CN104301369A - 用于bev充电器的车辆认证 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于BEV充电器的车辆认证。一种具有第一通信装置的车辆系统，所述第一通信装置被配置为基于车辆相对于屋内系统的位置和车辆标识选择性地与屋内系统的第二通信装置相关联。一种充电控制系统，被配置为响应于第一通信装置与第二通信装置之间的选择性关联而允许对车辆进行充电。

Description

用于BEV充电器的车辆认证
技术领域
本申请涉及对车辆进行认证，以用于纯电动车辆(BEV)充电器中。
背景技术
对BEV车辆进行充电可消耗远多于其它家用电器所消耗的电。结果，对BEV车辆进行充电可导致耗电增加。使未授权车辆在给定充电站中充电可导致与电相关的开支显著增加。本申请涉及在BEV充电站中的车辆的认证。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种适合于纯电动车辆(BEV)应用的车辆认证方法。
在一个实施例中，提供一种用于车辆上的车辆系统。所述车辆系统具有第一通信装置，所述第一通信装置被配置为基于车辆相对于屋内系统的位置和车辆标识符选择性地与屋内系统的第二通信装置相关联。所述系统还包括充电控制系统，被配置为响应于第一通信装置与第二通信装置之间的选择性关联而允许对车辆进行充电。
将理解，可以以各种方式来实现本发明的实施例。例如，充电控制系统还可被配置为响应于所述选择性关联而激活车辆充电器以对车辆进行充电。此外，第一通信装置还可被配置为将车辆标识符呈现给第二通信装置，用于认证。第一通信装置还可被配置为使得与第二通信装置的选择性关联是排他的。
在另一示例中，第一通信装置还可被配置为当车辆行驶超出第二通信装置的预定范围时，终止与第二通信装置的选择性关联。充电控制系统还可被配置为与电网通信以激活对车辆的充电。
将理解，本发明的各种实施例可包含适合本发明的特定应用的各种预期特征中的一个或更多个。
在本发明的另一实施例中，一种系统包括用在车辆上的包括第一通信装置的车辆系统。所述第一通信装置被配置为发送关联请求。所述关联请求包含认证信号和与车辆的位置相关的数据。所述系统还包括用在消费者屋内上的屋内系统。屋内系统包括第二通信装置，所述第二通信装置被配置为接收关联请求，并基于认证信号和与车辆的位置相关的数据选择性地使第一通信装置与第二通信装置关联。充电控制装置被配置为响应于第一通信装置与第二通信装置的关联而允许对车辆进行充电。
在另一实施例中，提供一种车辆。所述车辆包括具有第一通信装置的车辆系统。第一通信装置被配置为基于车辆相对于屋内系统的位置和车辆标识符与屋内系统的第二通信装置选择性地相关联。车辆系统被配置为响应于所述关联产生充电控制命令以使充电控制系统对车辆进行充电。
充电控制器还被配置为当第一通信装置与第二通信装置之间选择性关联时，允许车辆与位于充电器控制器上的主要感应充电器之间的连接。
充电控制器还被配置为从电网接收数据并向电网传递数据。
屋内系统还被配置为当从第一通信装置接收到关联请求时，对车辆进行认证。
提供一种包括具有第一通信装置的车辆系统的车辆，所述第一通信装置被配置为基于车辆与屋内系统的相对位置和车辆标识符与屋内系统的第二通信装置选择性地关联。车辆系统被配置为响应于所述关联，产生充电控制命令以使充电控制系统对车辆进行充电。
车辆系统还被配置为发送通信和从电网接收通信。
第一通信装置还将关联请求传递到第二通信装置。
关联请求还包括车辆标识符和认证协议。
当第一通信装置移动到屋内系统的预定范围之外时，终止第一通信装置与第二通信装置之间的选择性关联。
第一通信装置还被配置为仅与一个第二通信装置关联。
附图说明
图1示出基于车辆的计算系统(VCS)的示例框式拓朴图。
图2是在一个实施例中的车辆控制系统和充电设备的示意性框图。
图3是用于车辆的对接端口的示图。
