CN110370976A - 一种基于云平台的新能源汽车充电桩通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种基于云平台的新能源汽车充电桩通信方法，在客户端与云平台之间、云平台与充电桩之间建立通信通道，当客户端向云平台下发通信命令后，云平台以预定协议组织下行通信报文，向充电桩的通信链路下发下行通信报文；充电桩对接收的报文的正确性进行验证，以预定协议组织上行通信报文，向云平台的通信链路上送上行通信报文，云平台接收到充电桩上送的报文后，将通信结果返回到客户端屏幕上展示；在通信过程进行中，充电桩向云平台实时上送通信过程监测报文，云平台对接收的报文进行解析，同时上送到客户端屏幕上展示。完成无人值守的充电开启、充电过程的数据传输和监控以及对对充电桩的远程升级管理，提高管理效率，节省人力成本。

Description

一种基于云平台的新能源汽车充电桩通信方法

技术领域

本发明涉及新能源汽车技术领域，特别是涉及一种基于云平台的新能源汽车充电桩通信方法。

背景技术

在全球节约资源、绿色经济发展背景下，新能源汽车发展迅速。随着整个新能源汽车产业链的逐渐成熟以及市场需求的逐步释放，充电桩作为新能源汽车的动力保障受到政府和业界的高度关注。充电桩等配套基础设施建设再提速已成燃眉之急。充电基础设施建设，关乎新能源汽车能够跑多远，更关乎新能源汽车的发展前景。

目前，在一些地方充电桩建成之后，运营和维护成了一个难题。一方面城市公用充电设施数量偏少，且分布不均、布局不尽合理；另一方面，各充电基础设施建设运营单位管理服务平台尚未实现互联互通，也没有统一、开放、便捷的充电支付平台。传统技术一般是在充电桩上安装IC读卡器，用户充电需要先办理充电卡，办卡和退款的过程不方便，IC卡容易被盗刷，存在一定的安全隐患，给用户使用造成极大不便，并且对于充电桩也需要人工进行现场维护管理，耗费大量人力成本。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明提供一种基于云平台的新能源汽车充电桩通信方法，采用云服务器，在云服务器与充电桩、充电桩与新能源汽车、云服务器与移动支付客户端间建立通信，完成无人值守的充电开启、充电过程的数据传输和监控以及对对充电桩的远程升级管理。

本发明的技术方案是：

1.一种基于云平台的新能源汽车充电桩通信方法，其特征在于，在客户端与云平台之间、云平台与充电桩之间建立通信通道，当客户端向云平台下发通信命令后，云平台以预定协议组织下行通信报文，向充电桩的通信链路下发下行通信报文；充电桩接收云平台下发的下行通信报文，对报文的正确性进行验证，以预定协议组织上行通信报文，向云平台的通信链路上送上行通信报文，云平台接收到充电桩上送的报文后，将通信结果返回到客户端屏幕上展示；在通信过程进行中，按照预定协议设定的时间间隔，充电桩向云平台实时上送通信过程监测报文，云平台接收到实时监测报文后，进行解析，同时上送到客户端屏幕上展示。

2.所述通信方法的充电通信过程包括以下步骤：

1)开启充电下行通信：客户端下发“开启充电”命令，云平台接收到“开启充电”命令后，以预定协议格式组织开启充电下行通信报文，向充电桩的通信链路下发开启充电下行通信报文；

2)开启充电上行通信：充电桩接收到云平台下发的开启充电报文后，对报文的正确性进行验证，如果验证通过，向充电桩继电器下发闭合继电器的命令，继电器动作后，充电枪开始给新能源汽车充电；同时，充电桩以预定协议格式组织开启充电结果上行通信报文，将开启充电结果上行通信报文上送到与云平台的通信链路上；云平台接收到充电桩上送的报文后，将开启充电结果返回到客户端屏幕上展示。

