CN110979086A - 基于fpga的电动车充电桩手机遥控装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车充电桩领域，具体为基于FPGA的电动车充电桩手机遥控装置及其控制方法，包括智能手机终端、WIFI接口单元、计费单元、充电桩、充电预约终端、充电回路控制单元和FPGA芯片控制单元，所述FPGA芯片控制单元上集成有电流检测接口模块、电压检测接口模块、发送模块、接收模块、充电控制接口模块和充电计算接口模块，通过充电位预定终端的充电位预定，能够通过充电位预定终端对智能手机终端选定的充电位进行预定，能够有效的避免车辆在驶向充电位时，被别人抢占的情况，进而能够节约驾驶人员的时间，避免车辆的电量浪费，提高充电位的充电效率。

Description

基于FPGA的电动车充电桩手机遥控装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及汽车充电桩领域，具体为基于FPGA的电动车充电桩手机遥控装置及其控制方法。

背景技术

汽车已成为日常生活中不可或缺的交通工具，但其环境污染和能源消耗问题日益突出，使新能源汽车成为汽车工业新的发展方向，尤其是电动汽车凭借使用成本低、无污染、噪音低的优点，正受到政府大力支持并速率发展。

电动汽车以电代油，能实现“零污染”、“零排放”，是新能源汽车的主要发展方向。据国际能源署(IEA)最新报告预计，全球电动汽车保有量在 2017年达到创纪录的310万辆，并将在2030年之前达到2150万辆的销量；其中中国占到去年全球份额的40％，是全世界最大的电动汽车市场。由于当前电动汽车的续航能力有限、充电桩数量不足，充电桩通常采用集中点安装，位置固定，不能由普通路边人家自己安装并提供充电服务以增加道路沿线充电桩的密集度，由电动车主通过手机遥控，在任意地点选择任意充电模式进行任意金额的充电。

目前，通过车载系统只能查询到充电桩的位置信息，并不能显示该充电桩的是否有人在使用，进而造成多个车辆同时前往一个充电桩，当车辆需要充电向该充电桩行驶时，很有可能出现当车辆还没到该充电位时，已经有其他车辆将该充电位占住并使用，浪费驾驶人员的时间，同时也浪费了车辆的电量浪费，充电效率低，从而给电动汽车的推广使用带来了不便。

发明内容

为了上述的问题，本发明提供基于FPGA的电动车充电桩手机遥控装置及其控制方法。

本发明解决其技术问题采用以下技术方案来实现：

一种基于FPGA的电动车充电桩手机遥控装置，包括智能手机终端、WIFI 接口单元、计费单元、充电桩、充电预约终端、充电回路控制单元和FPGA芯片控制单元，所述FPGA芯片控制单元上集成有电流检测接口模块、电压检测接口模块、发送模块、接收模块、充电控制接口模块和充电计算接口模块，所述智能手机终端与WIFI接口单元以802.11x协议进行无线通信连接，所述 WIFI接口单元分别与发送模块和接收模块连接，所述电压检测接口模块和所述电流检测接口模块均与计费单元连接，用于向计费单元提供充电电压和充电电流的数据信息，所述充电控制接口模块与所述充电回路控制单元均与充电桩连接，所述充电计算接口模块与充电预约终端相连接。

进一步地，所述充电预约终端包括地图获取模块、充电站获取模块和充电位预定终端；所述地图获取模块通过所述FPGA芯片控制单元上集成的地图传输接口模块与FPGA芯片控制单元相连接，地图获取模块用于获取充电站周围的道路信息，并将汽车的位置加载到所获取的道路地图中发送至FPGA芯片控制单元；所述充电站获取终端通过所述FPGA芯片控制单元上集成的信息获取接口模块与FPGA芯片控制单元相连接，用于获取充电桩信息，包括当前充电桩充电的剩余时间；所述FPGA芯片控制单元将获取到的附近充电桩的信息以及充电桩周围的道路信息发送至所述充电位预定终端，所述充电位预定终端设置以APP的形式运行与智能手机终端，用于对车辆选定的充电位进行预定，此时充电桩显示预定中，无法被其他车辆使用，已经使用该充电位的车辆能够继续充电直至充电完成。

