CN112606722B - 一种充电桩系统 - Google Patents

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Abstract

一种充电桩系统，需要充电的电动车与所述充电桩通过蓝牙通信连接后，所述电动车根据与充电桩之间基于区块链的充电押金智能合约，向所述充电桩发送的押金合约地址预付押金；当押金支付成功后，所述充电桩放开阻拦，使得所述电动车得以进入充电停车位完成充电。与所述充电桩通过蓝牙通信连接后，电动车用户APP触发电动车车载装置创建区块链钱包，同时为该钱包账户充值。

Description

一种充电桩系统
技术领域
本发明属于新能源车技术领域，特别涉及一种充电桩系统。
背景技术
现有的电动汽车充电扣费方式有两种，一种是采用刷IC卡的方式，另一种是采用手机APP扫描二维码来进行充电。当采用刷卡的方式时，为了能够在不同厂商的充电桩处进行充电，用户需要自己保管许多IC卡。而采用手机APP扫码的方式，则首先需要用户向充电平台提供个人信息进行注册，充电的开始需要用户扫描二维码或手动输入序列号。充电结束后也需要用户通过APP进行操作，结算会通过第三方支付平台或者绑定的银行卡。整个操作流程不仅复杂繁琐，还存在安全问题，例如，二维码的安全性比较低，容易被替换，个人信息的安全面临风险；支付信息可能会被第三方平台进行收集。
发明内容
本发明实施例之一，一种电动汽车和充电桩之间基于区块链智能合约技术进行交易结算的系统。该电动汽车驶进停车位时会触发压力传感器激活充电桩蓝牙，随后充电桩会与电动汽车基于蓝牙进行连接通信。
该系统建立一个基于押金的付费合约，电动汽车需要向充电桩发送的合约地址预付押金。当押金支付成功后，充电桩会控制地锁放下撑杆，从而使车主可以驾驶电动汽车进入停车位。车主仅需下车将充电枪插入电动汽车的充电插座中便能自动开始充电。同时本发明的付费合约还考虑了异常情况，充分保障了用户的资金安全。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：
图1根据本发明实施例之一的充电桩充电系统架构图。
图2根据本发明实施例之一的基于押金的扣费方式流程。
具体实施方式
针对目前电动车充电过程中的问题，本发明采用蓝牙无线技术，使得电动汽车和充电桩之间可以基于蓝牙自主进行通信交易，车主下车后仅需直接插上充电枪即可，而无需用手机扫码或者刷IC卡。
同时，针对现有方式中个人信息的安全面临风险的问题，本发明采用区块链技术，无需进行个人信息的注册，用户仅需通过手机APP触发车载装置创建区块链钱包，同时为该钱包账户充值足够余额就行。针对车桩之间基于智能合约自主交易付费可能出现的异常情况，本发明也给出了相应的异常处理机制，充分保障了用户的资金安全。
根据一个或者多个实施例，如图1描述了车桩无感充电的系统架构图，该系统中除了有电动汽车和充电桩这两个实体之外，还包含有地锁。引入地锁的目的是为了确保车位不会被没有停车需求的车辆所占据。
当车主准备停车充电时，它需要将车辆行驶到目标车位前方。充电桩通过压力传感器会感应到车辆，随后充电桩激活蓝牙扫描周围设备并与电动汽车的蓝牙进行加密连接。充电桩会向电动汽车发送押金缴纳地址，当电动汽车缴纳押金成功后，充电桩会处于等待插枪的转态。同时，充电桩还会通过433M无线模块控制地锁放下撑杆好让车辆能够顺利驶入。当用户将充电枪插入电动汽车充电插座后，充电桩便会自动进行充电。
地锁安装了地磁车位传感器，通过该传感器，当检测到地锁上方有车辆时，即使充电桩发生一些故障发送了错误的指令，地锁也不会将撑杆升起，从而避免了对车辆可能造成的损坏。
根据一个或者多个实施例，电动车与充电桩之间采用蓝牙来建立无线通道，电动汽车的蓝牙配置为从机模式，充电桩的蓝牙配置为主机模式。默认状态下，充电桩蓝牙处于睡眠模式。只有当地面的薄膜压力传感器检测到电动汽车时，充电桩蓝牙才会激活，并且扫描周围设备。充电桩蓝牙会根据蓝牙设备类，查询访问码以及蓝牙设备名称等信息对周围蓝牙进行过滤。一般情况下，仅会发现一个蓝牙设备。若出现多个，则会通过蓝牙信号强度RSSI进行排序，选择和蓝牙信号最强的进行连接。
当连接成功后，需要通过ECDH密钥交换算法交换密钥。具体流程如下，首先充电桩和电动汽车需要约定一条椭圆曲线，在这里我们选取以太坊所采用的Secp256k1椭圆曲线。随后充电桩需要在本地生成一个私钥dCP以及相应的公钥HCP＝dCP*G，电动汽车需要生成相应的私钥dEV以及公钥HEV＝dEV*G。然后充电桩和电动汽车需要通过蓝牙通道交换彼此的公钥Hcp和HEV，当公钥交换成功后，充电桩需要在本地计算对称密钥Scp＝dcp*HEV，电动汽车则需要在本地计算对称密钥SEV＝dEV*HCP，推导可得Scp＝SEV，推导过程如公式(1)。在之后的通信中，车桩双方需要采用Scp＝SEV对消息进行对称加密，从而保障消息的安全。
