CN111862362A - 一种集成换电交互的etc系统及一种换电交互方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种集成换电交互的ETC系统及一种换电交互方法，所述ETC系统包括：车端ETC装置，用于在车端进行信息的发送和接收；换电站端ETC装置，用于在换电站端进行信息的发送和接收；其中，换电站端ETC装置通过以太网与换电站的控制主机通信连接；车端ETC装置通过CAN总线或车内以太网与车载网关通信连接；车端ETC装置与换电站端ETC装置通过微波建立通信链路进而实现车辆与换电站的信息交互。本发明在ETC系统基础上增加了ETC系统与车辆的通信链路以实现车辆与换电站的信息交互，能够减少对信息交互设备的额外开发，降低了开发成本。

Description

一种集成换电交互的ETC系统及一种换电交互方法

技术领域

本发明涉及车辆换电领域，尤其涉及一种集成换电交互的ETC系统及一种换电交互方法。

背景技术

电子不停车收费系统(Electronic Toll Collection，ETC)通过安装在车辆挡风玻璃上的车载电子标签(On board Unit，OBU)与在收费站ETC车道上的微波天线之间进行专用短程通讯，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过高速公路或桥梁收费站无需停车而能交纳高速公路或桥梁费用的目的。对使用ETC车道的未安装车载器或车载器无效的车辆，则视作违章车辆，实施图象抓拍和识别，会同交警部门事后处理。在高速公路收费的应用中，ETC已经较为成熟。

电动汽车作为一种新能源交通工具，具有噪音低、能源利用效率高、无移动废弃排放等特点，已成为我国重点支持的战略性新兴产业之一。能源供给是电动汽车产业链中的重要环节，能源供给模式与电动汽车的发展密切相关。根据新能源电动汽车的动力属性以及提高电池的寿命和使用效率，汽车厂商提出了一种续电方法，即建造为电动汽车的动力电池提供充电和动力电池快速更换的充换电站。值得一提的是，“换电站”建设作为新基建里的重要组成部分首次被写入了政府工作报告当中。

在换电站的车辆出入口，尤其对于可实现24小时无人值班、全自动车辆换电的换电站而言，需要在车辆进入时识别车辆以进行换电准备、在车辆换电结束后写入换电数据、计算服务费用等，即需要建立换电站和车辆之间的通信连接。开发新的通信设备和方式的同时，带来的是额外的开发成本和生产成本，考虑到现有ETC系统应用的成熟和广泛，在现有的ETC系统基础上实现换电站和车辆的信息交互不失为一种优选的实现方式。

发明内容

本发明要解决的技术问题是在现有的ETC系统基础上实现换电站和车辆的信息交互。

为解决上述技术问题，本发明公开了一种集成换电交互的ETC系统及一种换电交互方法。具体技术方案如下所述：

第一方面，本发明公开了一种集成换电交互的ETC系统，所述ETC系统包括：

车端ETC装置，用于在车端进行信息的发送和接收；

换电站端ETC装置，用于在换电站端进行信息的发送和接收；

其中，

所述换电站端ETC装置通过站内以太网与换电站的控制主机通信连接以实现所述换电站端ETC装置与换电站的信息交互；

所述车端ETC装置通过CAN总线或车内以太网与车载网关通信连接以实现所述车端ETC装置与车辆的信息交互；

所述车端ETC装置与所述换电站端ETC装置通过微波建立通信链路进而实现所述车辆与所述换电站的信息交互。

进一步地，所述车端ETC装置设有主控单元和射频单元，所述主控单元与所述射频单元电连接，所述主控单元为微处理器，用于对车辆与所述换电站的交互信息进行处理。

进一步地，所述车端ETC装置设有第一存储单元，所述第一存储单元存储有所述车载ETC装置的唯一身份标识，所述唯一身份标识用于所述车辆与所述换电站建立点对点的通信连接，所述第一存储单元与所述主控单元通过总线连接。

