專利名稱：具有人機(jī)交互功能的電動(dòng)汽車充電樁系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)汽車充電樁系統(tǒng)。特別是涉及一種具有人機(jī)交互功能的電動(dòng)汽車充電樁系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著政府對(duì)公共配套設(shè)施建設(shè)的不斷完善，以及開創(chuàng)綠色環(huán)保型社會(huì)意識(shí)的不斷強(qiáng)烈，人們的生活在未來幾十年里勢(shì)必從燃油汽車時(shí)代走進(jìn)電動(dòng)汽車時(shí)代。電動(dòng)汽車的使用，必然促使蓄能裝置從“加油站”轉(zhuǎn)變到“電動(dòng)汽車充電站”?！俺潆姌丁本哂凶詣?dòng)識(shí)別用戶信息、自動(dòng)控制充電操作、自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)等功能。用戶可以在提示下，簡(jiǎn)單、便捷地完成充電操作。同時(shí)為每位用戶配發(fā)的電子射頻卡具有良好的加密技術(shù)，保證了用戶可以在安全的條件下實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種可以在工作時(shí)指引用戶完成對(duì)電動(dòng)汽車的充電操作和內(nèi)部計(jì)費(fèi)及處理兩大功能；而在非工作待機(jī)情況時(shí)，該系統(tǒng)又可以處于超低功耗節(jié)能狀態(tài)的具有人機(jī)交互功能的電動(dòng)汽車充電樁系統(tǒng)。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種具有人機(jī)交互功能的電動(dòng)汽車充電樁系統(tǒng)，包括依次雙向連接的用于控制實(shí)時(shí)時(shí)間顯示的時(shí)鐘單元、控制單元、用于輔助進(jìn)行GPRS數(shù)據(jù)傳輸操作的GPRS單元和SIM卡，所述的控制單元還通過輔助進(jìn)行讀寫卡操作的射頻卡讀卡單元連接射頻天線及接口。所述的控制單元采用MSP430F149單片機(jī)，包含6個(gè)I/O端口，每個(gè)端口 8個(gè)管腳，每個(gè)管腳單獨(dú)設(shè)置成輸入或者輸出，具體是MSP430F149單片機(jī)的32、33腳連接GPRS單元，27、28、51腳接時(shí)鐘單元，44、45、46、47、48腳接射頻卡讀卡單元。所述的時(shí)鐘單元采用DS1302時(shí)鐘芯片控制實(shí)時(shí)時(shí)間顯示，用于復(fù)位、數(shù)據(jù)線和串行時(shí)鐘的5、6、7腳與所述的控制單元連接進(jìn)行通訊，該時(shí)鐘單元的晶振頻率為32768Hz。所述的GPRS單元采用GTM900C模塊輔助進(jìn)行GPRS數(shù)據(jù)傳輸操作，其中，25、26、27,28腳與SM卡連接，18腳通過電阻R29連接控制單元，19腳通過電阻R8連接三極管Q14的基極，三極管Q14的發(fā)射極接地，集電極分別連接三極管Q15的基極的電阻Rll的一端，三極管Q15的發(fā)射極接地，集電極連接控制單元，該集電極還通過電阻R12接3. 3V電源，電阻Rll的另一端接3. 3V電源，15腳通過電阻R9和電容C16連接到4. 3V電源，15腳還通過電阻RlO接地。所述的射頻卡讀卡單元采用FM1702為主控芯片的射頻卡讀寫模塊，所述的該芯片支持13. 56MHz頻率下的Type A非接觸通訊協(xié)議，所述該芯片的4、6、8、16、21、22腳直接連接射頻天線及接口，所述的22腳還通過一個(gè)電容C2連接射頻天線及接口，13、14、15,23腳各對(duì)應(yīng)通過一個(gè)電阻R8/R9/R10/R11連接控制單元，12腳依次通過一個(gè)電阻R7和一個(gè)電 容C18連接射頻天線及接口，I腳和24腳各通過一個(gè)電容C19/C20連接射頻天線及接口，17、18腳通過磁珠連接到電源，11、7腳通過磁珠接地，11、7腳還連接到射頻天線及接口。