进一步地，所述充电桩上的每个充电线都配备有两个充电位。

进一步地，所述充电桩上还设置有监控摄像头，所述监控摄像头通过所述FPGA芯片控制单元上集成的图像信息接口模块与FPGA芯片控制单元相连接。

进一步地，计费单元计算的项目包括剩余充电时间、费用、里程和电量，其计算的方法为：

金额x所购买总电量S_xvit的剩余充电电量R_xvit计算公式为：

式中：S_tvit为当前已经给蓄电池充电电量，U为蓄电池稳定充电电压，I 为蓄电池稳定充电电流，T_x为稳定充电所需充电时间，u为检测到的蓄电池瞬时充电电压，i为检测到的蓄电池瞬时充电电流，t为已经充电的时间，u、i 均为变量t的函数；

金额x所购买按总公里数计算的电量S_xkl的剩余充电公里数R_xkl计算公式为：

式中：S_tkl为当前已经给蓄电池充电电量可运行的公里数，系数k为公里 /度；

金额x所购买按总充电时间计算的电量S_xtm的剩余充电时间数R_xtm计算公式为：

式中：S_ttm为当前已经给蓄电池充电的持续时间数，系数h为分钟/度；

金额x所购买按自动充满电量Sxau计算的剩余充电金额数Rxau计算公式为：

式中S_tau为当前已经给蓄电池充电的金额数，系数α为元/度。

一种基于FPGA的电动车充电桩手机遥控装置的控制方法，该方法包括以下步骤：

S1、通过智能手机终端中的充电位预定终端进行充电桩信息的查询，选择一个离自身位置近，且剩余充电时间小于自己到达该充电桩所需的时间的充电桩，预约该充电桩，使得该充电桩无法被他人使用；

S2、通过智能手机终端输入预设充电费用和充电方式，控制电动车充电桩中的工作模式；

S3、计费单元对剩余充电时间、费用、里程和电量进行计算；

S4、通过智能手机终端每5ms进行一次充电电量剩余量的计算和刷新显示，并在充电电量剩余量为零后，关断充电回路控制单元，结束充电，并提醒用户充电完成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所述的基于FPGA的电动车充电桩手机遥控装置及其控制方法，通过WIFI接口单元间的双向数据传输，使得智能手机终端界面操作实现电动车购电数量的遥控输入，以及电动车充电桩工作模式的遥控操作，采用智能手机终端配备的CPU和平板显示界面，计算并显示充电过程和充电余量，包括剩余充电时间、费用、里程、电量的计算与显示，并在余量用尽充电完成时发出停止充电指令，实现对充电桩工作过程的实时监控；通过充电位预定终端的充电位预定，能够通过充电位预定终端对智能手机终端选定的充电位进行预定，此时充电位显示预定中，无法被其他车辆使用，已经使用该充电位的车辆能够继续充电直至充电完成，能够有效的避免车辆在驶向充电位时，被别人抢占的情况，进而能够节约驾驶人员的时间，避免车辆的电量浪费，提高充电位的充电效率。

附图说明

图1为本发明一种基于FPGA的电动车充电桩手机遥控装置的系统结构框图；

图2为本发明一种基于FPGA的电动车充电桩手机遥控装置的控制方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，本发明提供一种较佳的实施例：

一种基于FPGA的电动车充电桩手机遥控装置，包括智能手机终端、WIFI 接口单元、计费单元、充电桩、充电预约终端、充电回路控制单元和FPGA芯片控制单元，所述FPGA芯片控制单元上集成有电流检测接口模块、电压检测接口模块、发送模块、接收模块、充电控制接口模块和充电计算接口模块，所述智能手机终端与WIFI接口单元以802.11x协议进行无线通信连接，所述 WIFI接口单元分别与发送模块和接收模块连接，所述电压检测接口模块和所述电流检测接口模块均与计费单元连接，用于向计费单元提供充电电压和充电电流的数据信息，所述充电控制接口模块与所述充电回路控制单元均与充电桩连接，所述充电计算接口模块与充电预约终端相连接。

