CN105959343B - 一种车载app通信系统及负载均衡方法及租车方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载APP通信系统及负载均衡方法及租车方法，通信系统包括车载APP和网络管理平台，车载APP都通过HTTP请求与网络管理平台的会员认证服务、心跳及消息推送服务和APP服务群连接，会员认证服务、心跳及消息推送服务和APP服务群分别与会员登录状态数据库连接，消息队列分别连接APP服务群、扣费服务和短信服务。本发明将应用终端同控制终端解耦，有效解决了应用端的异常导致控制端异常概率的发生；客户端不处理任何业务逻辑，使应用终端轻量化。本方案适用于所有电动汽车租赁系统。

Description

一种车载APP通信系统及负载均衡方法及租车方法

技术领域

本发明涉及电动汽车租赁领域，尤其是涉及一种车载APP通信系统及负载均衡方法及租车方法。

背景技术

电动汽车是以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶的车辆。由于其具备良好的环保特性，市场占用率正逐步增大，并逐渐进入租车行业。现有的汽车租赁业务需要在特定站点进行，不够方便。租赁系统也缺乏合适的通信架构。

中华人民共和国国家知识产权局于2015年01月14日公开了名称为“一种基于充电桩的电动汽车租赁管理系统及其租赁管理方法”的专利文献（公开号：CN104282088A），其包括系统远程管理控制中心、电动汽车、充电桩和智能终端；所述电动汽车上安装有车电池数据采集模块、无线通信模块和智能控制模块；所述充电桩上安装有智能控制单元和通信模块，所述智能终端与系统远程管理控制中心无线通信，所述电动汽车的无线通信模块与系统远程管理控制中心无线通信。此方案未能公开合适的通信架构，并且此管理系统每单租赁需要人工参与，无法实现自助的租赁模式。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的缺少合适的通信架构、管理系统需要较多的人工干预等的技术问题，提供一种合理、高效的车载APP通信系统，同时提供一种基于此通信系统的通信负载均衡方法，并公开了一种基于此通信负载均衡方法的租车方法。

本发明针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种车载APP通信系统，包括车载APP和网络管理平台，所述车载APP包括车载信息处理模块、充电桩查询预约模块、车载信息交互模块和还车模块，充电桩查询预约模块、车载信息交互模块和还车模块都与车载信息处理模块连接；所述网络管理平台包括会员认证服务、心跳及消息推送服务、APP服务群、会员登录状态数据库、扣费服务、短信服务、消息队列和数据缓存集群，所述车载APP的车载信息交互模块分别与会员认证服务、心跳及消息推送服务和APP服务群连接，会员认证服务、心跳及消息推送服务和APP服务群分别与会员登录状态数据库连接，所述APP服务群还与数据缓存集群连接，所述消息队列分别连接到APP服务群、扣费服务和短信服务。

作为优选，所述APP服务群包括负载均衡器和若干个APP服务，所述负载均衡器与车载APP连接，所有APP服务都与负载均衡器连接。

作为优选，所述车载APP通过HTTP请求连接到会员认证服务、心跳及消息推送服务和APP服务群；车载APP向会员认证服务发起登录请求并且通过校验后方可进行其他操作；车载APP定时向APP服务群发起请求并获取数据；车载APP定时向心跳及消息推送服务发起请求，把车载APP的状态通知给主服务；车载APP退出时，向会员认证服务发起退出请求。

会员认证服务接收车载APP发起的登录请求，并校验会员的用户名和密码是否合法；校验通过后，会员认证服务把本次登录的会话数据保存到会员登录状态数据库；

心跳和消息推送服务接收车载APP的心跳包，并把车载APP的状态保存到会员登录状态数据库，并将需要推送给车载APP的消息发送到车载APP；

APP服务根据车载APP的请求的业务类型进行操作；

消息队列用于消息的存储和分发， WEB管理员端或APP服务需要进行扣费或发送短信时，向消息队列写入消息。

一种车载APP通信负载均衡方法，包括以下步骤：

.车载APP通过HTTP请求访问APP服务群时，首先访问负载均衡器；

②.负载均衡器接收到车载APP的HTTP连接请求后，检测各APP服务的状态及负载情况，按照负载均衡策略决定选择哪个APP服务为本次请求服务；

③.负载均衡器把车载APP的请求转发给选出的APP服务，接收APP服务应答数据并返回给发出请求的车载APP；

④.负载均衡器检测发出请求的用户地址，相同用户地址的请求转发到同一APP服务。

负载均衡策略有各种方案，可根据用户数量、请求内容、距离及APP服务状态和繁忙程度进行优先级排序，最终选出一个合适的APP服务，将用户请求转发给这个APP服务。或者对同时发生的多个用户请求进行排序，然后决定先连接并转发哪个用户的请求，等等。车载APP通过HTTP协议访问APP服务群，以获取后台提供的服务。车载APP访问负载均衡器和直接访问APP服务所起到的效果是一样的，而且不需要知道连接的是哪个APP服务。本技术方案能够通过增加APP服务的方法提高系统整体的负载能力。本发明达到负载均衡和通讯故障转移的目的，减小系统通讯压力，提高系统可靠性，满足向数以万计的会员提供电动汽车租车服务的需要。

作为优选，所述的APP服务均连接会员登录状态数据库，会员初次登录时，经负载均衡器和APP服务向会员登录状态数据库写入会员数据，会员数据包括会员地址、会话密钥、最后访问时间及曾经所连接的APP服务的地址，APP服务均通过会员地址从会员登录状态数据库获取会员数据。

