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一种电动汽车充电计费控制单元及工作方法 Download PDF

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苏胜新
沈建新
武斌
马建伟
史双龙
李武峰
严辉
李晓强
刘晓民
杜岩平
连湛伟
董新生
何胜利
吕晓荣
杨勇
胡勇
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Xuji Group Co Ltd
NARI Group Corp
Intelligent Electrical Branch of Shandong Luneng Software Technology Co Ltd
Beijing State Grid Purui UHV Transmission Technology Co Ltd
Beijing Huashang Sanyou New Energy Technology Co Ltd
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Xuji Group Co Ltd
Nanjing NARI Group Corp
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Beijing State Grid Purui UHV Transmission Technology Co Ltd
Beijing Huashang Sanyou New Energy Technology Co Ltd
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Abstract

一种电动汽车充电计费控制单元及工作方法，包括：CPU处理器、计量计费模块、坐标定位模块、外扩存储器、读卡器、显示屏、键盘、语音模块、RTC时钟和掉电检测模块；所述计量计费模块与CPU处理器之间相互通信；所述CPU处理器通过通信接口分别与外扩存储器、读卡器、显示屏和键盘相连；所述坐标定位模块通过UART接口与CPU处理器连接；依次连接语音模块、RTC时钟和掉电检测模块均与所述CPU处理器相连；所述CPU处理器通过高速数据通道与协处理器连接；所述协处理器与安全芯片模块之间通过SPI总线相连；所述计量计费模块通过通信接口将采集到的电能信息下发至CPU处理器。该系统有效保障了用户数据安全，增强了充电设施运营的兼容性和易推广性。

