一種基于ARM的直流充電樁計費控制系統(tǒng)，屬于電動汽車智能充電設(shè)備領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

充電樁是電動汽車充電系統(tǒng)中最重要的設(shè)施，隨著我國電動汽車國家標準和優(yōu)惠政策出臺、以及電動汽車充電樁和充電技術(shù)的進步，我國電動汽車市場的發(fā)展?jié)摿薮?，當前保有量已?jīng)超過百萬，發(fā)展速度非?？欤瑩?jù)統(tǒng)計，僅2016年上半年，全國已建成公共充電樁8.1萬個，私人充電樁2.5萬個，但是市場上現(xiàn)有的充電樁充電效率不高和充電計費控制不夠智能化，為解決現(xiàn)有充電樁的不足，本實用新型設(shè)計了以ARM處理器為核心的直流充電樁計費控制系統(tǒng)，可以安全、方便、快速、高效地為電動汽車充電。

電動汽車充電樁為電動汽車運行提供能量補給，是電動汽車產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)，研究電動汽車充電樁的相關(guān)技術(shù)問題，是一項對促進電動汽車產(chǎn)業(yè)化具有重要意義的工作。雖然電動汽車充電樁的發(fā)展水平取得了很大提升但距全面推廣仍然存在很多問題，其中充電樁計費控制系統(tǒng)的智能化提升就是其中的關(guān)鍵問題之一。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型專利要解決的關(guān)鍵問題是：在充電樁計費控制系統(tǒng)中增加GPRS短信模塊，把實時充電計費信息通過短信發(fā)送至用戶手機，使用戶可以獲知自己的消費信息。

本實用新型解決其關(guān)鍵問題所采用的技術(shù)方案是：該電動汽車充電樁計費控制系統(tǒng)的設(shè)計，先對充電樁計費控制系統(tǒng)的功能進行需求分析、擬定研究路線并論證，接著對系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計（分為硬件電路設(shè)計和軟件編程），和硬件電路設(shè)計（包括微處理器、電源模塊、外圍電路），之后依次進行控制系統(tǒng)整合、安裝測試，測試是否能達到計費控制系統(tǒng)的功能要求。

優(yōu)選的，所述的微處理器通過RS232接口、RS485接口、以太網(wǎng)等與外圍硬件設(shè)備相連。

微處理器，與外圍設(shè)備相連，組成充電樁計費控制系統(tǒng)，主要實現(xiàn)充電智能控制、充電計量、刷卡付費、短信發(fā)送等功能。

智能電表，電能的計量采集是ARM控制主板通過RS485接口與智能電表進行通信來獲取電能數(shù)據(jù)的，運用IC 卡讀寫技術(shù)，通過卡座與計費控制單元的主控模塊通信, 以及設(shè)計的結(jié)算方案來進行交易結(jié)算。

GPRS短信模塊，ARM控制主板通過RS232接口與GPRS模塊的HDL-BUS2相連，GPRS短信模塊配備標準SIM卡，采用HDL-BUS2交換機功能的TCP/IP接口。

后臺計算機，ARM控制主板與后臺計算機通過以太網(wǎng)通信，計費控制系統(tǒng)在ARM控制主板和后臺計算機上均需要運行相關(guān)通信控制程序。

本實用新型的主要研究內(nèi)容是：1、整體控制方案設(shè)計，對充電樁計費控制系統(tǒng)的功能進行需求分析，確定計費控制系統(tǒng)整體控制方案的架構(gòu)，包括硬件電路設(shè)計和軟件編程，并選擇通信方式；2、硬件子系統(tǒng)設(shè)計，搭建計費控制系統(tǒng)主控制器的相應(yīng)外圍硬件子系統(tǒng)。包括單片機主板電路設(shè)計、掉電存儲模塊設(shè)計、充電接口單元設(shè)計，以及主要模塊選型（如：觸摸顯示屏、IC卡讀卡器、智能交流電表、通信模塊、電源模塊、PWM模塊等）；3、軟件子系統(tǒng)設(shè)計，采用C語言對充電樁計費控制系統(tǒng)的單片機進行程序設(shè)計，主要包括控制器主程序、IC卡讀寫程序、電能采集程序、充電開關(guān)控制程序、短信息收發(fā)程序、掉電存儲程序、與監(jiān)控計算機通信程序等設(shè)計；4、系統(tǒng)功能測試，搭建充電樁計費控制測試系統(tǒng)，調(diào)試系統(tǒng)并進行試驗，測試充電樁計費控制系統(tǒng)的刷卡付費、計量、短信實時發(fā)送、掉電存儲、充電控制等功能。

本實用新型的特色是：在充電樁計費控制系統(tǒng)中增加了GPRS短信模塊，可以把實時充電計費信息通過短信發(fā)送模塊發(fā)送至用戶手機，使用戶可以獲知自己的消費信息，節(jié)省打印小票的時間、既方便又快捷。

附圖說明

圖1是本實用新型的計費控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)框圖。

圖2是本實用新型中ARM計費控制主板（1）的設(shè)計方案整體框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖1和附圖2對本實用新型的實施作進一步詳細描述。

