一种通过智能手机振动信号控制的电动汽车充电枪的制作方法

本实用新型涉及一种基于智能手机控制缆上充电控制保护装置(可称为IC-CPD或称电缆控制盒)的电动汽车充电枪。

背景技术：

目前市面使用的电动汽车充电枪电缆控制盒，均是使用者不能按期望的功能操作的简单的控制盒。一旦插上电源，电缆控制盒就开始工作，使用者不能按照自己的期望去控制它的工作状态、实现期望的功能。比如定时开机、定时关机功能，充电枪头上电子锁的上锁与解锁功能等等。

技术实现要素：

本实用新型的目的是，设计一种使用者可通过智能手机App软件的操作界面，按自己的期望设置电缆控制盒的功能与工作参数，以手机内置振动器的振动频率作为载波，通过App软件控制振动时间“长”与“短”，本实用新型定义“长”与“短”分别代表二进制“0”与“1”。本实用新型以“0”与“1”的各种组合编制成代表振动信号的二进制编码方式传输指令信息。电缆控制盒内部采用振动传感器接收振动信号，信号经过放大电路、检波电路、解码电路，复原成二进制编码指令信息，最后电缆控制盒根据所接收的指令信息执行相应的动作。与App软件对应的代表不同控制操作的二进制编码，通过对电缆控制盒中的单片机主控制器单元编程时从编程接口写入单片机主控制器单元，由此在智能手机与电缆控制盒之间建立起通讯协议。从而实现通过智能手机控制充电枪按照通 讯协议去完成期望的动作，实现及时开机、及时关机、定时开机、定时关机功能，安装在充电枪头上的电子锁的上锁与解锁功能等等。

本实用新型具体是这样实现的：

一种通过智能手机振动信号控制的电动汽车充电枪，包括由线缆连接的AC电源插头、带供电单元的电缆控制盒、充电枪头，其特征在于电缆控制盒中设有控制电路：一个接收智能手机振动信号的振动传感器单元，放大及整形接收到的振动信号的放大检波整形单元，将振动信号转换为携带指令信息的二进制编码的电脉冲信号，此电脉冲信号输入单片机主控制器单元比对后再根据通讯协议启动相应的输出控制单元。

其中：

具体的控制电路可以采取多种常用电路设计，振动传感器单元最好采用咪头接收单元。

输出控制单元包括充电执行单元，充电执行单元至少含有执行定时开启充电枪头、定时关闭充电枪头、及时开启充电枪头、及时关闭充电枪头。

充电枪头上可以设置有电子锁，输出控制单元还包括电子锁控制单元，电子锁控制单元含有对电子锁的上锁控制和解锁控制。

输出控制单元还可以包括显示单元等。

充电执行单元、电子锁、显示单元可采用常规的同类设计。

单片机主控制器单元包含一个集成块IC1和为该集成块IC1写入通讯协议及运行软件的编程接口CZ1。

集成块IC1采用PIC16F1828或PIC16F1829或AT8051或AT89C52或STM8S103F3或STM32F103x等等。采用不同型号的集成块时，相应的应用 电路与软件可能需要做相应的调整。

控制智能手机振动器的振动方式实现二进制编码通信的方法可以是：在智能手机中安装有根据通讯协议编写的控制振动单元振动信号的App软件。App软件可以包括：设置用户密码的子程序并在App主界面上显示用户密码设置图标，设置定时开启的子程序并在App主界面上显示定时开启图标，设置定时关闭的子程序并在App主界面上显示定时关闭图标，设置及时开启的子程序并在App主界面上显示及时开启图标，设置及时关闭的子程序并在App主界面上显示及时关闭图标，设置上锁的子程序并在App主界面上显示上锁图标，设置解锁的子程序并在App主界面上显示解锁图标。以及相关参数设定、工作状态显示等子程序和图标。

本实用新型所述基于智能手机控制的电动汽车充电枪的App应用软件编写可以包含初始化，界面按键识别等等。App软件普通技术人员可以用多种方式编写，但最好采用子程序方式编写，以便未来升级添加新功能。