图4是在一个实施例中的用于对车辆进行认证和充电的处理的流程图。
具体实施方式
图1示出用于车辆31的基于车辆的计算系统(VCS)1的示例框式拓朴图。这种基于车辆的计算系统1的示例为由福特汽车公司制造的SYNC系统。设有基于车辆的计算系统的车辆可包含位于车辆中的可视前端界面4。如果所述界面设置有例如触敏屏幕，则用户还可与所述界面交互。在另一示意性实施例中，通过按压按扭以及具有自动语音识别和语音合成的语音会话系统进行交互。
在图1中示出的示意性实施例1中，处理器3控制基于车辆的计算系统的操作的至少某一部分。设在车辆中的处理器允许命令和程序的车载处理。另外，处理器连接至非永久存储器5和永久存储器7两者。在该示意性实施例中，非永久存储器为随机存取存储器(RAM)并且永久存储器为硬盘驱动器(HDD)或闪存。
处理器还设有允许用户与处理器进行交互的多个不同的输入。在该示意性实施例中，设有麦克风29、辅助输入25(用于输入33)、USB(通用串行总线)输入23、GPS(全球定位系统)输入24和蓝牙输入15的全部。还设有输入选择器51，以允许用户在各种输入之间切换。在对麦克风和辅助连接器两者的输入被传递至处理器之前，通过转换器27将对麦克风和辅助连接器两者的输入从模拟信号转换为数字信号。尽管未示出，但与VCS通信的多个车辆组件和辅助组件可使用车辆网络(诸如但不限于CAN(控制器区域网络)总线)以向VCS(或其组件)传递数据或传递来自VCS(或其组件)的数据。
系统的输出可包括但不限于视觉显示器4和扬声器13或立体声系统输出。扬声器连接至放大器11并通过数字-模拟转换器9从处理器3接收其信号。还可分别沿19、21处示出的双向数据流产生至远程蓝牙装置(诸如PND(个人导航装置)54)或USB装置(诸如车辆导航装置60)的输出。
在一个示意性实施例中，系统1使用蓝牙收发器15与用户的移动装置53(例如，蜂窝电话、智能电话、PDA(个人数字助理)或具有无线远程网络连接能力的任何其它装置)进行通信17。移动装置随后可用于通过例如与蜂窝塔57的通信55来与车辆31外部的网络61进行通信59。在一些实施例中，蜂窝塔57可以为WI-FI接入点。
信号14代表了移动装置与蓝牙收发器之间的示例性通信。
可通过按钮52或类似输入来指示移动装置53与蓝牙收发器15进行配对。因此，向CPU指示车载蓝牙收发器将与移动装置中的蓝牙收发器进行配对。
可使用例如与移动装置53相关联的数据计划、话上数据或DTMF(双音多频)音调在CPU3与网络61之间对数据进行传递。可选择地，可能期望包括具有天线18的车载调制解调器63以便在语音带上在CPU3与网络61之间对数据进行传递16。移动装置53随后可通过例如与蜂窝塔57的通信55而被用来与车辆31之外的网络61进行通信59。在一些实施例中，调制解调器63可与蜂窝塔57建立通信20，以与网络61通信。作为非限制性示例，调制解调器63可以为USB蜂窝调制解调器并且通信20可以为蜂窝通信。
在一个示意性实施例中，处理器设有包括与调制解调器应用软件进行通信的API(应用编程接口)的操作系统。调制解调器应用软件可访问蓝牙收发器上的嵌入式模块或固件，以完成与远程蓝牙收发器(诸如设在移动装置中的蓝牙收发器)的无线通信。蓝牙是IEEE802PAN(个人区域网)协议的子集。IEEE802LAN(局域网)协议包括WI-FI并且与IEEE802PAN具有相当多的交叉功能。两者都适合于车辆内的无线通信。可以在该领域使用的其它通信方式为自由空间光通信(诸如IrDA(红外数据协议))和非标准的消费者IR(红外)协议。