所述的射頻天線及接口，包括，四組由2個(gè)電容并聯(lián)的電容組電容Cl和電容C3并聯(lián)、電容C2和電容C4并聯(lián)、電容C8和電容ClO并聯(lián)以及電容C9和電容Cll并聯(lián)，所述并聯(lián)后的四組電容組的一端均連接射頻卡讀卡單元，其中，電容Cl和電容C3并聯(lián)后的另一端分別連接電感LI和電容C6，電容C2和電容C4并聯(lián)后的另一端分別連接電感L2和電容Cl,電容C8和電容ClO并聯(lián)后的一端分別連接電容C6的另一端以及電阻R3，電容C9和電容Cl I并聯(lián)后的另一端分別連接電容C7的另一端以及電阻R3，所述的電感LI和電感L2的另一端分別連接射頻卡讀卡單元，電阻R3的另一端依次通過電容C5和電阻R2連接射頻卡讀卡單元，電阻R3的另一端還依次通過電容C5、電阻R2和電阻Rl連接射頻卡讀卡單元。本發(fā)明的具有人機(jī)交互功能的電動(dòng)汽車充電樁系統(tǒng)，在工作時(shí)指引用戶完成對(duì)電動(dòng)汽車的充電操作和內(nèi)部計(jì)費(fèi)及處理兩大功能；而在非工作待機(jī)情況時(shí)，該系統(tǒng)又可以處于超低功耗節(jié)能狀態(tài)。即 I)為電動(dòng)汽車提供了一套方面、快捷的充電操作系統(tǒng)；2)在待機(jī)時(shí)，實(shí)現(xiàn)了低功耗運(yùn)行，節(jié)約能源；3 )響應(yīng)了目前提倡的“低碳交通”的口號(hào)；4)順應(yīng)了國(guó)務(wù)院新能源戰(zhàn)略的發(fā)展方向。


圖I是本發(fā)明的整體構(gòu)成框圖；圖2是單片機(jī)最小系統(tǒng)單元的外圍電路原理圖；圖3是時(shí)鐘芯片的外圍電路原理圖；圖4是GPRS模塊外圍電路原理圖；圖5是SM卡外圍電路原理圖；圖6是射頻讀卡芯片外圍電路圖原理圖；圖7是射頻讀卡電路天線及接口電路原理圖。圖中I :控制單元2 :時(shí)鐘單元3 =GPRS 單元4 :SM 卡5 :射頻卡讀卡單元 6:射頻天線及接口
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的具有人機(jī)交互功能的電動(dòng)汽車充電樁系統(tǒng)做出詳細(xì)說明。如圖I所示，本發(fā)明的具有人機(jī)交互功能的電動(dòng)汽車充電樁系統(tǒng)，包括依次雙向連接的用于控制實(shí)時(shí)時(shí)間顯示的時(shí)鐘單元2、控制單元I、用于輔助進(jìn)行GPRS數(shù)據(jù)傳輸操作的GPRS單元3和SIM卡4，所述的控制單元I還通過輔助進(jìn)行讀寫卡操作的射頻卡讀卡單元5連接射頻天線及接口 6。如圖2所示，所述的控制單元I采用MSP430F149單片機(jī)，包含6個(gè)I/O端口，每個(gè)端口 8個(gè)管腳，每個(gè)管腳單獨(dú)設(shè)置成輸入或者輸出，具體是MSP430F149單片機(jī)的32、33腳連接GPRS單元3，27、28、51腳接時(shí)鐘單元2，44、45、46、47、48腳接射頻卡讀卡單元5，MSP430F149單片機(jī)通過USART協(xié)議與GPRS單元3可實(shí)現(xiàn)異步通信。如圖3所示，所述的時(shí)鐘單元2采用DS1302時(shí)鐘芯片控制實(shí)時(shí)時(shí)間顯示，用于復(fù)位(RST)、數(shù)據(jù)線(I/O)和串行時(shí)鐘(SCLK)的5、6、7腳與所述的控制單元I連接進(jìn)行通訊，該時(shí)鐘單元2的晶振頻率為32768Hz。