本实用新型的一个具体的控制电路的构成是：咪头接收单元当作振动传感器单元使用，咪头接收单元负极接地，正极加载+5V电源供电，输出极接电容C1一端，电容C1另一端接电阻R1一端，电阻R1另一端分为两路：一路接放大器IC2A负极，另一路通过电阻R2后接放大器IC2A输出端；

放大器IC2A正极分为三路：一路通过电容C2后接地，另一路通过电阻R5后接地，再一路接电阻R6一端；

放大器IC2A输出端通过二极管D1后分为三路：一路通过电容C3后接地，另一路通过电阻R4后接地，再一路接电阻R3一端；

电阻R3另一端分为两路：一路接放大器IC2B正极，另一路通过电容 C4后接地；

放大器IC2B输出端接集成块IC1的一个输入脚第17脚；

放大器IC2B负极分为两路：一路接电阻R6另一端，另一路通过电阻R7后接+5V电源；

集成块IC1的第20脚接地，第1脚接+5V电源，且第20脚与第1脚之间接有电容C7；

集成块IC1的第2脚通过电容C5后接地，第3脚通过电容C6后接地，且第2脚与第3脚之间还并联有电阻R8和晶振S1，晶振S1为集成块IC1提供工作时钟；

集成块IC1的第9脚接MOS管Q2的栅极，MOS管Q2的源极接地，漏极接电子锁控制单元输入端；

集成块IC1的第10脚通过电阻R9后接三极管Q1基极，三极管Q1发射极接地，三极管Q1集电极接继电器K1控制端，同时通过二极管D2后接继电器K1线圈的12V供电端，继电器K1输出端接充电执行单元；

集成块IC1的第19脚、第18脚、第12脚连接写入通讯协议及运行软件的编程接口CZ1，编程接口CZ1负极接地，正极加载+5V电源；

所述集成块IC1的型号是PIC16F1828或者PIC16F1829。

上述具体电路仅是为了帮助理解本实用新型描述的一个详细实现方式，普通技术人员完全可以根据本实用新型的设计思路做出多种常规选择。

本实用新型中在智能手机与电缆控制盒之间建立起的通讯协议，也适用于智能手机与其它控制装置配合；同理，电缆控制盒也可以与其它代替智能手机的专门装置配合控制充电枪按照通讯协议去完成期望的动 作。“通讯协议”可以在不同的产品应用中有不同的方式。也可以在不同的产品应用中增加地址码、校验码等等。

本实用新型的有益效果是：本实用新型不需要在电缆控制盒上设计任何操作按键，也不需要专门的遥控之类的控制器。使用者只需要在自己的智能手机上下载安装专用的App应用软件，就可以在本实用新型的电缆控制盒上实现期望的控制操作。比如：定时开机与定时关机，方便用户根据当地的阶梯电价时间预约给自己的电动汽车充电，节约电费，避开用电高峰。充电枪与汽车连接后，通过手机发送上锁指令，使充电枪头内的电子锁实现上锁，防止路人拔下充电枪。充电完成或充电过程中可以通过手机发送解锁指令，将充电枪头内的电子锁解锁，以拔下充电枪。电路板安装在电缆控制盒内部，容易实现防水防潮防尘。

使用者将手机靠近或紧贴在电缆控制盒外壳上，通过电缆控制盒的外壳能可靠地将振动信号(振动波)传递到密封的电缆控制盒内部。因此本实用新型作为近距离或零距离通讯方式，抗干扰能力极强，可靠性极高。提高使用安全性。通过电缆控制盒上的显示单元实现汽车充电状态的随时查询，了解过压、欠压、过流、漏电、充电进程等信息。

通过安装于智能手机内的App应用软件去控制智能手机内部的振动单元来实现二进制编码的通讯。无需wifi模块，无需蓝牙模块，降低了可操作控制类型电动汽车充电枪的成本。使用者也无需掌握wifi与蓝牙类通讯繁琐对码操作。这种通讯方式也避免了附近wifi信号、蓝牙信号、甚至强力无线电波信号对本实用新型的电缆控制盒的干扰。