本技术方案引入会员登录状态数据库实现会员数据共享。会员登录状态数据库采用高速缓存数据库，提高系统性能。对于同一个用户发出的请求，可能由甲APP服务提供服务，也可能由乙APP服务提供服务，为了在这种情况下能在不同服务中获取相同的会员数据，通过引入会员登录状态数据库实现会员数据共享。

作为优选，所述的负载均衡器对各APP服务进行自动故障检测，当某个APP服务出现宕机时，负载均衡器自动把用户请求转发给其他正常运转的 APP服务，确保系统的正常运转。

一种基于车载APP通信负载均衡方法的租车方法，基于电动汽车分时租赁系统，电动汽车分时租赁系统包括汽车充电桩、运行有网络管理平台的主服务器、安装有手机APP的用户手持终端、连接互联网的并运行有WEB用户平台的WEB用户端和配设在每一辆电动汽车上并安装有车载APP的分时租赁装置，所述电动汽车分时租赁方法包括用户账户管理方法、租还车方法以及充电管理方法；用户账户管理方法包括用户的注册、注销和同步；租还车方法包括：主服务器接收控制信号并执行相应步骤，当主服务器接收租车还车信号时执行租车还车步骤，当主服务器接收预约租车信号时执行预约租车步骤，当主服务器接收预约充电信号时执行预约充电步骤，当主服务器接收异地租车信号时执行异地租车步骤；充电管理方法包括：汽车充电桩获取当前停车的电动车信息并发送至主服务器，主服务器根据电动车当前车辆状态和环境参数进行电量计算并下达分时充电控制命令，汽车充电桩对当前停车的电动车进行分时充电。

通过手机APP、车载APP或WEB管理平台，实现与用户互动的多样性，增强用户体验。通过手机APP账号和会员卡号的绑定，实现可通过会员卡和APP账号两种方式进行租车，并可交叉使用，实现联动。通过将用户数据注册到车辆GPRS模块中，实现本地车辆控制、后台计费的模式，既增强了车辆端的响应速度，又可确保计费数据的稳定性。通过汽车充电桩的管理，实现汽车充电桩与车的绑定、汽车充电桩状态管理及控制。通过将整个租赁系统细分为业务系统、通讯系统及各个子资源管理系统，实现系统的稳定、可靠、安全性及业务流畅性，提升处理效率。电动汽车分时租赁系统的租车、还车、记录、记账、收费等都以用户自助方式完成，省时省力，调度和分配的智能化程度高，不易出错。

作为优选，用户的注册为将用户ID输入至用户手持终端及分时租赁装置的GPRS终端或GPRS模块中，用户的注销为将输入至用户手持终端及分时租赁装置的GPRS终端或GPRS模块中的用户ID删除，用户的同步为主服务器定时将所有GPRS终端或GPRS模块中的用户ID进行同步。

用户注册系统设计上是将用户的ID刷进GPRS终端的存储芯片中，用户租车时校验用户ID实现租车业务，保证用户租车时刷卡没有延迟感，用户注销与用户注册恰恰相反，针对退出或因其他原因取消分时租赁业务的会员，系统需要将存储在充电桩及车辆GPRS终端的ID注销。然后执行用户同步，系统具备定时同步数据的的功能，确保车辆及充电桩GPRS终端的ID为最新状态。

作为优选，所述的分时租赁装置包括GPRS模块、用于车辆信息采集和处理的智能控制设备、用于身份验证的RFID读卡器及对车门和动力进行控制的车辆控制模块，所述RFID读卡器、车辆控制模块和GPRS模块均与所述的智能控制设备连接，所述智能控制设备通过GPRS模块与主服务器通信连接；

所述租车还车步骤包括：

RFID读卡器读卡，智能控制设备判断当前车辆状态，若当前车辆状态不符合开启条件则车辆控制模块拒绝开启车门，租车结束；

若当前车辆状态符合开启条件则由车辆控制模块解锁车门，用户进入车内，同时，智能控制设备传输当前读卡数据至主服务器，主服务器返回用户账户信息至GPRS模块，若主服务器返回用户账户信息为余额不足，车辆控制模块关闭车辆动力电源，智能控制设备提示后结束租车；

若主服务器返回用户账户信息为余额充足，车辆控制模块开启车辆动力电源，则由使用者进行租车使用；

当使用者停车后，智能控制设备显示选择信息，若使用者为临时停车则使用者刷卡或使用用户手持终端对车辆控制模块发送命令进行车门操作，若使用者为还车操作，则使用者在智能控制设备选择还车命令并在汽车充电桩处刷卡，汽车充电桩与车辆绑定，使用者还车。

本技术方案中，租车还车业务逻辑/流程是整个系统的核心，本发明具备会员卡校验的功能，必须确保只有车辆及汽车充电桩GPRS终端中预存的用户才能租车，系统根据实际需求支持用户租多辆车或限制用户只租一辆车，用户还车时通过车与汽车充电桩的通信实现车辆和汽车充电桩的绑定。

作为优选，所述预约租车步骤为：使用者通过用户手持终端或WEB用户端查找空闲车辆，发送预约租车的预约租车信号至主服务器，所述主服务器发送预约租车信号至指定车辆，并同步发送预约租车信号至车辆绑定的汽车充电桩；若在设定的预约时间内，使用者未能执行租车还车步骤或在非指定车辆上执行租车还车步骤则发出取消预约租车信号至指定车辆。

作为优选，所述的异地租车步骤为：在用户的注册、注销和同步中加入地区码；相应汽车充电桩和分时租赁装置也均设置有地区码，当使用者通过用户手持终端或WEB用户端向主服务器提出异地租车申请后，主服务器解析目标地址的地区码然后将提出异地租车申请的用户ID输入至目标地址的GPRS终端或GPRS模块中并执行同步步骤。

