CN110329091B - 一种实现即插即充的电动汽车智能充电用户系统 - Google Patents

一种实现即插即充的电动汽车智能充电用户系统 Download PDF

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Abstract

一种实现即插即充的电动汽车智能充电用户系统，包括：电动汽车本体，车载数据模块，汽车通讯模块，充电连接器，电压检测模块，电池管理模块，和充电APP平台。本发明实现了自动权限识别，达到了即插即充的效果，避免了用户进行繁琐的权限鉴定操作，提升了充电操作的体验，仅通过对充电枪及充电接口的部件改造实现上述效果，减少了对现有充电桩的改造成本且便于推广。

Description

一种实现即插即充的电动汽车智能充电用户系统
技术领域
本发明属于电池充电领域，具体涉及一种实现即插即充的电动汽车智能充电用户系统。
背景技术
随着社会的飞速发展，汽车在整个社会进步和经济发展中扮演着非常重要的角色。汽车工业的迅速发展推动了机械、能源、橡胶、钢铁等支柱产业的发展。然而，随着全球汽车总量的增加，汽车尾气的排放已经成为大气污染的主要原因，同时世界石油资源的日趋紧张，石油价格始终居高不下，这些都迫使人类需要研制出无污染和节能汽车。
由于电动能源具有突出的优势，使得电动汽车的开发和研究成为各国开发绿色汽车的主流。近几年来中央和地方政府对电动汽车给予很大支持，现在很多城市都有自己的电动汽车推广计划，电动汽车市场的需求在政府的推动下有所增长。
在电动汽车的研究和发展上，车载动力电池组件及其管理系统的研究与制造占据着重要的位置。如何有效地利用电池的能量，延长电池的寿命是电池管理系统研究的关键部分。动力蓄电池作为关键部件，其性能直接决定了电动汽车、混合动力汽车的性能指标，其能量密度决定了电动汽车的一次充电续航里程，其功率密度则决定了电动汽车的加速性能。所以，电动汽车的发展取决于电池技术的发展。
但电动汽车充电难的问题一直没有得到有效解决。现在的充电设备操作流程繁琐，对于低文化程度的司机更是难以使用。并且，电动汽车在需要充电时，目前的插卡充电方案存在如下缺陷：充电需要携带充电卡，存在“易遗忘，易丢失”的缺点，由此可能给车主带来相当的不便，尤其在车辆必须充电时，甚至导致车辆无法行驶；充电时需要驾驶员进行“插卡、输入密码、选择充电口以及选择充电方式”的操作，且每次充电都需要进行此操作，仅该步骤的操作时间大于20s，且该步骤是在车外的充电桩前完成的，如遇恶劣的天气，对车主是极大的考验。因此，提供一种体积小、成本低、操作简单的电动汽车智能充电用户系统，对于推进电动汽车的普及具有重要的意义。
发明内容
为了克服技术瓶颈，本发明提出了一种实现即插即充的电动汽车智能充电用户系统，包括：
电动汽车本体，设置有动力电池组件、与所述动力电池组件电连接的电池监控单元、充电二次单元和与所述电池监控单元电连接的总线通讯单元；所述电池监控单元采集并记录动力电池组件信息数据；所述充电二次单元用于将充电的能量变换为动力电池组件需要的电压、电流水平，对动力电池组件充电；所述总线通讯单元用于将电池监控单元采集的信息数据上传或接受外部输入的信息指令；
车载数据模块：用于存储和处理系统中的运行信息数据和电池监控单元采集的信息数据，根据电动汽车的运行信息和电池组件信息数据，预测并提示用户电动汽车耗电状况；
汽车通讯模块：用于当电动汽车耗电状况达到充电阈值时，与车联网平台通信，上传运行信息数据，接收充电边缘网关的充电调度控制；
充电连接器，用于连接充电设备给电动汽车充电，在充电连接器的充电枪上设置有集成RFID组件模块，所述集成RFID组件模块包括第二RFID标签，所述第二RFID标签包含充电枪编号、车辆信息、用户信息和账户信息，当充电枪插入充电设备的充电插座后，所述充电插座配置的RFID读取模块自动读取第二RFID标签信息，以进行用户认证，当用户认证通过，电池管理模块发出充电指令；
电压检测模块，所述电压检测模块与充电接口以及电池监控单元电连接，电压检测模块将检测到充电接口CP电线上的电压变化信息及电池组件信息数据发送给电池管理模块；
