器连接；所述的嵌入式控制器通过COM1与触摸屏连接；所述的嵌入式控制器通过CN1接口与音频设备连接；所述的电源模块分别与嵌入式控制器、显示器、触摸屏连接，提供工作电源，所述的嵌入式控制器设有COM5接口及RJ45接口，以与PC机连接下载程序代码，其特征在于，还包括供电控制模块、计量模块，所述的供电控制模块通过CAN接口与嵌入式控制器连接，所述的计量模块通过485总线与供电控制模块连接，以将电量数据传送给供电控制模块。
所述的计量模块通过485总线将电量数据传输给供电控制模块，所述的供电控制模块通过CAN接口接受嵌入式处理器的控制指令，并将电量数据发送至嵌入式控制器，所述的嵌入式控制器根据系统时间区分峰谷电量，并结合峰谷电价进行计/收费。
所述的嵌入式控制器设有扩展通信接口，以进行远程监控及实现对整个充电网络的控制。
一种具有计费功能的电动汽车充电管理装置的应用，其特征在于，该应用包括：
(1)显示器显示欢迎界面，并提示用户插入卡片，通过触摸屏采集用户点击信息；
(2)当用户将卡片插入读卡器并点击“读卡进入”后，读卡器读取卡片信息，进行身份识别，识别成功后，根据卡片属性进入相应的操作界面，所述的卡片属性包括管理员卡、用户卡；
(3)若卡片为管理员卡，则进入管理配置界面，该界面可进行导出充电日志、写入配置信息等操作；
(4)若卡片为用户卡，根据卡片状态显示相应画面：
a.卡片状态为初始充电状态，则进入IC卡信息界面，并按照界面提示进行插座连接、充电时间选择、充电方式选择等操作完成充电设置并启动充电；
b.卡片状态为正在充电状态，则直接进入充电状态显示界面，用户可根据需要进行中止充电或充电结束后的结帐操作，结帐完成后，界面显示充电信息，并可选择进行充电信息票据打印等操作；
(5)充电信息由计量模块通过CAN总线将数据传输给嵌入式控制器，然后由嵌入式控制器根据系统时间区分峰谷电量，并结合峰谷电价进行计/收费，票据打印由嵌入式控制器控制打印机完成。
所述的充电信息包括充电方式、充电时间、充电电量、消费金额、消费日期等信息。
与现有技术相比，本发明的优点包括：
(1)可实现用户的身份识别，判断卡片的有效性，可对充电电能进行计量，并根据充电时段和峰谷电价进行计费收费；
(2)可通过从内部CAN网络获取的供电控制系统信息，识别供电类型(交流、直流)；
(3)具有友好的操作界面，为用户提供充电模式设置、充电信息查询、充电票据打印等操作平台；
(4)可判断充电对象与充电机是否匹配，当两者不匹配时禁止为充电对象充电，确保充电安全；
(5)可判断充电系统与充电对象的连接状态，当连接断开时停止供电，确保人身安全；
(6)具有良好的移植性、通用性，能够适用于各种充电系统。
附图说明
图1是本发明一种具有计费功能的电动汽车充电管理装置的硬件连接示意图；
图2是本发明电源电路原理图；
图3是本发明CAN通信电路原理图；
图4是本发明485通信电路原理图；图5是本发明的充电控制系统的界面流程图；图6是本发明的充电管理系统线程关系图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，一种具有计费功能的电动汽车充电管理装置，含有嵌入式控制器、打印机、读卡器、显示器、触摸屏、电源模块、计量模块和音频设备，所述的嵌入式控制器通过COM5接口与打印机连接，所述的嵌入式控制器通过COM6与读卡器连接，所述的嵌入式控制器通过VGA接口与显示器连接，所述的嵌入式控制器通过COM1与触摸屏连接，所述的嵌入式控制器通过CN1接口与音频设备连接，所述的电源模块分别与嵌入式控制器、显示器、触摸屏连接，提供工作电源，所述的嵌入式控制器设有COM5接口及RJ45接口，以与PC机连接下载程序代码它还含有供电控制模块，所述的供电控制模块通过CAN接口与嵌入式控制器连接，接受供电控制器的控制指令，并将电量数据发送至嵌入式控制器，所述的嵌入式控制器根据系统时间区分峰谷电量，并结合峰谷电价进行计/收费，所述的计量模块通过485总线与供电控制模块相连，以将电量数据传送给供电控制模块。
直流供电控制模块主要含有熔断器、直流接触器、CPU、隔离CAN电路、工作电源、开关量电路、指示灯电路、隔离RS485电路、继电器逻辑电路等，经大功率整理模块输出的DC650V直流电压通过导线与熔断器一端连接，熔断器另一端与直流接触器连接，输出送至电能计量模块和直流输出控制模块，CPU通过CAN通信将电量数据送至嵌入式处理器。
其各部分功能说明如下：
嵌入式控制器：为充电管理系统的主控模块，实现对整个系统各部分的控制与管理。
读卡器：用于用户卡片的身份识别和读取信息；
微型打印机：用于打印充电交易票据；
触摸显示屏：实现人机交互，用户可根据需要，通过触摸显示屏进行充电设置、充电状态查询、充电启停控制等。
CAN通信卡：与供电控制系统进行CAN通信，实现供电控制和电量数据传输；
工作电源：用于为充电管理系统各模块提供工作电源；
