CN104539427A - 一种基于身份验证的无线充电电能计量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于身份验证的无线充电电能计量方法，计量该系统由数据中心、无线充电站、电动车三部分组成，通过分别安装在电动车和充电站的电表计量电动车的充电量，充电站将所计量电量发送给电动车请求对方确认，电动车将充电站所计算电量和自身所计算电量比较，如误差在可接受范围，则发送确认信息给充电站；充电站根据电动车的确认信息向数据中心申请支付，数据中心从电动车相应的用户账户中扣除相应费用；由经过认证的充电站和充电汽车自行进行电能计量，并双方进行数据确认后，充电站向数据中心申请扣款，在数据中心内完成扣费，解决了无线充电电能无法计量和收费问题。

Description

一种基于身份验证的无线充电电能计量方法

技术领域

本发明涉及无线充电领域，具体涉及一种基于身份验证的无线充电电能计量方法。

背景技术

随着国际社会对碳排放的关注，电动车的前景越来越被看好。但电动汽车行驶距离受电池容量限制，在一定程度上限制了当前电动汽车的普及。无线充电技术可以极大的降低远距离行驶对大容量电池的依赖。并且无线充电极为便捷，可以做到行驶中充电。因此目前，这一技术不光是电力电子领域的研究热点，各大汽车企业也投入巨资进行这方面的研究。目前奔驰、宝马、沃尔沃都已有支持无线充电的车型。英国、瑞士、韩国等都已经或者马上建设实验性道路供无线充电汽车运行。

随着无线充电技术的广泛采用，道路、停车场、公交车站都可能被改造成无线充电电源。

这就带来了电能如何测量的问题。有线充电时，因为充电线是一对一的，因此可以在电源侧安装电表。而无线充电时，一个线圈的信号可能被多个用电设备接收到，电源无法区分每个设备用电多少。并且，充电汽车在充电站的可充电道路内行驶时，它所处的线圈会不断变化。因此在电源侧测量电动车用电情况变得比较困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于身份验证的无线充电电能计量方法，解决无线充电电能计量和收费问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于身份验证的无线充电电能计量方法，计量系统包括数据中心，安装在各个充电站的电表，NFC模块和安装在各电动车上的电表和NFC模块，各安装于充电站和电动车上的NFC模块和电表均与数据中心通过无线连接；数据中心存储用于存储用户、无线充电站的身份信息，并同时处理身份验证、扣费申请工作；由数据中心对电动车和充电站的身份进行验证；电动车持续通过NFC模块发送身份信息，充电站中的NFC模块接收到的电动车NFC模块信号强度低于一定值时相应充电线圈断电；通过分别安装在电动车和充电站的电表计量电动车的充电量，充电站将所计量电量发送给电动车请求对方确认，电动车将充电站所计算电量和自身所计算电量比较，如误差在可接受范围，则发送确认信息给充电站；充电站根据电动车的确认信息向数据中心申请支付，数据中心从电动车相应的用户账户中扣除相应费用。

作为本发明的进一步优选方案，无线充电电能计量方法具体包括以下步骤：

(1)、电动车进入充电站无线通信信号范围、电动车通过无线通信向充电站发出请求充电指令；

(2)、充电站响应请求充电指令，向数据中心发出请求身份指令、并同时发送自身的身份信息；

(3)、充电站向电动车发出请求身份指令和自身的身份信息，发送的自身的身份信息包括充电站的地理位置；

(4)、电动车接收请求身份指令，获取充电站的身份信息，并将该请求身份指令传给数据中心；

(5)、数据中心对从充电站和电动车两方面发来的充电站请求身份指令进行比较，判断是否为同一请求；如果是同一请求，则通知电动车发送自身身份信息给充电站；否则，放弃充电；