本发明采用了限制地区借车的方法，确定了借车范围，防止了大范围用车导致的核定区域用车紧张情况的产生。

作为优选，所述的预约充电步骤包括：使用者通过用户手持终端或WEB用户端查找空闲车辆及相应车辆的电量，发送预约时间要求预约充电的预约信号至主服务器，所述主服务器发送预约充电信号至指定车辆，并同步发送预约充电信号至车辆绑定的汽车充电桩，若在设定的预约时间内，使用者未能执行租车还车步骤或在非指定车辆上执行租车还车步骤则发出取消预约充电信号至指定车辆。

本发明实现了预约优先原则，车辆经预约后锁定预约用户，其他用户无法再租赁此车辆，预约的时间有限定。同时如果用户预约超时或预约后租赁了其他车辆，预约自动取消。汽车充电桩也可以支持同样的预约策略。

作为优选，若有若干辆车辆停车的距离在200米之内，则比较相邻车辆的当前电量值，主服务器在判定为需要充电的车辆中以电量从高到低的顺序依次通过汽车充电桩给车辆充电。

本技术方案尽可能地保证了有车辆快速完成充电可以使用，同时也合理规划了充电时间，节约了成本。

本发明带来的实质性效果是，本发明将应用终端同控制终端有效解耦，避免了异常的链式反应，有效解决了应用端的异常导致控制端异常概率的发生；车载APP主动同网络管理平台进行连接，并获取反馈，大大节约了服务器的资源，实现了网络管理平台智能分配资源的按需调节；网络管理平台集成了中心服务，车载APP只是进行了动作的收集，不处理任何业务逻辑，使应用终端轻量化处理，降低了汽车应用平台对终端设备的要求；租车系统的租车、还车、记录、记账、收费等都以自助方式完成，省时省力，分配和调度合理，智能化程度高，不易出错。通过负载均衡的方式把会员访问的压力分担到不同的APP服务，达到负载均衡和通讯故障转移的目的，减小系统访问压力，提高系统可靠性，满足向数以万计的会员提供电动汽车租车服务的需要。

附图说明

图1是本发明的一种客户端通信系统结构示意图；

图中：1、客户端，2、网络管理平台，11、车载APP，111、车载信息处理模块，112、充电桩查询预约模块，113、车载信息交互模块，114、还车模块，12、手机APP，13、WEB用户平台，21、会员认证服务，22、心跳及消息推送服务，23、APP服务群，24、会员登录状态数据库，25、数据缓存集群，26、消息队列，27、短信服务群，28、扣费服务，233、负载均衡器，234、APP服务。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种车载APP通信系统，如图1所示，包括客户端1和网络管理平台2，客户端包括手机APP12、车载APP11和WEB用户平台13；

所述手机APP包括手机信息处理模块、手机信息交互模块、车辆查询预约模块和车辆租赁模块，所述手机信息交互模块、车辆查询预约模块和车辆租赁模块都与手机信息处理模块连接；

所述WEB用户平台包括WEB信息交互模块、用户账号管理模块、信息管理模块、业务办理模块和租赁业务发布模块，所述用户账号管理模块、信息管理模块、业务办理模块和租赁业务发布模块都与WEB信息交互模块连接；

所述车载APP包括车载信息处理模块111、充电桩查询预约模块112、车载信息交互模块113和还车模块114，充电桩查询预约模块、车载信息交互模块和还车模块都与车载信息处理模块连接；

所述网络管理平台包括会员认证服务21、心跳及消息推送服务22、APP服务群23、会员登录状态数据库24、扣费服务28、短信服务27、消息队列26和数据缓存集群25，所述手机APP的手机信息交互模块分别与会员认证服务、心跳及消息推送服务和APP服务群连接，所述车载APP的车载信息交互模块分别与会员认证服务、心跳及消息推送服务和APP服务群连接，所述WEB用户平台的WEB信息交互模块分别与会员认证服务和APP服务群连接，会员认证服务、心跳及消息推送服务和APP服务群分别与会员登录状态数据库连接，所述APP服务群还与数据缓存集群连接，所述消息队列分别连接到APP服务群、扣费服务和短信服务。

所述APP服务群包括负载均衡器233和若干个APP服务234，所述负载均衡器分别与手机APP、车载APP和WEB用户平台连接，所有APP服务都与负载均衡器连接。

所述手机APP和车载APP都通过HTTP请求连接到会员认证服务、心跳及消息推送服务和APP服务群；WEB用户平台通过HTTP请求连接到会员认证服务和APP服务群；手机APP、车载APP或WEB用户平台向会员认证服务发起登录请求并且通过校验后方可进行其他操作；手机APP、车载APP和WEB用户平台定时向APP服务群发起请求并获取数据；手机APP和车载APP定时向心跳及消息推送服务发起请求，把手机APP和车载APP的状态通知给主服务；手机APP、车载APP或WEB用户平台退出时，向会员认证服务发起退出请求。

会员认证服务接收手机APP或车载APP或WEB用户端发起的登录请求，并校验会员的用户名和密码是否合法；校验通过后，会员认证服务把本次登录的会话数据保存到会员登录状态数据库；

心跳和消息推送服务接收手机APP和车载APP的心跳包，并把手机APP和车载APP的状态保存到会员登录状态数据库，并将需要推送给手机APP或车载APP的消息发送到手机APP或车载APP；