3)充电过程监测通信：在充电过程中，按照预定协议设定的时间间隔，充电桩将包含电压、电流、功率等充电信息的实时报文上送到云平台，云平台接收到充电信息实时报文后，进行解析，同时上送到客户端屏幕上展示。

4)停止充电下行通信：在结束充电后，客户端下发“停止充电”命令，云平台接收到“停止充电”命令后，以预定协议格式组织停止充电下行通信报文，向充电桩的通信链路下发停止充电下行通信报文；

5)停止充电上行通信：充电桩接收到云平台下发的停止充电报文后，对报文的正确性进行验证，如果验证通过，向继电器下发断开继电器的命令，继电器动作后，充电枪停止给新能源汽车充电；充电桩以预定协议格式组织停止充电结果上行通信报文，将停止充电结果上行通信报文上送到与云平台的通信链路上；云平台接收到充电桩上送的报文后，将停止充电结果返回到客户端屏幕上展示。

3.所述步骤1)中，所述开启充电下行通信报文的数据内容包括充电模式、充电量，充电模式包括充满为止、定时充、定电量充三种模式；充电量设置为充电模式为定时充时，充电量以分钟为单位计量；充电模式为定电量充时，充电量以瓦时为单位计量。

4.所述步骤2)中，所述开启充电结果上行通信报文的数据内容包括开启充电结果、充电模式、充电量、开启充电失败原因；开启充电结果包括失败或成功两种情况；充电模式包括充满为止、定时充、定电量充三种模式；充电量设置为充电模式为定时充时，充电量以分钟为单位计量；充电模式为定电量充时，充电量以瓦时为单位计量；开启充电失败原因包括当前充电枪已处于充电状态或充电桩故障。

5.所述步骤3)中，所述充电桩上送的充电信息实时报文的数据内容包括：当前充电A相电压、B相电压、C相电压；当前充电A相电流、B相电流、C相电流；累积充电量；已充电时长；充电完成百分比；充电完成剩余时间；当前充电枪状态。

6.所述步骤5)中，所述停止充电结果上行通信报文的数据内容包括停止充电结果、停止充电失败原因、停止充电原因、本次充电开始时间、本次充电结束时间、本次充电电量；停止充电结果包括失败或成功两种情况；停止充电失败原因包括当前充电枪已处于未使用状态或充电桩故障；停止充电原因包括电池已充满、定时充电时间已到、定电量充电充电量已到、客户端下发停止充电、充电桩过压过流、断网停止充电、MCU失去对屏的控制、充电急停、电表通信连接不上、雷击、网络通信异常。

7.所述通信方法的远程升级通信过程包括以下步骤：

a)云平台接收客户端上传的升级文件后，对升级文件进行分包，按预定协议格式对升级包组织升级报文，向充电桩的通信链路持续下发升级报文，充电桩接收到升级报文后对报文的正确性进行检查，并检查是否全部接收完毕，按预定协议格式组织升级结果报文，向云平台的通信链路发送升级结果报文；

b)云平台向充电桩下发“查询未接收到的报文帧序号”命令，充电桩接收到命令后，检查内部存储的所有帧，将未接收到的帧序号组织起来，组成未接收到的帧序号的上行报文返回给云平台，云平台接收到未接收到的帧序号的上行报文后，重复步骤1)，向充电桩下发所有未接收到的帧序号的升级报文，直到充电桩将所有的帧序号完整接收完毕；

c)云平台下发重启命令，向充电桩的通信链路下发重启下行通信报文，充电桩重启后，向云平台返回重启结果，向云平台的通信链路发送重启结果上行通信报文，云平台将重启结果展示给客户端，完成整个升级过程。

8.所述步骤a)中，所述升级报文数据内容包括升级功能、总报文条数、当前报文序号、当前报文字节长度、当前报文；所述升级结果报文数据内容包括升级功能、总报文条数、当前报文序号；其中升级功能包括清除传输文件、恢复到升级前状态、终端升级文件、充电桩远程上行通讯模块升级文件、充电桩本地通讯下行模块升级文件。