进一步地，所述充电预约终端包括地图获取模块、充电站获取模块和充电位预定终端；所述地图获取模块通过所述FPGA芯片控制单元上集成的地图传输接口模块与FPGA芯片控制单元相连接，地图获取模块用于获取充电站周围的道路信息，并将汽车的位置加载到所获取的道路地图中发送至FPGA芯片控制单元；所述充电站获取终端通过所述FPGA芯片控制单元上集成的信息获取接口模块与FPGA芯片控制单元相连接，用于获取充电桩信息，包括当前充电桩充电的剩余时间；所述FPGA芯片控制单元将获取到的附近充电桩的信息以及充电桩周围的道路信息发送至所述充电位预定终端，所述充电位预定终端设置以APP的形式运行与智能手机终端，用于对车辆选定的充电位进行预定，此时充电桩显示预定中，无法被其他车辆使用，已经使用该充电位的车辆能够继续充电直至充电完成。

进一步地，所述充电桩上的每个充电线都配备有两个充电位，在一辆车充电完成后，可以在该车不驶离该车位时,其他车辆可以停靠在另一个车位上进行充电。

进一步地，所述充电桩上还设置有监控摄像头，所述监控摄像头通过所述FPGA芯片控制单元上集成的图像信息接口模块与FPGA芯片控制单元相连接，通过智能手机终端能够实时观察车辆的充电情况，保证充电的安全。

进一步地，计费单元计算的项目包括剩余充电时间、费用、里程和电量，其计算的方法为：

金额x所购买总电量S_xvit的剩余充电电量R_xvit计算公式为：

式中：S_tvit为当前已经给蓄电池充电电量，U为蓄电池稳定充电电压，I 为蓄电池稳定充电电流，T_x为稳定充电所需充电时间，u为检测到的蓄电池瞬时充电电压，i为检测到的蓄电池瞬时充电电流，t为已经充电的时间，u、i 均为变量t的函数；

金额x所购买按总公里数计算的电量S_xkl的剩余充电公里数R_xkl计算公式为：

式中：S_tkl为当前已经给蓄电池充电电量可运行的公里数，系数k为公里 /度；

金额x所购买按总充电时间计算的电量S_xtm的剩余充电时间数R_xtm计算公式为：

式中：S_ttm为当前已经给蓄电池充电的持续时间数，系数h为分钟/度；

金额x所购买按自动充满电量Sxau计算的剩余充电金额数Rxau计算公式为：

式中S_tau为当前已经给蓄电池充电的金额数，系数α为元/度。

一种基于FPGA的电动车充电桩手机遥控装置的控制方法，该方法包括以下步骤：

S1、通过智能手机终端中的充电位预定终端进行充电桩信息的查询，选择一个离自身位置近，且剩余充电时间小于自己到达该充电桩所需的时间的充电桩，预约该充电桩，使得该充电桩无法被他人使用；

S2、通过智能手机终端输入预设充电费用和充电方式，控制电动车充电桩中的工作模式；

S3、计费单元对剩余充电时间、费用、里程和电量进行计算；

S4、通过智能手机终端每5ms进行一次充电电量剩余量的计算和刷新显示，并在充电电量剩余量为零后，关断充电回路控制单元，结束充电，并提醒用户充电完成。

虽然在上文中已经参考实施例对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (6)

