CN110014909A - 促进电动车辆的无线充电的分组通信 - Google Patents

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Abstract

一种促进电动车辆(EV)的无线充电的系统和方法包括，EV经由邻居感知网络(NaN)执行服务发现和协商，从而确定启用WiFi的充电站或另一EV与该EV的充电兼容性。该方法还包括：基于确定了EV与充电站或另一EV相兼容的情况，通过经由NaN来广播包括具有请求的分组的请求消息，EV从充电站请求预约或从另一EV请求充电。

Description

促进电动车辆的无线充电的分组通信
引言
本公开涉及促进电动车辆(EV)的无线充电的分组通信。
EV(例如汽车、农场设备、建筑设备)正在变得越来越流行。因此要继续开发支持这种车辆所需的基础设施。EV的无线充电站属于新兴技术。无线充电站可以使用WiFi来与EV通信并对其进行充电。无线充电站可以使用WiFi进行通信，并且为了传输能量，可以使用电磁场向EV提供感应式充电。尽管加油站的占用率因为每辆汽车与每个加油泵之间存在着一对一的对应关系而成为反映等待时间的良好指标，但是，EV充电站的等待时间却可能难以进行估算。此外，可由指定充电站服务的车辆类型及其功率性能可能不那么明显。因此，充电站可以通过WiFi邻居感知网络(NaN)来广播信息。虽然广播信息可以向NaN通信范围内(例如小于一英里)的车辆提供与充电站有关的一般性信息(例如功率性能)，但是这种单向通信可能不足以实现高效的充电。因此，期望提供促进电动车辆(EV)的无线充电的分组通信。
发明内容
在一个示例性实施例中，一种促进电动车辆(EV)的无线充电的方法包括EV经由邻居感知网络(NaN)执行服务发现和协商，从而确定启用WiFi的充电站或另一EV与该EV的充电兼容性。该方法还包括：基于确定了EV与充电站或另一EV相兼容，通过经由NaN来广播包括具有请求的分组的请求消息，EV从充电站请求预约或从另一EV请求充电。
除了本文描述的一个或多个特征之外，充电站经由NaN广播消息。该消息指示充电站提供的充电服务。
除了本文描述的一个或多个特征之外，充电站广播消息包括充电站指示出充电站所支持的车辆类别、充电站的功率性能、优选的支付方式、配对支持能力、充电速率或成本或者在充电站充电的当前等待时间。
除了本文描述的一个或多个特征之外，EV经由NaN所广播的信息请求消息中的信息请求分组来从充电站或另一EV请求兼容性信息。兼容性信息包括由充电站或另一EV支持的车辆类别以及充电站或另一EV的功率性能。
除了本文描述的一个或多个特征之外，充电站或另一EV在经由NaN广播的信息消息中提供兼容性信息。
除了本文描述的一个或多个特征之外，EV从EV的操作者获得最大可接受等待时间。
除了本文描述的一个或多个特征之外，确定充电站与EV的兼容性包括确定由充电站指示的当前等待时间是否小于由操作者指示的最大可接受等待时间。
除了本文描述的一个或多个特征之外，确定充电站或另一EV与EV的兼容性包括确定充电站或另一EV所支持的车辆类别和充电站或另一EV的功率性能是否与EV的车辆类别和EV的功率要求相匹配。
除了本文描述的一个或多个特征之外，EV经由NaN所广播的预约消息从充电站获得预约，并建立连接以完成无线充电。连接是经由除NaN以外的网络进行的。
除了本文描述的一个或多个特征之外，请求消息中的分组是经过加密的。
在另一个示例性实施例中，一种促进电动车辆(EV)的无线充电的系统包括EV的电池和EV的控制器。控制器经由邻居感知网络(NaN)执行服务发现和协商，从而确定启用WiFi的充电站或另一EV与该EV的兼容性，并且基于确定了EV与充电站或另一EV相兼容来从充电站或另一EV请求预约。该请求经由NaN作为包括分组的请求消息发送。
除了本文描述的一个或多个特征之外，充电站配置为经由邻居感知网络(NaN)广播消息，该消息指示充电站提供的充电服务。
除了本文描述的一个或多个特征之外，充电站所广播的消息包括充电站所支持的车辆类别、充电站的功率性能、优选的支付方式、配对支持能力、充电速率或成本或者在充电站充电的当前等待时间的指示。
除了本文描述的一个或多个特征之外，控制器还配置为经由NaN所广播的信息请求消息中的信息请求分组来从充电站或另一EV请求兼容性信息，其中兼容性信息包括由充电站或另一EV支持的车辆类别以及充电站或另一EV的功率性能。
除了本文描述的一个或多个特征之外，控制器还配置为在经由NaN广播的信息消息中从充电站或另一EV接收兼容性信息。
除了本文描述的一个或多个特征之外，控制器还配置为从EV的操作者获得最大可接受等待时间。