9.所述步骤b)中，所述查询未接收到的帧序号的上行报文数据内容包括总报文条数、未收到的报文序号总数、未收到的报文序号1、……、未收到的报文序号n。

10.云平台或充电桩以预定协议组织传输通信报文时，包括先查询报文加密方案的步骤，然后根据加密方案进行报文加密，传输加密报文；所述报文加密方案采用AES软加密方案，采用AES加/解密时，使用桩编号作为key值。

本发明的技术效果：

本发明提供一种基于云平台的新能源汽车充电桩通信方法，采用云服务器，在云服务器与充电桩、充电桩与新能源汽车、云服务器与移动支付客户端间建立通信，完成无人值守的充电开启关闭、充电过程的数据传输和监控以及对对充电桩的远程升级管理。

本发明的充电桩通信方式建立了云服务器与前端充电桩、前端充电桩与新能源汽车以及云服务器与客户端之间的通信联系，把开启充电、停止充电和充电过程中的相关数据按照预定协议的标准格式和加密方式进行传输，可应用于通过移动支付终端实现远程开启充电、充电电量的结算、充电过程中的安全保护、充电结束后充电桩的自动断开、电量数据上传到云端服务器，实现无人值守的智能充电。并通过云端服务器实现对充电桩的远程升级管理，提高了管理效率，节省了人力成本。

附图说明

图1为本发明通信方法的充电过程实施例流程图；

图2为本发明通信方法的远程升级过程实施例流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

基于云平台的新能源汽车充电桩通信方法，在客户端与云平台之间、云平台与充电桩之间建立通信通道，当客户端向云平台下发通信命令后，云平台以预定协议组织下行通信报文，向充电桩的通信链路下发下行通信报文；充电桩接收云平台下发的下行通信报文，对报文的正确性进行验证，以预定协议组织上行通信报文，向云平台的通信链路上送上行通信报文，云平台接收到充电桩上送的报文后，将通信结果返回到客户端屏幕上展示；在通信过程进行中，按照预定协议设定的时间间隔，充电桩向云平台实时上送通信过程监测报文，云平台接收到实时监测报文后，进行解析，同时上送到客户端屏幕上展示。

图1为本发明通信方法的充电过程实施例流程图。包括以下步骤：

1)开启充电下行通信：客户端下发“开启充电”命令，云平台接收到“开启充电”命令后，以预定协议格式组织开启充电下行通信报文，向充电桩的通信链路下发开启充电下行通信报文；

2)开启充电上行通信：充电桩接收到云平台下发的开启充电报文后，对报文的正确性进行验证，如果验证通过，向充电桩继电器下发闭合继电器的命令，继电器动作后，充电枪开始给新能源汽车充电；同时，充电桩以预定协议格式组织开启充电结果上行通信报文，将开启充电结果上行通信报文上送到与云平台的通信链路上；云平台接收到充电桩上送的报文后，将开启充电结果返回到客户端屏幕上展示。

3)充电过程监测通信：在充电过程中，按照预定协议设定的时间间隔，充电桩将包含电压、电流、功率等充电信息的实时报文上送到云平台，云平台接收到充电信息实时报文后，进行解析，同时上送到客户端屏幕上展示。

4)停止充电下行通信：在结束充电后，客户端下发“停止充电”命令，云平台接收到“停止充电”命令后，以预定协议格式组织停止充电下行通信报文，向充电桩的通信链路下发停止充电下行通信报文；

5)停止充电上行通信：充电桩接收到云平台下发的停止充电报文后，对报文的正确性进行验证，如果验证通过，向继电器下发断开继电器的命令，继电器动作后，充电枪停止给新能源汽车充电；充电桩以预定协议格式组织停止充电结果上行通信报文，将停止充电结果上行通信报文上送到与云平台的通信链路上；云平台接收到充电桩上送的报文后，将停止充电结果返回到客户端屏幕上展示。

