CN202145329U

CN202145329U - 计及充电费用和放电收益的电动汽车双向电能结算装置

Info

Publication number: CN202145329U
Application number: CN201120168474U
Authority: CN
Inventors: 杨洪明; 黄雨翔; 刘保平; 易德鑫; 易俊
Original assignee: Changsha University of Science and Technology
Current assignee: Changsha University of Science and Technology
Priority date: 2011-05-25
Filing date: 2011-05-25
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2021-05-25

Abstract

本实用新型公开了一种计及充电费用和放电收益的电动汽车双向电能结算装置，包括双向电能计量模块、通讯模块、MCU单片机、人机交互模块、电价与状态显示模块和辅助电路模块。所述双向电能计量模块包括电压、电流采样电路及双向电能计量芯片；所述通讯模块包括CAN接口和RS-485接口；所述电价与状态显示模块包括LED显示器和状态指示灯；所述人机交互模块包括IC卡读写器、触摸显示屏、按键、微型打印机；所述辅助电路模块包括电源和时钟电路。本实用新型可以实时显示电动汽车充放电模式下的各类电价，以及实现电动汽车充电费用与放电收益的计量与结算，可广泛嵌入办公楼宇、居民小区以及公用停车场充电站的充电桩中，具有广阔的应用前景。

Description

计及充电费用和放电收益的电动汽车双向电能结算装置

技术领域：

本实用新型涉及一种计及充电费用和放电收益的电动汽车双向电能结算装置。

背景技术：

在能源与环境问题备受关注的新形势下，电动汽车迎来了一个发展热潮。目前，国内外电动汽车的发展日趋成熟，已逐步进入大规模使用阶段。根据我国新能源汽车产业发展规划，预计到2015年，各种纯电动汽车保有量将达到260万辆。

电动汽车存在充电和放电两种模式。在充电模式下，电动汽车是电能的消费者，以满足电动汽车用户行驶的需求。在放电模式下，电动汽车作为分布式储能装置，将电能反馈回电网，以承担电网调峰、调频和旋转备用等功能。

随着电动汽车的大规模使用，完善的配套设施不可或缺。目前，已建和在建的充电站一般只能为电动汽车提供充电服务，相应的计费装置只具有充电费用的结算功能，无法实现电动汽车与电网之间双向能量交换的费用和收益结算。此外，现有计费装置不具备实时电价显示功能，极大影响了用户利用电动汽车作为储能装置承担电网调峰、调频和旋转备用的积极性。因此，一种具有多种电价实时显示功能，同时计量充电费用和放电收益的电动汽车双向电能结算装置亟待研发。

实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有电动汽车计费装置缺乏多种电价实时显示和放电收益结算功能的缺陷，提供一种可嵌入在电动汽车充电桩上，具有多种电价实时显示功能，同时计量充电费用和放电收益的电动汽车双向电能结算装置。它不但可实时显示电动汽车充电模式下的基荷电价和峰谷电价，以及放电模式下的调峰、调频和旋转备用电价，同时可计算出电动汽车的充电费用，以及电动汽车承担电网调峰、调频和旋转备用功能所获得的放电收益，实现电动汽车与电网之间能量双向交换的计费与结算。该装置体积小巧，式样灵活，可广泛嵌入办公楼宇、居民小区以及公用停车场充电站的充电桩中。随着电动汽车的大规模使用，该装置具有广阔的应用前景。

为实现上述目的，本实用新型采用以下设计方案：

一种计及充电费用和放电收益的电动汽车双向电能结算装置，包括双向电能计量模块、通讯模块、MCU单片机、人机交互模块、电价与状态显示模块和辅助电路模块。所述双向电能计量模块包括电压、电流采样电路及双向电能计量芯片；所述通讯模块包括CAN接口和RS-485接口；所述电价与状态显示模块包括LED显示器和状态指示灯；所述人机交互模块包括IC卡读写器、触摸显示屏、按键、微型打印机；所述辅助电路模块包括电源和时钟电路。

所述MCU单片机分别与电能计量芯片、LED显示器、状态指示灯、IC卡读写器、触摸显示屏、按键、时钟电路、CAN接口与RS-485接口连接；所述双向电能计量芯片与电压、电流采样电路连接。

