CN207352706U - 充电计费插座及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种充电计费插座及系统，该插座包括壳体，壳体围绕成空腔结构，其中，空腔结构内设置有用于检测连接到充电计费插座的待充电设备的耗电量的电能检测模块、用于根据电能检测模块检测到的待充电设备的耗电量获得费用信息，并将费用信息发送至显示器进行显示的控制器、用于将电能检测模块检测到的待充电设备的耗电量获得的费用信息以及用户的缴费信息发送至服务器，并接收服务器发送的指令的通信模块；壳体上设置有显示器、供用户根据显示器显示的费用信息缴费的缴费装置；电能检测模块、通信模块及显示器分别与控制器连接。本实用新型可以按实际使用电量缴费和收费，且缴费和收费方便、安全。

Description

充电计费插座及系统

技术领域

本实用新型涉及电动车充电技术领域，尤其涉及一种充电计费插座及系统。

背景技术

电动车是适合于个人短途使用的交通工具，具有零排放、低噪声、低能耗、低使用费、安全易骑的优点，符合节能、环保的发展潮流，受到了人们的青睐。随着电动车的普及，人们在户外充电的需求日益增加，但目前的充电装置不具有计费功能，如果按照统一功率收费，对于消费者会造成损失，且缴费方式单一，需要兑换硬币，收钱麻烦，需要人工定期取币，采用这种方式容易收到假币，造成投资方利益受损，另外，目前的充电装置制造成本高，需要专用的地方安装。

由此，有必要提出一种制造成本低，能按实际使用电量缴费和收费，且缴费和收费方便的解决方案。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种制造成本低，能按实际使用电量收费，且缴费和收费方便的充电计费插座及系统。

为实现上述目的，本实用新型提供的一种充电计费插座，包括：

壳体，所述壳体围绕成空腔结构，其中，所述空腔结构内设置有用于检测连接到所述充电计费插座的待充电设备的耗电量的电能检测模块、用于根据所述电能检测模块检测到的待充电设备的耗电量获得费用信息，并将所述费用信息发送至显示器进行显示的控制器、用于将所述电能检测模块检测到的待充电设备的耗电量获得的费用信息以及用户的缴费信息发送至服务器，并接收所述服务器发送的指令的通信模块；

所述壳体上设置有所述显示器、供用户根据所述显示器显示的费用信息缴费的缴费装置；

所述电能检测模块、通信模块及显示器分别与所述控制器连接。

本实用新型的进一步的技术方案是，所述缴费装置包括设置于所述壳体上的二维码支付牌，所述二维码支付牌用于供用户根据所述显示器显示的费用信息扫码支付。

本实用新型的进一步的技术方案是，所述缴费装置包括设置于所述壳体上的读卡器，所述读卡器与所述控制器连接，所述控制器还用于将所述费用信息发送至所述读卡器，所述读卡器用于读取与所述读卡器对应的用户卡，并根据所述费用信息从所述用户卡收取费用。

本实用新型的进一步的技术方案是，所述壳体上设置有输出插口，所述壳体的位于所述输出插口一侧的上端安装有防水罩，以盖住所述输出插口，所述二维码支付牌设置于所述防水罩上。

本实用新型的进一步的技术方案是，所述壳体上设置有输出插口，所述壳体的位于所述输出插口一侧的上端安装有防水罩，以盖住所述输出插口。

本实用新型的进一步的技术方案是，还包括用于对所述充电计费插座的系统进行初始化的初始化模块，所述初始化模块与所述控制器连接。

本实用新型的进一步的技术方案是，还包括用于对所述充电计费插座的系统进行升级维护的维护模块，所述维护模块与所述控制器连接。

本实用新型的进一步的技术方案是，所述空腔结构内还设置有断路保护电路、继电器、数据存储电路、RTC及断电记忆电路，所述断路保护电路分别与市电及所述电能检测模块连接，所述继电器分别与所述控制器、电能检测电路、输出插口连接，所述数据存储电路、RTC及断电记忆电路分别与所述控制器连接。