进一步地，所述车端ETC装置设有信息处理单元，所述信息处理单元用于对交互信息进行预设方式的加密或解密，所述信息处理单元与所述主控单元通过总线连接。

进一步地，所述车端ETC装置设有通信控制单元，所述通信控制单元与所述主控单元通过总线连接，所述通信控制单元用于在车辆换电过程中保持所述车辆与所述换电站的点对点的通信连接，以及在车辆换电结束后断开所述点对点的通信连接。

进一步地，所述车端ETC装置设有第一天线发送接收单元，所述第一天线发送接收单元与所述射频单元电连接；所述换电站端ETC装置设有第二天线发送接收单元；所述第一天线发送接收单元和所述第二天线发送接收单元通过微波建立短程通信链路。

进一步地，所述车端ETC装置设有第二存储单元，所述第一存储单元与所述主控单元通过总线连接，所述第二存储单元存储有车辆静态信息，所述车辆静态信息包括车辆识别号码、车牌号码和车型信息，所述车辆静态信息用于车辆身份识别。

进一步地，所述车端ETC装置设有车内通信单元，所述车内通信单元与所述主控单元通过总线连接；所述车内通信单元还通过CAN总线或车内以太网与车载网关通信连接，所述车载网关与车辆控制器通过总线或车内以太网通信连接以转发换电信息和车辆动态信息，所述车辆动态信息包括电池包编码信息和电池电量信息，所述车辆动态信息用于车辆换电操作。

进一步地，所述换电站端ETC装置设有站内通信单元，所述站内通信单元通过以太网与所述换电站的控制主机通信连接以转发所述换电信息、所述车辆静态信息和/或所述车辆动态信息。

第二方面，本发明公开了一种换电交互方法，所述方法由第一方面所述的一种集成换电交互的ETC系统实施，所述方法包括：

在车辆行驶至换电站的指定区域时，基于集成换电交互的ETC系统建立所述车辆与所述换电站的通信链路，所述集成换电交互的ETC系统包括车端ETC装置和换电站端ETC装置；

所述ETC系统将问询信号发送至所述车辆，读取所述车辆的车辆静态信息并将所述车辆静态信息转发至所述换电站的控制主机以进行车辆身份识别；

所述ETC系统获取所述换电站的换电信息，并将所述换电信息转发至车辆；

所述ETC系统获取所述车辆的车辆动态信息，并将所述车辆动态信息转发至所述换电站的控制主机以进行车辆换电操作；

在所述车辆换电结束后，释放所述所述车辆与所述换电站的通信链路。

采用上述技术方案，本发明所述的一种集成换电交互的ETC系统及一种换电交互方法具有如下有益效果：本发明通过将车端ETC装置与车载网关建立通信连接以及在换电站增加站端ETC装置，最终建立起车辆和换电站的通信链路，实现换电过程中稳定的信息交互。利用本发明提供的集成换电交互的ETC系统和一种换电交互方法，避免了对换电信息交互设备及方法的额外开发，降低了开发生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种集成换电交互的ETC系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种集成换电交互的ETC系统中车端ETC装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种集成换电交互的ETC系统中另一种车端ETC装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的另一种集成换电交互的ETC系统的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种换电交互方法的流程示意图；

图中，110-车端ETC装置，120-换电站端ETC装置，130-换电站的控制主机，140-车载网关，150-车辆控制器，111-主控单元，112-射频单元，113-第一存储单元，114-信息处理单元，115-通信控制单元，116-第一天线接收发送单元，117-第二存储单元，118-车内通信单元，121-第二天线接收发送单元，122-站端射频单元，123-站内通信单元。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“顶”、“底”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

图1是本发明实施例提供一种集成换电交互的ETC系统的结构示意图，如图1所示，所述ETC系统可以包括：

车端ETC装置110，用于在车端进行信息的发送和接收；

换电站端ETC装置120，用于在换电站端进行信息的发送和接收；

其中，

所述换电站端ETC装置120安装在换电站端，所述换电站端ETC装置通过站内以太网与换电站的控制主机130通信连接以实现所述换电站端ETC装置120与换电站的信息交互，所述换电站端ETC装置作为车辆与换电站信息交互过程中换电站端的信息发送和接收装置；