其中，步骤1)中，开启充电下行通信报文的数据内容包括充电模式、充电量，充电模式包括充满为止、定时充、定电量充三种模式；充电量设置为充电模式为定时充时，充电量以分钟为单位计量；充电模式为定电量充时，充电量以瓦时为单位计量。

步骤2)中，开启充电上行通信报文的数据内容包括开启充电结果、充电模式、充电量、开启充电失败原因；开启充电结果包括失败或成功两种情况；充电模式包括充满为止、定时充、定电量充三种模式；充电量设置为充电模式为定时充时，充电量以分钟为单位计量；充电模式为定电量充时，充电量以瓦时为单位计量；开启充电失败原因包括当前充电枪已处于充电状态或充电桩故障。

步骤3)中，充电桩上送的充电信息实时报文的数据内容包括：当前充电A相电压、B相电压、C相电压；当前充电A相电流、B相电流、C相电流；累积充电量；已充电时长；充电完成百分比；充电完成剩余时间；当前充电枪状态；

充电实时数据可以通过云平台主动召测，也可以充电桩主动上报；在云平台下发开启充电报文后，按照指定的时间间隔，充电桩应主动上送当前桩的充电实时数据；充电桩离线后，实时数据停止上送，但在充电桩重新上线后，继续上送充电实时数据。

步骤5)中，停止充电上行通信报文的数据内容包括停止充电结果、停止充电失败原因、停止充电原因、本次充电开始时间、本次充电结束时间、本次充电电量；停止充电结果包括失败或成功两种情况；停止充电失败原因包括当前充电枪已处于未使用状态或充电桩故障；停止充电原因包括电池已充满、定时充电时间已到、定电量充电充电量已到、客户端下发停止充电、充电桩过压过流、断网停止充电、MCU失去对屏的控制、充电急停、电表通信连接不上、雷击、网络通信异常。

当充电模式设定为“定时充/定电量充”时，当条件满足时，充电桩应自动停止充电，并上送“停止充电”；当设定时间/设定电量未到，但电池已经充满时，充电桩也应自动停止充电，并上送“停止充电”。

开启充电时间、充电电量等应写入充电桩永久存储区，在充电桩掉电情况下保证数据不丢失，充电桩上电后能够恢复相应的数据并在完成后上送“停止充电”记录报文。充电桩掉线后应继续充电，并在重新上线后继续上送“充电实时数据”及“停止充电”记录报文。当开启充电成功后，充电枪长时间(1分钟内)处于待机状态，此时充电枪电流输出应很小。超时后充电桩应主动结束充电，并上送“停止充电”记录报文。

图2为本发明通信方法的远程升级过程实施例流程图。

远程升级过程包括以下步骤：

a)云平台接收客户端上传的升级文件后，对升级文件进行分包，按预定协议格式对升级包组织升级报文，向充电桩的通信链路持续下发升级报文，充电桩接收到升级报文后对报文的正确性进行检查，并检查是否全部接收完毕，按预定协议格式组织升级结果报文，向云平台的通信链路发送升级结果报文；

b)云平台向充电桩下发“查询未接收到的报文帧序号”命令，充电桩接收到命令后，检查内部存储的所有帧，将未接收到的帧序号组织起来，组成未接收到的帧序号的上行报文返回给云平台，云平台接收到未接收到的帧序号的上行报文后，重复步骤1)，向充电桩下发所有未接收到的帧序号的升级报文，直到充电桩将所有的帧序号完整接收完毕；

c)云平台下发重启命令，向充电桩的通信链路下发重启下行通信报文，充电桩重启后，向云平台返回重启结果，向云平台的通信链路发送重启结果上行通信报文，云平台将重启结果展示给客户端，完成整个升级过程。

步骤a)中，升级报文数据内容包括升级功能、总报文条数、当前报文序号、当前报文字节长度、当前报文；升级结果报文数据内容包括升级功能、总报文条数、当前报文序号；其中升级功能包括清除传输文件、恢复到升级前状态、终端升级文件、充电桩远程上行通讯模块升级文件、充电桩本地通讯下行模块升级文件。