Scp＝dcp*HEV＝dcp*dEV*G＝dEV*(dcp*G)＝dEV*Hcp＝SEV 公式(1)
根据一个或者多个实施例，在电动汽车和充电桩基于蓝牙建立加密信道之后，电动汽车会向充电桩发送电池参数信息，充电桩便能知道该车从完全没电到充满所需要的电量，同时根据峰值电价计算所需要的最大以太坊Token数，即押金的数目。并将该押金值发送给电动汽车。电动汽车则会按照押金值的数目给押金交易合约的地址ContractAddressdeposit转入以太坊Tokendeposit，同时还会传入另外两个参数，一是该充电桩的以太坊钱包所对应的公钥地址，二是充电桩运营商的收费地址AddressCP-global。
当电动汽车通过RPC(远程调用)的方式将上述的交易广播到以太坊后会得到一个交易哈希，随后电动汽车便将该交易哈希发送给充电桩。充电桩需要等待相应的交易收据从而确定交易成功地执行。当接收到交易收据后，充电桩的控制单元会遥控地锁放下撑杆，车辆则可以顺利驶入停车。
当用户将充电枪插入电动汽车的插座后，充电桩内部会有所感应。随后充电桩会触发内部继电器开始充电。同时，充电桩会调用合约函数，输入起始充电时间。随后充电桩会向电动汽车发送消息让其确认起始充电时间TCP-start。我们设计的装置通过汽车的OBD接口可以读取到汽车是否处于充电的状态，如果确认无误，电动汽车也会调用合约函数设置起始充电时间TEV-start并将该合约交易的收据发送给充电桩，充电桩通过收据去以太坊上进行查询。|TEV-start-TCP-start|需要小于Tmin-error，在这里我们将Tmin-error设置为1分钟。如果绝对值大于1分钟，充电桩会调用合约的交易异常函数，该函数会将电动汽车缴纳的押金原路返还。随后充电桩则会停止充电并断开蓝牙通路。
当电动车用户想要停止充电时，可以先按下充电桩上的停止按钮，随后再拔下充电枪。在这个过程中，充电桩和电动汽车都会触发合约函数来设置结束充电时间，同时它们还会上传它们自己测量得到的充电度数EEV和ECP(单位：KW.h)，如果|TEV-end-TCP-end|≤Tmin-error&|EEV-ECP|≤Emin-error(Emin-error设置为0.1KW.h)，则智能合约将自动计算充电费用Tokencharge，并将Tokencharge转入地址AddressCP-global。同时将Tokenremain返还电动汽车的地址，Tokenremain＝Tokendeposit-Tokencharge。如果车桩双方未在充电结束时间或充电度数上达成一致，那么Tokendeposit将会被冻结。
若需要解冻该笔资金，则需要用户或充电桩运营商手动进行操作。即如果是电动汽车测量单元出现故障，则用户控制电动汽车调用合约函数同意充电桩所提交的充电数据。反之，如果发现是充电桩出现了故障，那么充电桩运营商需要做出相同的操作。如果双方在一段时间之内均为进行操作，则该笔资金将会自动转入充电桩政府管理部门的地址AddressCP-government。
本发明为了让充电桩能够准确发现并连接上电动汽车的蓝牙，本发明采用以下两种方式实现。首先只有在压力传感器测量到足够大的压力时(即电动汽车准备驶入停车位)，充电桩蓝牙才被激活。其次充电桩蓝牙会扫描周围蓝牙信号，根据蓝牙设备类，查询访问码以及蓝牙设备名称等信息对周围蓝牙进行过滤。一般情况下，仅会发现一个蓝牙设备。若出现多个，则会通过蓝牙信号强度RSSI进行排序，选择和蓝牙信号最强的进行连接。
电动汽车与充电桩基于以太坊智能合约进行交易，电动汽车需要提前向合约地址缴纳押金，车桩双方随后需要对充电的起始结束时间，充电度数进行确认，当充电费用扣除后，押金剩余部分会自动返还给电动汽车钱包账户。
本发明所设计的智能合约还考虑了一些异常情况，并给出了相应的解决方法。
由于该智能合约部署在区块链之上，公开可见，执行逻辑无法被恶意篡改的。充分保障了用户的资金安全。同时由于用户无需提交个人身份信息进行注册，减少了隐私泄露的风险。
值得说明的是，虽然前述内容已经参考若干具体实施方式描述了本发明创造的精神和原理，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合，这种划分仅是为了表述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。