Description

一种电动汽车充电计费控制单元及工作方法
技术领域
本发明涉及电力技术领域，具体涉及一种电动汽车充电计费控制单元及工作方法。
背景技术
电动汽车充电站作为该产业链上的重要一环,在未来有很大的发展空间,而充电站计费管理系统的是充电站的关键部分。
目前，电动汽车充电设施推广存在计费方法不统一，用户卡片加密不一致的运营问题，导致用户在充电设施进行充电时的充电流程、消费结算等存在差异性，与此同时，随着电动汽车充电设施的不断推广，保证充电设施入网安全认证也是充电设施运营商需要考虑的安全性问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种电动汽车充电计费控制单元及工作方法，保证了充电设施运营的兼容性和易推广性。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
一种电动汽车充电计费控制单元，包括：CPU处理器、计量计费模块、坐标定位模块、外扩存储器、读卡器、显示屏、键盘、语音模块、RTC时钟和掉电检测模块；其特征在于，所述计量计费模块与CPU处理器之间相互通信；所述CPU处理器通过通信接口分别与外扩存储器、读卡器、显示屏和键盘相连；所述坐标定位模块通过UART接口与CPU处理器连接；依次连接的语音模块、RTC时钟和掉电检测模块均与所述CPU处理器相连；所述CPU处理器通过高速数据通道与协处理器连接；所述协处理器与安全芯片模块之间通过SPI总线相连；所述计量计费模块通过通信接口将采集到的电能信息下发至CPU处理器。
优选的，所述通信接口包括CAN总线接口、无线接口、DI/DO接口、RS232接口和RS485接口。
进一步地，所述CPU处理器通过无线接口分别与上层主站系统和站内集中器相连；所述无线接口包括GPRS、3G、4G、微功率无线和WIFI。
优选的，所述显示屏与协处理器相连，用于接收用户输入的充电信息，并将其信息上传至CPU处理器；所述协处理器用于将所述计量计费模块采集到的电能信息和读卡器读取的用户充电卡片信息传送至显示屏。
进一步地，所述读卡器通过RS232接口与CPU处理器相连，以读取用户充电卡片信息。
优选的，所述坐标定位模块用于将充电设施位置信息发送给CPU处理器。
优选的，所述外扩存储器通过CAN总线接口与CPU处理器相连；其包括U盘和SD卡。
优选的，所述键盘通过并行口与协处理器相连，采集用户输入的用户密码；所述协处理器与安全芯片进行数据交互，以实现数据加密和解密。
进一步地，所述安全芯片包括ESAM芯片模块和PSAM芯片模块；所述ESAM芯片单元和PSAM芯片单元分别与协处理器连接。
优选的，所述语音模块用于输出报警音频；
所述RTC时钟模块用于提供掉电后的实时时钟源；
所述掉电检测模块用于实现板载电源掉电检测。
一种电动汽车充电计费控制单元的工作方法，包括：所述电动汽车充电计费控制单元通过无线网络与手持移动终端相互通信；根据电动汽车的充电状态，向手持移动终端实时推送充电状态信息；其中，
所述充电状态信息，包括充电电量、使用金额和卡片余额。
进一步地，当卡片余额小于充电金额时，自动跳转至支付页面进行支付；其支付方式包括：支付卡支付、二维码支付、个人密码支付和手机验证码支付；
支付完成后，启动车辆充电并向用户推送离线结算信息；其中，所述离线结算信息包括交易流水号、终端机编号、终端交易序号、支付卡号、交易类型、灰锁金额、消费金额、钱包余额、钱包脱机交易序号、交易日期和交易时间。
进一步地，建立所述电动汽车充电计费控制单元与手持移动终端之间的通信包括：用户启动手持移动终端应用软件，输入个人充电卡卡号、自定义密码和个人通讯号码进行注册；建立个人充电卡与手持移动终端的绑定关系；注册成功后用户通过登录手持移动终端应用软件获得电动汽车充电计费控制单元的操控权限以及电动汽车充电计费控制单元标识码。
进一步地，所述获得电动汽车充电计费控制单元的操控权限包括：提交预约充电计划，电动汽车充电计费控制单元根据所述预约充电计划进行充电；其中，所述预约充电计划包括预约充电时间、充电站点、充电电量和预计到达时间。
附图说明
图1为电动汽车充电计费控制单元示意图；
图2为充电计费控制单元接入认证位置流程图；
图3为充电计费控制单元接入认证位置流程图；
图4为电动汽车支付卡支付流程图；
图5为电动汽车二维码支付流程图；
图6为电动汽车个人帐号密码支付流程图；
图7为电动汽车手机验证码支付流程图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