除了本文描述的一个或多个特征之外，控制器还配置为通过确定由充电站指示的当前等待时间是否小于由操作者指示的最大可接受等待时间来确定充电站与EV的兼容性。
除了本文描述的一个或多个特征之外，控制器还配置为通过确定充电站或另一EV所支持的车辆类别和充电站或另一EV的功率性能是否匹配EV的车辆类别和EV的功率要求来确定充电站或另一EV与EV的兼容性。
除了本文描述的一个或多个特征之外，控制器还配置为经由NaN所广播的预约消息从充电站获得预约，并经由除NaN之外的网络建立连接以完成无线充电。
除了本文描述的一个或多个特征之外，控制器还配置为对请求消息中的分组进行加密。
结合附图，通过以下详细描述，本公开的上述特征和优点以及其他特征和优点将变得显而易见。
附图说明
其他特征、优点和细节仅作为示例出现在以下参考了附图的详细描述中，在附图中：
图1是根据一个或多个实施例的执行分组通信以促进无线充电的示例性电动车辆的框图；以及
图2是根据两个或更多个实施例的促进电动车辆的无线充电的方法的工艺流程。
具体实施方式
以下描述在本质上仅是示例性的，并不意图限制本公开、其应用或用途。应该理解，在整个本附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部分和特征。
如前所述，车辆充电站可以经由NaN广播信息。因此，车辆充电站充当的是NaN终端。所广播的信息可能不足以有效地建立并完成充电过程。因此，举例而言，特定EV可能需要请求附加的信息。该信息不会促进充电站与特定EV之间的交易。因此，举例而言，特定EV可能需要在充电站处预约位置。
本文详述的系统和方法的实施例涉及促进EV的无线充电的分组通信。更具体地，实施例涉及经由NaN的分组通信，以在EV与充电站或另一EV之间执行服务发现和协商，这样便可以在建立执行充电所需的WiFi连接之前提供充电。根据一个或多个实施例，可以利用已经由车辆充电站使用的经由NaN的通信来促进特定EV与充电站之间的交易的协商和建立。在这种车辆到基础设施(V2I)通信中，分组被嵌入在由充电站用来广播信息的相同NaN帧中。在另外的实施例中，经由NaN的通信可以促进车辆到车辆(V2V)通信，而这种通信允许一个EV以无线方式或经由电池到电池的连接从另一个EV请求充电。分组可以由启用WiFi的车辆(例如EV)嵌入和传输。分组包括兼容充电站和其他兼容EV已知的加密。因此，在NaN帧的通信范围内的接收兼容充电站或EV将接收到该消息并对分组进行解密。充电站的响应可以是其下一次广播的一部分，或者(如在EV之间)可以在针对知晓加密方案的兼容EV的分组中。除非经由使用NaN的分组通信的协商取得了成功，否则不会建立WiFi连接来执行充电。
根据示例性实施例，图1是执行分组通信以促进无线充电的示例性EV100a的框图。在示例性情况中的EV100a是汽车101并且包括电池102。EV100a可以包括若干种无线电接入技术(RAT)110，诸如提供对蜂窝、蓝牙或专用短程通信(DSRC)的接入的那些技术。可以采用多种蜂窝RAT(例如，第四代长期演进(4G LTE)、第五代毫米波(5G mmWave))，并且可以同时支持一个以上的蓝牙客户端。图1中示出了具备WiFi RAT110的EV100a。WiFi RAT110促进了加密分组的经由NaN的通信。
EV100a还示出为具有信息娱乐系统105，信息娱乐系统105促进EV100a系统与操作者(例如驾驶员)和控制器115之间的交互，控制器115可以耦合到包括信息娱乐系统105和WiFi RAT110在内的一个或多个车辆系统，以做出与辆充电有关的决定。控制器115包括处理电路，该处理电路可以包括专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享、专用或群组)和存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其他合适组件。
图1中示出了第二EV100b。此第二EV100b与EV100a相兼容。也就是说，EV100a和EV100b可以使用相同的加密方案通过NaN进行通信。EV100a、100b通常可以被称为EV100。出于说明的目的，EV100a在本文中被讨论为寻求充电的EV100，而EV100b在本文中被讨论为可以提供充电的EV100。这样，EV100a可以使用NaN来广播充电需求。作为响应或通常情况下，EV100b可以广播提供充电的意愿。EV100a与EV100b之间的通信可以最终促进经由WiFi连接的无线充电或经由图1中指示的电池到电池物理连接130的充电。参考图2进一步讨论了两个EV100之间的通信。