步骤b)中，查询未接收到的帧序号的上行报文数据内容包括总报文条数、未收到的报文序号总数、未收到的报文序号1、……、未收到的报文序号n。

云平台或充电桩以预定协议组织传输通信报文时，包括先查询报文加密方案的步骤，然后根据加密方案进行报文加密，传输加密报文；报文加密方案采用AES软加密方案，采用AES加/解密时，使用桩编号作为key值，如桩编号为123456789，那么key值为8967452301000000(逆序且补足8位)。

举例：

未加密报文：

681900190068C201405900370521010111111111010000000100012301F616

加密/解密密钥：8967452301000000

加密数据区：0521010111111111010000000100012301

加密后数据区：

761F740946F29728F52032BB785187FB09C2E214E0298278CB27967E336E3A7C传输加密报文：

681900190068C201405900377C3A6E337E9627CB788229E014E2C209FB875178BB3220F52897F24609741F76F616

以上所述实施例，仅是本发明的举例说明，对于本技术领域的人员来说，在具体实施方式及应用范围上仍然可以对本发明进行惯常修改或者等同替换，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明专利的保护范围当中。

Claims (10)

1.一种基于云平台的新能源汽车充电桩通信方法，其特征在于，在客户端与云平台之间、云平台与充电桩之间建立通信通道，当客户端向云平台下发通信命令后，云平台以预定协议组织下行通信报文，向充电桩的通信链路下发下行通信报文；充电桩接收云平台下发的下行通信报文，对报文的正确性进行验证，以预定协议组织上行通信报文，向云平台的通信链路上送上行通信报文，云平台接收到充电桩上送的报文后，将通信结果返回到客户端屏幕上展示；在通信过程进行中，按照预定协议设定的时间间隔，充电桩向云平台实时上送通信过程监测报文，云平台接收到实时监测报文后，进行解析，同时上送到客户端屏幕上展示。

2.根据权利要求1所述的基于云平台的新能源汽车充电桩通信方法，其特征在于，所述通信方法的充电通信过程包括以下步骤：

1)开启充电下行通信：客户端下发“开启充电”命令，云平台接收到“开启充电”命令后，以预定协议格式组织开启充电下行通信报文，向充电桩的通信链路下发开启充电下行通信报文；

2)开启充电上行通信：充电桩接收到云平台下发的开启充电报文后，对报文的正确性进行验证，如果验证通过，向充电桩继电器下发闭合继电器的命令，继电器动作后，充电枪开始给新能源汽车充电；同时，充电桩以预定协议格式组织开启充电结果上行通信报文，将开启充电结果上行通信报文上送到与云平台的通信链路上；云平台接收到充电桩上送的报文后，将开启充电结果返回到客户端屏幕上展示。

3)充电过程监测通信：在充电过程中，按照预定协议设定的时间间隔，充电桩将包含电压、电流、功率等充电信息的实时报文上送到云平台，云平台接收到充电信息实时报文后，进行解析，同时上送到客户端屏幕上展示。

4)停止充电下行通信：在结束充电后，客户端下发“停止充电”命令，云平台接收到“停止充电”命令后，以预定协议格式组织停止充电下行通信报文，向充电桩的通信链路下发停止充电下行通信报文；

5)停止充电上行通信：充电桩接收到云平台下发的停止充电报文后，对报文的正确性进行验证，如果验证通过，向继电器下发断开继电器的命令，继电器动作后，充电枪停止给新能源汽车充电；充电桩以预定协议格式组织停止充电结果上行通信报文，将停止充电结果上行通信报文上送到与云平台的通信链路上；云平台接收到充电桩上送的报文后，将停止充电结果返回到客户端屏幕上展示。

3.根据权利要求2所述的基于云平台的新能源汽车充电桩通信方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述开启充电下行通信报文的数据内容包括充电模式、充电量，充电模式包括充满为止、定时充、定电量充三种模式；充电量设置为充电模式为定时充时，充电量以分钟为单位计量；充电模式为定电量充时，充电量以瓦时为单位计量。