所述计及充电费用和放电收益的电动汽车双向电能结算装置通过RS-485接口与充电机电池管理系统连接；所述装置通过CAN接口与充电站后台管理系统连接。

所述IC卡读写器采用的是接触式IC卡读写器，通过RS-232方式与MCU单片机相连。

所述双向电能计量芯片采用的是具有SPI接口的高度集成双向功率/能量测量芯片，型号为CS5461A；所述MCU单片机采用的是16位MCU，型号为MC9S12C32，内置32kB的FLASH和2kB的RAM。

本实用新型所述的一种计及充电费用和放电收益的电动汽车双向电能结算装置的工作原理和工作步骤是：

(1)所述装置通过通讯模块与充电站后台管理系统通信，MCU单片机定时读取来至充电站后台管理系统的电动汽车充电和放电模式下的各类电价，并由MCU单片机输出至电价及状态显示模块。LED显示器实时显示电动汽车充电模式下的基荷电价和峰谷电价，以及放电模式下的调峰电价、调频电价和旋转备用电价。

(2)所述装置检测到用户插入IC卡至IC卡读写器，人机交互模块通过IC卡读写器读取用户信息；用户可通过触摸显示屏和按键完成电动汽车充电和放电两种模式的设定；MCU单片机根据用户选择的模式将指令信号传送至充电机电池管理系统和充电站后台管理系统，并由充电机电池管理系统执行充电和放电操作。

(3)在充电和放电操作中，电压、电流采样电路将采集到的电压、电流信号送至双向电能计量芯片CS5460A。经CS5460A芯片计算得到的充电功率和放电功率，送至MCU单片机。MCU单片机存储获取的充电功率和放电功率数据，并根据当前电价，计算出电动汽车的充电费用和放电收益。同时，MCU单片机通过通讯模块与充电机电池管理系统通信，通过充电机电池管理系统读取当前电动汽车充电和放电进程信息，并与电动汽车充电费用和放电收益数据一起实时输出至触摸显示屏。

(4)充电机电池管理系统监测到电动汽车的充电和放电达到用户设置的充电和放电参数，或者用户通过人机交互模块自行终止充电和放电模式时，电动汽车的充电和放电结束。MCU单片机计算出电动汽车在充电和放电模式下总的充电费用，以及电动汽车承担电网调峰、调频和旋转备用功能所获得的放电收益，并通过IC卡读写器完成电动汽车充电费用的收取和放电收益的返还，实现电动汽车与电网之间双向电能交换的计费与结算。用户根据触摸显示屏的提示，拔出IC卡及打印收据，并可查询本次充电和放电的详细信息。

综上所述，基于上述结构的计及充电费用和放电收益的电动汽车双向电能结算装置，不但可实时显示电动汽车充电模式下的基荷电价和峰谷电价，以及放电模式下的调峰、调频和旋转备用电价，同时能计算出电动汽车的充电费用，以及电动汽车承担电网调峰、调频和旋转备用功能所获得的放电收益，实现电动汽车与电网之间能量双向交换的计费与结算。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1)具有多种电价实时显示功能，同时可实现电动汽车与电网之间能量双向交换的计费与结算；

2)具有友好的操作界面，为用户提供一种灵活的充电和放电模式参数设置、充电和放电信息查询、充电费用和放电收益票据打印的操作平台；

3)具有良好的移植性，可广泛嵌入办公楼宇、居民小区以及公用停车场充电站的充电桩中。

附图说明

图1为所述计及充电费用和放电收益的电动汽车双向电能结算装置的结构框图；

图2为所述计及充电费用和放电收益的电动汽车双向电能结算装置的面板示意图。

在图2中：

1-LED显示器 2-IC卡读写器

3-状态指示灯 4-触摸显示屏

5-微型打印机 6-按键

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对计及充电费用和放电收益的电动汽车双向电能结算装置进行详细描述：

如图1所示，本实施例提供的一种计及充电费用和放电收益的电动汽车双向电能结算装置，包括双向电能计量模块、通讯模块、MCU单片机、人机交互模块、电价与状态显示模块和辅助电路模块。所述双向电能计量模块包括电压、电流采样电路及双向电能计量芯片；所述通讯模块包括CAN接口和RS-485接口；所述电价与状态显示模块包括LED显示器和状态指示灯；所述人机交互模块包括IC卡读写器、触摸显示屏、按键、微型打印机；所述辅助电路模块包括电源和时钟电路。本实用新型可实时显示电动汽车充电模式下的基荷电价和峰谷电价，以及放电模式下的调峰、调频和旋转备用电价，同时可实现电动汽车的充电费用，以及电动汽车承担电网调峰、调频和旋转备用功能所获得的放电收益的结算。