APP服务根据手机APP或车载APP或WEB用户平台的请求的业务类型进行操作；

消息队列用于消息的存储和分发， WEB管理员端或APP服务需要进行扣费或发送短信时，向消息队列写入消息。

本实施例的一种客户端通信负载均衡方法，包括以下步骤：

. 客户端（包括手机APP、车载APP和WEB用户平台中的一项或若干项）通过HTTP请求访问APP服务群时，首先访问负载均衡器；

②.负载均衡器接收到客户端的HTTP连接请求后，检测各APP服务的状态及负载情况，按照负载均衡策略决定选择哪个APP服务为本次请求服务；

③.负载均衡器把客户端的请求转发给选出的APP服务，接收APP服务应答数据并返回给发出请求的客户端；

④.负载均衡器检测发出请求的用户地址，相同用户地址的请求转发到同一APP服务。

负载均衡策略有各种方案，可根据用户数量、请求内容、距离及APP服务状态和繁忙程度进行优先级排序，最终选出一个合适的APP服务，将用户请求转发给这个APP服务。或者对同时发生的多个用户请求进行排序，然后决定先连接并转发哪个用户的请求，等等。手机APP、车载APP及WEB用户平台均通过HTTP协议访问APP服务群，以获取后台提供的服务。手机APP、车载APP及WEB用户平台访问负载均衡器和直接访问APP服务所起到的效果是一样的，而且不需要知道连接的是哪个APP服务。本技术方案能够通过增加APP服务的方法提高系统整体的负载能力。本发明达到负载均衡和通讯故障转移的目的，减小系统通讯压力，提高系统可靠性，满足向数以万计的会员提供电动汽车租车服务的需要。

APP服务均连接会员登录状态数据库，会员初次登录时，经负载均衡器和APP服务向会员登录状态数据库写入会员数据，会员数据包括会员地址、会话密钥、最后访问时间及曾经所连接的APP服务的地址，APP服务均通过会员地址从会员登录状态数据库获取会员数据。

本技术方案引入会员登录状态数据库实现会员数据共享。会员登录状态数据库采用高速缓存数据库，提高系统性能。对于同一个用户发出的请求，可能由甲APP服务提供服务，也可能由乙APP服务提供服务，为了在这种情况下能在不同服务中获取相同的会员数据，通过引入会员登录状态数据库实现会员数据共享。

负载均衡器对各APP服务进行自动故障检测，当某个APP服务出现宕机时，负载均衡器自动把用户请求转发给其他正常运转的 APP服务，确保系统的正常运转。

本实施例的一种基于客户端通信负载均衡方法的租车方法，基于电动汽车分时租赁系统，电动汽车分时租赁系统包括汽车充电桩、运行有网络管理平台的主服务器、安装有手机APP的用户手持终端、连接互联网的并运行有WEB用户平台的WEB用户端和配设在每一辆电动汽车上并安装有车载APP的分时租赁装置，所述电动汽车分时租赁方法包括用户账户管理方法、租还车方法以及充电管理方法；用户账户管理方法包括用户的注册、注销和同步；租还车方法包括：主服务器接收控制信号并执行相应步骤，当主服务器接收租车还车信号时执行租车还车步骤，当主服务器接收预约租车信号时执行预约租车步骤，当主服务器接收预约充电信号时执行预约充电步骤，当主服务器接收异地租车信号时执行异地租车步骤；充电管理方法包括：汽车充电桩获取当前停车的电动车信息并发送至主服务器，主服务器根据电动车当前车辆状态和环境参数进行电量计算并下达分时充电控制命令，汽车充电桩对当前停车的电动车进行分时充电。

通过手机APP、车载APP或WEB管理平台，实现与用户互动的多样性，增强用户体验。通过手机APP账号和会员卡号的绑定，实现可通过会员卡和APP账号两种方式进行租车，并可交叉使用，实现联动。通过将用户数据注册到车辆GPRS模块中，实现本地车辆控制、后台计费的模式，既增强了车辆端的响应速度，又可确保计费数据的稳定性。通过汽车充电桩的管理，实现汽车充电桩与车的绑定、汽车充电桩状态管理及控制。通过将整个租赁系统细分为业务系统、通讯系统及各个子资源管理系统，实现系统的稳定、可靠、安全性及业务流畅性，提升处理效率。电动汽车分时租赁系统的租车、还车、记录、记账、收费等都以用户自助方式完成，省时省力，调度和分配的智能化程度高，不易出错。

用户的注册为将用户ID输入至用户手持终端及分时租赁装置的GPRS终端或GPRS模块中，用户的注销为将输入至用户手持终端及分时租赁装置的GPRS终端或GPRS模块中的用户ID删除，用户的同步为主服务器定时将所有GPRS终端或GPRS模块中的用户ID进行同步。

用户注册系统设计上是将用户的ID刷进GPRS终端的存储芯片中，用户租车时校验用户ID实现租车业务，保证用户租车时刷卡没有延迟感，用户注销与用户注册恰恰相反，针对退出或因其他原因取消分时租赁业务的会员，系统需要将存储在充电桩及车辆GPRS终端的ID注销。然后执行用户同步，系统具备定时同步数据的功能，确保车辆及充电桩GPRS终端的ID为最新状态。

分时租赁装置包括GPRS模块、用于车辆信息采集和处理的智能控制设备、用于身份验证的RFID读卡器及对车门和动力进行控制的车辆控制模块，所述RFID读卡器、车辆控制模块和GPRS模块均与所述的智能控制设备连接，所述智能控制设备通过GPRS模块与主服务器通信连接；

租车还车步骤包括：

RFID读卡器读卡，智能控制设备判断当前车辆状态，若当前车辆状态不符合开启条件则车辆控制模块拒绝开启车门，租车结束；

若当前车辆状态符合开启条件则由车辆控制模块解锁车门，用户进入车内，同时，智能控制设备传输当前读卡数据至主服务器，主服务器返回用户账户信息至GPRS模块，若主服务器返回用户账户信息为余额不足，车辆控制模块关闭车辆动力电源，智能控制设备提示后结束租车；

