專利名稱：計及充電費用和放電收益的電動汽車雙向電能結(jié)算裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種計及充電費用和放電收益的電動汽車雙向電能結(jié)算裝置。
技術(shù)背景在能源與環(huán)境問題備受關(guān)注的新形勢下，電動汽車迎來了一個發(fā)展熱潮。目前，國內(nèi)外電動汽車的發(fā)展日趨成熟，已逐步進(jìn)入大規(guī)模使用階段。根據(jù)我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，預(yù)計到2015年，各種純電動汽車保有量將達(dá)到260萬輛。電動汽車存在充電和放電兩種模式。在充電模式下，電動汽車是電能的消費者，以滿足電動汽車用戶行駛的需求。在放電模式下，電動汽車作為分布式儲能裝置，將電能反饋回電網(wǎng)，以承擔(dān)電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻和旋轉(zhuǎn)備用等功能。隨著電動汽車的大規(guī)模使用，完善的配套設(shè)施不可或缺。目前，已建和在建的充電站一般只能為電動汽車提供充電服務(wù)，相應(yīng)的計費裝置只具有充電費用的結(jié)算功能，無法實現(xiàn)電動汽車與電網(wǎng)之間雙向能量交換的費用和收益結(jié)算。此外，現(xiàn)有計費裝置不具備實時電價顯示功能，極大影響了用戶利用電動汽車作為儲能裝置承擔(dān)電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻和旋轉(zhuǎn)備用的積極性。因此，一種具有多種電價實時顯示功能，同時計量充電費用和放電收益的電動汽車雙向電能結(jié)算裝置亟待研發(fā)
實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有電動汽車計費裝置缺乏多種電價實時顯示和放電收益結(jié)算功能的缺陷，提供一種可嵌入在電動汽車充電樁上，具有多種電價實時顯示功能，同時計量充電費用和放電收益的電動汽車雙向電能結(jié)算裝置。它不但可實時顯示電動汽車充電模式下的基荷電價和峰谷電價，以及放電模式下的調(diào)峰、調(diào)頻和旋轉(zhuǎn)備用電價，同時可計算出電動汽車的充電費用，以及電動汽車承擔(dān)電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻和旋轉(zhuǎn)備用功能所獲得的放電收益，實現(xiàn)電動汽車與電網(wǎng)之間能量雙向交換的計費與結(jié)算。該裝置體積小巧，式樣靈活，可廣泛嵌入辦公樓宇、居民小區(qū)以及公用停車場充電站的充電樁中。 隨著電動汽車的大規(guī)模使用，該裝置具有廣闊的應(yīng)用前景。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下設(shè)計方案—種計及充電費用和放電收益的電動汽車雙向電能結(jié)算裝置，包括雙向電能計量模塊、通訊模塊、MCU單片機、人機交互模塊、電價與狀態(tài)顯示模塊和輔助電路模塊。所述雙向電能計量模塊包括電壓、電流采樣電路及雙向電能計量芯片；所述通訊模塊包括CAN接口和RS-485接口 ；所述電價與狀態(tài)顯示模塊包括LED顯示器和狀態(tài)指示燈；所述人機交互模塊包括IC卡讀寫器、觸摸顯示屏、按鍵、微型打印機；所述輔助電路模塊包括電源和時鐘電路。所述MCU單片機分別與電能計量芯片、LED顯示器、狀態(tài)指示燈、IC卡讀寫器、觸摸顯示屏、按鍵、時鐘電路、CAN接口與RS-485接口連接；所述雙向電能計量芯片與電壓、電流采樣電路連接。[0009]所述計及充電費用和放電收益的電動汽車雙向電能結(jié)算裝置通過RS-485接口與充電機電池管理系統(tǒng)連接；所述裝置通過CAN接口與充電站后臺管理系統(tǒng)連接。所述IC卡讀寫器采用的是接觸式IC卡讀寫器，通過RS-232方式與MCU單片機相連。 所述雙向電能計量芯片采用的是具有SPI接口的高度集成雙向功率/能量測量芯片，型號為CSM61A;所述MCU單片機采用的是16位MCU，型號為MC9S12C32，內(nèi)置32kB的 FLASH 禾口 2kB 的 RAM。本實用新型所述的一種計及充電費用和放電收益的電動汽車雙向電能結(jié)算裝置的工作原理和工作步驟是(1)所述裝置通過通訊模塊與充電站后臺管理系統(tǒng)通信，MCU單片機定時讀取來至充電站后臺管理系統(tǒng)的電動汽車充電和放電模式下的各類電價，并由MCU單片機輸出至電價及狀態(tài)顯示模塊。LED顯示器實時顯示電動汽車充電模式下的基荷電價和峰谷電價，以及放電模式下的調(diào)峰電價、調(diào)頻電價和旋轉(zhuǎn)備用電價。