1.一种基于FPGA的电动车充电桩手机遥控装置，其特征在于，包括智能手机终端、WIFI接口单元、计费单元、充电桩、充电预约终端、充电回路控制单元和FPGA芯片控制单元，所述FPGA芯片控制单元上集成有电流检测接口模块、电压检测接口模块、发送模块、接收模块、充电控制接口模块和充电计算接口模块，所述智能手机终端与WIFI接口单元以802.11x协议进行无线通信连接，所述WIFI接口单元分别与发送模块和接收模块连接，所述电压检测接口模块和所述电流检测接口模块均与计费单元连接，用于向计费单元提供充电电压和充电电流的数据信息，所述充电控制接口模块与所述充电回路控制单元均与充电桩连接，所述充电计算接口模块与充电预约终端相连接。

2.根据权利要求1所述的基于FPGA的电动车充电桩手机遥控装置，其特征在于：所述充电预约终端包括地图获取模块、充电站获取模块和充电位预定终端；所述地图获取模块通过所述FPGA芯片控制单元上集成的地图传输接口模块与FPGA芯片控制单元相连接，地图获取模块用于获取充电站周围的道路信息，并将汽车的位置加载到所获取的道路地图中发送至FPGA芯片控制单元；所述充电站获取终端通过所述FPGA芯片控制单元上集成的信息获取接口模块与FPGA芯片控制单元相连接，用于获取充电桩信息，包括当前充电桩充电的剩余时间；所述FPGA芯片控制单元将获取到的附近充电桩的信息以及充电桩周围的道路信息发送至所述充电位预定终端，所述充电位预定终端设置以APP的形式运行与智能手机终端，用于对车辆选定的充电位进行预定，此时充电桩显示预定中，无法被其他车辆使用，已经使用该充电位的车辆能够继续充电直至充电完成。

3.根据权利要求2所述的基于FPGA的电动车充电桩手机遥控装置，其特征在于：所述充电桩上的每个充电线都配备有两个充电位。

4.根据权利要求1所述的基于FPGA的电动车充电桩手机遥控装置，其特征在于：所述充电桩上还设置有监控摄像头，所述监控摄像头通过所述FPGA芯片控制单元上集成的图像信息接口模块与FPGA芯片控制单元相连接。

5.根据权利要求1所述的基于FPGA的电动车充电桩手机遥控装置，其特征在于：计费单元计算的项目包括剩余充电时间、费用、里程和电量，其计算的方法为：

金额x所购买总电量S_xvit的剩余充电电量R_xvit计算公式为：

式中：S_tvit为当前已经给蓄电池充电电量，U为蓄电池稳定充电电压，I为蓄电池稳定充电电流，T_x为稳定充电所需充电时间，u为检测到的蓄电池瞬时充电电压，i为检测到的蓄电池瞬时充电电流，t为已经充电的时间，u、i均为变量t的函数；

金额x所购买按总公里数计算的电量S_xkl的剩余充电公里数R_xkl计算公式为：

式中：S_tkl为当前已经给蓄电池充电电量可运行的公里数，系数k为公里/度；

金额x所购买按总充电时间计算的电量S_xtm的剩余充电时间数R_xtm计算公式为：

式中：S_ttm为当前已经给蓄电池充电的持续时间数，系数h为分钟/度；

金额x所购买按自动充满电量Sxau计算的剩余充电金额数Rxau计算公式为：

式中S_tau为当前已经给蓄电池充电的金额数，系数α为元/度。

6.一种基于FPGA的电动车充电桩手机遥控装置的控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1、通过智能手机终端中的充电位预定终端进行充电桩信息的查询，选择一个离自身位置近，且剩余充电时间小于自己到达该充电桩所需的时间的充电桩，预约该充电桩，使得该充电桩无法被他人使用；

S2、通过智能手机终端输入预设充电费用和充电方式，控制电动车充电桩中的工作模式；

S3、计费单元对剩余充电时间、费用、里程和电量进行计算；

S4、通过智能手机终端每5ms进行一次充电电量剩余量的计算和刷新显示，并在充电电量剩余量为零后，关断充电回路控制单元，结束充电，并提醒用户充电完成。

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