如圖4所示，所述的GPRS單元3采用華為制造的GTM900C模塊輔助進(jìn)行GPRS數(shù)據(jù)傳輸操作，該芯片工作電壓為3. 4V-4. 7V，通過AT命令控制實(shí)現(xiàn)，在該操作系統(tǒng)中，采用GPRS模塊發(fā)送當(dāng)前充電樁的狀態(tài)信息，以便工作人員及時(shí)檢測(cè)到充電樁的運(yùn)行故障并進(jìn)行維護(hù)。其中，GTM900C芯片的25、26、27、28腳與SM卡4連接，18腳通過電阻R29連接控制單元1，19腳通過電阻R8連接三極管Q14的基極，三極管Q14的發(fā)射極接地，集電極分別連 接三極管Q15的基極的電阻Rl I的一端，三極管Q15的發(fā)射極接地，集電極連接控制單元1，該集電極還通過電阻R12接3. 3V電源，電阻Rll的另一端接3. 3V電源，15腳通過電阻R9和電容C16連接到4. 3V電源，15腳還通過電阻RlO接地。所述的SM卡4如圖5所示，其3、4、5、6腳分別連接GPRS單元3。如圖6所示，所述的射頻卡讀卡單元5采用FM1702為主控芯片的射頻卡讀寫模塊，所述的該芯片支持13. 56MHz頻率下的Type A非接觸通訊協(xié)議，支持多種加密算法，支持SPI接口模式，最遠(yuǎn)操作距離可達(dá)100mm。芯片內(nèi)包含512byte的EEPROM和64byte的FIFO存儲(chǔ)空間。該讀卡芯片與電阻、電容等外電路組成讀卡模塊(讀卡器)，能夠安全快速地與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和讀寫射頻卡。所述該芯片的4、6、8、16、21、22腳直接連接射頻天線及接口 6，所述的22腳還通過一個(gè)電容C2連接射頻天線及接口 6，13、14、15,23腳各對(duì)應(yīng)通過一個(gè)電阻R8/R9/R10/R11連接控制單元1，12腳依次通過一個(gè)電阻R7和一個(gè)電容C18連接射頻天線及接口 6，I腳和24腳各通過一個(gè)電容C19/C20連接射頻天線及接口 6，17、18腳通過磁珠連接到電源，11、7腳通過磁珠接地，11、7腳還連接到射頻天線及接口 6。如圖7所示，所述的射頻天線及接口 6，包括，四組由2個(gè)電容并聯(lián)的電容組電容Cl和電容C3并聯(lián)、電容C2和電容C4并聯(lián)、電容C8和電容ClO并聯(lián)以及電容C9和電容Cl I并聯(lián)，所述并聯(lián)后的四組電容組的一端均連接射頻卡讀卡單元5，其中，電容Cl和電容C3并聯(lián)后的另一端分別連接電感LI和電容C6，電容C2和電容C4并聯(lián)后的另一端分別連接電感L2和電容C7，電容C8和電容ClO并聯(lián)后的一端分別連接電容C6的另一端以及電阻R3，電容C9和電容Cll并聯(lián)后的另一端分別連接電容C7的另一端以及電阻R3，所述的電感LI和電感L2的另一端分別連接射頻卡讀卡單元5，電阻R3的另一端依次通過電容C5和電阻R2連接射頻卡讀卡單元5，電阻R3的另一端還依次通過電容C5、電阻R2和電阻Rl連接射頻卡讀卡單元5。本發(fā)明的具有人機(jī)交互功能的電動(dòng)汽車充電樁系統(tǒng)在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要按照規(guī)定的運(yùn)行流程，同時(shí)還要考慮在出錯(cuò)情況下怎樣做出正確反映，將損失降低到最小情況。所以在設(shè)計(jì)時(shí)必須要有具體的控制要求規(guī)定各種情況的處理方法如下。a)用戶第一次刷卡后，系統(tǒng)已經(jīng)讀取卡內(nèi)姓名和金額信息，并鎖住卡片(此卡只有在同一充電樁上再次刷卡并成功扣費(fèi)后才能再次使用)，只有再次刷卡后此卡才能解鎖。若刷卡沒有成功(如讀取卡內(nèi)信息及成功扣費(fèi))，屏幕提示請(qǐng)重新刷卡。b)當(dāng)按確定鍵后無任何操作，延時(shí)一定時(shí)間后，回到待機(jī)狀態(tài)。