(2)所述裝置檢測到用戶插入IC卡至IC卡讀寫器，人機交互模塊通過IC卡讀寫器讀取用戶信息；用戶可通過觸摸顯示屏和按鍵完成電動汽車充電和放電兩種模式的設(shè)定；MCU單片機根據(jù)用戶選擇的模式將指令信號傳送至充電機電池管理系統(tǒng)和充電站后臺管理系統(tǒng)，并由充電機電池管理系統(tǒng)執(zhí)行充電和放電操作。(3)在充電和放電操作中，電壓、電流采樣電路將采集到的電壓、電流信號送至雙向電能計量芯片CSM60A。經(jīng)CS5460A芯片計算得到的充電功率和放電功率，送至MCU單片機。MCU單片機存儲獲取的充電功率和放電功率數(shù)據(jù)，并根據(jù)當(dāng)前電價，計算出電動汽車的充電費用和放電收益。同時，MCU單片機通過通訊模塊與充電機電池管理系統(tǒng)通信，通過充電機電池管理系統(tǒng)讀取當(dāng)前電動汽車充電和放電進(jìn)程信息，并與電動汽車充電費用和放電收益數(shù)據(jù)一起實時輸出至觸摸顯示屏。(4)充電機電池管理系統(tǒng)監(jiān)測到電動汽車的充電和放電達(dá)到用戶設(shè)置的充電和放電參數(shù)，或者用戶通過人機交互模塊自行終止充電和放電模式時，電動汽車的充電和放電結(jié)束。MCU單片機計算出電動汽車在充電和放電模式下總的充電費用，以及電動汽車承擔(dān)電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻和旋轉(zhuǎn)備用功能所獲得的放電收益，并通過IC卡讀寫器完成電動汽車充電費用的收取和放電收益的返還，實現(xiàn)電動汽車與電網(wǎng)之間雙向電能交換的計費與結(jié)算。用戶根據(jù)觸摸顯示屏的提示，拔出IC卡及打印收據(jù)，并可查詢本次充電和放電的詳細(xì)信息。綜上所述，基于上述結(jié)構(gòu)的計及充電費用和放電收益的電動汽車雙向電能結(jié)算裝置，不但可實時顯示電動汽車充電模式下的基荷電價和峰谷電價，以及放電模式下的調(diào)峰、 調(diào)頻和旋轉(zhuǎn)備用電價，同時能計算出電動汽車的充電費用，以及電動汽車承擔(dān)電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻和旋轉(zhuǎn)備用功能所獲得的放電收益，實現(xiàn)電動汽車與電網(wǎng)之間能量雙向交換的計費與結(jié)笪弁。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于1)具有多種電價實時顯示功能，同時可實現(xiàn)電動汽車與電網(wǎng)之間能量雙向交換的計費與結(jié)算；2)具有友好的操作界面，為用戶提供一種靈活的充電和放電模式參數(shù)設(shè)置、充電和放電信息查詢、充電費用和放電收益票據(jù)打印的操作平臺；[0021]3)具有良好的移植性，可廣泛嵌入辦公樓宇、居民小區(qū)以及公用停車場充電站的充電樁中。

圖1為所述計及充電費用和放電收益的電動汽車雙向電能結(jié)算裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為所述計及充電費用和放電收益的電動汽車雙向電能結(jié)算裝置的面板示意圖。在圖2中I-LED顯示器 2-IC卡讀寫器3-狀態(tài)指示燈 4-觸摸顯示屏5-微型打印機 6-按鍵
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例，對計及充電費用和放電收益的電動汽車雙向電能結(jié)算裝置進(jìn)行詳細(xì)描述如圖1所示，本實施例提供的一種計及充電費用和放電收益的電動汽車雙向電能結(jié)算裝置，包括雙向電能計量模塊、通訊模塊、MCU單片機、人機交互模塊、電價與狀態(tài)顯示模塊和輔助電路模塊。所述雙向電能計量模塊包括電壓、電流采樣電路及雙向電能計量芯片；所述通訊模塊包括CAN接口和RS-485接口 ；所述電價與狀態(tài)顯示模塊包括LED顯示器和狀態(tài)指示燈；所述人機交互模塊包括IC卡讀寫器、觸摸顯示屏、按鍵、微型打印機；所述輔助電路模塊包括電源和時鐘電路。本實用新型可實時顯示電動汽車充電模式下的基荷電價和峰谷電價，以及放電模式下的調(diào)峰、調(diào)頻和旋轉(zhuǎn)備用電價，同時可實現(xiàn)電動汽車的充電費用，以及電動汽車承擔(dān)電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻和旋轉(zhuǎn)備用功能所獲得的放電收益的結(jié)算。作為具體實施例，圖1所述裝置的IC卡讀寫器通過RS-232方式與MCU單片機連接；觸摸顯示屏通過RS-232方式與MCU單片機連接；微型打印機通過RS-232方式與MCU單片機連接；按鍵通過I/O接口與MCU單片機連接。作為具體實施例，圖1所述裝置通過RS-485串行總線接口與充電機電池管理系統(tǒng)連接；所述裝置通過CAN總線接口與充電站后臺管理系統(tǒng)連接。作為具體實施例，圖1所述裝置的雙向電能計量芯片的型號為CSM61A ；所述MCU 單片機的型號為MC9S12C32。