在另一实施例中，移动装置53包括用于语音带或宽带数据通信的调制解调器。在话上数据的实施例中，当正在传输数据期间移动装置的拥有者可对装置说话时，可执行如频分复用的已知技术。在其它时间，当拥有者没有使用该装置时，数据传输能够使用整个带宽(在一个示例中为300Hz至3.4kHz)。尽管频分复用对于车辆与互联网之间的模拟蜂窝通信而言可能是常见的并且仍然在使用，但其已经很大程度上被用于数字蜂窝通信的码域多址(CDMA)、时域多址(TDMA)和空域多址(SDMA)的混合体代替。这些都是符合ITU IMT-2000(3G)的标准，并且为静止或者行走的用户提供高达2Mbs的数据传输速率以及为在移动车辆中的用户提供高达385kbs的数据传输速率。3G标准现正被为车辆中的用户提供100Mbs以及为静止用户提供1Gbs的数据传输速率的IMT高级(4G)所替代。如果用户具有与移动装置相关联的数据计划，则该数据计划可能允许宽带传输且系统可使用宽得多的带宽(加速数据传送)。在另一实施例中，移动装置53被安装至车辆31的蜂窝通信装置(未示出)所代替。在另一实施例中，ND(移动装置)53可以为能够通过例如(而非限制)802.11g网络(即Wi-Fi)或WiMax网络进行通信的无线局域网(LAN)装置。
在一个实施例中，输入数据可经由话上数据或数据计划通过移动装置、通过车载蓝牙收发器，并进入车辆内部处理器3。例如，在某些临时数据的情况下，数据可存储在HDD或其它存储介质7上，直至不再需要所述数据的时候。
可与车辆进行交互的其它源包括具有例如USB连接56和/或天线58的个人导航装置54、具有USB62或其它连接的车辆导航装置60、车载GPS装置24、或者具有与网络61的连接能力的远程导航系统(未显示)。USB是一类串行网络协议中的一种。IEEE1394(火线)、EIA(电子工业协会)串行协议、IEEE1284(并口)、S/PDIF(索尼/飞利浦数字互联格式)和USB-IF(USB应用者论坛)形成了装置-装置串行标准的骨干。多数协议可实施为用于电通信或光通信。
另外，CPU能与各种其它的辅助装置65进行通信。这些装置可通过无线连接67或有线连接69来连接。辅助装置65可包括但不限于个人媒体播放器、无线健康装置、便携式计算机等。
另外或可选择地，CPU可使用例如车辆端长距离通信器71收发器来连接到基于车辆的无线路由器73。这可允许CPU在本地路由器73的范围内连接到远程网络。
除了具有通过位于车辆中的车辆计算系统执行的示例性处理之外，在特定实施例中，还可以通过与车辆计算系统进行通信的计算系统来执行示例性处理。这样的系统可包括但不限于无线装置(例如但不限于移动电话)或者通过无线装置连接的远程计算系统(例如，但不限于服务器)。总体上，这样的系统可被称为与车辆相关联的计算系统(VACS)。在特定实施例中，VACS的特定组件可以根据系统的特定实施方式而执行处理的特定部分。通过示例并且是非限制的方式，如果处理具有使用配对的无线装置发送或者接收信息的步骤，则由于该无线装置不会与自身进行信息的“发送和接收”，因此该无线装置很可能不执行该处理。本领域的普通技术人员将理解何时不适合对给定解决方案应用特定VACS。在所有解决方案中，预期至少位于车辆本身中的车辆计算系统(VCS)能够执行示例性处理。
图2是车辆控制系统和充电设备的示意性框图。当前，对于许多插电式混合电动车辆(PHEV)，对车辆31进行充电所需的电力与其它系统相比较高。这可导致系统消耗增加以及电费账单增加。因此，未授权用户在可用在消费者屋内的屋内系统(premise system)中对他们的车辆进行充电的可能性可导致屋内系统的拥有者的电费账单过高。本申请确保在允许车辆在屋内系统90上充电之前对车辆进行认证。在认证处理中，屋内系统90将在充电之前确认车辆31被授权使用位于屋内系统90上的特定充电器。屋内系统90包括充电器(诸如EVSE充电器92)和充电控制装置(诸如EVSE控制器94)。