c)當(dāng)插座門未正常關(guān)閉(如線纜或有異物至插座門不能正常關(guān)閉)，插座門重新打開并延時(shí)一定時(shí)間后重新關(guān)閉，屏幕顯示提示信息(如請(qǐng)檢查插頭是否插好，線纜是否放置正常)。只有當(dāng)插座門正常關(guān)閉后，充電才能開始。d)系統(tǒng)內(nèi)有存儲(chǔ)器，可記錄每次充電情況(如用戶信息，用電量，消費(fèi)金額及所用時(shí)間等)。當(dāng)數(shù)據(jù)成功下載后，存儲(chǔ)器清空。當(dāng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)滿后，最新的信息將替換最早的信肩、Oe)屏幕所有的顯示信息都可以編寫更改。f)當(dāng)系統(tǒng)有故障或檢修時(shí)，紅色狀態(tài)指示燈點(diǎn)亮，其它狀態(tài)指示燈熄滅。屏幕提示系統(tǒng)故障。若設(shè)備聯(lián)網(wǎng)將故障信息通過聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)反饋到總機(jī)。
g)有檢修接口(如數(shù)據(jù)的下載，費(fèi)率的調(diào)整及程序的升級(jí)等)。h)有檢修卡功能(如費(fèi)率的調(diào)整，只需要刷卡調(diào)整而不需要連接電腦等外接設(shè)備)。i)有統(tǒng)計(jì)功能(如，總的用電量，總的金額等)。j)預(yù)留聯(lián)網(wǎng)接口(有線或無線聯(lián)網(wǎng))。k)機(jī)箱內(nèi)有照明檢修燈，有檢修插座。I)充電工程中，卡內(nèi)金額為遞減狀態(tài)，當(dāng)剩余金額減至最低限額時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)停止充電。m)整個(gè)電控系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中，盡可能地減少外耗。
權(quán)利要求
1.一種具有人機(jī)交互功能的電動(dòng)汽車充電樁系統(tǒng)，其特征在于，包括依次雙向連接的用于控制實(shí)時(shí)時(shí)間顯示的時(shí)鐘單元(2)、控制單元(I)、用于輔助進(jìn)行GPRS數(shù)據(jù)傳輸操作的GPRS單元(3)和SM卡(4)，所述的控制單元(I)還通過輔助進(jìn)行讀寫卡操作的射頻卡讀卡單元(5)連接射頻天線及接口(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有人機(jī)交互功能的電動(dòng)汽車充電樁系統(tǒng)，其特征在于，所述的控制單元(I)采用MSP430F149單片機(jī)，包含6個(gè)I/O端口，每個(gè)端口 8個(gè)管腳，每個(gè)管腳單獨(dú)設(shè)置成輸入或者輸出，具體是MSP430F149單片機(jī)的32、33腳連接GPRS單元(3)，27、28,51腳接時(shí)鐘單元(2)，44、45、46、47、48腳接射頻卡讀卡單元(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有人機(jī)交互功能的電動(dòng)汽車充電樁系統(tǒng)，其特征在于，所述的時(shí)鐘單元(2)采用DS1302時(shí)鐘芯片控制實(shí)時(shí)時(shí)間顯示，用于復(fù)位、數(shù)據(jù)線和串行時(shí)鐘的5、6、7腳與所述的控制單元(I)連接進(jìn)行通訊，該時(shí)鐘單元(2)的晶振頻率為32768Hz。