基于迪文EKT043与微信支付的电动自行车充电桩

基于迪文EKT043与微信支付的电动自行车充电桩

马腾飞,刘思捷,张康,刘卓,刘帆

河北农业大学机电工程学院 邮编：071001

摘 要

针对目前电动车充电困难以及容易造成火灾的情况,设计了一种基于迪文EKT043 评估板的小区民用微信扫码支付电动车充电桩,可以解决电动车充电困难并存在安全隐患的问题。

该充电桩的软件系统由微信计费系统、控制系统两部分组成。计费系统实现了收费采用微信进行结算,通过计时控制继电器的通断实现电动车充电。每台充电桩可以控制6路负荷的通断。

关键词：迪文EKT043 开发板；微信支付；电动自行车

ABSTRACT

In view of the current difficult charging problems and easy to cause fire, a residential civil wechat scan code payment electric vehicle charging pile based on Diwen EKT043 evaluation board is designed, which can solve the problem of difficult charging of electric vehicles and hidden safety risks.

The software system of the charging pile consists of two parts: wechat charging system and control system. The billing system realizes the use of wechat for billing and charging of electric vehicles through the on-off of timing control relays. Each charging pile can control the on-off of 6 loads.

Key words: Diwen EKT043 development board； wechat Payment； electric bicycle

第1章  绪论

1.1   背景

现在电动自行车走进千家万户，而充电问题成了亟待解决的问题。电动车难入楼、电池重量大，许多原因导致社区内难以进行充电。于是私自乱接乱拉电线的现象层出不穷，“飞线”充电屡见不鲜，随之而来的就是火灾频发，事故不断。

2021年5月20日，国家发改委、国家能源局发布《关于进一步提升充换电基础设施服务保障能力的实施意见(征求意见稿)》，其中明确提出完善居住社区充电桩建设推进机制[1]。当充电引发的安全顾虑已经成为整个电动车行业的常态，解决现有安全隐患也已经成为充电桩建设迫在眉睫的问题。

1.2   现行电动自行车充放电特性

通常，电动自行车锂电池有两种规格：36V和48V，而以36V为最普遍， 36V锂电池的充电终止电压是40V±1%；充电电流2A±5%；正常放电电流为0.1C，最大放电电流为2C，放电终止电压为27.5V±1%。

电动车购买后会配备适合的电源适配器，充电只要先将充电器输出接口插入到电动车输入接口，再将充电器输入接口接入220V系统电源即可充电，一般情况下，36V锂电池充满大约要6~7个小时。

第2章系统构架

充电桩系统由充电终端、云服务器、手机客户端组成。充电终端用于为用户充电并将充电设备的信息上报云服务器,手机客户端以微信为平台, 通过二维码将用户与服务器连接, 用户可以通过微信完成支付。云服务器负责接收数据、保存数据、发布等功能, 为用户和运营者提供业务请求[2]。

用户手机客户端通过手机的4G、WiFi等方式与云服务器建立连接;充电终端用4G模块或WiFi模块与云服务器建立连接。用户通过人机交互界面选择输
电端口，再通过手机微信扫描对应二维码进行付款充电[3]。

图1  总系统框图

第3章处理器单元设计

3.1  主要器件及其特性

3.1.1迪文EKT043开发板

本设计使用了EKT043 评估板，并采用 T5L1 驱动 4.3 寸 480*272 TFT 屏，并配套电容触摸屏，评估板通过 USB 接口读写 DGUS 变量存储器和下载图片、字库，方便 DGUS 调试；保留迪文 WiFi 模块装配位置，方便接入迪文云（WiFi 模块和 USB 都占用 UART1 接口，波特率 921600bps）。

迪文T5L芯片拥有强大的计算能力和处理速度，能够在短时间内完成大量的计算任务；采用了先进的节能技术，将功耗控制在较低水平，能够延长电池寿命，提供更长的续航时间

同时，迪文T5L芯片采用了安全性强的设计和加密技术，确保用户数据的保密性和完整性。

3.1.2六路电磁继电器

电磁继电器是一种常见自动断续的电气控制元件，被广泛应用于自动控制与通信领域。其本质就是由电磁作用来控制电路的一个电动开关，通过电磁铁的吸合与释放来控制开关的闭合与断开。本设计采用六路电磁继电器模块，继电器输入的信号为迪文EKT034开发板输出的微小电信号，使用时只要把需要控制的电路接到触点上即可利用继电器的继电特性达到控制的目的 。

电磁继电器具有隔离功能，继电器的输入和输出之间隔离，提高电路的稳定性与可靠性。通过小电流控制大电流设备的电路通断，节省电力消耗，保护电动自行车充电住。

3.1.3 WiFi模块

WIFI模块是一种用于无线通信的设备，它可以实现物联网设备与互联网之间的无线连接。通过WIFI模块，物联网设备可以连接到互联网，实现远程控制、数据传输等功能。

本设计采用与开发板适配的迪文WiFi-10模块，利用迪文公司已架设的云服务器进行联网以及数据的传输处理。手机端以及后台管理通过 MQTT 服务器进行服务器间数据通讯和交互。手机端主要实现远程 UI 功能和变量修改功能；后台管理可以实现变量修改控制和文件升级功能。