所述车端ETC装置110安装在车辆端，所述车端ETC装置通过CAN总线或车内以太网与车载网关140通信连接以实现所述车端ETC装置110与车辆的信息交互，所述车端ETC装置作为车辆与换电站信息交互过程中车辆端的信息发送和接收装置；

所述车端ETC装置110与所述换电站端ETC装置120通过微波建立通信链路进而实现所述车辆与所述换电站的信息交互。

在一些可行实施方式中，如图2所示，所述集成换电交互的ETC系统中的车端ETC装置110可以设有：

主控单元111和射频单元112，所述主控单元111与所述射频单元112电连接，所述主控单元111为微处理器，用于对车辆与所述换电站的交互信息进行处理。

第一存储单元113，所述第一存储单元113存储有所述车载ETC装置的110唯一身份标识，所述唯一身份标识用于所述车辆与所述换电站建立点对点的通信连接，所述第一存储单元113与所述主控单元111通过总线连接。

信息处理单元114，所述信息处理单元114用于对交互信息进行预设方式的调制或解调、加密或解密，所述信息处理单元114与所述主控单元111通过总线连接。

通信控制单元115，所述通信控制单元115与所述主控单元111通过总线连接，所述通信控制单元115可以包括通信链路建立子单元、通信链路保持子单元和通信链路释放子单元，用于在车辆换电过程中保持所述车辆与所述换电站的点对点的通信连接，以及在车辆换电结束后断开所述点对点的通信连接。

第一天线发送接收单元116，所述第一天线发送接收单元116与所述射频单元112电连接；所述换电站端ETC装置120设有第二天线发送接收单元121；所述第一天线发送接收单元116和所述第二天线发送接收单元121通过微波建立短程通信链路。

第二存储单元117，所述第一存储单元117与所述主控单元111通过总线连接，所述第二存储单元117存储有车辆静态信息，所述车辆静态信息包括车辆识别号码、车牌号码和车型信息，所述车辆静态信息用于车辆身份识别。

车内通信单元118，所述车内通信单元118与所述主控单元111通过总线连接；所述车内通信单元118还通过CAN总线或车内以太网与车载网关140通信连接，所述车载网关通过CAN总线或车内以太网与车辆控制器150通信连接以转发换电信息和车辆动态信息，所述车辆动态信息包括电池包编码信息和电池电量信息，所述车辆动态信息用于车辆换电操作。

在一些可行实施方式中，如图3所示，所述集成换电交互的ETC系统中的车端ETC装置110中部分单元的连接方式可以为：所述信息处理单元114和所述通信控制单115元集成在所述主控单元111中。本发明实施例提供的所述车端ETC装置110的内部单元可以包括但不限于上述单元，内部单元可以进行集成或合并，且内部单元的连接结构并不局限于图2和图3中所示，在此不再赘述。

优选地，所述集成换电交互的ETC系统中的换电站端ETC装置120可以设有：

第二天线发送接收单元121，所述第一天线发送接收单元116和所述第二天线发送接收单元121通过微波建立短程通信连接。

站端射频单元122，用于调制所述换电信息、所述车辆静态信息和/或所述车辆动态信息，所述站端射频单元122和所述第二天线发送接收单元121电连接。

站内通信单元123，所述站内通信单元123通过以太网与所述换电站的控制主机130通信连接以转发所述换电信息、所述车辆静态信息和/或所述车辆动态信息。

在其他一些可行的实施方式中，如图4所示，所述换电站端ETC装置120简化为微波天线，并通过以太网接口与换电站的控制主机130通信连接。所述车载网关140通过总线与车辆的车身控制模块(Body Control Module，BCM)、新能源汽车整车控制器(VehicleControl Unit，VCU)、车身电子稳定控制系统(Electronic Stability Controller，ESC)等车辆控制器150连接，BCM采集车辆各个功能模块的状态信息，VCU采集电机及电池状态、加速踏板信号、制动踏板信号、执行器及传感器信号，ESC采集车辆横向摆动信息和纵向行驶信息，等等......一方面，响应所述车载网关140转发的采集指令，采集相应控制器的状态信息，另一方面，将相应控制器的状态信息发送至所述车载网关140，经由所述车端ETC装置110发送至换电站端。从而实现车辆与换电站的信息交互。