4.根据权利要求2所述的基于云平台的新能源汽车充电桩通信方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述开启充电结果上行通信报文的数据内容包括开启充电结果、充电模式、充电量、开启充电失败原因；开启充电结果包括失败或成功两种情况；充电模式包括充满为止、定时充、定电量充三种模式；充电量设置为充电模式为定时充时，充电量以分钟为单位计量；充电模式为定电量充时，充电量以瓦时为单位计量；开启充电失败原因包括当前充电枪已处于充电状态或充电桩故障。

5.根据权利要求2所述的基于云平台的新能源汽车充电桩通信方法，其特征在于，所述步骤3)中，所述充电桩上送的充电信息实时报文的数据内容包括：当前充电A相电压、B相电压、C相电压；当前充电A相电流、B相电流、C相电流；累积充电量；已充电时长；充电完成百分比；充电完成剩余时间；当前充电枪状态。

6.根据权利要求2所述的基于云平台的新能源汽车充电桩通信方法，其特征在于，所述步骤5)中，所述停止充电结果上行通信报文的数据内容包括停止充电结果、停止充电失败原因、停止充电原因、本次充电开始时间、本次充电结束时间、本次充电电量；停止充电结果包括失败或成功两种情况；停止充电失败原因包括当前充电枪已处于未使用状态或充电桩故障；停止充电原因包括电池已充满、定时充电时间已到、定电量充电充电量已到、客户端下发停止充电、充电桩过压过流、断网停止充电、MCU失去对屏的控制、充电急停、电表通信连接不上、雷击、网络通信异常。

7.根据权利要求1所述的基于云平台的新能源汽车充电桩通信方法，其特征在于，所述通信方法的远程升级通信过程包括以下步骤：

a)云平台接收客户端上传的升级文件后，对升级文件进行分包，按预定协议格式对升级包组织升级报文，向充电桩的通信链路持续下发升级报文，充电桩接收到升级报文后对报文的正确性进行检查，并检查是否全部接收完毕，按预定协议格式组织升级结果报文，向云平台的通信链路发送升级结果报文；

b)云平台向充电桩下发“查询未接收到的报文帧序号”命令，充电桩接收到命令后，检查内部存储的所有帧，将未接收到的帧序号组织起来，组成未接收到的帧序号的上行报文返回给云平台，云平台接收到未接收到的帧序号的上行报文后，重复步骤1)，向充电桩下发所有未接收到的帧序号的升级报文，直到充电桩将所有的帧序号完整接收完毕；

c)云平台下发重启命令，向充电桩的通信链路下发重启下行通信报文，充电桩重启后，向云平台返回重启结果，向云平台的通信链路发送重启结果上行通信报文，云平台将重启结果展示给客户端，完成整个升级过程。

8.根据权利要求7所述的基于云平台的新能源汽车充电桩通信方法，其特征在于，所述步骤a)中，所述升级报文数据内容包括升级功能、总报文条数、当前报文序号、当前报文字节长度、当前报文；所述升级结果报文数据内容包括升级功能、总报文条数、当前报文序号；其中升级功能包括清除传输文件、恢复到升级前状态、终端升级文件、充电桩远程上行通讯模块升级文件、充电桩本地通讯下行模块升级文件。

9.根据权利要求7所述的基于云平台的新能源汽车充电桩通信方法，其特征在于，所述步骤b)中，所述查询未接收到的帧序号的上行报文数据内容包括总报文条数、未收到的报文序号总数、未收到的报文序号1、……、未收到的报文序号n。

10.根据权利要求1至9之一所述的基于云平台的新能源汽车充电桩通信方法，其特征在于，云平台或充电桩以预定协议组织传输通信报文时，包括先查询报文加密方案的步骤，然后根据加密方案进行报文加密，传输加密报文；所述报文加密方案采用AES软加密方案，采用AES加/解密时，使用桩编号作为key值。