电池管理模块，用于根据所述电压变化信息和电池组件信息数据，控制充电指令的通断；
充电APP平台，安装在所述用户客户端上，用于绑定用户与充电枪，与所述车联网平台通讯，并且可以查询数据、发送控制命令、查看充电状态、结算费用。
本发明的有益效果包括：首先，本发明实现了电动汽车充电过程智能和便利的效果。较之于传统充电方案中的“一车配一卡、充电桩通过识别卡来识别车”，本发明实现了“充电桩直接原地识别车”，省略了目前电动汽车在充电时需要按步骤使用充电卡的人工操作。其次，采用在设置RFID标签组件进行用户识别和验证，并根据对电子标签的识别结果进行充电控制，实现了自动权限识别，达到了即插即充的效果，避免了用户进行繁琐的权限鉴定操作，提升了充电操作的体验，仅通过对充电枪及充电接口的部件改造实现上述效果，减少了对现有充电桩的改造成本且便于推广。另外，本发明的RFID双向读取方式，既可以实现统一的精准调配充电车辆，又可以实现用户身份的快捷验证，并且还能够适应性地为不同车辆适配不同的充电标准。
附图说明
图1本发明的系统框架图。
图2本发明充电枪设置的集成RFID组件模块位置示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图参考实施例的描述，对本发明的方法和系统进行进一步的说明。
为了全面理解本发明，在以下详细描述中提到了众多具体细节。但是本领域技术人员应该理解，本发明可以无需这些具体细节而实现。在实施例中，不详细描述公知的方法、过程、组件，以免不必要地使实施例繁琐。
参见图1所示，本发明提供了一种实现即插即充的电动汽车智能充电用户系统，包括：
电动汽车本体，设置有动力电池组件、与所述动力电池组件电连接的电池监控单元、充电二次单元和与所述电池监控单元电连接的总线通讯单元；所述电池监控单元采集并记录动力电池组件信息数据；所述充电二次单元用于将充电的能量变换为动力电池组件需要的电压、电流水平，对动力电池组件充电；所述总线通讯单元用于将电池监控单元采集的信息数据上传或接受外部输入的信息指令；
车载数据模块：用于存储和处理系统中的运行信息数据和电池监控单元采集的信息数据，根据电动汽车的运行信息和电池组件信息数据，预测并提示用户电动汽车耗电状况；
汽车通讯模块：用于当电动汽车耗电状况达到充电阈值时，与车联网平台通信，上传运行信息数据，接收充电边缘网关的充电调度控制；
充电连接器，用于连接充电设备给电动汽车充电，在充电连接器的充电枪上设置有集成RFID组件模块，所述集成RFID组件模块包括第二RFID标签，所述第二RFID标签包含充电枪编号、车辆信息、用户信息和账户信息，当充电枪插入充电设备的充电插座后，所述充电插座配置的RFID读取模块自动读取第二RFID标签信息，以进行用户认证，当用户认证通过，电池管理模块发出充电指令；
电压检测模块，所述电压检测模块与充电接口以及电池监控单元电连接，电压检测模块将检测到充电接口CP电线上的电压变化信息及电池组件信息数据发送给电池管理模块；
电池管理模块，用于根据所述电压变化信息和电池组件信息数据，控制充电指令的通断；
充电APP平台，安装在所述用户客户端上，用于绑定用户与充电枪，与所述车联网平台通讯，并且可以查询数据、发送控制命令、查看充电状态、结算费用。
优选地，其中，所述充电枪编号包括充电枪型号和编号、所述车辆信息汽车的车牌号、车型、额定电压值；所述用户信息包括车主身份信息、驾驶信息和信用等级；所述账户信息包括账户余额、充电时长和次数。
优选地，其中，电池组件信息数据至少包括电池的温度、电压、剩余可用电量、工作电流物理量。
优选地，其中，运行信息数据至少包含车速、测量位置、始发地、目的地、环境温度。
优选地，其中，所述充电枪设置的所述集成RFID组件模块包括：第二RFID读取器，所述第二RFID读取器包括第二印刷电路板(PCB)，所述第二PCB包括：第二RFID标签，其唯一地分配给电动汽车充电枪并集成到第二RFID读取器中，所述第二RFID标签包括RFID标签电路和用于与第一RFID读取器通信的第二RF通信电路；第二读取器电路，用于读取关于包括第一RFID标签的信息；