本實施例所述計及充電費用和放電收益的電動汽車雙向電能結(jié)算裝置的面板示意圖如圖2所示，所述面板示意圖包括LED顯示器1、IC卡讀寫器2、狀態(tài)指示燈3、觸摸顯示屏4、微型打印機5、按鍵6，各部分主要功能包括LED顯示器1實時顯示電動汽車充電模式下的基荷電價和峰谷電價，以及放電模式下的調(diào)峰電價、調(diào)頻電價和旋轉(zhuǎn)備用電價。IC卡讀寫器2讀取IC卡內(nèi)的信息，識別用戶身份，以及進(jìn)行充電費用和放電收益的讀寫操作。狀態(tài)指示燈3包括一個電源指示燈，一個故障信號指示燈，三個充放電狀態(tài)指示燈，其中電源指示燈用于指示所述裝置工作正常，故障信號指示燈用于指示所述裝置故障，三個充放電狀態(tài)指示燈分別用于指示電動汽車的充電、放電和充放電完成三種工作狀態(tài)。觸摸顯示屏4為用戶提供電動汽車充電和放電模式的參數(shù)設(shè)置界面，以及充電費用和放電收益的信息顯示界面。微型打印機5為用戶提供票據(jù)打印，票據(jù)信息包括充電和放電持續(xù)時間、充電和放電電量、充電費用與放電收益、IC卡內(nèi)金額。鍵盤6與觸摸顯示屏一起完成電動汽車充電和放電模式的參數(shù)設(shè)置。如圖1、圖2所示，本實用新型體積小巧，式樣靈活，可廣泛嵌入辦公樓宇、居民小區(qū)以及公用停車場充電站的充電樁中。隨著電動汽車的大規(guī)模使用，該裝置具有廣闊的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求1.一種計及充電費用和放電收益的電動汽車雙向電能結(jié)算裝置，其特征是包括雙向電能計量模塊、通訊模塊、MCU單片機、人機交互模塊、電價與狀態(tài)顯示模塊和輔助電路模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述計及充電費用和放電收益的電動汽車雙向電能結(jié)算裝置，其特征是所述雙向電能計量模塊包括電壓、電流采樣電路及雙向電能計量芯片；所述通訊模塊包括CAN接口和RS-485接口 ；所述電價與狀態(tài)顯示模塊包括LED顯示器和狀態(tài)指示燈； 所述人機交互模塊包括IC卡讀寫器、觸摸顯示屏、按鍵、微型打印機；所述輔助電路模塊包括電源和時鐘電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述計及充電費用和放電收益的電動汽車雙向電能結(jié)算裝置，其特征是所述MCU單片機分別與雙向電能計量芯片、LED顯示器、狀態(tài)指示燈、IC卡讀寫器、觸摸顯示屏、按鍵、時鐘電路、CAN接口與RS-485接口連接；所述雙向電能計量芯片與電壓、電流采樣電路連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述計及充電費用和放電收益的電動汽車雙向電能結(jié)算裝置，其特征是所述裝置通過RS-485接口與充電機電池管理系統(tǒng)連接；所述裝置通過CAN接口與充電站后臺管理系統(tǒng)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述計及充電費用和放電收益的電動汽車雙向電能結(jié)算裝置，其特征是所述IC卡讀寫器采用的是接觸式IC卡讀寫器，通過RS-232方式與MCU單片機相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述計及充電費用和放電收益的電動汽車雙向電能結(jié)算裝置，其特征是所述雙向電能計量芯片采用的是具有SPI接口的高度集成雙向功率/能量測量芯片， 型號為CSM61A ；所述MCU單片機采用的是16位MCU，型號為MC9S12C32，內(nèi)置32kB的FLASH 和 2kB 的 RAM。
專利摘要本實用新型公開了一種計及充電費用和放電收益的電動汽車雙向電能結(jié)算裝置，包括雙向電能計量模塊、通訊模塊、MCU單片機、人機交互模塊、電價與狀態(tài)顯示模塊和輔助電路模塊。所述雙向電能計量模塊包括電壓、電流采樣電路及雙向電能計量芯片；所述通訊模塊包括CAN接口和RS-485接口；所述電價與狀態(tài)顯示模塊包括LED顯示器和狀態(tài)指示燈；所述人機交互模塊包括IC卡讀寫器、觸摸顯示屏、按鍵、微型打印機；所述輔助電路模塊包括電源和時鐘電路。本實用新型可以實時顯示電動汽車充放電模式下的各類電價，以及實現(xiàn)電動汽車充電費用與放電收益的計量與結(jié)算，可廣泛嵌入辦公樓宇、居民小區(qū)以及公用停車場充電站的充電樁中，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號G07F15/06GK202145329SQ20112016847
公開日2012年2月15日 申請日期2011年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月25日
發(fā)明者劉保平, 易俊, 易德鑫, 楊洪明, 黃雨翔 申請人:長沙理工大學(xué)