在图1中还示出了具有WiFi通信能力的充电站120。充电站120(即NaN终端)包括全向天线125，并且可以在后台连续地发送消息(即服务发现帧)，由此使得对方系统(如EV100a)能够发现充电站120。在替代实施例中，充电站120可以默认为睡眠模式，在该模式下，它不会发送消息，但是却连续地接收消息，并且基于EV100a发送服务发现消息来搜索充电站120而转换到唤醒模式。根据任一实施例(例如，连续地，在进入唤醒模式时)，充电站120可以例如在NaN帧(被称为服务发现帧)中广播信息。该信息可以包括其支持的车辆类别、其功率性能、优选的支付方式、配对支持能力、充电速率或成本或者基于当前正在充电的车辆、具有预约的车辆以及它们的充电水平的当前等待时间。
根据一个或多个实施例，在从充电站120接收到广播信息时，EV100a的控制器115可以做出关于其与充电站120的兼容性的若干确定。例如，EV100a的操作者可以直接通过信息娱乐系统105或者经由与车辆100配对的智能设备指示出最大等待时间。因此，控制器115可以确定充电站120广播的等待时间是否在信息娱乐系统105中指示的最大等待时间内。控制器115可以另外确定EV100a的类别是否属于由充电站120的广播指示的支持车辆类别。控制器115还可以确定充电站120的功率性能(如广播中所示)是否足以对EV100a进行充电。
基于关于兼容性的确定，如果控制器115确定EV100a应该由充电站120充电，则EV100a可以向充电站120发送请求充电的消息---即，立即参与或关联到充电站120的请求(在没有等待的情况下)或者请求预约(在等待的情况下)。从EV100a到充电站120的消息可以是嵌入在广播NaN帧中的加密分组的形式，这种形式类似于由充电站120广播的服务发现帧。例如，加密可以采用现有的加密方案，或者特定制造商的EV100a和兼容充电站120已知的定制加密方案。
一旦EV100a已经发送了预约或立即充电的请求，则其表示服务发现和选择的完成。此时，经由NaN的通信将被经由WiFi连接或其他类型的连接(例如，全球定位系统(GPS)、蜂窝、热点)的通信替代。旨在确定在需要EV100a时的兼容性和充电站120的能力的初始通信(其经由NaN实现，无需连接会话)采用最小的功率和带宽。如此一来，即使是在拥挤的环境中或没有蜂窝或热点连接的区域中，也可以执行服务发现和协商。
图2是根据一个或多个实施例的促进EV100a的无线充电的方法的工艺流程。在框210处，EV100a广播服务请求是唤醒默认地可能处于睡眠模式下的充电站120或者从通信范围内的兼容EV100b获得响应的可选过程。在框220处，对服务发现帧进行广播的充电站120或兼容EV100b指的是指示出诸如其功率性能和与其兼容的车辆类型的信息的充电站120或兼容EV100b。另外，充电站120可以广播当前等待时间。兼容EV100b可以另外广播其充电速率，这是因为兼容EV100b可能需要收取充电费(例如，兼容EV100b是漫游充电站)或者可以在同类EV100的驾驶员之间免费提供。
在替代实施例中，EV100a和充电站120可以在框225处执行附加通信，以便EV100a确定在充电站120处的等待时间。EV100a可以通过将具有请求的加密分组嵌入到NaN消息帧中来请求等待时间信息。例如，作为响应，充电站120可以广播等待时间信息。
在框230处，EV100a确定兼容性包括EV100a的控制器115确定EV100a的类别及其功率要求是否与充电站120或兼容EV100b所指示的类别兼容性和功率性能相匹配。在框230处，确定可以另外包括控制器115经由信息娱乐系统105从操作者获得最大可接受等待信息，并将该最大等待时间与充电站指示的等待时间进行比较。在框230处，确定还可以包括控制器115从操作者获得最大可接受充电费。当在框230处因为任何原因而发现充电站120或兼容EV100b不适合时，框230处的确定可以进行到在框250处继续搜索充电站120。框230处的确定可以替代地进行到在框240处EV100a从充电站120请求充电预约(或者基于等待时间的立即充电请求)或者从兼容EV100b充电的请求。
在框260处，EV100a的控制器115确定在框240处请求的预约是由充电站120给出还是对兼容EV100b的寻求肯定响应的充电请求。如果未给出预约或者拒绝了充电请求，则在框250处继续搜索充电站120。如果预约是由充电站120给出或者请求得到了兼容EV100b的同意，则在框270处建立用于充电的连接包括EV100a和充电站120或兼容EV100b完成准备充电过程的过程(即，经由NaN完成通信)，然后再建立不同的连接来完成充电。如前所述，充电可以通过物理连接130完成，或者也可以是无线的。在无线充电的情况下，当已经建立了兼容性和可用性时，在框270之前无需建立WiFi连接。
