电动汽车无线充电的计量计费系统及电能计量计费方法
【专利摘要】本发明公开了电动汽车无线充电的计量计费系统及电能计量计费方法，系统包括相连接的电能计量装置及计费收费系统，电能计量装置包括相连接的单片机控制单元A及无线通信模块A，计费收费系统包括相连接的单片机控制单元B及无线通信模块B，电能计量装置还与输电端相连接，输电端包括依次连接的市电、整流滤波电路A及谐振逆变器，计费收费系统还与受电端相连接，受电端包括依次连接的整流滤波电路B、DC/DC转换器及电池。本发明方法精准测量充电输出功率、计算充电量，并通过无线通信模块实现无线扣费功能，通过液晶显示模块显示当前充电信息及充电费用，解决了电动汽车无线充电过程中的电能计量和计费收费问题。
【专利说明】电动汽车无线充电的计量计费系统及电能计量计费方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于电动汽车无线电能传输【技术领域】，具体涉及一种电动汽车无线充电的计量计费系统，本发明还涉及采用上述系统进行电能计量计费的方法。
【背景技术】
[0002]近年来，迫于能源危机和环境保护的双重压力，纯电动汽车被确定为未来汽车发展的主要走向之一。但是，电动汽车充电方式和效率是现在面临的一大难题，无线电能传输方式因为其充电方便、实时安全等优点，是未来发展的必然趋势。
[0003]相对传统的充电方式，新型的电动汽车无线充电技术，具有便捷性、实时性、安全性等优点。无线充电技术已日益趋向成熟化，但是与之配套的电能计量技术还是空白，电动汽车无线电能传输的电能计量技术与一般电能计量技术不同，它存在电参数精确安全采集、信息数据的无线通信、基于无线传输特征的计量算法、计量可靠性等无线充电引起的具体问题，本发明重点解决了这些问题。
[0004]同时，电动汽车无线充电技术的发展需要配备其计费方法及其相应的计费系统，这个计费方法的确定及系统的开发也是发展的必然。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种电动汽车无线充电的计量计费系统，解决了现有电动汽车无线充电过程中无法进行电能计量及电能计费的问题。
[0006]本发明的另一目的是，提供采用上述系统进行电能计量计费的方法。
[0007]本发明采用的技术方案是，电动汽车无线充电的计量计费系统，包括相连接的电能计量装置及计费收费系统，电能计量装置包括相连接的单片机控制单元A及无线通信模块A，单片机控制单元A上还分别连接有温度采集模块和电能采集模块，计费收费系统包括相连接的单片机控制单元B及无线通信模块B，单片机控制单元B上还分别连接有1C卡读写模块、数据存储模块、液晶显示模块、语音提示模块、按键输入模块、电池状态检测电路；无线通信模块A与无线通信模块B连接通信；电能计量装置还与输电端相连接，输电端包括依次连接的市电、整流滤波电路A及谐振逆变器，计费收费系统还与受电端相连接，受电端包括依次连接的整流滤波电路B、DC/DC转换器及电池。
[0008]本发明所采用的另一技术方案是，电动汽车无线充电的电能计量计费方法，具体按照以下步骤实施:
[0009]步骤1:电能计量；
[0010]步骤2:计费收费。
[0011]其中的步骤1电能计量具体按照以下步骤实施:
[0012]用户将1C卡在1C卡读写模块前刷卡，1C卡读写模块进行1C卡识别，若不能识别此卡，语音提示模块提示用户该卡不能识别，若能识别，1C卡读写模块读出卡信息并传送给单片机控制单元B，单片机控制单元B发送指令给单片机控制单元A，单片机控制单元A控制电能采集模块，温度采集模块和整流滤波电路A开始工作；电能采集模块采集输电端中整流滤波电路A与谐振逆变器的电压、电流模拟信号，然后输送给单片机控制单元A ;温度采模块采集输电端中整流滤波电路A与谐振逆变器中的器件及散热器温度，输送给单片机控制单元A ;单片机控制单元A内部的A/D转换电路将模拟信号转换为数字信号，并根据得
到的电压、电流信号的相位关系，由公式时
【权利要求】
1.电动汽车无线充电的计量计费系统，其特征在于，包括相连接的电能计量装置(1)及计费收费系统(2)，所述的电能计量装置(1)包括相连接的单片机控制单元A (5)及无线通信模块A (6)，所述的计费收费系统(2)包括相连接的单片机控制单元B (9)及无线通信模块B (10)，所述的无线通信模块A (6)与无线通信模块B (10)连接通信；所述的电能计量装置(1)还与输电端(3 )相连接，输电端(3 )包括依次连接的市电(17 )、整流滤波电路A(18)及谐振逆变器(19)，所述的计费收费系统(2)还与受电端(4)相连接，受电端(4)包括依次连接的整流滤波电路B (21)、DC/DC转换器(22 )及电池(20 )。
2.根据权利要求1所述的电动汽车无线充电的计量计费系统，其特征在于，所述的单片机控制单元A (5)上还分别连接有温度采集模块(7)和电能采集模块(8)。
3.根据权利要求1所述的电动汽车无线充电的计量计费系统，其特征在于，所述的单片机控制单元B (9)上还分别连接有1C卡读写模块(11)、数据存储模块(12)、液晶显示模块(13 )、语音提示模块(14 )、按键输入模块(15)、电池状态检测电路(16 )。
