CN108965414B - 一种多网络冗余通信的交流充电桩控制系统 - Google Patents

一种多网络冗余通信的交流充电桩控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多网络冗余通信的交流充电桩控制系统,该系统包括核心控制模块、指示模块、多网络冗余通信模块、隔离驱动检测模块、云平台服务器和智能手机终端;核心控制模块包括电源单元、CPU处理器单元、故障报警单元、信号采集单元、数字输出单元;多网络冗余通信模块包括2G/4G/NB通信单元、以太网通信单元以及WIFI通信单元;当CPU处理器单元与云平台服务器之间收发数据时,同时通过2G/4G/NB通信单元、以太网通信单元以及WIFI通信单元,通过流码和标志位进行区分并加解密,进行冗余通信。本发明系统实现了交流充电桩多种网络形式同时加密上报并交互信息,通过云平台冗余处理多种网络形式传输的解密信息,实现交流充电桩对各种网络环境的适应能力。

Description

一种多网络冗余通信的交流充电桩控制系统
技术领域
本发明属于电动汽车技术领域,涉及一种多网络冗余通信的交流充电桩控制系统。
背景技术
随着国家对新能源的大力支持,新能源电动机车不断普及,新能源汽车出现了逐年大幅递增。充电成了新能源车特别是纯电动汽车的关键问题之一,特别是公共充电服务,逐渐成为电动汽车大规模推广应用的基础条件。不同于燃油汽车,交流充电桩往往充电时间较长,往往需要几十分钟甚至几个小时,往往需要充电桩通过网络实时上报数据到平台,并通过用户APP及时反馈给用户。但是目前主流的2G网络面临淘汰,4G模块费用较高,以太网络不方便布线,WIFI网络信号不好,NB网络刚刚起步费用较高,以及区域性网络设施的差异等不足。目前网络构架单一不能满足社会发展的需求,如果能够提供一种多网络通信构架的交流充电桩,则会使得交流充电桩的使用更为方便。因此,需要对现有的交流充电桩控制器网络交互系统进行改进,克服现有网络技术和网络环境的缺陷。
发明内容
针对现有网络技术和网络环境的缺陷,本发明提供交流充电桩多种网络形式同时加密上报并交互信息,通过云平台冗余处理多种网络形式传输的解密信息,实现交流充电桩对各种网络环境的适应能力。为了实现上述目的,本发明公开了一种多网络冗余通信的交流充电桩控制系统,该系统包括核心控制模块、指示模块、多网络冗余通信模块、隔离驱动检测模块、云平台服务器和智能手机终端;
所述核心控制模块包括电源单元、CPU处理器单元、故障报警单元、信号采集单元、数字输出单元;
所述多网络冗余通信模块包括2G/4G/NB通信单元、以太网通信单元以及WIFI通信单元;
所述隔离驱动检测模块包括继电器驱动单元、CP检测单元、温度检测单元、急停检测单元;
所述隔离驱动检测模块连接于核心控制模块,所述指示模块连接于核心控制模块,所述核心控制模块连接于多网络冗余通信模块,所述多网络冗余通信模块和智能手机终端均连接于云平台服务器;
所述多网络冗余通信模块中的2G/4G/NB通信单元采用通用的PCIE接口形式,根据网络情况插入2G模块板卡或者4G模块板卡或者NB模块板卡,通过基站转接实现收发指令;所述以太网通信单元提供基于以太网的通信收发指令;所述WIFI通信单元提供基于WIFI的通信收发指令;当核心控制模块的CPU处理器单元与云平台服务器之间收发数据时,同时通过2G/4G/NB通信单元、以太网通信单元以及WIFI通信单元,通过流码和标志位进行区分并加解密,进行冗余通信,所述冗余通信方法具体为:CPU处理器单元和云平台服务器的收发数据帧每包固定为32字节;
CPU处理器单元的终端数据帧包括:1个字节的包头位,1个字节的命令位,1个字节的终端流码位,1个字节的传输方式位,1个字节的长度位,n个字节的数据位,不足32字节补零;
云平台服务器的服务器数据帧包括:1个字节的包头位,1个字节的命令位,1个字节的服务器流码位,1个字节的长度位,n个字节的数据位,不足32字节补零;