虽然已经参考示例性实施例描述了以上的公开内容，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离其范围的情况下，可以作出各种改变并且可以用等同物替换其元件。另外，在不脱离本发明的实质范围的情况下，可以作出许多修改，以使特定情况或材料适应本公开的教导。因此，本公开并不旨在局限于所公开的特定实施例，而是将包括落入其范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种促进电动车辆(EV)的无线充电的方法，所述方法包括：
EV经由邻居感知网络(NaN)执行服务发现和协商，从而确定启用WiFi的充电站或另外的EV与所述EV的充电兼容性；
基于确定了EV与充电站或另外的EV相兼容，通过经由NaN来广播包括具有请求的分组的请求消息，EV从充电站请求预约或从另外的EV请求充电。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括，充电站经由NaN广播消息，所述消息指示由充电站提供的充电服务，其中所述充电站广播消息包括充电站指示出由充电站所支持的车辆类别、充电站的功率性能、优选的支付方式、配对支持性能、充电速率或成本或者在充电站充电的当前等待时间。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括，EV经由NaN所广播的信息请求消息中的信息请求分组来从充电站或另外的EV请求兼容性信息，兼容性信息包括由充电站或另外的EV所支持的车辆类别以及充电站或另外的EV的功率性能，充电站或另外的EV在经由NaN广播的信息消息中提供兼容性信息。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括，EV从EV的操作者获得最大可接受等待时间，确定充电站与EV的兼容性包括确定由充电站指示的当前等待时间是否小于由操作者指示的最大可接受等待时间。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括，EV经由NaN所广播的预约消息从充电站获得预约，并建立连接以完成无线充电，连接是经由除NaN以外的网络进行的，对请求消息中的分组加密，确定充电站或另外的EV与EV的兼容性包括确定充电站或另外的EV所支持的车辆类别和充电站或另外的EV的功率性能是否与EV的车辆类别和EV的功率要求相匹配。
6.一种促进电动车辆(EV)的无线充电的系统，所述系统包括：
EV的电池；和
EV的控制器，所述EV的控制器配置成经由邻居感知网络(NaN)执行服务发现和协商，从而确定启用WiFi的充电站或另外的EV与所述EV的兼容性，并且基于确定了EV与充电站或另外的EV相兼容来从充电站或另外的EV请求预约，所述请求经由NaN作为包括分组的请求消息而发送。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述充电站配置为经由邻居感知网络(NaN)广播消息，所述消息指示由充电站提供的充电服务，充电站所广播的消息包括充电站所支持的车辆类别、充电站的功率性能、优选的支付方式、配对支持性能、充电速率或成本或者在充电站充电的当前等待时间的指示。
8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述控制器还配置为经由NaN所广播的信息请求消息中的信息请求分组来从充电站或另外的EV请求兼容性信息，其中兼容性信息包括由充电站或另外的EV所支持的车辆类别以及充电站或另外的EV的功率性能，所述控制器还配置为在经由NaN广播的信息消息中从充电站或另外的EV接收兼容性信息。
9.根据权利要求6所述的系统，其中，所述控制器还配置为从EV的操作者获得最大可接受等待时间，所述控制器还配置为通过确定由充电站指示的当前等待时间是否小于由操作者指示的最大可接受等待时间来确定充电站与EV的兼容性，所述控制器还配置为通过确定充电站或另外的EV所支持的车辆类别和充电站或另外的EV的功率性能是否匹配EV的车辆类别和EV的功率要求来确定充电站或另外的EV与EV的兼容性。
10.根据权利要求6所述的系统，其中，所述控制器还配置为经由NaN所广播的预约消息从充电站获得预约，并经由除NaN之外的网络建立连接以完成无线充电，所述控制器还配置为对请求消息中的分组进行加密。
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