嵌入式控制器采用英贝德SBC9307-II单板机，通过COM5与PC机串口连接，下载EBoot，并通过RJ45接口下载程序，下载程序时可通过连接单板机的COM7口和PC机串口，利用超级终端或串口调试助手等工具实时观测程序下载信息。
本设计中，通过VGA接口和COM1口分别与显示器和触摸屏连接，COM5与打印机连接，COM6与读卡器连接，供电控制模块与单板机通过CAN1口进行CAN通信。
热敏打印机C1打印机串口电平标准为两种：TTL电平与232电平，当设为232电平时，其串口与标准RS-232接口兼容。
直流供电控制模块额定功率控制能力确定为650V/50A/35kW，采用标准3U机箱，其电源电路原理图、CAN通信电路原理图、485通信电路原理图分别如图2、图3、图4所示。
充电控制系统的界面流程图如图5所示。具体说明如下：
(1)主界面为欢迎界面，动画提示用户插入卡片，界面包含“使用帮助”和“读卡进入”两个控件。
(2)当用户插入卡片点击“读卡进入”后，充电管理系统读取卡片信息，进行身份识别，识别成功后，根据卡片属性(管理员卡或是用户卡)进入相应的操作界面：
若卡片为管理员卡，则进入管理配置界面，可进行导出充电日志、写入配置信息操作；
若卡片为用户卡，系统可根据卡片状态显示相应画面：卡片状态为初始充电时，则进入IC卡信息界面，并按照界面提示进行插座连接、充电时间选择、充电方式选择等操作完成充电设置并启动充电；卡片状态为正在充电时，则直接进入充电状态显示界面，用户可根据需要进行中止充电或充电结束后的结帐操作，结帐完成后，界面显示详细的充电信息(包括充电方式、充电时间、充电电量、消费金额、消费日期等信息)，并可选择进行充电信息票据打印等操作。
充电管理系统线程关系如图6所示。
主线程为充电系统界面主流程；
CAN通信线程包括获取设备数据、充电电量数据和发送供电控制指令等；
在待机状态或无操作超过一定时间后，界面会自动进行广告播放，广告画面退出方式只需要在触摸屏任意位置点击即可。
本发明中采用的CAN通信的帧格式为CAN扩展帧的29位标识符并进行了重新定义。其29标识符的分配表：
Claims (5)
1.一种具有计费功能的电动汽车充电管理装置，包括嵌入式控制器、打印机、读卡器、显示器、触摸屏、电源模块、音频设备，所述的嵌入式控制器通过COM5接口与打印机连接；所述的嵌入式控制器通过COM6与读卡器连接；所述的嵌入式控制器通过VGA接口与显示器连接；所述的嵌入式控制器通过COM1与触摸屏连接；所述的嵌入式控制器通过CN1接口与音频设备连接；所述的电源模块分别与嵌入式控制器、显示器、触摸屏连接，提供工作电源，所述的嵌入式控制器设有COM5接口及RJ45接口，以与PC机连接下载程序代码，其特征在于，还包括供电控制模块、计量模块，所述的供电控制模块通过CAN接口与嵌入式控制器连接，所述的计量模块通过485总线与供电控制模块连接，以将电量数据传送给供电控制模块。
2.根据权利要求1所述的一种具有计费功能的电动汽车充电管理装置，其特征在于，所述的计量模块通过485总线将电量数据传输给供电控制模块，所述的供电控制模块通过CAN接口接受嵌入式处理器的控制指令，并将电量数据发送至嵌入式控制器，所述的嵌入式控制器根据系统时间区分峰谷电量，并结合峰谷电价进行计/收费。
3.根据权利要求1所述的一种具有计费功能的电动汽车充电管理装置，其特征在于，所述的嵌入式控制器设有扩展通信接口，以进行远程监控及实现对整个充电网络的控制。
4.一种具有计费功能的电动汽车充电管理装置的应用，其特征在于，该应用包括：
(1)显示器显示欢迎界面，并提示用户插入卡片，通过触摸屏采集用户点击信息；
(2)当用户将卡片插入读卡器并点击“读卡进入”后，读卡器读取卡片信息，进行身份识别，识别成功后，根据卡片属性进入相应的操作界面，所述的卡片属性包括管理员卡、用户卡；
(3)若卡片为管理员卡，则进入管理配置界面，该界面可进行导出充电日志、写入配置信息等操作；
(4)若卡片为用户卡，根据卡片状态显示相应画面：
a.卡片状态为初始充电状态，则进入IC卡信息界面，并按照界面提示进行插座连接、充电时间选择、充电方式选择等操作完成充电设置并启动充电；
b.卡片状态为正在充电状态，则直接进入充电状态显示界面，用户可根据需要进行中止充电或充电结束后的结帐操作，结帐完成后，界面显示充电信息，并可选择进行充电信息票据打印等操作；
(5)充电信息由计量模块通过CAN总线将数据传输给嵌入式控制器，然后由嵌入式控制器根据系统时间区分峰谷电量，并结合峰谷电价进行计/收费，票据打印由嵌入式控制器控制打印机完成。
5.根据权利要求4所述的一种具有计费功能的电动汽车充电管理装置的应用，其特征在于，所述的充电信息包括充电方式、充电时间、充电电量、消费金额、消费日期等信息。
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