与充电枪对应设置的充电插座上设有用于读取第二RFID标签的读取模块，所述读取模块具体包括：第一RFID读取器，所述第一RFID读取器包括第一印刷电路板(PCB)，所述第一PCB包括：第一RFID标签，其唯一地分配给第一RFID读取器并集成到第一RFID读取器中，所述第一RFID标签包括具有存储器的RFID标签电路和用于与第二RFID读取器通信的第一RF通信电路；第一读取器电路，用于读取关于包括第一RFID标签和第二RFID标签的信息；和用于将所述第一RFID标签电路耦合到读取器电路的电路链路，所述第一RFID标签经由电路链路与读取器电路以及充电设备的充电变压器通信、并且经由第一RF通信电路与第二RFID读取器通信；
其中，所述充电连接器，用于连接充电设备给电动汽车充电，当充电枪插入充电设备的充电插座后，所述充电插座配置的RFID读取模块自动读取第二RFID标签信息，以进行用户认证，当用户认证通过，电池管理模块发出充电指令，具体包括：
通过所述第一RFID标签的所述第一RF通信电路将所述第一RFID标签的标识传送给所述第二RFID阅读器；
所述第二RFID阅读器读取所述第一RFID标签的信息，确定所述第一RFID标签所在的充电设备为所述充电边缘网关为当前电动汽车分配的充电设备；
通过所述第二RFID标签的所述第二RF通信电路将所述第二RFID标签的标识传送给所述第一RFID阅读器；
所述第一RFID阅读器经由所述第一RF通信电路向所述第二RFID读取器指示所述第一RFID阅读器已经接收到标签的信息；
所述第一RFID阅读器读取所述充电枪RFID信息，识别充电枪编号，读出用户数据，包括车辆信息、用户信息和账户信息；
所述读取器电路与所述第一RFID标签协作从所述存储器中读取从所述车联网平台接收的用户数据信息，所述第一RFID阅读器将当前用户数据与所述从车联网平台接收的用户数据进行对照认证；
当所述当前用户数据通过认证后，所述电池管理模块发出充电指令，所述第一RFID阅读器通过所述电路链路将其中的充电枪编号和车辆信息提供给所述充电设备的充电变压器，所述充电变压器根据所述充电枪编号和车辆信息指示的充电枪型号和车辆额定电压值，将电网电压变换为适合当前电动汽车所使用的电压等级，为当前电动汽车充电。
优选地，如图2所示，其中，充电枪上设置集成RFID组件模块的位置为：在充电枪的枪头内嵌，或者在枪柄的侧壁或顶壁内嵌。
本发明的充电方法包括以下主要步骤：
1.枪头有二维码，用户购买充电枪后，使用充电APP扫码二维码，实现账户与充电枪绑定。
2.枪头集成射频芯片，插座集成射频识别器，当充电枪插入后，读取器自动读取枪头信息。
3.读取用户信息进行认证，判断是否满足启动充电条件，认证通过后下发启动命令。
4.为防止账户透支，平台实时判断账户余额，达到一定条件后，就会下发停止充电指令；
5.充电停止后，充电APP告知本次消费信息。
6.用户确认后，弹开电子锁、拔枪走人。用户也可设置为无需确认自动扣款结算。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：首先，本发明实现了电动汽车充电过程智能和便利的效果。较之于传统充电方案中的“一车配一卡、充电桩通过识别卡来识别车”，本发明实现了“充电桩直接原地识别车”，省略了目前电动汽车在充电时需要按步骤使用充电卡的人工操作。其次，采用在设置RFID标签组件进行用户识别和验证，并根据对电子标签的识别结果进行充电控制，实现了自动权限识别，达到了即插即充的效果，避免了用户进行繁琐的权限鉴定操作，提升了充电操作的体验，仅通过对充电枪及充电接口的部件改造实现上述效果，减少了对现有充电桩的改造成本且便于推广。另外，本发明的RFID双向读取方式，既可以实现统一的精准调配充电车辆，又可以实现用户身份的快捷验证，并且还能够适应性地为不同车辆适配不同的充电标准。
这里只说明了本发明的优选实施例，但其意并非限制本发明的范围、适用性和配置。相反，对实施例的详细说明可使本领域技术人员得以实施。应能理解，在不偏离所附权利要求书确定的本发明精神和范围情况下，可对一些细节做适当变更和修改。