车辆31配备有第一通信装置，诸如，车辆端短距离通信器75。车辆31驶入屋内系统90中。车辆31具有与屋内系统90连接的车辆充电器120以便对车辆进行充电。屋内系统90配备有第二通信装置，诸如，EVSE短距离通信器96。在一个实施例中，EVSE控制器94还通过第三通信装置(诸如，EVSE长距离通信器98)与电网(诸如，AMI智能电表100)通信。在另一实施例中，EVSE控制器94可使用车辆端长距离通信器78与AMI智能电表通信。
一旦EVSE控制器94认证了车辆31，EVSE短距离通信器96(第二通信装置)就与车辆短距离通信器75进行关联。可仅在两个装置关联时对车辆进行充电。EVSE短距离通信器96的示例可以是RFID接收器。然而，可存在可被用作EVSE短距离通信器96的其它装置。EVSE长距离通信器98的示例可以是WI-FI无线电通信器。当车辆31驶入屋内系统90时，车辆端短距离通信器75可将信号发送到EVSE短距离通信器96，以向EVSE控制器94提醒存在车辆31。EVSE短距离通信器96仅可接收源于短距离内的信号。因此EVSE控制器94识别车辆31在对接范围之内。
EVSE长距离通信器98和车辆端长距离通信器78可与云服务器99进行交互。云服务器99可以是远程服务器。云服务器99可包含数据库97。数据库97包含针对特定屋内系统90的允许的车辆的列表。当EVSE短距离通信器96从车辆接收到认证请求时，EVSE控制器94使用EVSE长距离通信器98与云服务器99通信。云服务器99通过数据库97验证车辆是否是允许的车辆。
EVSE控制器94可使用云服务器99与AMI智能电表100通信。EVSE长距离通信器98与云服务器99通信，云服务器99随后与AMI智能电表100通信。云服务器99可从其它车辆的AMI智能电表100收集信息并尝试将充电模式和时间最优化。
电动车辆的增加的适应性可导致对电网的使用和需求增加。如果电网不能适应这种对电网的增加的使用和需求，则这种使用和需求可导致诸如电力中断和迟延的问题。近来，公共事业和汽车公司一直致力于开发AMI智能电表100以解决由电动车辆使用增加所引起的这些问题。AMI智能电表100可以收集与特定车辆能量使用相关的信息并使用该数据适应对电网的多种使用和消耗。现今，电网不能接收关于与电动车辆有关的电力使用的实时信息。使用与电动车辆的能耗相关的实时信息可允许电网检测并响应于可能发生的超负荷。电网还可以减轻或避免断电并防止服务中断。
AMI智能电表100可位于屋内。AMI智能电表100还可具有来自电网(未示出)的附加信息，以允许AMT智能电表100与电网通信从而访问与费用和使用相关的信息。使用来自电网的电可基于不同使用时间和位置产生不同的费用。如果车辆能够从电网直接得到信息，则车辆可被编程为使充电最优化，使得成本最划算。现今，虽然许多建筑可配备有AMI智能电表100来收集与总体电力使用相关的信息，但是这些电表不能与PHEV直接交互。
图3是在屋内系统对车辆充电的示图。屋内系统90具有EVSE充电器92。EVSE充电器92的示例可以是磁感应充电器。EVSE充电器92配备有初级充电线圈110。车辆31配备有次级充电线圈112。屋内系统90还具有控制到EVSE充电器92的电流的EVSE控制器92。
图4是示出在本发明的实施例中车辆与屋内系统之间的关联处理的流程图。在框200中，屋内系统90与车辆31彼此关联以确保屋内系统90对被授权在特定端口进行充电的认证车辆进行充电。更详细地讲，车辆31包括具有第一通信装置的车辆系统，屋内系统90包括第二通信装置，诸如EVSE短距离通信器96(图2)。在框200，第一通信装置(诸如EVSE短距离通信器75(图2))将关联请求发送到第二通信装置。可基于车辆相对于屋内系统的位置和车辆标识发生选择性关联。关联请求可以是被发送到EVSE短距离通信器96的具有唯一验证信息的信号。
在框202，充电控制器对车辆31进行认证。车辆31发送验证信息，其中，验证信息可包括本领域已知的加密认证协议，诸如RSA协议。EVSE长距离通信器98可向云服务器99发送请求以确定车辆是否是许可车辆。云服务器99可访问数据库97以确定该特定车辆是否是许可车辆之一。如果车辆31是许可车辆，则EVSE控制器94允许EVSE充电器92与车辆31电连接。