图5是本发明实施例提供的一种换电交互方法的流程示意图，本说明书提供了如实施例或流程示意图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的系统或服务器产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。具体的如图5所示，所述一种换电交互方法由集成换电交互的ETC系统实施，所述方法可以包括：

S510：在车辆行驶至换电站的指定区域时，基于集成换电交互的ETC系统建立所述车辆与所述换电站的通信链路，所述集成换电交互的ETC系统包括车端ETC装置和换电站端ETC装置。

优选地，所述换电站端ETC装置通过站内以太网与换电站的控制主机通信连接以实现所述换电站端ETC装置与换电站的信息交互；

所述车端ETC装置通过CAN总线或车内以太网与车载网关通信连接以实现所述车端ETC装置与车辆的信息交互；

所述车端ETC装置与所述换电站端ETC装置通过微波建立通信链路进而实现所述车辆与所述换电站的信息交互。

S520：所述ETC系统将问询信号发送至所述车辆，读取所述车辆的车辆静态信息并将所述车辆静态信息转发至所述换电站的控制主机以进行车辆身份识别。

可以理解的是，参考高速公路不停车收费系统的过程和原理，在车辆进入换电站车道时，,感应天线激活地面线圈,进而激活所述换电站端ETC装置的微波天线,读取标识卡上的信息,并传送给换电站的控制主机进行识别核查。

优选地，所述车端ETC装置的第一存储单元存储有所述车载ETC装置的唯一身份标识，根据所述唯一身份标识建立所述车辆与所述换电站之间点对点的通信连接。

优选地，所述车端ETC装置的第二存储单元存储有车辆静态信息，所述车辆静态信息包括车辆识别号码、车牌号码和车型信息，所述车辆静态信息可用于换电站的控制主机对车辆身份进行识别和核查。

优选地，所述车端ETC装置的信息处理单元对交互信息进行预设方式的加密或解密，提高通信安全。

S530：所述ETC系统获取所述换电站的换电信息，并将所述换电信息转发至车辆。

可以理解的是，在换电站校验了车辆的身份后，需要获取车辆电池包编码信息、电池电量信息等，从而对车辆进行换电操作。现有的ETC系统没有与车辆控制器的通信连接也无法获取车辆的动态数据，而本发明提供的集成换电交互的ETC系统增加了车端ETC装置与车辆的通信连接，将车端ETC装置通过车内以太网或CAN总线等与车载网关通信连接，车载网关通过总线或车内以太网与车辆的车辆的车身控制模块(Body Control Module，BCM)、新能源汽车整车控制器(Vehicle Control Unit，VCU)、车身电子稳定控制系统(Electronic Stability Controller，ESC)等控制器连接，使得车辆控制器在接收到换电站的换电指令后，能采集动态数据信息。

S540：所述ETC系统获取所述车辆的车辆动态信息，并将所述车辆动态信息转发至所述换电站的控制主机以进行车辆换电操作。

可以理解的是，在车辆控制器在接收到换电站的换电指令后采集的动态数据信息，通过车载网关、车端ETC装置、换电站端ETC装置转发到换电站的控制主机，以便换电站选择合适的电池包、使用机械手臂对车辆进行控制等，进而对车辆进行换电操作，采集的信息越多越全面准确，更能适用于能够实现全自动车辆换电、24小时无人值班的换电站。

S550：在所述车辆换电结束后，释放所述所述车辆与所述换电站的通信链路。

优选地，在释放通信链路之前，将换电的操作数据如更换后的电池包编码数据、电池电量写入车端ETC装置中，以便在下次车辆换电时供换电站读取。

优选地，在释放通信链路之前，将后台结算的服务费用进行扣除，并将扣费信息发送至车辆终端或用户的移动终端。

需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、系统和服务器实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，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 (10)