附图说明

图1为本实用新型的电动汽车充电枪构成示意图。

图2为本实用新型的电缆控制盒与智能手机配合的工作原理框图。

图3为本实用新型的电缆控制盒电路原理图。

图中：101为AC电源插头，102为电缆控制盒，103为充电枪头，104为智能手机，105为电子锁，1041为振动单元，1042为App软件，1021为咪头接收单元，1022为放大检波整形单元，1023为供电单元，1024为单片机主控制器单元，1025为电子锁控制单元，1026为充电执行单元，1027为显示单元。

具体实施方式：

以下结合附图对本实用新型的技术内容、构造特征、实现原理做详细说明，但不限于该实施例。

如图1和图2，一种通过智能手机振动信号控制的电动汽车充电枪，包括由线缆连接的AC电源插头101、带供电单元1023的电缆控制盒102、充电枪头103，其特征在于电缆控制盒102中设有控制电路：一个接收智能手机振动信号的咪头接收单元1021，放大及整形接收到的振动信号的放大检波整形单元1022，将振动信号转换为携带指令信息的二进制编码的电脉冲信号，此电脉冲信号输入单片机主控制器单元1024比对后再根据通讯协议启动相应的输出控制单元。

输出控制单元包括充电执行单元1026，充电执行单元1026含有执行定时开启充电枪头103、定时关闭充电枪头103、及时开启充电枪头103、及时关闭充电枪头103。

充电枪头103上设置有电子锁105，输出控制单元还包括电子锁控制单元1025，电子锁控制单元1025含有对电子锁105的上锁控制和解锁控制。

单片机主控制器单元1024包含一个集成块IC1和为该集成块IC1写入通讯协议及运行软件的编程接口CZ1。

集成块IC1采用PIC16F1828或者PIC16F1829。

如图3，本实施例的详细控制电路的构成是：咪头接收单元1021当作振动传感器单元使用，咪头接收单元1021负极接地，正极加载+5V电源供电，输出极接电容C1一端，电容C1另一端接电阻R1一端，电阻R1另一端分为两路：一路接放大器IC2A负极，另一路通过电阻R2后接放大器IC2A输出端；

放大器IC2A正极分为三路：一路通过电容C2后接地，另一路通过电阻R5后接地，再一路接电阻R6一端；

放大器IC2A输出端通过二极管D1后分为三路：一路通过电容C3后接地，另一路通过电阻R4后接地，再一路接电阻R3一端；

电阻R3另一端分为两路：一路接放大器IC2B正极，另一路通过电容C4后接地；

放大器IC2B输出端接集成块IC1的一个输入脚第17脚；

放大器IC2B负极分为两路：一路接电阻R6另一端，另一路通过电阻R7后接+5V电源；

集成块IC1的第20脚接地，第1脚接+5V电源，且第20脚与第1脚之间接有电容C7；

集成块IC1的第2脚通过电容C5后接地，第3脚通过电容C6后接地，且第2脚与第3脚之间还并联有电阻R8和晶振S1，晶振S1为集成块IC1提供工作时钟；

集成块IC1的第9脚接MOS管Q2的栅极，MOS管Q2的源极接地，漏极接 电子锁控制单元1025输入端；

集成块IC1的第10脚通过电阻R9后接三极管Q1基极，三极管Q1发射极接地，三极管Q1集电极接继电器K1控制端，同时通过二极管D2后接继电器K1线圈的12V供电端，继电器K1输出端接充电执行单元1026；