本实用新型的进一步的技术方案是，所述控制器、电能检测模块、通信模块、断路保护电路、继电器、数据存储电路、RTC及断电记忆电路集成在一个芯片上。

本实用新型还提出一种充电系统，该充电系统包括至少一组如上所述的充电计费插座。

本实用新型的有益效果为：本实用新型通过电能检测模块检测连接到充电计费插座的待充电设备的耗电量，控制器根据电能检测模块检测到的待充电设备的耗电量获得费用信息，并将费用信息发送至显示器进行显示，用户根据显示器显示的费用信息通过缴费装置缴费，使得用户可以按实际使用电量缴费和收费，且提高了缴费和收费的方便性、安全性。

附图说明

图1为本实用新型充电计费插座较佳实施例的功能模块示意图；

图1a为本实用新型充电计费插座数据处理模块的功能原理示意图；

图1b为本实用新型充电计费插座通信模块的功能原理示意图；

图2为本实用新型充电计费插座较佳实施例的立体结构示意图；

图3为本实用新型充电计费插座第二实施例的功能模块示意图；

图3a为本实用新型充电计费插座第二实施例中初始化模块的功能原理示意图；

图3b为本实用新型充电计费插座第二实施例中维护模块的功能原理示意图；

图4为本实用新型提出的充电系统的系统架构图；

图5为本实用新型提出的充电系统通过网线与计算机连接的示意图；

图6为本实用新型提出的充电系统的主程序流程图；

图7为本实用详新型提出的充电系统的主程序在完成初始化后进入等待中断的示意图；

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

附图标号：

壳体-10；

电路检测模块-20；

控制器-30；

通信模块-40；

缴费装置-50；

二维码支付牌-501；

读卡器-502；

显示器-60；

输出插口-70；

防水罩-80；

初始化模块-90；

维护模块-100；

断电保护电路-110；

继电器-120；

数据存储电路-130；

RTC及断电记忆电路-140。

为了使本实用新型的技术方案更加清楚、明了，下面将结合附图作进一步详述。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型的解决方案主要是：通过电能检测模块检测连接到充电计费插座的待充电设备的耗电量，控制器根据电能检测模块检测到的待充电设备的耗电量获得费用信息，并将费用信息发送至显示器进行显示，用户根据显示器显示的费用信息通过缴费装置缴费，使得用户可以按实际使用电量缴费和收费，且提高了缴费和收费的方便性、安全性。

目前的充电装置不具有计费功能，如果按照统一功率收费，对于消费者会造成损失，且缴费方式单一，需要兑换硬币，收钱麻烦，需要人工定期取币，采用这种方式容易收到假币，造成投资方利益受损，另外，目前的充电装置制造成本高，需要专用的地方安装。

由此，本实用新型提出一种制造成本低，能按实际使用电量缴费和收费，且缴费和收费方便的充电计费插座及系统。

具体的，请参照图1至图2所示，本实用新型较佳实施例提出一种充电计费插座，包括壳体10，该壳体10围绕成空腔结构，其中该空腔结构内设置有电能检测模块20、控制器30、通信模块40，壳体10上设置有缴费装置50及显示器60，电能检测模块20、通信模块40及显示器60分别与控制器30连接。

电能检测模块20用于检测连接到充电计费插座的待充电设备的耗电量，控制器30用于根据电能检测模块20检测到的待充电设备的耗电量获得费用信息，并将费用信息发送至显示器60进行显示，通信模块40用于将电能检测模块20检测到的待充电设备的耗电量获得的费用信息以及用户的缴费信息发送至服务器，并接收服务器发送的指令。

可以理解的是，本实施例中，控制器30通过数据处理模块对电能检测模块20检测到的待充电设备的耗电量进行数据处理，从而得到费用信息。如图1a所示，数据处理模块主要是对发送的数据和返回的数据进行分析和处理，以达到发送、执行、接收、返回符合协议数据的目的。

如图1b所示，通信模块40主要用于根据选择的功能，将相应的数据打包成TCP/IP协议标准的数据包，然后经由以太网与装有TCP/IP协议标准的设备进行通信。当接收到充电站控制系统返回的信息时，服务器会对指令进行一系列的处理和判断，然后将数据发送到下一模块进行处理。

