CN103400510B - 基于rfid的电动汽车多车位无线互动系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于RFID的电动汽车多车位无线互动系统及其方法。该系统包括车载终端、电子标签、读卡器、车位终端，以及区域调度中心。工作时，通信建立过程如下：车位终端将读卡器读到的电子标签信息通过以太网发送区域调度中心，区域调度中心通过广播消息给车载终端分配地址时以读到的电子标签作为凭证，车载终端校验凭证后，接受地址分配。通信释放过程包括：主动离线式、请求超时式。所述无线互动系统及其互动方法给出了一种严密的通信建立过程和可靠的通信释放过程，确保了多辆汽车接入互动时信息流无线流动的有序和可靠。

Description

基于RFID的电动汽车多车位无线互动系统及其方法

技术领域

本发明涉及射频识别技术领域，尤其是一种基于RFID的电动汽车多车位无线互动装置及其方法。

背景技术

随着石油、煤炭等传统能源的枯竭以及环境问题的加重，节能减排、减少对化石燃料的依赖，发展新能源技术已成为我国经济可持续发展迫切需要解决的问题。作为解决交通、能源和环境问题的重要手段，电动汽车以电能驱动电机，是未来汽车工业发展的方向，也是我国重点发展的战略性产业之一。随着电动汽车数量增加，其大规模充放电将对电网产生重要影响。通过智能电网的优化调度，能够使接入电网的电动汽车起到削峰填谷、平抑波动的作用。

电动汽车充放电包括有线和无线方式。其中无线方式没有线缆连接，提高了电动汽车与电网的互动能力，使得驾驶者能够更加便捷地完成充电，电力公司的负荷调度更加灵活。电动汽车无线充放电的研究为，如何实现电动汽车停在车位上时，能够根据用户意愿，进行充电。其中的车网互动包括电力流的无线互动和信息流的无线互动。当前无线电能传输的技术能够实现电力流的无线互动，以及信息流的点对点的无线互动，不能够解决下列技术问题为：一、在电动汽车到达车位时，知道与区域调度中心进行通信的电动汽车到达的是哪一个车位；二、在电动汽车进入车位后，电动汽车如何分配地址；三、电动汽车离开后，区域调度中心如何回收地址。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提供一种基于RFID的电动汽车多车位无线互动系统及其方法，实现电动汽车在无线充电车位时，区域调度中心对多个车位上的电动汽车进行在位检测、通信地址分配以及通信地址收回功能。

技术方案：一种基于RFID的电动汽车多车位无线互动系统，包括车载装置、车位装置，以及区域调度中心；其中：

所述车载装置包括电子标签和安装在电动汽车上的车载终端；所述电子标签中预先存储汽车ID信息；所述车载终端包括微处理器、连接所述微处理器的第一无线通信模块；所述车载终端用于接收并确认所述区域调度中心分配的通信地址，或在接收到所述区域调度中心发出的通信地址收回查询请求后，反馈离线信号；

所述车位装置包括分别连接所述区域调度中心的N个控制电动汽车充电的车位终端，所述每个车位终端分别连接一个读卡器；所述读卡器用于读取所述电子标签中存储的汽车ID信息，并传输到对应连接的所述车位终端，所述车位终端用于将接收到的汽车ID信息传输到所述区域调度中心；其中N为1≤N≤247的自然数；

所述区域调度中心包括服务器，以及连接所述服务器的第二无线通信模块；所述服务器用于根据接收到的汽车ID信息分配通信地址，并通过所述第二无线通信模块将所述通信地址和汽车ID信息以广播方式发出；同时所述服务器通过所述第二无线通信模块发出地址收回查询请求,并根据所述车载终端发出的离线信号完成通信地址的收回。