集成块IC1的第19脚、第18脚、第12脚连接写入通讯协议及运行软件的编程接口CZ1，编程接口CZ1负极接地，正极加载+5V电源；

本实用新型所述基于手机控制的电动汽车充电枪原理概述：AC电源插头101为电缆控制盒102提供工作电源，AC电源通过电缆控制盒102内部的充电执行单元1026后为电动汽车提供受控制的充电能源。电缆控制盒102接收智能手机104中的振动单元1041以振动方式传输的控制指令信息，然后执行相关操作，以实现是否及时或定时向充电枪头103提供充电电源；或者通过控制线缆去控制充电枪头103内部的电子锁105上锁或解锁。充电枪头103内部的电子锁105为选件，可以根据用户的需求选择有或无。智能手机104的振动单元1041发出的振动波通过咪头接收单元1021转换成电信号，此电信号经过放大检波整形单元1022放大、检波、整形后，传输给单片机主控制器单元1024解码，再根据解码后的命令去执行相关操作。如给电动车充电时，使用者将AC电源插头101插入市电插座，充电枪头103插入汽车充电口，电缆控制盒102进入工作状态，然后用户打开手机中的App软件1042，配置好相关预置参数，将手机靠近或紧贴在电缆控制盒102外壳上，执行App软件1042界面上的相关操作，相应控制指令即被传输到电缆控制盒102内，实现相应控制。例如：充电控制指令控制充电执行单元1026实现充与停的动作、电子锁指令实现电子锁控制单元1025上锁与解锁的动作、显示指令控制显示单元1027实现工作状态 的显示。

使用者将本实用新型开发的App软件1042下载安装到自己的智能手机104内。点击相应图标运行软件，按照屏幕提示的菜单或图标操作，即可实现所期望的应用功能。

例如：期望给电缆控制盒102设置一个与自己的手机配对的密码，防止别人的手机对自己电缆控制盒102的恶意控制，点击手机App主界面上的用户密码设置图标，按提示操作设置好密码，将手机104靠近充电枪电缆控制盒102，则密码将传输保存到电缆控制盒102内的单片机主控制器单元1024。从此后，每次发送相关指令时都将首先自动传输核对密码，密码相同才执行该指令，密码不同则拒绝执行该指令。在下次更改密码前，设置的密码同步保存在手机内存与电缆控制盒102的单片机主控制器单元1024。

又例如：用户期望及时开启汽车的充电，将手机靠近充电枪电缆控制盒102，点击手机App主界面的及时开启图标，电缆控制盒102将立即执行汽车充电功能。用户期望及时关闭汽车的充电，将手机靠近充电枪电缆控制盒102，点击手机App主界面上的及时关闭图标，电缆控制盒102将立即关闭汽车充电。如果用户希望实现定时开启充电，点击手机App主界面的定时开启图标，按屏幕提示设置好定时时间，电缆控制盒102将按设定的时间执行汽车充电功能。如果用户希望实现定时关闭充电，点击手机App主界面的定时关闭图标，按屏幕提示设置好定时时间，电缆控制盒102将按设定的时间执行汽车充电关闭功能。如果用户希望给充电枪上锁，点击手机App主界面的上锁图标，充电枪头103的电子锁105将锁住。如果用户希望给充电枪解锁，点击手机App主界面的解锁图标，充电枪头 103的电子锁105将开锁。

本实用新型所述电路工作原理：咪头接收单元1021将接收到的振动波转换为微小电信号，此信号通过电容C1隔直传递到“AA”点，通过IC2A放大器后，信号被放大。放大后的信号传递到“BB”点，放大倍数可以通过改变电阻R1、电阻R2的阻值大小进行调整。放大后的信号通过二极管D1检波，电阻R3、电阻R4、电容C3、电容C4滤波后，信号传递到“CC”点。+5V电源通过电阻R7、电阻R6、电阻R5对地分压后获得电压V1给放大器IC2A正极提供偏置电压，获得的电压V2给放大器IC2B负极提供偏置电压，放大器IC2B在本应用中工作在比较器模式，实现对信号的整形。IC2B输出端“DD”点得到整形后的脉冲信号，见附图3，此脉冲信号的不同波形对应相应的二进制编码，二进制编码代表了预约的控制命令。代表二进制编码的脉冲信号加到集成块IC1的一个输入脚，如本应用中的17脚RA2端。集成块IC1接收此脉冲信号，并对此脉冲信号进行解码。根据解码结果执行相应的控制操作。

本应用中可以是：编码“1001”表示控制继电器K1接通，电动汽车开始充电。编码“1011”表示控制继电器K1断开，电动汽车停止充电。编码“1100”表示控制MOS管Q2导通，充电枪头上锁，枪头被锁住不能拔下。编码“1110”表示控制MOS管Q2截止，充电枪头解锁，枪头可以拔下，等等。