其中,终端流码位和服务器流码位相互独立,通过AES128加密算法进行加密解密,加密解密秘钥为16字节产品唯一序列号,秘钥通过第一次不加密的注册包发送给服务器,之后的所有交互数据都需要通过该秘钥进行加解密;
当CPU处理器单元主动发送数据帧给云平台服务器时,通过冗余通道,每个通道的数字帧中传输方式位为各自相应的代码,终端流码位在上一次发送数据帧终端流码位的基础上+1,封装成数据帧并通过AES128加密算法进行加密,各个通道同步进行发送;
当云平台服务器收到CPU处理器单元发送过来的数据帧时,首先对其进行解密,解密完再根据终端流码位分别处理,只处理最大的终端流码的数据帧,而且仅处理一次,丢弃其他相同甚至更小终端流码位的数据帧;
当云平台服务器主动发送数据帧给CPU处理器单元时,通过冗余通道,每个通道的数字帧中服务器流码位在上一次发送数据帧服务器流码位的基础上+1,封装成数据帧并通过AES128加密算法进行加密,各个通道同步进行发送;
当CPU处理器单元收到云平台服务器发送过来的数据帧时,首先对其进行解密,解密完再根据服务器流码位分别处理,只处理最大的服务器流码的数据帧,而且仅处理一次,丢弃其他相同甚至更小服务器流码位的数据帧;
通过这套冗余通信的方法,保证通信的实时性以及通信方式的多样性。
进一步地,所述隔离驱动检测模块电性连接于核心控制模块,所述指示模块电性连接于核心控制模块,所述核心控制模块电性连接于多网络冗余通信模块,所述多网络冗余通信模块通过信号连接于云平台服务器,所述智能手机终端通过信号连接于云平台服务器。
进一步地,所述核心控制模块的电源单元为整个控制系统提供电源,CPU处理单元处理各个模块单元的交互对接,故障报警单元实现运行故障后的报警器报警,起到警示作用,信号采集单元用于接收隔离驱动检测模块传来的信号,数字输出单元用于将数学信号输出至隔离驱动检测模块。
进一步地,所述隔离驱动检测模块中的继电器驱动单元通过电性连接于数字输出单元,用来驱动继电器工作,CP检测单元电性连接于信号采集单元,用来检测每个阶段CP信号是否正常,温度检测单元电性连接于信号采集单元,用来检测充电枪电缆的温度是否超过额定温度,急停检测单元电性连接于信号采集单元,用来检测电气急停按钮是否按下。
进一步地,所述指示模块用于实现对充电桩使用情况的指示,包括电源、充电中、故障、预约。
进一步地,所述云平台服务器可以实现对智能手机终端进行交互和升级。
进一步地,所述智能手机终端通过手机APP,使用无线网络将指令传输至多网络冗余通信模块。
本发明的有益效果是:本发明提供了一种多网络冗余通信的交流充电桩控制系统,实现了交流充电桩多种网络形式同时加密上报并交互信息,通过云平台冗余处理多种网络形式传输的解密信息,实现交流充电桩对各种网络环境的适应能力。
附图说明
图1是本发明的具体实施示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示,本发明提供的一种多网络冗余通信的交流充电桩控制系统,该系统包括核心控制模块、指示模块、多网络冗余通信模块、隔离驱动检测模块、云平台服务器和智能手机终端;所述核心控制模块包括电源单元、CPU处理器单元、故障报警单元、信号采集单元、数字输出单元;所述多网络冗余通信模块包括2G/4G/NB通信单元、以太网通信单元以及WIFI通信单元;所述隔离驱动检测模块包括继电器驱动单元、CP检测单元、温度检测单元、急停检测单元;所述隔离驱动检测模块电性连接于核心控制模块,所述指示模块电性连接于核心控制模块,所述核心控制模块电性连接于多网络冗余通信模块,所述多网络冗余通信模块通过信号连接于云平台服务器,所述智能手机终端通过信号连接于云平台服务器。
所述核心控制模块的电源单元为整个控制系统提供电源,CPU处理单元处理各个模块单元的交互对接,故障报警单元实现运行故障后的报警器报警,起到警示作用,信号采集单元用于接收隔离驱动检测模块传来的信号,数字输出单元用于将数学信号输出至隔离驱动检测模块。