(6)、充电站接受电动车身份信息并将该信息发送给数据中心；

(7)、数据中心对电动车身份信息进行认证，如果如认证通过，则通知充电站发送认证成功信息给电动车，开始充电；否则，拒绝充电；

(8)、电动车驶出可充电范围，或电池充满，电动车发送结束充电指令给充电站，充电站根据电动车点亮初始状态和充电结束状态计算所充电量。

作为本发明的进一步优选方案，开始充电时充电站用小电量充电，电动车实时将充电电量状态发送给充电站对电动车充电量进行校准，如双方对校准结果不认可，充电站拒绝充电。

作为本发明的进一步优选方案，电动车上安装有车距报警系统，当有其它未经认证的车辆在报警距离内时，车距报警系统发出报警信号，以防止其它车辆蹭电。

作为本发明的进一步优选方案，充电站、电动车、数据中心间所有数据通信内容经过加密传输。

作为本发明的进一步优选方案，充电站发送的自身的身份信息包括充电站的地理位置。

作为本发明的进一步优选方案，电动车安装的电表内安装有防篡改开关、当电表外壳打开时，该开关被触发，电表中的防篡改算法将自身标志为被篡改，被篡改过的电表连接到数据中心时，将无法通过认证。

本发明中计量该系统由数据中心、无线充电站、电动车三部分组成，由数据中心对电动车和充电站的身份进行验证，保证电动车和充电站都是可信的。电动车和充电站都配有NFC通信模块，当充电站充电线圈无法收到NFC信号时充电线圈自动关闭，由经过认证的充电站和充电汽车自行进行电能计量，并双方进行数据确认，充电站向数据中心申请扣款，在数据中心内完成扣费，解决了无线充电电能无法计量和收费问题。

进一步，无线充电过程中充电站对电动车充电量进行校准，如双方对校准结果争议较大，充电站自动拒绝充电，避免充电量计量结果出现错误或争议。

进一步，电动车上安装有车距报警系统，防止其他认证车辆接近蹭电，避免充电者经济损失。

进一步，电动车安装的电表内安装有防篡改开关，防止电动车主修改电表，保证计量结果正确。

附图说明

图1：无线充电系统示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细描述：

如图1所示，本发明的基于身份验证的无线充电电能计量方法，计量系统由数据中心、无线充电站，电动车组成。

各个充电站和电动车均安装有电表和NFC模块，各NFC模块和电表均与数据中心通过无线连接；数据中心存储用于存储用户、无线充电站的身份信息，并同时处理身份验证、扣费申请工作；由数据中心对电动车和充电站的身份进行验证；电动车持续通过NFC模块发送身份信息，充电站中的NFC模块接收到的电动车NFC模块信号强度低于一定值时相应充电线圈断电；通过分别安装在电动车和充电站的电表计量电动车的充电量，充电站将所计量电量发送给电动车请求对方确认，电动车将充电站所计算电量和自身所计算电量比较，如误差在可接受范围，则发送确认信息给充电站；充电站根据电动车的确认信息向数据中心申请支付，数据中心从电动车相应的用户账户中扣除相应费用。

通过电动车自身安装的电表和充电站的电表对电动车充电量进行测量，并将测量结果进行比较确认，然后通过数据中心对电动车账户进行扣款，解决了无线充点电电量的计量和扣费问题，计量方法简单实用，方便快捷，自动实现无线充电测量。

进一步，本发明的无线充电电能计量方法，具体实现方法如下：

(1)、电动车进入充电站信号范围、电动车发出请求充电指令；

(2)、充电站响应请求充电指令，向数据中心发出请求身份指令、并同时发送自身的身份信息；

(3)、充电站向电动车发出请求身份指令和自身的身份信息；

(4)、电动车接收请求身份指令，获取充电站的身份信息，并将该请求身份指令传给数据中心；

(5)、为防止假冒充电站对电动车进行恶意攻击，数据中心对从充电站和电动车两方面发来的充电站请求身份指令进行比较，判断是否为同一请求；如果是同一请求，则通知电动车发送自身身份信息给充电站；否则，放弃充电；