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有人機(jī)交互功能的電動(dòng)汽車充電樁系統(tǒng)，其特征在于，所述的GPRS單元(3)采用GTM900C模塊輔助進(jìn)行GPRS數(shù)據(jù)傳輸操作，其中，25、26、27、28腳與SM卡(4)連接，18腳通過電阻R29連接控制單元(1)，19腳通過電阻R8連接三極管Q14的基極，三極管Q14的發(fā)射極接地，集電極分別連接三極管Q15的基極的電阻Rll的一端，三極管Q15的發(fā)射極接地，集電極連接控制單元(I)，該集電極還通過電阻R12接3. 3V電源，電阻Rll的另一端接3. 3V電源，15腳通過電阻R9和電容C16連接到4. 3V電源，15腳還通過電阻RlO接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有人機(jī)交互功能的電動(dòng)汽車充電樁系統(tǒng)，其特征在于，所述的射頻卡讀卡單元(5)采用FM1702為主控芯片的射頻卡讀寫模塊，所述的該芯片支持13.56MHz頻率下的Type A非接觸通訊協(xié)議，所述該芯片的4、6、8、16、21、22腳直接連接射頻天線及接口(6)，所述的22腳還通過一個(gè)電容C2連接射頻天線及接口(6)，13、14、15、23腳各對(duì)應(yīng)通過一個(gè)電阻R8/R9/R10/R11連接控制單元(1)，12腳依次通過一個(gè)電阻R7和一個(gè)電容C18連接射頻天線及接口(6)，I腳和24腳各通過一個(gè)電容C19/C20連接射頻天線及接口(6), 17、18腳通過磁珠連接到電源，11、7腳通過磁珠接地，11、7腳還連接到射頻天線及接口(6)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有人機(jī)交互功能的電動(dòng)汽車充電樁系統(tǒng)，其特征在于，所述的射頻天線及接口(6)，包括，四組由2個(gè)電容并聯(lián)的電容組電容Cl和電容C3并聯(lián)、電容C2和電容C4并聯(lián)、電容C8和電容ClO并聯(lián)以及電容C9和電容Cl I并聯(lián)，所述并聯(lián)后的四組電容組的一端均連接射頻卡讀卡單元(5)，其中，電容Cl和電容C3并聯(lián)后的另一端分別連接電感LI和電容C6，電容C2和電容C4并聯(lián)后的另一端分別連接電感L2和電容C7，電容C8和電容ClO并聯(lián)后的一端分別連接電容C6的另一端以及電阻R3，電容C9和電容Cll并聯(lián)后的另一端分別連接電容C7的另一端以及電阻R3，所述的電感LI和電感L2的另一端分別連接射頻卡讀卡單元(5)，電阻R3的另一端依次通過電容C5和電阻R2連接射頻卡讀卡單元(5)，電阻R3的另一端還依次通過電容C5、電阻R2和電阻Rl連接射頻卡讀卡單元(5)。
全文摘要
一種具有人機(jī)交互功能的電動(dòng)汽車充電樁系統(tǒng)，包括依次雙向連接的用于控制實(shí)時(shí)時(shí)間顯示的時(shí)鐘單元、控制單元、用于輔助進(jìn)行GPRS數(shù)據(jù)傳輸操作的GPRS單元和SIM卡，所述的控制單元還通過輔助進(jìn)行讀寫卡操作的射頻卡讀卡單元連接射頻天線及接口。本發(fā)明的具有人機(jī)交互功能的電動(dòng)汽車充電樁系統(tǒng)，在工作時(shí)指引用戶完成對(duì)電動(dòng)汽車的充電操作和內(nèi)部計(jì)費(fèi)及處理兩大功能；而在非工作待機(jī)情況時(shí)，該系統(tǒng)又可以處于超低功耗節(jié)能狀態(tài)。
文檔編號(hào)G07F17/00GK102708627SQ20121020818
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
發(fā)明者張志軍, 王曉遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:天津大學(xué)