CN113859044B - 车辆和换电站之间信息传递及换电的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆和换电站之间信息传递及换电的系统，其包括车身控制系统、换电站以及车载终端，车载终端和车身控制系统安装在车辆内部。车辆在换电站外行驶或充电时，换电连接器的温度检测传感器和电池的温度传感器两者的值被电池管理系统实时采集，车载终端实时向云端服务器发送两者的温度状态，该温度值被云端实时监控并处理，若该温度值超过危险值，则车辆被召回。车辆到达换电站后，蓝牙通讯开启，车辆终端和换电站开始蓝牙通讯，通过蓝牙通讯完成换电过程，并把信息储存到云端。该方案可以有效解决车辆行驶或充电安全，可控进行，换电中实时和换电站通讯，确保换电安全，可靠，信息完整保存的问题。

Description

车辆和换电站之间信息传递及换电的系统

技术领域

本发明涉及换电站运营领域，具体地涉及一种车辆和换电站之间信息传递及换电的系统。

背景技术

目前换电站在国家政策激励下，换电站建设进入空前的热潮阶段，尤其是营运车辆，需要频繁的换电，但是换电站给车辆换电实行的盲目换电，车辆运行的状态不清楚，车辆与电池的换电连接器使用状态不清楚，造成可能存在温度过高风险及车辆使用过程出故障的风险。若车辆在离换电站远点地方不适合换电时，同样面临充电需求时，会有繁琐的程序，而且站外充电过程无法监控。换电时，是否换电安全完成，没有车辆的回馈信息。车辆的电池使用信息，和电池自身的使用信息混乱。如何保证车辆运行中信息保存，充电可控进行，换电中实时和换电站通讯确保换电安全，可靠，信息完整，是亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本发明提供一种车辆和换电站之间信息传递及换电的系统及方法，能够保证车辆运行中信息保存，充电在可控制下进行，换电中实时和换电站通讯，从而确保换电安全、可靠，所有充电信息保存完整。

具体地，本发明提供一种车辆和换电站之间信息传递及换电的系统，其包括车身控制系统、车载终端以及换电站；所述车载终端和车身控制系统安装在车辆内部；

所述车身控制系统包括整车控制器、整车CAN网络、电池管理系统、换电连接器温度传感器以及电池温度传感器；所述换电站包括进站闸机、出站闸机、换电机器人、电池转运机器人、站内车载蓝牙通讯模块、站控中心以及云端服务器；所述电池管理系统能够采集换电连接器温度传感器和电池温度传感器的温度值，所述站控中心通过换电站车载蓝牙通讯模块与换电车载终端的车载蓝牙通讯模块通讯，所述电池箱换电连接器以及电池温度传感器的温度值被电池管理系统采集后通过车载终端与所述云端服务器通信连接并被所述云端服务器监控；

所述车载终端包括电源插接口、电源模块、计算处理模块、车载终端网络通信模块、车载蓝牙通讯模块、CAN通讯处理模块、显示模块以及存储模块，所述电源模块借助于所述电源插接口连接外部电源，当车辆处于换电站外部时，所述计算处理模块借助于车载终端网络通信模块连接所述云端服务器，当车辆处于换电站内部时，所述计算处理模块借助于车载蓝牙通讯模块和站内蓝牙通讯模块通讯，连接所述云端服务器，所述计算处理模块的输出端分别连接CAN通讯处理模块、存储模块以及显示模块，所述CAN通讯处理模块连接整车CAN网络，所述车载终端借助于整车CAN网络连接整车控制器和电池管理系统，电池管理系统通过充电CAN网络和充电桩相连,以便充电时采集充电信息；

具体的充电和换电过程包括以下步骤：

S1、当车辆处于换电站外时，电量低于阈值时，电池管理系统通过车载终端向云端服务器发送请求换电及相关电池信息，云端服务器对电量及距离进行判断，当判断为当前电量无法返回换电站时，向车载终端发送允许充电命令，其具体判断过程如下：

S11、通过位置计算，比较得出所述车辆离最近可换电的换电站导航距离为L；

S12、根据现有电量计算预估行驶距离U，计算公式如下：U＝G/K，其中G为现有电量，K为每公里耗电值参考值，耗电值参考值K＝1.3H，其中H为平均每公里耗电值；

S13、将预估行驶距离U与换电站导航距离L进行比较：

若U≥L，则云端服务器向车载终端发送拒绝充电信号，车载终端无法收到解锁密码，无法解锁电池管理系统进行充电；

若U<L，则云端服务器向车载终端发送允许充电信号，车载终端收到解锁密码并发送给电池管理系统，电池管理系统解锁成功后开始充电；

S2、当车辆到达换电站后，车辆与换电站进行蓝牙通讯，换电站和云端服务器进行网络通讯，具体包括以下步骤：

S21、车辆到达换电站后，道闸系统拍照识别该车辆，并把识别信息传送到站控中心，站控中心判断站内没车，且该车辆是合法换电车辆，且该车辆已预约或有多余的电池供换，之后站控中心向云端服务器发送信息，请求所述车辆开启蓝牙系统；