如图1所示，一种电动汽车充电计费控制单元，包括：CPU处理器、计量计费模块、坐标定位模块、外扩存储器、读卡器、显示屏、键盘、语音模块、RTC时钟和掉电检测模块；其特征在于，所述计量计费模块与CPU处理器之间相互通信；所述CPU处理器通过通信接口分别与外扩存储器、读卡器、显示屏和键盘相连；所述坐标定位模块通过UART接口与CPU处理器连接；依次连接的语音模块、RTC时钟和掉电检测模块均与所述CPU处理器相连；所述CPU处理器通过高速数据通道与协处理器连接；所述协处理器与安全芯片模块之间通过SPI总线相连；所述计量计费模块通过通信接口将采集到的电能信息下发至CPU处理器。该控制单元有效保障了用户数据安全，增强了充电设施运营的兼容性和易推广性。
所述通信接口包括CAN总线接口、无线接口、DI/DO接口、RS232接口和RS485接口。
CPU处理器通过无线接口分别与上层主站系统和站内集中器相连；所述无线接口包括GPRS、3G、4G、微功率无线和WIFI。
显示屏与协处理器相连，用于接收用户输入的充电信息，并将其信息上传至CPU处理器；所述协处理器用于将所述计量计费模块采集到的电能信息和读卡器读取的用户充电卡片信息传送至显示屏。
读卡器通过RS232接口与CPU处理器相连，以读取用户充电卡片信息。
坐标定位模块用于将充电设施位置信息发送给CPU处理器。
外扩存储器通过CAN总线接口与CPU处理器相连；其包括U盘和SD卡。
键盘通过并行口与协处理器相连，采集用户输入的用户密码；所述协处理器与安全芯片进行数据交互，以实现数据加密和解密。
安全芯片包括ESAM芯片模块和PSAM芯片模块；所述ESAM芯片单元和PSAM芯片单元分别与协处理器连接。
语音模块用于输出报警音频；
RTC时钟模块用于提供掉电后的实时时钟源；
掉电检测模块用于实现板载电源掉电检测。
如图3所示，一种电动汽车充电计费控制单元的工作方法，包括：电动汽车充电计费控制单元通过无线网络与手持移动终端相互通信；根据电动汽车的充电状态，向手持移动终端实时推送充电状态信息；其中，电动汽车充电计费控制单元可以实现充电设施定位，便于后期故障排查和故障定位。每一个充电计费控制单元配有坐标定位模块，定期上送充电设施的地理位置信息，上层监控系统根据接入系统充电设施编码信息和上传信息，确定充电设施合法性。
坐标定位模块可以上送当前充电设施的位置信息，并与当前安装的充电桩实际位置编码信息进行比对，可以方式充电计费控制单元与物理充电桩进行绑定。从而保证后期的运营便利性。
所述充电状态信息，包括充电电量、使用金额和卡片余额。
当卡片余额小于充电金额时，自动跳转至支付页面进行支付；其支付方式包括：支付卡支付、二维码支付、个人密码支付和手机验证码支付；
如图4、5、6和7所示，用户根据实际情况选择支付方式；当使用支付卡支付时，如图4所示，确定预存金额后，用户刷卡并输入支付卡密码；若余额不足或用户卡号失效则车辆无法充电，支付卡处于灰锁状态；待用户对充电卡进行充值后且充值金额达到设定值；则启动车辆充电，完成充电。
当通过二维码扫描支付时，用户根据实际情况选择支付方式；确定预存金额后，用户刷卡并输入支付卡密码；若余额不足或用户卡号失效则车辆无法充电，充电卡处于灰锁状态；待用户对充电卡进行充值后且充值金额达到设定值；则启动车辆充电，完成充电。其中，所述设定值按照历史单次最低消费额；在网络连接允许的情况下可根据充电金额生成二维码；用户可通过手机对二维码进行扫描完成支付。若网络连接出现异常，无法与上级系统连接，则输入手机号码获取免费验证码；用户通过验证码获得充值权限，对启动车辆充电。
电动汽车充电计费控制单元可以实现充电业务的在线和离线交易。电动汽车充电计费控制单元根据与上层系统的连接状态，判断与上级系统的连接可靠性，用户在刷卡支付时，充电计费控制单元自动识别此时的连接状态，确定支付方式，在线模式下，由上层监控系统进行鉴权、费用结算，离线模式下，有充电桩完成费用结算；支付完成后，启动车辆充电并向用户推送离线结算信息；其中，所述离线结算信息包括交易流水号、终端机编号、终端交易序号、支付卡号、交易类型、灰锁金额、消费金额、钱包余额、钱包脱机交易序号、交易日期和交易时间。
如图2所示，建立所述电动汽车充电计费控制单元与手持移动终端之间的通信包括：用户启动手持移动终端应用软件，输入个人充电卡卡号、自定义密码和个人通讯号码进行注册；建立个人充电卡与手持移动终端的绑定关系；注册成功后用户通过登录手持移动终端应用软件获得电动汽车充电计费控制单元的操控权限以及电动汽车充电计费控制单元标识码。
所述获得电动汽车充电计费控制单元的操控权限包括：提交预约充电计划，电动汽车充电计费控制单元根据所述预约充电计划进行充电；其中，所述预约充电计划包括预约充电时间、充电站点、充电电量和预计到达时间。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，这些变更、修改或者等同替换，其均在其申请待批的权利要求范围之内。