Claims (3)

1.一种实现即插即充的电动汽车智能充电用户系统，其特征在于，包括：电动汽车本体，设置有动力电池组件、与所述动力电池组件电连接的电池监控单元、充电二次单元和与所述电池监控单元电连接的总线通讯单元；所述电池监控单元采集并记录动力电池组件信息数据；所述充电二次单元用于将充电的能量变换为动力电池组件需要的电压、电流水平，对动力电池组件充电；所述总线通讯单元用于将电池监控单元采集的信息数据上传或接受外部输入的信息指令；
车载数据模块：用于存储和处理系统中的运行信息数据和电池监控单元采集的信息数据，根据电动汽车的运行信息和电池组件信息数据，预测并提示用户电动汽车耗电状况；
汽车通讯模块：用于当电动汽车耗电状况达到充电阈值时，与车联网平台通信，上传运行信息数据，接收充电边缘网关的充电调度控制；
充电连接器，用于连接充电设备给电动汽车充电，在充电连接器的充电枪上设置有集成RFID组件模块，所述集成RFID组件模块包括第二RFID标签，所述第二RFID标签包含充电枪编号、车辆信息、用户信息和账户信息，当充电枪插入充电设备的充电插座后，所述充电插座配置的RFID读取模块自动读取第二RFID标签信息，以进行用户认证，当用户认证通过，电池管理模块发出充电指令；
电压检测模块，所述电压检测模块与充电接口以及电池监控单元电连接，电压检测模块将检测到充电接口CP电线上的电压变化信息及电池组件信息数据发送给电池管理模块；
电池管理模块，用于根据所述电压变化信息和电池组件信息数据，控制充电指令的通断；
充电APP平台，安装在所述用户的客户端上，用于绑定用户与充电枪，与所述车联网平台通信，并且可以查询数据、发送控制命令、查看充电状态、结算费用；
所述充电枪编号包括充电枪型号和编号、所述车辆信息的汽车的车牌号、车型、额定电压值；所述用户信息包括车主身份信息、驾驶信息和信用等级；所述账户信息包括账户余额、充电时长和次数；
电池组件信息数据至少包括电池的温度、电压、剩余可用电量、工作电流物理量；
所述充电的方法包括以下步骤：
步骤1.枪头有二维码，用户购买充电枪后，使用充电APP扫码二维码，实现账户与充电枪绑定；
步骤2.枪头集成射频芯片，插座集成射频识别器，当充电枪插入后，读取器自动读取枪头信息；
步骤3.读取用户信息进行认证，判断是否满足启动充电条件，认证通过后下发启动命令；
步骤4.为防止账户透支，平台实时判断账户余额，达到一定条件后，就会下发停止充电指令；
步骤5.充电停止后，充电APP告知本次消费信息；
步骤6.用户确认后，弹开电子锁、拔枪走人，用户也可设置为无需确认自动扣款结算。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，运行信息数据至少包含车速、测量位置、始发地、目的地、环境温度。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，
所述充电枪设置的所述集成RFID组件模块包括：第二RFID读取器，所述第二RFID读取器包括第二印刷电路板，所述第二印刷电路板包括：第二RFID标签，其唯一地分配给电动汽车充电枪并集成到第二RFID读取器中，所述第二RFID标签包括RFID标签电路和用于与第一RFID读取器通信的第二RF通信电路；第二读取器电路，用于读取关于包括第一RFID标签的信息；
与充电枪对应设置的充电插座上设有用于读取第二RFID标签的读取模块，所述读取模块具体包括：第一RFID读取器，所述第一RFID读取器包括第一印刷电路板，所述第一印刷电路板包括：第一RFID标签，其唯一地分配给第一RFID读取器并集成到第一RFID读取器中，所述第一RFID标签包括具有存储器的RFID标签电路和用于与第二RFID读取器通信的第一RF通信电路；第一读取器电路，用于读取关于包括第一RFID标签和第二RFID标签的信息；和用于将所述第一RFID标签电路耦合到读取器电路的电路链路，所述第一RFID标签经由电路链路与读取器电路以及充电设备的充电变压器通信、并且经由第一RF通信电路与第二RFID读取器通信；
其中，所述充电连接器，用于连接充电设备给电动汽车充电，当充电枪插入充电设备的充电插座后，所述充电插座配置的RFID读取模块自动读取第二RFID标签信息，以进行用户认证，当用户认证通过，电池管理模块发出充电指令，具体包括：
通过所述第一RFID标签的所述第一RF通信电路将所述第一RFID标签的标识传送给所述第二RFID读取器；
所述第二RFID读取器读取所述第一RFID标签的信息，确定所述第一RFID标签所在的充电设备为所述充电边缘网关为当前电动汽车分配的充电设备；
通过所述第二RFID标签的所述第二RF通信电路将所述第二RFID标签的标识传送给所述第一RFID读取器；
所述第一RFID读取器经由所述第一RF通信电路向所述第二RFID读取器指示所述第一RFID读取器已经接收到标签的信息；
所述第一RFID读取器读取所述充电枪的 RFID信息，识别充电枪编号，读出用户数据，包括车辆信息、用户信息和账户信息；
所述读取器电路与所述第一RFID标签协作从所述存储器中读取从所述车联网平台接收的用户数据信息，所述第一RFID读取器将当前用户数据与从所述车联网平台接收的用户数据进行对照认证；
当所述当前用户数据通过认证后，所述电池管理模块发出充电指令，所述第一RFID读取器通过所述电路链路将其中的充电枪编号和车辆信息提供给所述充电设备的充电变压器，所述充电变压器根据所述充电枪编号和车辆信息指示的充电枪型号和车辆额定电压值，将电网电压变换为适合当前电动汽车所使用的电压等级，为当前电动汽车充电。
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