作为本发明的优选方案，所述车载终端通过所述第一无线通信模块与所述区域调度中心之间以433MHz无线链路通信。

作为本发明的优选方案，所述读卡器埋入车位中央位置，与所述车位终端连接的接口遵从RS232接口协议或Wiegand26协议。

一种基于上述系统的电动汽车多车位无线互动方法，包括汽车入位时通信地址分配和汽车离位时通信地址收回步骤：

步骤1)，汽车入位时通信地址分配：

步骤1.1)，当电动汽车进入某一车位后，该车位上的读卡器读取电子标签中汽车ID信息，并将所述汽车ID信息传输给对应连接的车位终端，所述车位终端根据Modbus协议，将汽车ID信息传输到区域调度中心；

步骤1.2)，所述区域调度中心的服务器负责通信地址的分配，所述服务器根据接收的汽车ID信息，为电动汽车的车载终端选择地址表中未被占用的地址，并通过第二无线通信模块以广播方式向所述车载终端发还汽车ID信息和通信地址，所述服务器同时将地址表中该地址的项目写为“占用”；

步骤1.3)，所述车载终端通过第一无线通信模块接收所述区域调度中心发还的汽车ID信息和通信地址信息后，将接收到的汽车ID信息和自带的电子标签中存储的汽车ID信息进行比对，如果相符则接受分配的通信地址，并发送确认字符到所述区域调度中心完成通信地址的分配，完成通信地址的分配；

步骤2)，汽车离位时通信地址收回：

根据Modbus协议，当所述区域调度中心通过所述第二无线通信模块以广播方式发出通信地址收回查询请求后，若所述区域调度中心接收到所述车载终端发出的离线信号，则判定汽车离线并进行通信地址回收，并将区域调度中心的地址表中相应地址项目写为“未占用”；

若当所述区域调度中心连续三次发出通信地址收回查询请求后，均未收到所述车载终端返回离线信号，则判定汽车离线并进行回收通信地址操作。

有益效果：电动汽车无线充电技术中，由于汽车到来的不确定性，当有新的汽车到来时，区域调度中心需要对电动汽车进行动态的地址分配，当汽车驶离时，需要将通信地址及时收回。本发明的基于RFID的电动汽车多车位无线互动系统及其互动方法根据Modbus协议的特点，通过在车位上的读卡器读取不同汽车电子标签中存储的汽车ID信号，通过广播方式有效解决了电动汽车进入车位时的通信地址分配问题。并且根据Modbus协议的特点，采用主动式和被动式两种通讯形式，解决了电动汽车的离线时和区域调度中心的地址回收问题，保证了信息流的可靠，从而实现了电动汽车在无线充电车位时，区域调度中心对多个车位上的电动汽车进行在位检测、通信地址分配以及通信地址收回的功能。基于Modbus协议，充电站区域调度中心能够完成主从式的点对多点的无线通信，网络规模可达247台从机。

附图说明

图1为本发明系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1所示，一种基于RFID的电动汽车多车位无线互动系统包括车载装置、车位装置，以及区域调度中心。

其中：车载装置包括电子标签和安装在电动汽车上的车载终端。电子标签中预先存储汽车ID信息。该电子标签可以是有源电子标签或无源电子标签，若为有源电子标签，该电子标签可以固定在电动汽车底盘中心位置。车载终端包括微处理器、连接微处理器的无线通信模块。无线通信模块通过UART接口与车载终端微处理器相连接，能够通过无线信道与区域调度中心通信。该车载终端还包括电池管理系统和人机交互系统，车载终端微处理器通过CAN总线接口与电池管理系统相连。人机交互系统连接微处理器，通过触摸屏实现显示电池信息、车辆信息、车位上给电动汽车充电的电网信息。车载终端用于接收并确认区域调度中心分配的通信地址，或在接收到区域调度中心发出的通信地址收回查询请求后，反馈离线信号。

车位装置包括分别连接区域调度中心的N个控制电动汽车充电的车位终端，每个车位终端分别连接一个读卡器。每个车位终端包括微处理器，以及连接该微处理器的智能开关。读卡器可以埋入车位中央位置，并通过RS232接口或遵循Wiegand26协议与车位终端相连，当有源电子标签固定在电动汽车底盘中心位置时，当电动汽车驶入车位时，能够恰好在车位读卡器上方。读卡器用于读取电子标签中存储的汽车ID信息，并通过UART接口传输到对应连接的车位终端处理器，车位终端处理器通过以太网将车辆的ID信息发送给区域调度中心。在接收到区域调度中心命令时，该车位终端处理器通过控制智能开关控制连接该终端的充放电装置。