所述隔离驱动检测模块中的继电器驱动单元通过电性连接于数字输出单元,用来驱动继电器工作,CP检测单元电性连接于信号采集单元,用来检测每个阶段CP信号是否正常,温度检测单元电性连接于信号采集单元,用来检测充电枪电缆的温度是否超过额定温度,急停检测单元电性连接于信号采集单元,用来检测电气急停按钮是否按下。
所述指示模块用于实现对充电桩使用情况的指示,包括电源、充电中、故障、预约。
所述云平台服务器可以实现对智能手机终端进行交互和升级。
所述多网络冗余通信模块中的2G/4G/NB通信单元采用通用的PCIE接口形式,根据网络情况插入2G模块板卡或者4G模块板卡或者NB模块板卡,通过基站转接实现收发指令;所述以太网通信单元提供基于以太网的通信收发指令;所述WIFI通信单元提供基于WIFI的通信收发指令;当CPU需要发送数据到云平台服务器时,同时通过2G/4G/NB通信单元、以太网通信单元以及WIFI通信单元,通过流码和标志位进行区分并加密;当CPU需要接收数据到云平台服务器时,同时通过2G/4G/NB通信单元、以太网通信单元以及WIFI通信单元,通过流码和标志位进行区分并解密,进行冗余通信;所述冗余通信方法具体为:CPU处理器单元和云平台服务器的收发数据帧每包固定为32字节;
CPU处理器单元的终端数据帧包括:1个字节的包头位,1个字节的命令位,1个字节的终端流码位,1个字节的传输方式位(其中以太网为0x01,WIFI为0x02,GPRS为0x03,4GLTE为0x04,NB为0x05),1个字节的长度位,n个字节的数据位,不足32字节补零;
云平台服务器的服务器数据帧包括:1个字节的包头位,1个字节的命令位,1个字节的服务器流码位,1个字节的长度位,n个字节的数据位,不足32字节补零;
其中,终端流码位和服务器流码位相互独立,通过AES128加密算法进行加密解密,加密解密秘钥为16字节产品唯一序列号,秘钥通过第一次不加密的注册包发送给服务器,之后的所有交互数据都需要通过该秘钥进行加解密;
当CPU处理器单元主动发送数据帧给云平台服务器时,通过冗余通道,每个通道的数字帧中传输方式位为各自相应的代码,终端流码位在上一次发送数据帧终端流码位的基础上+1(如果大于等于0xff,则置0),封装成数据帧并通过AES128加密算法进行加密,各个通道同步进行发送;
当云平台服务器收到CPU处理器单元发送过来的数据帧时,首先对其进行解密,解密完再根据终端流码位分别处理,只处理最大的终端流码的数据帧,而且仅处理一次,丢弃其他相同甚至更小终端流码位的数据帧;
当云平台服务器主动发送数据帧给CPU处理器单元时,通过冗余通道,每个通道的数字帧中服务器流码位在上一次发送数据帧服务器流码位的基础上+1(如果大于等于0xff,则置0),封装成数据帧并通过AES128加密算法进行加密,各个通道同步进行发送;
当CPU处理器单元收到云平台服务器发送过来的数据帧时,首先对其进行解密,解密完再根据服务器流码位分别处理,只处理最大的服务器流码的数据帧,而且仅处理一次,丢弃其他相同甚至更小服务器流码位的数据帧;
通过这套冗余通信的方法,保证通信的实时性以及通信方式的多样性。
以上所述仅为本发明的较佳实施举例,并不用于限制本发明,凡在本发明精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种多网络冗余通信的交流充电桩控制系统,其特征在于:该系统包括核心控制模块、指示模块、多网络冗余通信模块、隔离驱动检测模块、云平台服务器和智能手机终端;
所述核心控制模块包括电源单元、CPU处理器单元、故障报警单元、信号采集单元、数字输出单元;
所述多网络冗余通信模块包括2G/4G/NB通信单元、以太网通信单元以及WIFI通信单元;
所述隔离驱动检测模块包括继电器驱动单元、CP检测单元、温度检测单元、急停检测单元;
所述隔离驱动检测模块连接于核心控制模块,所述指示模块连接于核心控制模块,所述核心控制模块连接于多网络冗余通信模块,所述多网络冗余通信模块和智能手机终端均连接于云平台服务器;