3.2   程序流程设计

3.2.1程序设计流程主要方面

（1）输入检测：程序需要监测电动车充电接口是否插入，并检测电池电压和充电电流等参数。

（2）充电控制：根据输入检测结果，程序需要判断充电状态，包括待机、充电中和充满三种状态，并控制充电桩和充电设备的相应操作。

（3）充电保护：程序需要实现充电过程中的保护功能，例如过流保护、过压保护和温度保护等，以确保电池和充电设备的安全。

（4）充电记录：程序可以记录充电开始时间、充电时长和充电量等信息，便于用户查询和统计。

（5）用户界面：程序可以提供一个用户界面，显示充电状态和相关信息，并提供操作选项，如开始充电、停止充电等。

（6）计费和支付：根据用户所支付金额提供相应充电时长，允许用户通过支付渠道付款。

（7）故障处理：监测充电桩的故障状态并进行处理。例如，检测充电桩的连接异常、电源异常等情况，并发送警报或采取相应的故障处理措施。

（8）数据统计与管理：收集充电桩的使用数据，例如充电次数、充电时间、充电量等，并提供数据统计和管理功能，方便运营人员进行分析和管理。

3.2.2  实际流程

在用户选择充电端口并插入充电器，系统监测是否插入牢固，待检查无误用户缴纳金额后开始充电，如图2所示：

图2  预想流程图

3.3  人机交互设计

3.3.1  人机交互组成

人机交互设计主要包括指示灯设计和触摸显示屏界面设计。指示灯设计需要考虑在不同情况下给用户明确的充电状态指示；而触摸显示屏界面设计则是为了方便用户进行支付和充电详细信息的查看。

3.3.2  指示灯设计

电动自行车充电器指示灯是指用于指示电动自行车充电器工作状态的一种灯光器件。一般而言，它分为灭灯、亮绿灯、亮红灯三种类型。当充电器处于充电状态时，绿灯会亮起，表示充电器正常且已经接通电源，并且正在对电动自行车进行充电。当充电时间结束，此时充电器会自动停止充电，并且绿灯会熄灭。

当充电器处于异常状态时，红灯会亮起，表示充电器出现了故障或者电动自行车连接不正常。此时需要及时检查充电器和电动自行车的连接状态，找出故障原因并加以修复。

3.3.3触摸显示屏界面设计

开始界面为六路充电口，且有指示灯提醒方便用户选择充电端口。在选择点击空闲端口后，页面跳转为支付页面，屏幕中显示二维码，用户使用微信扫描后手机出现微信小程序支付选项，选择所需充电时长并进行相应金额支付，待数据上传云端，触摸屏页面跳转出“开始充电”、“停止充电”选项，点击“开始充电”，充电柱开始工作。后页面再次跳转到六路充电口实时状态。

在开始页面点击自己所选充电端口，页面即跳转到充电详情页面，显示实时电压电流以及还剩时长，方便用户查看。

第4章微信支付设计

在注册微信支付商户账号后开发一款简便支付程序，在用户扫描二维码后进入程序页面，选择所需充电时间并进行支付。在程序中集成微信支付功能，调用相关API进行支付请求、订单生成和回调处理等。

使用现有迪文架设云端，将充电桩与小程序进行连接，确保可以实时获取充电桩的状态和实时数据。用户通过小程序选择充电时长，触发支付流程，调用微信支付API进行支付操作，完成支付后生成订单。支付成功后，小程序通知充电桩开始供电。

第5章结语

本文实现了一种基于微信的公用电动自行车充电桩设计。系统包括充电桩终端、手机客户端和云服务器三部分。本文主要介绍充电终端设计, 首先对充电桩的系统构架设计描述, 然后进行对迪文EKT043 评估板的各项系统设计进行论述，包括程序流程、人机交互、触摸屏开发等。本文的设计方案预想能够控制多路桩口通断, 用户可以使用微信客户端进行操作[4]。

参考文献

[1]黄钰涵.两部门：拟加快推进居住社区充电设施建设安装[EB/OL].（2021-05-20）[2023-08-25]. https://www.chinanews.com.cn/cj/2021/05-20/9481414.shtml

[2]《浅谈微信与ID卡支付的公用电动自行车充电桩及应用》安科瑞电气股份有限公司[Z]

[3]陈富安,白超杰.微信与ID卡支付的公用电动自行车充电桩[J].单片机与嵌入式系统应用,2019,19(07):81-85.

[4]王佳佳,孙玉涛.蚌埠市电动自行车充电站的现状和前景的调研[J].高新技术产业发展, 2012 (7) :28-29.

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