由圖1可知，本實用新型包括ARM計費控制主板1、電源模塊2、220V交流電源3、保護電路4、智能電表5、IC卡讀卡器6、整流器7、充電接口8、PWM模塊9、繼電器10、電動汽車車載電池11、存儲卡12、后臺計算機13、微型打印機14、觸摸屏15、掉電存儲模塊16、GPRS短信模塊17，所述的ARM計費控制主板1分別直接與電源模塊2、智能電表5、IC卡讀卡器6、充電接口8、PWM模塊9、存儲卡12、后臺計算機13、觸摸屏15、掉電存儲模塊16、GPRS短信模塊17相連，所述的微型打印機14通過RS232接口與觸摸屏15相連用于實現(xiàn)用戶消費小票打印，所述的IC卡讀卡器6通過RS485接口與智能電表5相連用于實現(xiàn)電能等數(shù)據(jù)的計量傳輸，所述的GPRS短信模塊17可以實現(xiàn)消費信息向用戶手機發(fā)送的功能，所述的整流器7能把交流電轉(zhuǎn)換成直流電供直流充電樁對電動汽車車載電池充電，所述的充電接口8與PWM模塊9相連用于控制實現(xiàn)充電接口的帶電狀態(tài)。

由圖2可知，本實用新型的ARM計費控制主板1的設(shè)計方案整體框圖主要包括：處理器ARM Cortex-A8 40、藍牙模塊18、調(diào)試串口19、RS232接口20、CAN接口21、以太網(wǎng)接口22、GPRS接口23、RS485接口24、通信接口25、音頻接口26、擴展接口27、SD卡接口28、其他設(shè)備29、電源（±12V）30、復(fù)位電路31、實時時鐘32、看門狗電路33、DO（帶光電隔離）34、DI（帶光電隔離）35、LCD顯示36、LVDS(帶保護)37、采集接口38、顯示接口39、DDR2 SDRAM 41、NandFlash 42。

所述的ARM計費控制主板1的處理器使用的是ARM公司生產(chǎn)的基于ARMv7架構(gòu)的應(yīng)用處理器：ARM Cortex-A8處理器。

所述的存儲卡12采用的是三星公司生產(chǎn)的具有8Gb NAND閃存芯片的NAND 型Flash Memory存儲卡。

所述的GPRS短信模塊17選用的是無錫四點零物聯(lián)網(wǎng)科技有限公司生產(chǎn)的物聯(lián)網(wǎng)3G模塊-UI7500。

所述的智能電表5選用的是華邦電力科技股份有限公司生產(chǎn)的 DTZY866C型智能電能表。

在正常工作狀態(tài)下，用戶持IC卡與IC卡讀卡器6通信，IC卡讀卡器6通過RS485通信接口把識別信息傳遞給處理器ARM Cortex-A8 40分析處理，處理器ARM Cortex-A8 40通過以太網(wǎng)與后臺計算機13通信，從而判定此用戶是否為合法用戶，若為非法用戶，觸摸屏顯示卡異常提示；若為合法用戶，觸摸屏界面顯示充電提示，待用戶選定充電模式，扣除預(yù)付費金額等操作后，處理器ARM Cortex-A8 40通過控制指令打開與充電接口8連接的繼電器10，電源模塊2提供的220V的交流電3依次經(jīng)過保護電路4、智能電表5、整流器7、充電接口8、繼電器10為電動汽車車載電池11充電，同時，智能電表5開始計量充電電能，觸摸屏15會顯示應(yīng)充電電量，當前已充電電量，當前計費信息等，待充電完成后，處理器ARM Cortex-A8 40通過控制指令斷開繼電器10，本次充電結(jié)束。此時，觸摸屏界面會出現(xiàn)是否需要獲取本次消費信息的短信和打印本次充電消費信息的提示，用戶根據(jù)實際需要進行選擇即可。整個充電過程主要由以處理器ARM Cortex-A8 40為核心的計費控制系統(tǒng)對充電設(shè)備進行自動控制。智能電表5通過RS485接口與IC卡讀卡器6及充電樁的ARM計費控制主板1連接。

所述的ARM計費控制主板1的主要作用是充電控制、計費控制、繼電器動作、數(shù)據(jù)采集、GPRS短信發(fā)送、掉電存儲等。所述的充電控制包括在充電過程中的交直流電轉(zhuǎn)換、計量計費參數(shù)控制、控制導(dǎo)引、充電設(shè)定等，充電保護包括輸出保護、絕緣檢測、自檢、連接異常、電池反接等；所述的計費控制主要包括計費和收費，智能電表5讀取IC卡信息，并在觸摸屏15上顯示、ARM計費控制主板1通過RS485接口與智能電表5進行交互，通過特定的算法讀取計費信息將其轉(zhuǎn)為金額，通過軟件程序?qū)崿F(xiàn)扣除用戶IC卡上金額扇區(qū)儲存的金額。在計費收費的過程中，ARM計費控制主板1通過RS232接口與觸摸屏15通信，把智能電能表5的電流、電壓、電量等信息顯示在觸摸屏界面上，再加上人機交互觸摸屏界面上已經(jīng)設(shè)置的費率，來實現(xiàn)對用戶當次充電的計量、計費控制。

上述實施，僅是對本實用新型的說明，不是對本實用新型的限定，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述實施的內(nèi)容加以變更或者改型為同等變化的等效實施實例。但是，凡是未脫離本實用新型技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施所做的簡單修改、改型以及等同變化，仍屬于本實用新型技術(shù)方案的保護范圍。