所述多网络冗余通信模块中的2G/4G/NB通信单元采用通用的PCIE接口形式,根据网络情况插入2G模块板卡或者4G模块板卡或者NB模块板卡,通过基站转接实现收发指令;所述以太网通信单元提供基于以太网的通信收发指令;所述WIFI通信单元提供基于WIFI的通信收发指令;当核心控制模块的CPU处理器单元与云平台服务器之间收发数据时,同时通过2G/4G/NB通信单元、以太网通信单元以及WIFI通信单元,通过流码位和命令标志位进行区分并加解密,进行冗余通信,所述冗余通信方法具体为:CPU处理器单元和云平台服务器的收发数据帧每包固定为32字节;
CPU处理器单元的终端数据帧包括:1个字节的包头位,1个字节的命令标志位,1个字节的终端流码位,1个字节的传输方式位,1个字节的长度位,n个字节的数据位,不足32字节补零;
云平台服务器的服务器数据帧包括:1个字节的包头位,1个字节的命令标志位,1个字节的服务器流码位,1个字节的长度位,n个字节的数据位,不足32字节补零;
其中,终端流码位和服务器流码位相互独立,通过AES128加密算法进行加密解密,加密解密秘钥为16字节充电桩唯一序列号,充电桩将秘钥通过第一次不加密的注册包发送给服务器,之后的所有交互数据都需要通过该秘钥进行加解密;
当CPU处理器单元主动发送数据帧给云平台服务器时,通过冗余通道,每个通道的数字帧中传输方式位为各自相应的代码,终端流码位在上一次发送数据帧终端流码位的基础上+1,封装成数据帧并通过AES128加密算法进行加密,各个通道同步进行发送;
当云平台服务器收到CPU处理器单元发送过来的数据帧时,首先对其进行解密,解密完再根据终端流码位分别处理,只处理最大的终端流码的数据帧,而且仅处理一次,丢弃其他相同甚至更小终端流码位的数据帧;
当云平台服务器主动发送数据帧给CPU处理器单元时,通过冗余通道,每个通道的数字帧中服务器流码位在上一次发送数据帧服务器流码位的基础上+1,封装成数据帧并通过AES128加密算法进行加密,各个通道同步进行发送;
当CPU处理器单元收到云平台服务器发送过来的数据帧时,首先对其进行解密,解密完再根据服务器流码位分别处理,只处理最大的服务器流码的数据帧,而且仅处理一次,丢弃其他相同甚至更小服务器流码位的数据帧;
通过这套冗余通信的方法,保证通信的实时性以及通信方式的多样性。
2.根据权利要求1所述的一种多网络冗余通信的交流充电桩控制系统,其特征在于:所述隔离驱动检测模块电性连接于核心控制模块,所述指示模块电性连接于核心控制模块,所述核心控制模块电性连接于多网络冗余通信模块,所述多网络冗余通信模块通过信号连接于云平台服务器,所述智能手机终端通过信号连接于云平台服务器。
3.根据权利要求1所述的一种多网络冗余通信的交流充电桩控制系统,其特征在于:所述核心控制模块的电源单元为整个控制系统提供电源,CPU处理单元处理各个模块单元的交互对接,故障报警单元实现运行故障后的报警器报警,起到警示作用,信号采集单元用于接收隔离驱动检测模块传来的信号,数字输出单元用于将数学信号输出至隔离驱动检测模块。
4.根据权利要求1所述的一种多网络冗余通信的交流充电桩控制系统,其特征在于:所述隔离驱动检测模块中的继电器驱动单元通过电性连接于数字输出单元,用来驱动继电器工作,CP检测单元电性连接于信号采集单元,用来检测每个阶段CP信号是否正常,温度检测单元电性连接于信号采集单元,用来检测充电枪电缆的温度是否超过额定温度,急停检测单元电性连接于信号采集单元,用来检测电气急停按钮是否按下。
5.根据权利要求1所述的一种多网络冗余通信的交流充电桩控制系统,其特征在于:所述指示模块用于实现对充电桩使用情况的指示,包括电源、充电中、故障、预约。
6.根据权利要求1所述的一种多网络冗余通信的交流充电桩控制系统,其特征在于:所述云平台服务器可以实现对智能手机终端进行交互和升级。
7.根据权利要求1所述的一种多网络冗余通信的交流充电桩控制系统,其特征在于:所述智能手机终端通过手机APP,使用无线网络将指令传输至多网络冗余通信模块。
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