Claims (1)

1.一种充电桩系统，其特征在于，
需要充电的电动车与所述充电桩通过蓝牙通信连接后，所述电动车根据与充电桩之间基于区块链的充电押金智能合约，向所述充电桩发送的押金合约地址预付押金；
当押金支付成功后，所述充电桩放开阻拦，使得所述电动车得以进入充电停车位完成充电；
与所述充电桩通过蓝牙通信连接后，电动车用户APP触发电动车车载装置创建区块链钱包，同时为该钱包账户充值；
所述电动车在欲驶入充电位时，触发一个压力传感器，该压力传感器激活所述充电桩的蓝牙接口，使得电动车与充电桩进行蓝牙通信；
所述充电桩在充电停车位上设置的阻拦是地锁设备；
在电动汽车和充电桩基于蓝牙建立加密信道之后，电动汽车会向充电桩发送电池参数信息，充电桩获得电动汽车充满电所需要的电量，同时根据峰值电价计算所需要的最大以太坊Token数，即押金的数目，并将该押金值发送给电动汽车，
电动汽车则会按照押金值的数目给押金交易合约的地址ContractAddressdeposit转入以太坊Tokendeposit，同时还会传入另外两个参数，一是该充电桩的以太坊钱包所对应的公钥地址，二是充电桩运营商的收费地址AddressCP-global，
当电动汽车通过RPC远程调用的方式将交易广播到以太坊后会得到一个交易哈希，随后电动汽车便将该交易哈希发送给充电桩，充电桩需要等待相应的交易收据从而确定交易成功地执行，当接收到交易收据后，充电桩的控制单元会遥控地锁放下撑杆，电动汽车则可以驶入停车充电位，
当充电枪插入电动汽车的插座后，充电桩内部会有所感应，随后充电桩会触发内部继电器开始充电，同时，充电桩会调用合约函数，输入起始充电时间；随后充电桩会向电动汽车发送消息让其确认起始充电时间TCP-start，
如果确认无误，电动汽车调用合约函数设置起始充电时间TEV-start并将该合约交易的收据发送给充电桩，充电桩通过收据去以太坊上进行查询，
如果|TEV-start-TCP-start|大于Tmin-error，充电桩调用合约的交易异常函数，该函数会将电动汽车缴纳的押金原路返还，随后充电桩则会停止充电并断开蓝牙通路，
当电动汽车用户想要停止充电时，先按下充电桩上的停止按钮，随后再拔下充电枪，在这个过程中，电动汽车和充电桩都会触发合约函数来设置结束充电时间，同时它们还会上传各自测量得到的电动车充电度数EEV和充电桩充电度数ECP，
如果|TEV-end-TCP-end|≤Tmin-error&|EEV-ECP|≤Emin-error，Emin-error设置为0.1KW.h，则智能合约将自动计算充电费用Tokencharge，并将Tokencharge转入地址AddresCP-global，
同时将Tokenremain返还电动汽车的地址，Tokenremain＝Tokendeposit-Tokencharge，如果车桩双方未在充电结束时间或充电度数上达成一致，那么Tokendeposit将会被冻结，
若需要解冻该笔Tokendeposit资金，则需要用户或充电桩运营商手动进行操作，即，
如果是电动汽车测量单元出现故障，则用户控制电动汽车调用合约函数同意充电桩所提交的充电数据，
反之，如果发现是充电桩出现了故障，那么充电桩运营商需要做出相同的操作，如果双方在设定时间之内均未进行操作，则该笔Tokendeposit资金将会自动转入充电桩政府管理部门的地址AddressCP-government，
为了让充电桩准确发现并连接上电动汽车的蓝牙，采用以下方式实现：
首先，只有在压力传感器测量到足够大的压力时，充电桩蓝牙才被激活，
其次，充电桩蓝牙会扫描周围蓝牙信号，根据蓝牙设备类，查询访问码以及蓝牙设备名称信息对周围蓝牙进行过滤，通过蓝牙信号强度RSSI进行排序，选择和蓝牙信号最强的进行连接。
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