[实用新型]计及充电费用和放电收益的电动汽车双向电能结算装置

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种计及充电费用和放电收益的电动汽车双向电能结算装置。

背景技术：

在能源与环境问题备受关注的新形势下，电动汽车迎来了一个发展热潮。目前，国内外电动汽车的发展日趋成熟，已逐步进入大规模使用阶段。根据我国新能源汽车产业发展规划，预计到2015年，各种纯电动汽车保有量将达到260万辆。

电动汽车存在充电和放电两种模式。在充电模式下，电动汽车是电能的消费者，以满足电动汽车用户行驶的需求。在放电模式下，电动汽车作为分布式储能装置，将电能反馈回电网，以承担电网调峰、调频和旋转备用等功能。

随着电动汽车的大规模使用，完善的配套设施不可或缺。目前，已建和在建的充电站一般只能为电动汽车提供充电服务，相应的计费装置只具有充电费用的结算功能，无法实现电动汽车与电网之间双向能量交换的费用和收益结算。此外，现有计费装置不具备实时电价显示功能，极大影响了用户利用电动汽车作为储能装置承担电网调峰、调频和旋转备用的积极性。因此，一种具有多种电价实时显示功能，同时计量充电费用和放电收益的电动汽车双向电能结算装置亟待研发。

实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有电动汽车计费装置缺乏多种电价实时显示和放电收益结算功能的缺陷，提供一种可嵌入在电动汽车充电桩上，具有多种电价实时显示功能，同时计量充电费用和放电收益的电动汽车双向电能结算装置。它不但可实时显示电动汽车充电模式下的基荷电价和峰谷电价，以及放电模式下的调峰、调频和旋转备用电价，同时可计算出电动汽车的充电费用，以及电动汽车承担电网调峰、调频和旋转备用功能所获得的放电收益，实现电动汽车与电网之间能量双向交换的计费与结算。该装置体积小巧，式样灵活，可广泛嵌入办公楼宇、居民小区以及公用停车场充电站的充电桩中。随着电动汽车的大规模使用，该装置具有广阔的应用前景。

为实现上述目的，本实用新型采用以下设计方案：

一种计及充电费用和放电收益的电动汽车双向电能结算装置，包括双向电能计量模块、通讯模块、MCU单片机、人机交互模块、电价与状态显示模块和辅助电路模块。所述双向电能计量模块包括电压、电流采样电路及双向电能计量芯片；所述通讯模块包括CAN接口和RS-485接口；所述电价与状态显示模块包括LED显示器和状态指示灯；所述人机交互模块包括IC卡读写器、触摸显示屏、按键、微型打印机；所述辅助电路模块包括电源和时钟电路。

所述MCU单片机分别与电能计量芯片、LED显示器、状态指示灯、IC卡读写器、触摸显示屏、按键、时钟电路、CAN接口与RS-485接口连接；所述双向电能计量芯片与电压、电流采样电路连接。

所述计及充电费用和放电收益的电动汽车双向电能结算装置通过RS-485接口与充电机电池管理系统连接；所述装置通过CAN接口与充电站后台管理系统连接。

所述IC卡读写器采用的是接触式IC卡读写器，通过RS-232方式与MCU单片机相连。

所述双向电能计量芯片采用的是具有SPI接口的高度集成双向功率/能量测量芯片，型号为CS5461A；所述MCU单片机采用的是16位MCU，型号为MC9S12C32，内置32kB的FLASH和2kB的RAM。

本实用新型所述的一种计及充电费用和放电收益的电动汽车双向电能结算装置的工作原理和工作步骤是：

(1)所述装置通过通讯模块与充电站后台管理系统通信，MCU单片机定时读取来至充电站后台管理系统的电动汽车充电和放电模式下的各类电价，并由MCU单片机输出至电价及状态显示模块。LED显示器实时显示电动汽车充电模式下的基荷电价和峰谷电价，以及放电模式下的调峰电价、调频电价和旋转备用电价。

(2)所述装置检测到用户插入IC卡至IC卡读写器，人机交互模块通过IC卡读写器读取用户信息；用户可通过触摸显示屏和按键完成电动汽车充电和放电两种模式的设定；MCU单片机根据用户选择的模式将指令信号传送至充电机电池管理系统和充电站后台管理系统，并由充电机电池管理系统执行充电和放电操作。

(3)在充电和放电操作中，电压、电流采样电路将采集到的电压、电流信号送至双向电能计量芯片CS5460A。经CS5460A芯片计算得到的充电功率和放电功率，送至MCU单片机。MCU单片机存储获取的充电功率和放电功率数据，并根据当前电价，计算出电动汽车的充电费用和放电收益。同时，MCU单片机通过通讯模块与充电机电池管理系统通信，通过充电机电池管理系统读取当前电动汽车充电和放电进程信息，并与电动汽车充电费用和放电收益数据一起实时输出至触摸显示屏。