在框204，屋内系统90与车辆相关联。一旦两个装置形成认证且可排他(如果需要)的通信链接，就发生关联。其还防止未授权车辆使用屋内系统90对它们的电池进行充电。在一个特定实施例中，EVSE短距离通信器96可将唯一的短距离脉冲发送到车辆端短距离通信器75。车辆端短距离通信器75可返回脉冲以指示在屋内系统90附近存在车辆。EVSE短距离通信器96使用其发送脉冲的时间与其从车辆接收返回脉冲的时间之间的时间差来确定车辆的位置。如果返回时间超过预分配量，则屋内系统90可因认证车辆在充电范围之外而关闭。此外，EVSE短距离通信器96(还被称为第二通信装置)确保关联是排他的。这意味着当第二通信装置与第一通信装置(车辆端短距离通信器75)相关联时，第二通信装置不能与另一第一通信装置相关联。
在框206，屋内系统90与AMI智能电表100通信以允许车辆进行充电。EVSE长距离通信器98可与电网通信并实现对屋内系统90的供电。EVSE控制器94可允许屋内系统90对车辆31进行充电。一旦车辆31被充电，EVSE控制器94就可使用EVSE长距离通信器98与电网通信以断开对屋内系统90的供电。在另一实施例中，车辆端长距离通信器可与电网通信。可选择地，屋内系统90(还被称为充电控制系统)被配置为响应于第一通信装置与第二通信装置之间的关联而允许对车辆进行充电。
这里公开本发明的详细实施例；然而，将理解，公开的实施例仅是示例性的，可以以各种形式和替代形式实现本发明。附图不必按比例，可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此，这里公开的特定结构和功能细节将不被解释为限制性的，而仅被作为用于教导本领域技术人员以不同形式使用本发明的代表性基础。

Claims (10)

1.一种系统，包括：
车辆系统，用于车辆上，所述车辆系统包括第一通信装置，所述第一通信装置被配置为基于(i)车辆与屋内系统的相对位置和(ii)车辆标识符选择性地与远离车辆的屋内系统的第二通信装置相关联；
充电控制系统，被配置为响应于第一通信装置与第二通信装置之间的选择性关联而允许对车辆进行充电。
2.如权利要求1所述的系统，其中，充电控制系统还被配置为响应于所述选择性关联而激活车辆充电器以对车辆进行充电。
3.如权利要求1所述的系统，其中，第一通信装置还被配置为将车辆标识符呈现给第二通信装置，用于认证。
4.如权利要求1所述的系统，其中，第一通信装置还被配置为使得与第二通信装置的选择性关联是排他的。
5.如权利要求1所述的系统，其中，第一通信装置还被配置为当车辆行驶超出第二通信装置的预定范围时，终止与第二通信装置的选择性关联。
6.如权利要求1所述的系统，其中，充电控制系统还被配置为与电网通信以激活对车辆的充电。
7.一种系统，包括：
车辆系统，用在车辆上，车辆系统包括第一通信装置，所述第一通信装置被配置为发送包含认证信号和与车辆的位置相关的数据的关联请求；
屋内系统，用在消费者屋内，屋内系统包括第二通信装置，所述第二通信装置被配置为接收关联请求，并基于认证信号和与车辆的位置相关的数据选择性地使第一通信装置与第二通信装置关联；
充电控制装置，被配置为响应于第一通信装置与第二通信装置的关联而允许对车辆进行充电。
8.如权利要求7所述的系统，其中，第一通信装置还被配置为当车辆行驶超出第二通信装置的预定范围时，终止与第二通信装置的关联。
9.如权利要求7所述的系统，其中，充电控制装置还被配置为与电网通信以激活屋内系统上的充电器。
10.如权利要求7所述的系统，其中，第一通信装置还被配置为使得与第二通信装置的选择性关联是排他的。
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