区域调度中心包括服务器，以及连接服务器的无线通信模块。服务器用于根据接收到的汽车ID信息分配通信地址，并通过该无线通信模块将通信地址和汽车ID信息以广播方式发出。同时服务器通过该无线通信模块发出地址收回查询请求,并根据车载终端发出的离线信号完成通信地址的收回。

其中，车载终端无线通信模块与所述区域调度中心无线通信模块之间以433MHz无线链路通信。

基于上述系统的电动汽车多车位无线互动方法，包括汽车入位时通信地址分配和汽车离位时通信地址收回步骤：

步骤1)，汽车入位时通信地址分配：

步骤1.1)，当电动汽车进入某一车位后，该车位上的读卡器读取电子标签中汽车ID信息，并将汽车ID信息传输给对应连接的车位终端，车位终端根据Modbus协议，将汽车ID信息通过工业以太网交换机传输到区域调度中心；

步骤1.2)，区域调度中心的服务器负责通信地址的分配，服务器根据接收的汽车ID信息，为电动汽车的车载终端选择地址表中未被占用的地址，并通过第二无线通信模块以广播方式向车载终端发还汽车ID信息和通信地址，服务器同时将地址表中该地址的项目写为“占用”；该通信地址的格式为通信地址+汽车ID长度+汽车ID；

步骤1.3)，车载终端通过无线通信模块接收区域调度中心发还的汽车ID信息和通信地址信息后，将接收到的汽车ID信息和自带的电子标签中存储的汽车ID信息进行比对，如果相符则接受分配的通信地址，并发送确认字符到区域调度中心完成通信地址的分配，完成通信地址的分配，其中确认字符包括通信地址和通信数据。这样能够保证同一信道中在同一时间只有两台设备在收发，避免了设备间的冲突。此后，电动汽车作为从机，区域调度中心作为主机，进行通信。

用户根据车载终端上人机交互系统显示的信息，通过触摸屏设置相关互动意愿。车载终端微处理器读取电池管理系统的信息后，作出是否发出充电请求的决策，并发送至人机交互装置供用户作出是否充电决定；如需要充电，则由无线通讯系统向区域调度中心发送充电请求。在接收到区域调度中心的确认命令时，该车位终端处理器通过控制智能开关控制连接该终端的充放电装置，从而开始为电动汽车充电。

步骤2)，电动汽车驶离车位时，通讯的结束和地址回收采用如下手段：

根据Modbus协议，当区域调度中心通过第二无线通信模块以广播方式发出地址收回查询请求后，若区域调度中心接收到车载终端发出的离线信号，则判定汽车离线并进行通信地址回收，并将区域调度中心的地址表中相应地址项目写为“未占用”；

若当区域调度中心连续三次发出通信地址收回查询请求后，均未收到车载终端返回离线信号，则判定汽车离线并进行回收通信地址操作。

当前Modbus协议标准为GB/T19582-2008，包括Modbus应用协议、Modbus协议在串行链路上的实现指南、Modbus协议在TCP/IP上的实现指南。区域调度中心的无线通信模块使用串行通信的透明传输模块，配置结束后为透明的串口线，使用的点对多点的通信即依据GB/T19582-2008.2 Modbus协议在串行链路上的实现指南。