请参照图2，作为一种实施方式，缴费装置50包括设置于壳体10上的二维码支付牌501，该二维码支付牌501用于供用户根据所述显示器60显示的费用信息扫码支付。

具体使用时，电能检测模块20检测连接到充电计费插座的待充电设备的耗电量后，控制器30根据该耗电量计算得到用户应缴费的费用信息，并将该费用信息发送至显示器60显示，用户根据显示器60显示的费用信息扫描该二维码支付牌501进行支付。值得提出的是，该二维码支付牌501可以是微信、支付宝或其他第三方支付平台二维码。通过扫描二维码缴费，相对于现有缴费方式，避免了人工定期收取硬币，提高了工作效率，更加安全快捷。

请参照图2，作为另一种实施方式，缴费装置50包括设置于壳体10上的读卡器502，读卡器502与控制器30连接，控制器30还用于将计算得到的费用信息发送至读卡器502，读卡器502读取与所述读卡器502对应的用户卡，并根据费用信息对从用户卡收取费用，其中，该读卡器502与对应的用户卡可以采用射频通信连接。

当然，为了提供多种模式的缴费方式，可以在壳体10上同时设置二维码支付牌501和读卡器502，也可以在壳体10上设置硬币或纸币投放口。

另外，为了提高该充电计费插座的使用安全性，防止壳体10上的输出插口70被雨水淋湿，从而避免充电时带来安全隐患，本实施例在壳体10的位于所述输出插口70一侧的上端安装有防水罩80，以盖住输出插口70，其中，可以将二维码支付牌501设置于该防水罩80上。

本实施例通过电能检测模块20检测连接到充电计费插座的待充电设备的耗电量，控制器30根据电能检测模块20检测到的待充电设备的耗电量获得费用信息，并将费用信息发送至显示器60进行显示，用户根据显示器60显示的费用信息通过缴费装置50缴费，使得用户可以按实际使用电量缴费和收费，且提高了缴费和收费的方便性、安全性。

如图3所示，基于上述第一实施例，本实用新型第二实施例提出的充电计费插座，还包括用于对充电计费插座的系统进行初始化的初始化模块90，该初始化模块90与控制器30连接。

可以理解的是，初始化模块90主要用于完成充电计费插座的系统系统正常运行需要的准备工作，例如完成软件运行需要的准备工作，初始化要用的库、读入系统运行需要的系统参数、初始化网络相关参数，做好发送和接收数据的准备等等，以及设置好相关的系统参数。

如图3a所示，初始化模块90具体用于初始化计时、初始化控制、初始化通信、初始化检测、初始化系统参数等。

本实施例提出的充电计费插座，还包括用于对充电计费插座的系统进行升级维护的维护模块100，维护模块100与控制器30连接。

如图3b所示，维护模块100主要是为了在软件出现较大错误的、文件上传下发或者软件功能升级而设计，软件的升级，可以在充电计费插座的系统需要添加新功能或者出现较大漏洞的时候进行在线升级，提高软件升级的效率。

另外，空腔结构内还设置有断路保护电路110、继电器120、数据存储电路130、RTC及断电记忆电路140，断路保护电路110分别与市电及电能检测模块20连接，继电器120分别与所述控制器30、电能检测电路、输出插口70连接，所述数据存储电路130、RTC及断电记忆电路140分别与所述控制器30连接。可以理解的是，控制器30、电能检测模块20、通信模块40、断路保护电路110、继电器120、数据存储电路130、RTC及断电记忆电路140集成在一个芯片上。

本实用新型通过电能检测模块检测连接到充电计费插座的待充电设备的耗电量，控制器根据电能检测模块检测到的待充电设备的耗电量获得费用信息，并将费用信息发送至显示器进行显示，用户根据显示器显示的费用信息通过缴费装置缴费，使得用户可以按实际使用电量缴费和收费，且提高了缴费和收费的方便性、安全性。

基于上述充电计费插座，本实用新型还提出一种充电系统，该系统包含若干组如上所述的充电计费插座，其中每组充电计费插座的结构原理已详细阐述，这里不再赘述。

下面对本实用新型提出的充电系统的结构原理做详细阐述。

(一)系统架构

如图4所示，本实用新型提出的充电系统中每组充电计费插座配置有相对应的设备号，设备连上网后，通过网络把设备号发给远程控制终端PC，PC返回注册成功信息。PC端可以按照设备编号通过网络发送数据控制指定设备终端。