(6)、充电站接受电动车身份信息并将该信息发送给数据中心；

(7)、数据中心对电动车身份信息进行认证，如果如认证通过，则通知充电站发送认证成功信息给电动车，开始充电；否则，拒绝充电；

(8)、电动车驶出可充电范围，或电池充满，电动车发送结束充电指令给充电站，充电站根据电动车点亮初始状态和充电结束状态计算所充电量。

进一步，在开始充电时充电站用小电量充电，电动车实时将充电电量状态发送给充电站对电动车充电量进行校准，如双方对校准结果不认可，充电站拒绝充电。

进一步，电动车上安装有车距报警系统，当有其它未经认证的车辆在报警距离内时，车距报警系统发出报警信号，以防止其它车辆蹭电。

进一步，电动车安装的电表内安装有防篡改开关、当电表外壳打开时，该开关被触发，电表中的防篡改算法将自身标志为被篡改，被篡改过的电表连接到数据中心时，将无法通过认证。

Claims (7)

1.一种基于身份验证的无线充电电能计量方法，其特征在于：计量系统包括数据中心，安装在各个充电站的电表，NFC模块和安装在各电动车上的电表和NFC模块，各安装于充电站和电动车上的NFC模块和电表均与数据中心通过无线连接；数据中心存储用于存储用户、无线充电站的身份信息，并同时处理身份验证、扣费申请工作；

由数据中心对电动车和充电站的身份进行验证；电动车持续通过NFC模块发送身份信息，充电站中的NFC模块接收到的电动车NFC模块信号强度低于一定值时相应充电线圈断电；通过分别安装在电动车和充电站的电表计量电动车的充电量，充电站将所计量电量发送给电动车请求对方确认，电动车将充电站所计算电量和自身所计算电量比较，如误差在可接受范围，则发送确认信息给充电站；充电站根据电动车的确认信息向数据中心申请支付，数据中心从电动车相应的用户账户中扣除相应费用。

2.根据权利要求1所述的基于身份验证的无线充电电能计量方法，其特征在于：无线充电电能计量方法具体包括以下步骤：

(1)、电动车进入充电站无线通信信号范围、电动车通过无线通信向充电站发出请求充电指令；

(2)、充电站响应请求充电指令，向数据中心发出请求身份指令、并同时发送自身的身份信息；

(3)、充电站向电动车发出请求身份指令和自身的身份信息；

(4)、电动车接收请求身份指令，获取充电站的身份信息，并将该请求身份指令传给数据中心；

(5)、数据中心对从充电站和电动车两方面发来的充电站请求身份指令进行比较，判断是否为同一请求；如果是同一请求，则通知电动车发送自身身份信息给充电站；否则，放弃充电；

(6)、充电站接受电动车身份信息并将该信息发送给数据中心；

(7)、数据中心对电动车身份信息进行认证，如果如认证通过，则通知充电站发送认证成功信息给电动车，开始充电；否则，拒绝充电；

(8)、电动车驶出可充电范围，或电池充满，电动车发送结束充电指令给充电站，充电站根据电动车点亮初始状态和充电结束状态计算所充电量。

3.根据权利要求1所述的基于身份验证的无线充电电能计量方法，其特征在于：开始充电时充电站用小电量充电，电动车实时将充电电量状态发送给充电站对电动车充电量进行校准，如双方对校准结果不认可，充电站拒绝充电。

4.根据权利要求1所述的基于身份验证的无线充电电能计量方法，其特征在于：电动车上安装有车距报警系统，当有其它未经认证的车辆在报警距离内时，车距报警系统发出报警信号，以防止其它车辆蹭电。

5.根据权利要求1所述的基于身份验证的无线充电电能计量方法，其特征在于：充电站、电动车、数据中心间所有数据通信内容经过加密传输。

6.根据权利要求1所述的基于身份验证的无线充电电能计量方法，其特征在于：充电站发送的自身的身份信息包括充电站的地理位置。

7.根据权利要求1所述的基于身份验证的无线充电电能计量方法，其特征在于：电动车安装的电表内安装有防篡改开关、当电表外壳打开时，该开关被触发，电表中的防篡改算法将自身标志为被篡改，被篡改过的电表连接到数据中心时，将无法通过认证。