1.一种集成换电交互的ETC系统，其特征在于，所述ETC系统包括：

车端ETC装置，用于在车端进行信息的发送和接收；

换电站端ETC装置，用于在换电站端进行信息的发送和接收；

其中，

所述换电站端ETC装置通过站内以太网与换电站的控制主机通信连接以实现所述换电站端ETC装置与换电站的信息交互；

所述车端ETC装置通过CAN总线或车内以太网与车载网关通信连接以实现所述车端ETC装置与车辆的信息交互；

所述车端ETC装置与所述换电站端ETC装置通过微波建立通信链路进而实现所述车辆与所述换电站的信息交互。

2.根据权利要求1所述的一种集成换电交互的ETC系统，其特征在于，所述车端ETC装置设有主控单元和射频单元，所述主控单元与所述射频单元电连接，所述主控单元为微处理器，用于对车辆与所述换电站的交互信息进行处理。

3.根据权利要求2所述的一种集成换电交互的ETC系统，其特征在于，所述车端ETC装置设有第一存储单元，所述第一存储单元存储有所述车载ETC装置的唯一身份标识，所述唯一身份标识用于所述车辆与所述换电站建立点对点的通信连接，所述第一存储单元与所述主控单元通过总线连接。

4.根据权利要求2所述的一种集成换电交互的ETC系统，其特征在于，所述车端ETC装置设有信息处理单元，所述信息处理单元用于对交互信息进行预设方式的加密或解密，所述信息处理单元与所述主控单元通过总线连接。

5.根据权利要求3所述的一种集成换电交互的ETC系统，其特征在于，所述车端ETC装置设有通信控制单元，所述通信控制单元与所述主控单元通过总线连接，所述通信控制单元用于在车辆换电过程中保持所述车辆与所述换电站的点对点的通信连接，以及在车辆换电结束后断开所述点对点的通信连接。

6.根据权利要求2所述的一种集成换电交互的ETC系统，其特征在于，所述车端ETC装置设有第一天线发送接收单元，所述第一天线发送接收单元与所述射频单元电连接；所述换电站端ETC装置设有第二天线发送接收单元；所述第一天线发送接收单元和所述第二天线发送接收单元通过微波建立短程通信链路。

7.根据权利要求2所述的一种集成换电交互的ETC系统，其特征在于，所述车端ETC装置设有第二存储单元，所述第一存储单元与所述主控单元通过总线连接，所述第二存储单元存储有车辆静态信息，所述车辆静态信息包括车辆识别号码、车牌号码和车型信息，所述车辆静态信息用于车辆身份识别。

8.根据权利要求2所述的一种集成换电交互的ETC系统，其特征在于，所述车端ETC装置设有车内通信单元，所述车内通信单元与所述主控单元通过总线连接；所述车内通信单元还通过CAN总线或车内以太网与车载网关通信连接，所述车载网关与车辆控制器通过总线或车内以太网通信连接以转发换电信息和车辆动态信息，所述车辆动态信息包括电池包编码信息和电池电量信息，所述车辆动态信息用于车辆换电操作。

9.根据权利要求7或8所述的一种集成换电交互的ETC系统，其特征在于，所述换电站端ETC装置设有站内通信单元，所述站内通信单元通过以太网与所述换电站的控制主机通信连接以转发所述换电信息、所述车辆静态信息和/或所述车辆动态信息。

10.一种换电交互方法，其特征在于，所述方法由权利要求1所述的一种集成换电交互的ETC系统实施，所述方法包括：

在车辆行驶至换电站的指定区域时，基于集成换电交互的ETC系统建立所述车辆与所述换电站的通信链路，所述集成换电交互的ETC系统包括车端ETC装置和换电站端ETC装置；

所述ETC系统将问询信号发送至所述车辆，读取所述车辆的车辆静态信息并将所述车辆静态信息转发至所述换电站的控制主机以进行车辆身份识别；

所述ETC系统获取所述换电站的换电信息，并将所述换电信息转发至车辆；

所述ETC系统获取所述车辆的车辆动态信息，并将所述车辆动态信息转发至所述换电站的控制主机以进行车辆换电操作；

在所述车辆换电结束后，释放所述所述车辆与所述换电站的通信链路。

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