若主服务器返回用户账户信息为余额充足，车辆控制模块开启车辆动力电源，则由使用者进行租车使用；

当使用者停车后，智能控制设备显示选择信息，若使用者为临时停车则使用者刷卡或使用用户手持终端对车辆控制模块发送命令进行车门操作，若使用者为还车操作，则使用者在智能控制设备选择还车命令并在汽车充电桩处刷卡，汽车充电桩与车辆绑定，使用者还车。

本技术方案中，租车还车业务逻辑/流程是整个系统的核心，本发明具备会员卡校验的功能，必须确保只有车辆及汽车充电桩GPRS终端中预存的用户才能租车，系统根据实际需求支持用户租多辆车或限制用户只租一辆车，用户还车时通过车与汽车充电桩的通信实现车辆和汽车充电桩的绑定。

预约租车步骤为：使用者通过用户手持终端或WEB用户端查找空闲车辆，发送预约租车的预约租车信号至主服务器，所述主服务器发送预约租车信号至指定车辆，并同步发送预约租车信号至车辆绑定的汽车充电桩；若在设定的预约时间内，使用者未能执行租车还车步骤或在非指定车辆上执行租车还车步骤则发出取消预约租车信号至指定车辆。

异地租车步骤为：在用户的注册、注销和同步中加入地区码；相应汽车充电桩和分时租赁装置也均设置有地区码，当使用者通过用户手持终端或WEB用户端向主服务器提出异地租车申请后，主服务器解析目标地址的地区码然后将提出异地租车申请的用户ID输入至目标地址的GPRS终端或GPRS模块中并执行同步步骤。

本发明采用了限制地区借车的方法，确定了借车范围，防止了大范围用车导致的核定区域用车紧张情况的产生。

预约充电步骤包括：使用者通过用户手持终端或WEB用户端查找空闲车辆及相应车辆的电量，发送预约时间要求预约充电的预约信号至主服务器，所述主服务器发送预约充电信号至指定车辆，并同步发送预约充电信号至车辆绑定的汽车充电桩，若在设定的预约时间内，使用者未能执行租车还车步骤或在非指定车辆上执行租车还车步骤则发出取消预约充电信号至指定车辆。

本发明实现了预约优先原则，车辆经预约后锁定预约用户，其他用户无法再租赁此车辆，预约的时间有限定。同时如果用户预约超时或预约后租赁了其他车辆，预约自动取消。汽车充电桩也可以支持同样的预约策略。

若有若干辆车辆停车的距离在200米之内，则比较相邻车辆的当前电量值，主服务器在判定为需要充电的车辆中以电量从高到低的顺序依次通过汽车充电桩给车辆充电。

本技术方案尽可能地保证了有车辆快速完成充电可以使用，同时也合理规划了充电时间，节约了成本。

在充电管理方法中，充电桩为使用峰谷电计费充电桩，若当前时间处于谷电计费时间内，充电桩对电动汽车进行充电；

若当前时间处于峰电计费时间内，则主服务器根据充电桩当前绑定的车辆中车载APP上传的车辆状态信息对充电桩进行操作，若当前绑定车辆经过充电判断，判定为需要充电则充电桩对电动汽车进行充电，若判定为禁止充电则充电桩停止对电动汽车进行充电；

充电判断步骤包括以下子步骤：

充电判断子步骤一，主服务器对每个充电桩的赋值一个基础电量阈值和一个基础电量系数值，基础电量阈值和基础电量系数值均由人工或主服务器计算设定；

充电判断子步骤二，主服务器读取当前时间、谷电计费时间开启时间和当前车辆的电池电量值，主服务器计算当前时间与谷电计费时间开启时间的差值得出时间差值；

充电判断子步骤三，基础电量系数值除以时间差值后所得出的数值加上当前车辆的电池电量值大于或者等于所述的基础电量阈值则判定为禁止充电，若基础电量系数值除以时间差值后所得出的数值加上当前车辆的电池电量值小于所述基础电量阈值则判定为需要充电。

在充电判断子步骤中，充电桩上个统计周期中对应日期的平均借车次数乘以给定百分比系数得出电量修正值，基础电量阈值由基础电量值加上电量修正值得出，基础电量值为统一数值。

本发明的动汽车分时租赁系统的租车、还车、记录、记账、收费等都以自助方式完成，省时省力，分配和调度合理，智能化程度高，不易出错。通过负载均衡服务器合理分配APP服务，达到负载均衡和通讯故障转移的目的，减小通讯压力，提高系统可靠性，满足向数以万计的会员提供电动汽车租车服务的需要。

本发明的动汽车分时租赁系统采用分时租赁的方法，采用积极的分时充电租赁方法，结合当地峰谷电电价和用电策略，在不妨碍正常租车还车的同时，大量降低了用电成本。具备会员卡校验的功能，必须确保只有车辆及充电桩GPRS终端中预存的用户才能租车。系统根据实际需求支持用户租多辆车或限制用户只租一辆车，用户还车时通过车与充电桩的通信实现车辆和充电桩的绑定。实现预约优先原则，车辆经预约后锁定预约用户，其他用户无法再租赁此车辆，预约的时间有限定。同时如果用户预约超时或预约后租赁了其他车辆，预约自动取消。采用限制地区借车的方法，确定了借车范围，防止了大范围用车导致的核定区域用车紧张情况的产生。达到了不同地区对应不同的借车基础电量阈值，也就是让借车频率较大的充电桩充电较多，尽可能多的保持电量，使得大多数人能够尽可能地借车，既考虑到了车辆电量的需求，又考虑到了车辆使用的需求，满足的经济成本和使用成本的双重要求。