作为具体实施例，图1所述装置的IC卡读写器通过RS-232方式与MCU单片机连接；触摸显示屏通过RS-232方式与MCU单片机连接；微型打印机通过RS-232方式与MCU单片机连接；按键通过I/O接口与MCU单片机连接。

作为具体实施例，图1所述装置通过RS-485串行总线接口与充电机电池管理系统连接；所述装置通过CAN总线接口与充电站后台管理系统连接。

作为具体实施例，图1所述装置的双向电能计量芯片的型号为CS5461A；所述MCU单片机的型号为MC9S12C32。

本实施例所述计及充电费用和放电收益的电动汽车双向电能结算装置的面板示意图如图2所示，所述面板示意图包括LED显示器1、IC卡读写器2、状态指示灯3、触摸显示屏4、微型打印机5、按键6，各部分主要功能包括：

LED显示器1实时显示电动汽车充电模式下的基荷电价和峰谷电价，以及放电模式下的调峰电价、调频电价和旋转备用电价。

IC卡读写器2读取IC卡内的信息，识别用户身份，以及进行充电费用和放电收益的读写操作。

状态指示灯3包括一个电源指示灯，一个故障信号指示灯，三个充放电状态指示灯，其中电源指示灯用于指示所述装置工作正常，故障信号指示灯用于指示所述装置故障，三个充放电状态指示灯分别用于指示电动汽车的充电、放电和充放电完成三种工作状态。

触摸显示屏4为用户提供电动汽车充电和放电模式的参数设置界面，以及充电费用和放电收益的信息显示界面。

微型打印机5为用户提供票据打印，票据信息包括充电和放电持续时间、充电和放电电量、充电费用与放电收益、IC卡内金额。

键盘6与触摸显示屏一起完成电动汽车充电和放电模式的参数设置。

如图1、图2所示，本实用新型体积小巧，式样灵活，可广泛嵌入办公楼宇、居民小区以及公用停车场充电站的充电桩中。随着电动汽车的大规模使用，该装置具有广阔的应用前景。

Claims

1.一种计及充电费用和放电收益的电动汽车双向电能结算装置，其特征是：包括双向电能计量模块、通讯模块、MCU单片机、人机交互模块、电价与状态显示模块和辅助电路模块。

2.根据权利要求1所述计及充电费用和放电收益的电动汽车双向电能结算装置，其特征是：所述双向电能计量模块包括电压、电流采样电路及双向电能计量芯片；所述通讯模块包括CAN接口和RS-485接口；所述电价与状态显示模块包括LED显示器和状态指示灯；所述人机交互模块包括IC卡读写器、触摸显示屏、按键、微型打印机；所述辅助电路模块包括电源和时钟电路。

3.根据权利要求1所述计及充电费用和放电收益的电动汽车双向电能结算装置，其特征是：所述MCU单片机分别与双向电能计量芯片、LED显示器、状态指示灯、IC卡读写器、触摸显示屏、按键、时钟电路、CAN接口与RS-485接口连接；所述双向电能计量芯片与电压、电流采样电路连接。

4.根据权利要求1所述计及充电费用和放电收益的电动汽车双向电能结算装置，其特征是：所述装置通过RS-485接口与充电机电池管理系统连接；所述装置通过CAN接口与充电站后台管理系统连接。

5.根据权利要求1所述计及充电费用和放电收益的电动汽车双向电能结算装置，其特征是：所述IC卡读写器采用的是接触式IC卡读写器，通过RS-232方式与MCU单片机相连。

6.根据权利要求1所述计及充电费用和放电收益的电动汽车双向电能结算装置，其特征是：所述双向电能计量芯片采用的是具有SPI接口的高度集成双向功率/能量测量芯片，型号为CS5461A；所述MCU单片机采用的是16位MCU，型号为MC9S12C32，内置32kB的FLASH和2kB的RAM。