(二)接口设计

1、外部接口

充电系统外部接口采用了串口RS232转网口、；使用波特率9600bps波特率，8位数据位，1个停止位，无校验位。串口线使用交叉通信如图5所示。

其中，协议中出现的数字在没有注明的情况底下，默认0x前缀为16进制数，不带前缀为10进制数，单引号包括的数字为ASCII字符，双引号包括的位ASCII字符串。

1.1、帧格式

帧头	地址	指令头	数据域	CRC-CCITT校验	帧尾
						1BYTE	12BYTE	2BYTE	n BYTE	2BYTE	1BYTE

帧头：固定0x02；

目的地址：设备ID号，下位机设备唯一编码，不用时设置为0x30即可；

源地址：控制主机ID号，不用时设置为0x30即可；

功能码：协议的功能定义，不同的功能码实现不同功能，下文有详细的功能码说明；

数据域：根据功能码而定，功能码或带参数的则通过数据域传送；

CRC校验：对目的地址(包括目的地址)开始到校验码前的所有数据进行CRC校验，得到的16位无符号整形数据按照高8位在前、低8位在后的顺序分两个字节放到CRC校验域。CRC校验采用标准的CRC-CCITT校验，取低16值作为校验的结果；

帧尾：固定0x03；

转义：帧数据域内，起始符0x02、结束符0x03必须是唯一的，所有在帧数据内出现的0x02、0x03必须进行转译处理，保证数据在传输过程中起始符0x02、结束符0x03必须是唯一的。

1.2、指令投命令码说明

1.2.1、设备详细状态

1.2.2、设备注册命令

1.2.3、自定义命令

1.2.4

1.2.5、设置设备最大功率值

1.2.6、充电打开/关闭

1.2.7、充电时长

1.2.8、卡余额

1.2.9、同步下位机时间

1.2.10、读取下位机时间

2、内部接口

充电系统内嵌了单片机微处理器，通过编程操作周边的器件实现对插座的开关、液晶屏的显示，刷卡模块控制，以及电流、电压、功率检测。内部通讯采用RS485通讯和RS232通讯。

RS485通讯连接电能检测模块，通过RS485通讯协议读取的电流、电压、功率值。

2.1、帧格式

帧头	地址	指令头	数据域	CRC-CCITT校验	帧尾
						1 BYTE	4 BYTE	2BYTE	n BYTE	2 BYTE	1 BYTE

2.2、指令头定义

查询请求

请求

响应

指令头	数据
		0x33 0x31	无

示例:

TX:02 30 30 30 31 33 31 8B AA 03

RX:02 30 31 30 30 33 31 16 CB 03

功率获取请求

请求

响应

示例:

TX:02 30 30 30 31 33 32 BB C9 03

RX:02 30 31 30 30 33 32 30 31 32 30 31 74 15 03

RS232通讯分别连接液晶屏模块和刷卡模块，通过RS232通讯协议与液晶屏和刷卡模块进行交互。

帧头	长度	命令码	数据域	和校验
					2 BYTE	1 BYTE	1 BYTE	n BYTE	1 BYTE

(三)数据结构与程序的关系

充电系统最主要与服务器之间的交互，程序初始化时会分配一部分内存作为以全局变量方式作为系统与服务器之间通讯协议的数据结构，存放与服务器通讯时的数据。充电系统按照协议将读取并解析协议中的内容，按照指令头执行设备注册、操控充电插座开关、设置查询超限功率和查询设备状态等功能。主程序也循环获取设备状态，读取刷卡状态，获取各个电能采集模块的工作状态，并保存的寄存器，服务器通过协议将可以获取这些内容。若存在有人操作设备或者设备出现故障等状态，设备则主动上发寄存器中的内容给服务器。

(四)运行设计

如图6至图7所示，主程序在完成初始化后进入等待中断，整个程序总共使用两个中断，一为串口中断，二为定时中断。串口中断的优先级最高(1级)，即时响应从远程控制终端传送过来的数据，接收到数据后即刻进入\协议解析函数，设备地址正确，指令头有效、参数值不违法并通过CRC校验则响应该指令头，随即更新寄存器值。定时中断优先级次之(2级)，设置定时分辨率为1秒，当上位机返回时间给控制系统的时候，程序进入每隔1秒进入一次中断，判定计时是否满足时间时长，满足则执行相关操作并清除寄存器状态。