Claims (14)

1.一种电动汽车充电计费控制单元，包括：CPU处理器、计量计费模块、坐标定位模块、外扩存储器、读卡器、显示屏、键盘、语音模块、RTC时钟和掉电检测模块；其特征在于，所述计量计费模块与CPU处理器之间相互通信；所述CPU处理器通过通信接口分别与外扩存储器、读卡器、显示屏和键盘相连；所述坐标定位模块通过UART接口与CPU处理器连接；依次连接的语音模块、RTC时钟和掉电检测模块均与所述CPU处理器相连；所述CPU处理器通过高速数据通道与协处理器连接；所述协处理器与安全芯片模块之间通过SPI总线相连；所述计量计费模块通过通信接口将采集到的电能信息下发至CPU处理器。
2.如权利要求1所述的一种电动汽车充电计费控制单元，其特征在于，所述通信接口包括CAN总线接口、无线接口、DI/DO接口、RS232接口和RS485接口。
3.如权利要求2所述的一种电动汽车充电计费控制单元，其特征在于，所述CPU处理器通过无线接口分别与上层主站系统和站内集中器相连；所述无线接口包括GPRS、3G、4G、微功率无线和WIFI。
4.如权利要求1所述的一种电动汽车充电计费控制单元，其特征在于，所述显示屏与协处理器相连，用于接收用户输入的充电信息，并将其信息上传至CPU处理器；所述协处理器用于将所述计量计费模块采集到的电能信息和读卡器读取的用户充电卡片信息传送至显示屏。
5.如权利要求4所述的一种电动汽车充电计费控制单元，其特征在于，所述读卡器通过RS232接口与CPU处理器相连，以读取用户充电卡片信息。
6.如权利要求1所述的一种电动汽车充电计费控制单元，其特征在于，所述坐标定位模块用于将充电设施位置信息发送给CPU处理器。
7.如权利要求1所述的一种电动汽车充电计费控制单元，其特征在于，所述外扩存储器通过CAN总线接口与CPU处理器相连；其包括U盘和SD卡。
8.如权利要求1所述的一种电动汽车充电计费控制单元，其特征在于，所述键盘通过并行口与协处理器相连，采集用户输入的用户密码；所述协处理器与安全芯片进行数据交互，以实现数据加密和解密。
9.如权利要求8所述的一种电动汽车充电计费控制单元，其特征在于，所述安全芯片包括ESAM芯片模块和PSAM芯片模块；所述ESAM芯片单元和PSAM芯片单元分别与协处理器连接。
10.如权利要求1所述的一种电动汽车充电计费控制单元，其特征在于，所述语音模块用于输出报警音频；
所述RTC时钟模块用于提供掉电后的实时时钟源；
所述掉电检测模块用于实现板载电源掉电检测。
11.一种电动汽车充电计费控制单元的工作方法，其特征在于，所述方法包括：电动汽车充电计费控制单元通过无线网络与手持移动终端相互通信；根据电动汽车的充电状态，向手持移动终端实时推送充电状态信息；其中，
所述充电状态信息，包括充电电量、使用金额和卡片余额。
12.如权利要求11所述的工作方法，其特征在于，当卡片余额小于充电金额时，自动跳转至支付页面进行支付；其支付方式包括：支付卡支付、二维码支付、个人密码支付和手机验证码支付；
支付完成后，启动车辆充电并向用户推送离线结算信息；其中，所述离线结算信息包括交易流水号、终端机编号、终端交易序号、支付卡号、交易类型、灰锁金额、消费金额、钱包余额、钱包脱机交易序号、交易日期和交易时间。
13.如权利要求11所述的工作方法，其特征在于，建立所述电动汽车充电计费控制单元与手持移动终端之间的通信包括：用户启动手持移动终端应用软件，输入个人充电卡卡号、自定义密码和个人通讯号码进行注册；建立个人充电卡与手持移动终端的绑定关系；注册成功后用户通过登录手持移动终端应用软件获得电动汽车充电计费控制单元的操控权限以及电动汽车充电计费控制单元标识码。
14.如权利要求11所述的工作方法，其特征在于，所述获得电动汽车充电计费控制单元的操控权限包括：提交预约充电计划，电动汽车充电计费控制单元根据所述预约充电计划进行充电；其中，所述预约充电计划包括预约充电时间、充电站点、充电电量和预计到达时间。
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Applicant after: State Grid Co., Ltd.

Applicant after: Beijing State Grid Puruite High-Pressure Power Transmission Technology Co.,Ltd.

Applicant after: Beijing Huashang Sanyou New Energy Science & Technology Co., Ltd.

Applicant after: Xu Ji Group Co., Ltd.

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Applicant before: Beijing State Grid Puruite High-Pressure Power Transmission Technology Co.,Ltd.

Applicant before: Beijing Huashang Sanyou New Energy Science & Technology Co., Ltd.

Applicant before: Xu Ji Group Co., Ltd.

Applicant before: Nanjing Nari Co., Ltd.

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Applicant after: BEIJING STATE GRID PURUI EXTRA-HIGH VOLTAGE POWER TRANSMISSION TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Applicant after: BEIJING HUASHANG SANYOU NEW ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Applicant after: XJ Group Corp.

Applicant after: NARI Group Corp.

Applicant after: Shandong Luneng Software Technology Co.,Ltd. intelligent electrical branch

Address before: 100031 No. 86 West Chang'an Avenue, Beijing, Xicheng District

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Applicant before: BEIJING STATE GRID PURUI EXTRA-HIGH VOLTAGE POWER TRANSMISSION TECHNOLOGY Co.,Ltd.

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