本发明的通信系统将应用终端同控制终端有效解耦，避免了异常的链式反应，有效解决了应用端的异常导致控制端异常概率的发生；手机APP、车载APP和WEB用户平台主动同网络管理平台进行连接，并获取反馈，大大节约了服务器的资源，实现了网络管理平台智能分配资源的按需调节；网络管理平台集成了中心服务，手机APP、车载APP和WEB用户平台只是进行了动作的收集，不处理任何业务逻辑，使应用终端轻量化处理，降低了汽车应用平台对终端设备的要求；租车系统的租车、还车、记录、记账、收费等都以自助方式完成，省时省力，分配和调度合理，智能化程度高，不易出错。通过负载均衡的方式把会员访问的压力分担到不同的APP服务，达到负载均衡和通讯故障转移的目的，减小系统访问压力，提高系统可靠性，满足向数以万计的会员提供电动汽车租车服务的需要。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了负载均衡、HTTP请求等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (7)

1.一种车载APP通信系统，其特征在于，用于电动汽车分时租赁系统，电动汽车分时租赁系统包括汽车充电桩、运行有网络管理平台的主服务器、安装有手机APP的用户手持终端、连接互联网的并运行有WEB用户平台的WEB用户端和配设在每一辆电动汽车上并安装有车载APP的分时租赁装置，电动汽车分时租赁方法包括用户账户管理方法、租还车方法以及充电管理方法；用户账户管理方法包括用户的注册、注销和同步；租还车方法包括：主服务器接收控制信号并执行相应步骤，当主服务器接收租车还车信号时执行租车还车步骤，当主服务器接收预约租车信号时执行预约租车步骤，当主服务器接收预约充电信号时执行预约充电步骤，当主服务器接收异地租车信号时执行异地租车步骤；充电管理方法包括：汽车充电桩获取当前停车的电动汽车信息并发送至主服务器，主服务器根据电动汽车当前车辆状态和环境参数进行电量计算并下达分时充电控制命令，汽车充电桩对当前停车的电动汽车进行分时充电；用户的注册为将用户ID输入至用户手持终端及分时租赁装置的GPRS模块中，用户的注销为将输入至用户手持终端及分时租赁装置的GPRS模块中的用户ID删除，用户的同步为主服务器定时将所有GPRS模块中的用户ID进行同步；

所述的分时租赁装置包括GPRS模块、用于车辆信息采集和处理的智能控制设备、用于身份验证的RFID读卡器及对车门和动力进行控制的车辆控制模块，所述RFID读卡器、车辆控制模块和GPRS模块均与所述的智能控制设备连接，所述智能控制设备通过GPRS模块与主服务器通信连接；

所述租车还车步骤包括：

RFID读卡器读卡，智能控制设备判断当前车辆状态，若当前车辆状态不符合开启条件则车辆控制模块拒绝开启车门，租车结束；

若当前车辆状态符合开启条件则由车辆控制模块解锁车门，用户进入车内，同时，智能控制设备传输当前读卡数据至主服务器，主服务器返回用户账户信息至GPRS模块，若主服务器返回用户账户信息为余额不足，车辆控制模块关闭车辆动力电源，智能控制设备提示后结束租车；

若主服务器返回用户账户信息为余额充足，车辆控制模块开启车辆动力电源，则由使用者进行租车使用；

当使用者停车后，智能控制设备显示选择信息，若使用者为临时停车则使用者刷卡或使用用户手持终端对车辆控制模块发送命令进行车门操作，若使用者为还车操作，则使用者在智能控制设备选择还车命令并在汽车充电桩处刷卡，汽车充电桩与车辆绑定，使用者还车；

所述的预约充电步骤包括：使用者通过用户手持终端或WEB用户端查找空闲车辆及相应车辆的电量，发送预约时间要求预约充电的预约信号至主服务器，所述主服务器发送预约充电信号至指定车辆，并同步发送预约充电信号至车辆绑定的汽车充电桩，汽车充电桩为使用峰谷电计费汽车充电桩，若当前时间处于谷电计费时间内，汽车充电桩对电动汽车进行充电；

若当前时间处于峰电计费时间内，则主服务器根据汽车充电桩当前绑定的车辆中车载APP上传的车辆状态信息对汽车充电桩进行操作，若当前绑定车辆经过充电判断，判定为需要充电则汽车充电桩对电动汽车进行充电，若判定为禁止充电则汽车充电桩停止对电动汽车进行充电；

充电判断步骤包括以下子步骤：

充电判断子步骤一，主服务器对每个汽车充电桩的赋值一个基础电量阈值和一个基础电量系数值，基础电量阈值和基础电量系数值均由人工或主服务器计算设定；

充电判断子步骤二，主服务器读取当前时间、谷电计费时间开启时间和当前车辆的电池电量值，主服务器计算当前时间与谷电计费时间开启时间的差值得出时间差值；

充电判断子步骤三，基础电量系数值除以时间差值后所得出的数值加上当前车辆的电池电量值大于或者等于所述的基础电量阈值则判定为禁止充电，若基础电量系数值除以时间差值后所得出的数值加上当前车辆的电池电量值小于所述基础电量阈值则判定为需要充电；