(五)出错处理设计

错误总体可分为两种，一是无通信错误，二是响应异常错误。

其中，无通信错误，可能由于硬件错误导致的，也有可能是充电系统系统的配合问题造成，还有可能是网络本身问题造成，需要根据具体情况分析采取对应的维修措施。

响应异常错误，产生这类错误的原因很多。可能是因为不符合协议标准，服务器返回各类型的相应异常错误。也有可能是因为数据在传输的过程中，收到干扰而出现的失真，进而导致数据异常引起。还有可能是设备其他模块故障导致获取的数据不符合协议要求的数据而导致出错。

(六)维护设计

升级功能是在工程项目需要扩展功能或出现了漏洞需要修复时用到。自定义特殊指令头作为软件升级输入，通过通信端口发送升级功能码让设备进入准备升级状态，接着将升级程序文件bin或exe文件通过同一个端口传送给控制系统，控制系统将进行升级，如升级成功，则运行新的应用程序，若升级失败则运行之前的文件。

综上所述，本实用新型提出的充电计费插座及系统通过电能检测模块检测连接到充电计费插座的待充电设备的耗电量，控制器根据电能检测模块检测到的待充电设备的耗电量获得费用信息，并将费用信息发送至显示器进行显示，用户根据显示器显示的费用信息通过缴费装置缴费，使得用户可以按实际使用电量缴费和收费，且提高了缴费和收费的方便性、安全性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种充电计费插座，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体围绕成空腔结构，其中，所述空腔结构内设置有用于检测连接到所述充电计费插座的待充电设备的耗电量的电能检测模块、用于根据所述电能检测模块检测到的待充电设备的耗电量获得费用信息，并将所述费用信息发送至显示器进行显示的控制器、用于将所述电能检测模块检测到的待充电设备的耗电量获得的费用信息以及用户的缴费信息发送至服务器，并接收所述服务器发送的指令的通信模块；

所述壳体上设置有所述显示器、供用户根据所述显示器显示的费用信息缴费的缴费装置；

所述电能检测模块、通信模块及显示器分别与所述控制器连接。

2.根据权利要求1所述的充电计费插座，其特征在于，所述缴费装置包括设置于所述壳体上的二维码支付牌，所述二维码支付牌用于供用户根据所述显示器显示的费用信息扫码支付。

3.根据权利要求1所述的充电计费插座，其特征在于，所述缴费装置包括设置于所述壳体上的读卡器，所述读卡器与所述控制器连接，所述控制器还用于将所述费用信息发送至所述读卡器，所述读卡器用于读取与所述读卡器对应的用户卡，并根据所述费用信息从所述用户卡收取费用。

4.根据权利要求2所述的充电计费插座，其特征在于，所述壳体上设置有输出插口，所述壳体的位于所述输出插口一侧的上端安装有防水罩，以盖住所述输出插口，所述二维码支付牌设置于所述防水罩上。

5.根据权利要求3所述的充电计费插座，其特征在于，所述壳体上设置有输出插口，所述壳体的位于所述输出插口一侧的上端安装有防水罩，以盖住所述输出插口。

6.根据权利要求1所述的充电计费插座，其特征在于，还包括用于对所述充电计费插座的系统进行初始化的初始化模块，所述初始化模块与所述控制器连接。

7.权利要求6所述的充电计费插座，其特征在于，还包括用于对所述充电计费插座的系统进行升级维护的维护模块，所述维护模块与所述控制器连接。

8.根据权利要求1所述的充电计费插座，其特征在于，所述空腔结构内还设置有断路保护电路、继电器、数据存储电路、RTC及断电记忆电路，所述断路保护电路分别与市电及所述电能检测模块连接，所述继电器分别与所述控制器、电能检测电路、输出插口连接，所述数据存储电路、RTC及断电记忆电路分别与所述控制器连接。

9.根据权利要求8所述的充电计费插座，其特征在于，所述控制器、电能检测模块、通信模块、断路保护电路、继电器、数据存储电路、RTC及断电记忆电路集成在一个芯片上。

10.一种充电计费系统，其特征在于，包括至少一组如权利要求1-9任意一项所述的充电计费插座。