在正常通信时，若汽车需要离线，不能直接主动发送离线信息，需要等待主机发送查询命令后，在返回的信息中附加离线命令。根据Modbus协议要求，当主机(区域调度中心)发出查询请求时，接收到从机(电动汽车)发出的离线讯号，则判定从机离线并收回地址。依据Modbus协议，每个主机一共会有247个从机，为保证通信可靠性，使用9600bps波特率。依据实时性和实际操作，会存在以下问题：电动汽车(从机)在驶离时未必会发送离线命令；在车位上的电动汽车未必愿意参与车网互动；主动式离线可能因为通讯错误而失败。若主机(区域调度中心)连续三次发送通信地址收回查询请求，均未收到从机的返回信息，则判定从机离线并收回地址。

综上所述，本发明所述的基于RFID的电动汽车多车位无线互动系统及其方法能够解决电动汽车进入车位后与充电站中心的通信问题。在多辆电动汽车存在的前提下，能够保证信息流的完全无线的流动。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于RFID的电动汽车多车位无线互动系统，其特征在于：包括车载装置、车位装置，以及区域调度中心；其中：

所述车载装置包括电子标签和安装在电动汽车上的车载终端；所述电子标签中预先存储汽车ID信息；所述车载终端包括微处理器、连接所述微处理器的第一无线通信模块；所述车载终端用于接收并确认所述区域调度中心分配的通信地址，或在接收到所述区域调度中心发出的通信地址收回查询请求后，反馈离线信号；

所述车位装置包括分别连接所述区域调度中心的N个控制电动汽车充电的车位终端，每个车位终端分别连接一个读卡器；所述读卡器用于读取所述电子标签中存储的汽车ID信息，并传输到对应连接的所述车位终端，所述车位终端用于将接收到的汽车ID信息传输到所述区域调度中心；其中N为1≤N≤247的自然数；

所述区域调度中心包括服务器，以及连接所述服务器的第二无线通信模块；所述服务器用于根据接收到的汽车ID信息分配通信地址，并通过所述第二无线通信模块将所述通信地址和汽车ID信息以广播方式发出；同时所述服务器通过所述第二无线通信模块发出地址收回查询请求,并根据所述车载终端发出的离线信号完成通信地址的收回。

2.根据权利要求1所述的一种基于RFID的电动汽车多车位无线互动系统，其特征在于：所述车载终端通过所述第一无线通信模块与所述区域调度中心之间以433MHz无线链路通信。

3.根据权利要求1所述的一种基于RFID的电动汽车多车位无线互动系统，其特征在于：所述读卡器埋入车位中央位置，与所述车位终端连接的接口遵从RS232接口协议或Wiegand26协议。

4.一种基于权利要求1所述系统的电动汽车多车位无线互动方法，其特征在于：包括汽车入位时通信地址分配和汽车离位时通信地址收回步骤：

步骤1)，汽车入位时通信地址分配：

步骤1.1)，当电动汽车进入某一车位后，该车位上的读卡器读取电子标签中汽车ID信息，并将所述汽车ID信息传输给对应连接的车位终端，所述车位终端根据Modbus协议，将汽车ID信息传输到区域调度中心；

步骤1.2)，所述区域调度中心的服务器负责通信地址的分配，所述服务器根据接收的汽车ID信息，为电动汽车的车载终端选择地址表中未被占用的地址，并通过第二无线通信模块以广播方式向所述车载终端发还汽车ID信息和通信地址，所述服务器同时将地址表中该地址的项目写为“占用”；

步骤1.3)，所述车载终端通过第一无线通信模块接收所述区域调度中心发还的汽车ID信息和通信地址信息后，将接收到的汽车ID信息和自带的电子标签中存储的汽车ID信息进行比对，如果相符则接受分配的通信地址，并发送确认字符到所述区域调度中心完成通信地址的分配；

步骤2)，汽车离位时通信地址收回：

根据Modbus协议，当所述区域调度中心通过所述第二无线通信模块以广播方式发出通信地址收回查询请求后，若所述区域调度中心接收到所述车载终端发出的离线信号，则判定汽车离线并进行通信地址回收，并将区域调度中心的地址表中相应地址项目写为“未占用”；

若当所述区域调度中心连续三次发出通信地址收回查询请求后，均未收到所述车载终端返回离线信号，则判定汽车离线并进行回收通信地址操作。