若在设定的预约时间内，使用者未能执行租车还车步骤或在非指定车辆上执行租车还车步骤则发出取消预约充电信号至指定车辆；

车载APP通信系统包括车载APP和网络管理平台，所述车载APP包括车载信息处理模块、汽车充电桩查询预约模块、车载信息交互模块和还车模块，汽车充电桩查询预约模块、车载信息交互模块和还车模块都与车载信息处理模块连接；所述网络管理平台包括会员认证服务模块、心跳及消息推送服务模块、APP服务模块群、会员登录状态数据库、扣费服务模块、短信服务模块、消息队列和数据缓存集群，所述车载APP的车载信息交互模块分别与会员认证服务模块、心跳及消息推送服务模块和APP服务模块群连接，会员认证服务模块、心跳及消息推送服务模块和APP服务模块群分别与会员登录状态数据库连接，所述APP服务模块群还与数据缓存集群连接，所述消息队列分别连接到APP服务模块群、扣费服务模块和短信服务模块。

2.根据权利要求1所述的一种车载APP通信系统，其特征在于，所述APP服务模块群包括负载均衡器和若干个APP服务模块，所述负载均衡器与车载APP连接，所有APP服务模块都与负载均衡器连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种车载APP通信系统，其特征在于，所述车载APP通过HTTP请求连接到会员认证服务模块、心跳及消息推送服务模块和APP服务模块群；车载APP向会员认证服务模块发起登录请求并且通过校验后方可进行其他操作；车载APP定时向APP服务模块群发起请求并获取数据；车载APP定时向心跳及消息推送服务模块发起请求，把车载APP的状态通知给主服务模块；车载APP退出时，向会员认证服务模块发起退出请求。

4.一种车载APP通信负载均衡方法，其特征在于，

用于电动汽车分时租赁系统，电动汽车分时租赁系统包括汽车充电桩、运行有网络管理平台的主服务器、安装有手机APP的用户手持终端、连接互联网的并运行有WEB用户平台的WEB用户端和配设在每一辆电动汽车上并安装有车载APP的分时租赁装置，所述电动汽车分时租赁方法包括用户账户管理方法、租还车方法以及充电管理方法；用户账户管理方法包括用户的注册、注销和同步；租还车方法包括：主服务器接收控制信号并执行相应步骤，当主服务器接收租车还车信号时执行租车还车步骤，当主服务器接收预约租车信号时执行预约租车步骤，当主服务器接收预约充电信号时执行预约充电步骤，当主服务器接收异地租车信号时执行异地租车步骤；充电管理方法包括：汽车充电桩获取当前停车的电动汽车信息并发送至主服务器，主服务器根据电动汽车当前车辆状态和环境参数进行电量计算并下达分时充电控制命令，汽车充电桩对当前停车的电动汽车进行分时充电；用户的注册为将用户ID输入至用户手持终端及分时租赁装置的GPRS模块中，用户的注销为将输入至用户手持终端及分时租赁装置的GPRS模块中的用户ID删除，用户的同步为主服务器定时将所有GPRS模块中的用户ID进行同步；

所述的分时租赁装置包括GPRS模块、用于车辆信息采集和处理的智能控制设备、用于身份验证的RFID读卡器及对车门和动力进行控制的车辆控制模块，所述RFID读卡器、车辆控制模块和GPRS模块均与所述的智能控制设备连接，所述智能控制设备通过GPRS模块与主服务器通信连接；

所述租车还车步骤包括：

RFID读卡器读卡，智能控制设备判断当前车辆状态，若当前车辆状态不符合开启条件则车辆控制模块拒绝开启车门，租车结束；

若当前车辆状态符合开启条件则由车辆控制模块解锁车门，用户进入车内，同时，智能控制设备传输当前读卡数据至主服务器，主服务器返回用户账户信息至GPRS模块，若主服务器返回用户账户信息为余额不足，车辆控制模块关闭车辆动力电源，智能控制设备提示后结束租车；

若主服务器返回用户账户信息为余额充足，车辆控制模块开启车辆动力电源，则由使用者进行租车使用；

当使用者停车后，智能控制设备显示选择信息，若使用者为临时停车则使用者刷卡或使用用户手持终端对车辆控制模块发送命令进行车门操作，若使用者为还车操作，则使用者在智能控制设备选择还车命令并在汽车充电桩处刷卡，汽车充电桩与车辆绑定，使用者还车；

所述的预约充电步骤包括：使用者通过用户手持终端或WEB用户端查找空闲车辆及相应车辆的电量，发送预约时间要求预约充电的预约信号至主服务器，所述主服务器发送预约充电信号至指定车辆，并同步发送预约充电信号至车辆绑定的汽车充电桩，汽车充电桩为使用峰谷电计费汽车充电桩，若当前时间处于谷电计费时间内，汽车充电桩对电动汽车进行充电；

若当前时间处于峰电计费时间内，则主服务器根据汽车充电桩当前绑定的车辆中车载APP上传的车辆状态信息对汽车充电桩进行操作，若当前绑定车辆经过充电判断，判定为需要充电则汽车充电桩对电动汽车进行充电，若判定为禁止充电则汽车充电桩停止对电动汽车进行充电；

充电判断步骤包括以下子步骤：

充电判断子步骤一，主服务器对每个汽车充电桩的赋值一个基础电量阈值和一个基础电量系数值，基础电量阈值和基础电量系数值均由人工或主服务器计算设定；

充电判断子步骤二，主服务器读取当前时间、谷电计费时间开启时间和当前车辆的电池电量值，主服务器计算当前时间与谷电计费时间开启时间的差值得出时间差值；

充电判断子步骤三，基础电量系数值除以时间差值后所得出的数值加上当前车辆的电池电量值大于或者等于所述的基础电量阈值则判定为禁止充电，若基础电量系数值除以时间差值后所得出的数值加上当前车辆的电池电量值小于所述基础电量阈值则判定为需要充电；