4.电动汽车无线充电的电能计量计费方法，其特征在于，采用电动汽车无线充电的计量计费系统，其特征在于，包括相连接的电能计量装置(1)及计费收费系统(2)，所述的电能计量装置(1)包括相连接的单片机控制单元A (5)及无线通信模块A (6)，单片机控制单元A (5)上还分别连接有温度采集模块(7)和电能采集模块(8)，所述的计费收费系统(2)包括相连接的单片机控制单元B (9)及无线通信模块B (10)，单片机控制单元B (9)上还分别连接有1C卡读写模块(11)、数据存储模块(12)、液晶显示模块(13)、语音提示模块(14)、按键输入模块(15)、电池状态检测电路(16);所述的无线通信模块A (6)与无线通信模块B (10)连接通信；所述的 电能计量装置(1)还与输电端(3)相连接，输电端(3)包括依次连接的市电(17)、整流滤波电路A (18)及谐振逆变器(19)，所述的计费收费系统(2)还与受电端(4)相连接，受电端(4)包括依次连接的整流滤波电路B (21)、DC/DC转换器(22)及电池(20)；具体按照以下步骤实施:步骤1:电能计量；步骤2:计费收费。
5.根据权利要求4所述的电动汽车无线充电的电能计量计费方法，其特征在于，所述的步骤1电能计量具体按照以下步骤实施:用户将1C卡在1C卡读写模块(11)前刷卡，1C卡读写模块(11)进行1C卡识别，若不能识别此卡，语音提示模块(14)提示用户该卡不能识别，若能识别，1C卡读写模块(11)读出卡信息并传送给单片机控制单元B (9)，单片机控制单元B (9)发送指令给单片机控制单元A (5)，单片机控制单元A (5)控制电能采集模块(8)，温度采集模块(7)和整流滤波电路A (18)开始工作；电能采集模块(8)采集输电端(3)中整流滤波电路A (18)与谐振逆变器(19)的电压、电流模拟信号，然后输送给单片机控制单元A (5);温度采模块(7)采集输电端(3)中整流滤波电路A (18)与谐振逆变器(19)中的器件及散热器温度，输送给单片机控制单元A (5);单片机控制单元A (5)内部的A/D转换电路将模拟信号转换为数字信号，并根据得到的电压、电流信号的相位关系，由公式pf=I1/Icosψ计算功率因数，其中L为基波电流有效值，I为总电流有效值ψ为基波电流与电压的相位差，然后用电量计算公式:电量=电压X电流X功率因数X使用时间得到用电量；根据得到的温度数据判断电路是否超温，通过判断器件及散热器温度是否超过额定温度3倍以上，判断充电电路是否存在故障，若电路异常，则语音提示模块提示用户电路异常，单片机控制单元A (5)控制充电电路停止工作，若无故障则单片机控制单元A (5)发送指令给其他模块进行正常充电，以及在固定时间内对电流信号和电压信号进行傅里叶变换分析找出其基波电压电流，利用公式G计算基波与各次谐波的有功功率、利用公式S=UI计算视在功率、利用公式= Ulsincp i|.算无功功率，利用公式Ρ=ΣΡη计算有效功率，利用公式:用电量=有效功率X使用时间计算用电量。
6.根据权利要求4所述的电动汽车无线充电的电能计量计费方法，其特征在于，所述的步骤2计费收费具体按照以下步骤实施:当电池状态检测电路(16 )检测电池(20 )的电量充满后，单片机控制单元Β (9 )通过无线通信模块A (6)与无线通信模块B (10)无线通信到单片机控制单元A (5)，单片机控制单元A (5)关断谐振逆变器(19)使得充电结束，同时，单片机控制单元A (5)通过由电能采集模块(8)采到的电压、电流信号的相位差计算功率因数pf，具体计算公式为:Pf = jcos,p，其中L为基波电流有效值，I为总电流有效值，@为基波电流与电压的相位差；通过电能采集模块(8)采到的电压、电流值及功率因数用公式:电量=电压X电流X功率因数X使用时间得到用电量，然后通过无线通信模块A (6)与无线通信模块B (10)传输至单片机控制单元B (9)，单片机控制单元B (9)把充电用户编号及姓名、充电起止时间、充电时长、充电电量、充电消费费用、1C卡剩余余额等信息，输出到液晶显示模块(13)显示，并把该信息存储在数据存储模块中；当单片机控制单元A (5)判断通过温度采集模块(7)采集到的温度超温时，单片机控制单元A (5)首先给整流滤波电路A (18)发出电能传输关闭信号，停止电能的传输；然后，通过无线通信模块A (6)与无线通信模块B (10)把由公式:电量=电压X电流X功率因数X使用时间计算得到的用电量通过无线传输给单片机控制单元B (9);最后，把超温信号无线通信到单片机控制单元B (9)，单片机控制单元B (9)给语音提示模块(14)发出电路故障报警信号，并在液晶显示模块(13)上显示该次充电过程的信息，在用户1C卡中扣除该次充电发生的费用，同时，存储该信息到数据存储模块(12)。
【文档编号】H02J7/02GK103646468SQ201310446569
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2013年9月26日
【发明者】姬军鹏, 李金刚, 宋辉, 陈桂涛, 苟俊杰, 郑东坡 申请人:西安理工大学