若在设定的预约时间内，使用者未能执行租车还车步骤或在非指定车辆上执行租车还车步骤则发出取消预约充电信号至指定车辆；

车载APP通信负载均衡方法包括以下步骤：

①.车载APP通过HTTP请求访问APP服务模块群时，首先访问负载均衡器；

②.负载均衡器接收到车载APP的HTTP连接请求后，检测各APP服务模块的状态及负载情况，按照负载均衡策略决定选择哪个APP服务模块为本次请求服务模块；

③.负载均衡器把车载APP的请求转发给选出的APP服务模块，接收APP服务模块应答数据并返回给发出请求的车载APP；

④.负载均衡器检测发出请求的用户地址，相同用户地址的请求转发到同一APP服务模块。

5.根据权利要求4所述的一种车载APP通信负载均衡方法，其特征在于，所述的APP服务模块均连接会员登录状态数据库，会员初次登录时，经负载均衡器和APP服务模块向会员登录状态数据库写入会员数据，会员数据包括会员地址、会话密钥、最后访问时间及曾经所连接的APP服务模块的地址，APP服务模块均通过会员地址从会员登录状态数据库获取会员数据。

6.根据权利要求4或5所述的一种车载APP通信负载均衡方法，其特征在于，所述的负载均衡器对各APP服务模块进行自动故障检测，当某个APP服务模块出现宕机时，负载均衡器自动把用户请求转发给其他正常运转的 APP服务模块。

7.一种基于车载APP通信负载均衡方法的租车方法，基于电动汽车分时租赁系统，其特征在于，电动汽车分时租赁系统包括汽车充电桩、运行有网络管理平台的主服务器、安装有手机APP的用户手持终端、连接互联网的并运行有WEB用户平台的WEB用户端和配设在每一辆电动汽车上并安装有车载APP的分时租赁装置，所述电动汽车分时租赁方法包括用户账户管理方法、租还车方法以及充电管理方法；用户账户管理方法包括用户的注册、注销和同步；租还车方法包括：主服务器接收控制信号并执行相应步骤，当主服务器接收租车还车信号时执行租车还车步骤，当主服务器接收预约租车信号时执行预约租车步骤，当主服务器接收预约充电信号时执行预约充电步骤，当主服务器接收异地租车信号时执行异地租车步骤；充电管理方法包括：汽车充电桩获取当前停车的电动汽车信息并发送至主服务器，主服务器根据电动汽车当前车辆状态和环境参数进行电量计算并下达分时充电控制命令，汽车充电桩对当前停车的电动汽车进行分时充电；用户的注册为将用户ID输入至用户手持终端及分时租赁装置的GPRS模块中，用户的注销为将输入至用户手持终端及分时租赁装置的GPRS模块中的用户ID删除，用户的同步为主服务器定时将所有GPRS模块中的用户ID进行同步；

所述的分时租赁装置包括GPRS模块、用于车辆信息采集和处理的智能控制设备、用于身份验证的RFID读卡器及对车门和动力进行控制的车辆控制模块，所述RFID读卡器、车辆控制模块和GPRS模块均与所述的智能控制设备连接，所述智能控制设备通过GPRS模块与主服务器通信连接；

所述租车还车步骤包括：

RFID读卡器读卡，智能控制设备判断当前车辆状态，若当前车辆状态不符合开启条件则车辆控制模块拒绝开启车门，租车结束；

若当前车辆状态符合开启条件则由车辆控制模块解锁车门，用户进入车内，同时，智能控制设备传输当前读卡数据至主服务器，主服务器返回用户账户信息至GPRS模块，若主服务器返回用户账户信息为余额不足，车辆控制模块关闭车辆动力电源，智能控制设备提示后结束租车；

若主服务器返回用户账户信息为余额充足，车辆控制模块开启车辆动力电源，则由使用者进行租车使用；

当使用者停车后，智能控制设备显示选择信息，若使用者为临时停车则使用者刷卡或使用用户手持终端对车辆控制模块发送命令进行车门操作，若使用者为还车操作，则使用者在智能控制设备选择还车命令并在汽车充电桩处刷卡，汽车充电桩与车辆绑定，使用者还车；

所述的预约充电步骤包括：使用者通过用户手持终端或WEB用户端查找空闲车辆及相应车辆的电量，发送预约时间要求预约充电的预约信号至主服务器，所述主服务器发送预约充电信号至指定车辆，并同步发送预约充电信号至车辆绑定的汽车充电桩，汽车充电桩为使用峰谷电计费汽车充电桩，若当前时间处于谷电计费时间内，汽车充电桩对电动汽车进行充电；

若当前时间处于峰电计费时间内，则主服务器根据汽车充电桩当前绑定的车辆中车载APP上传的车辆状态信息对汽车充电桩进行操作，若当前绑定车辆经过充电判断，判定为需要充电则汽车充电桩对电动汽车进行充电，若判定为禁止充电则汽车充电桩停止对电动汽车进行充电；

充电判断步骤包括以下子步骤：

充电判断子步骤一，主服务器对每个汽车充电桩的赋值一个基础电量阈值和一个基础电量系数值，基础电量阈值和基础电量系数值均由人工或主服务器计算设定；

充电判断子步骤二，主服务器读取当前时间、谷电计费时间开启时间和当前车辆的电池电量值，主服务器计算当前时间与谷电计费时间开启时间的差值得出时间差值；

充电判断子步骤三，基础电量系数值除以时间差值后所得出的数值加上当前车辆的电池电量值大于或者等于所述的基础电量阈值则判定为禁止充电，若基础电量系数值除以时间差值后所得出的数值加上当前车辆的电池电量值小于所述基础电量阈值则判定为需要充电；

若在设定的预约时间内，使用者未能执行租车还车步骤或在非指定车辆上执行租车还车步骤则发出取消预约充电信号至指定车辆。