所述车载终端收到云端服务器发来的开启蓝牙命令后开启蓝牙，并与换电站蓝牙握手通讯，双方握手成功后开始蓝牙通讯；

S22、所述站控中心控制闸机抬杆，允许车辆进入，待车辆进入后落下栏杆；

S23、车辆驶入换电平台，车辆轮胎落入到预设的凹槽后被动停止，凹槽处设置有用于将轮胎信息发送至站控中心的传感器，站控中心接收到轮胎信息后将其发送给车载蓝牙通讯模块，车载蓝牙通讯模块接收到该轮胎信息后，显示模块进行语音提醒司机正确操作车辆后可下车离开；

S24、车载蓝牙通讯模块向站控中心发送车辆总计里程、单次里程、上次换电信息、电池编号、换电次数以及换电总计电量，若该车辆为故障召回车，则同时发送故障召回信息，工作人员在该电池换电过程中实施人工干预，暂停换电过程，检查车辆状态、电池状态以及换电连接器状态，处理完成后，继续完成换电操作；

S25、车载蓝牙通讯模块检测到车门开关一个循环动作后，开始借助整车CAN向整车控制器发送车辆下电命令报文，整车控制器收到命令后，和电池管理系统通讯开始下电并借助于整车CAN向车载蓝牙通讯模块发送下电信息，车载蓝牙通讯模块从整车CAN上收到高低压已下电的信息，检测方向盘转角小于25度，档位信号为P档，并实时与整车控制器进行通讯将实时信息借助于换电站蓝牙发送至站控中心；

S26、站控中心收到换电站蓝牙符合换电条件的信息后，同时收到站外车辆的换电确认按钮的确认信号，开始进入换电流程，控制夹紧举升装置，固定车辆到合适位置，换电机器人解锁取下电池箱，放到电池缓存转运仓，取回电池转运机器人运送的满电电池，重回车辆底部，重新安装电池并锁紧，此时站控中心通过换电站蓝牙发出电池已装好的信息；

S27、车载蓝牙通讯模块收到信息，整车控制器完成上电，并把上电正常完成的信息发送至站控中心，站控中心收到信息后，控制换电站蓝牙发送最新电池箱信息至车载蓝牙通讯模块，电池箱信息包括电池编号、电量、电压以及SOC，车载蓝牙通讯模块保存该电池箱信息并发送完成保存请求离站信息；

S3、车辆换电完成后，站控中心收到离站请求后，将本次换电信息发送到云端服务器进行分类处理，其具体包括以下子步骤：

S31、所述云端服务器把所述信息储存在该车辆对应的信息表格内，该表格记录了所述车辆之前的换电历史信息以及换电车辆信息；云端服务器通过分类存储电池箱的换电信息和车辆的换电信息，为以后电池和车辆的使用情况的分析总结提供依据；

S32、站内屏幕显示换电和需支付信息，并语言提醒司机支付费用；

S33、司机支付完费用后，出站闸机抬杆，并提醒司机及时离开换电站，同时站控中心发送信息给云端服务器，云端服务器命令车端切断蓝牙，并进入网络通讯模式；

S34、车端收到云端服务器发来的切断蓝牙命令信息，切断蓝牙连接，司机上车，启动后开车离开；

S35、车辆离开换电站，开始和云端进行网络通讯，进入下一轮换电循环。

优选地，换电站外，充电过程中，车载终端将实时充电信息发送到云端服务器，实时充电信息包括充电电压、电流、以及换电连接器传感器的温度值和电池箱端的正负端子传感器的温度值；所述云端检测到温度过高时会发送温度过高信号，提醒司机停止充电，并在云端服务器记录该数据。

优选地，所述温度检测传感器安装在换电连接器车身端处，实时检测该处最高温度，电池管理系统将该温度值TA通过车载终端传输给云端服务器，云端服务器进行运算并处理。

优选地，所述云端服务器计算并处理该温度值TA，根据温度值TA大小分为T0、T1、T2、T3和T4共5类，具体范围定义如下：

T4≥120℃,120℃>T3≥110℃,110℃>T2≥100℃,100℃>T1≥90℃,T0<90℃。

优选地，若云端服务器判断车载终端的温度值为T4类，则发送温度过高信号，并立即发送召回信息以及更换充电站信息；

若云端服务器车载终端的温度值为非T4类，则继续对接收到的温度值进行判断，并将充电周期内的最高温度值以及该最高温度值所述类别进行存储，得到各个类别的温度值的权重，根据存储的温度值计算充电危险值W，根据危险值W的数值对电池连接器的温度进行判断。

优选地，温度值T1权重为1，对应次数变量名称定义为M1；温度值T2权重为5，对应次数变量名称定义为M2；温度值T3权重为30，对应次数变量名称定义为M3；温度值T0不做计算，

则W＝30*M3+5*M2+M1

若W>100，则立即召回；若100>W≥50，则在换电时进行人工检修；若50>W≥20,则进行报警，并列入后台关注名单。

优选地，所述电池管理系统实时采集电池箱电池温度，该温度被云端服务器实时监控并处理，所述温度检测传感器安装在电池箱电池正负端子上，实时检测所述部件的最高温度TB。

优选地，所述云端服务器计算并处理该温度值TB，根据所述温度值TB的大小，被分为T80、T81、T82、T83和T84共5类，具体范围定义如下：T84≥61℃,61℃>T83≥57℃,57℃>T82≥54℃,54℃>T81≥51℃,T80<51℃。

优选地，若云端服务器判断车载终端的温度值为T84类，则发送温度过高信号，并立即发送召回信息以及更换充电站信息；

若云端服务器车载终端的温度值为非T84类，则继续对接收到的温度值进行判断，并将充电周期内的最高温度值以及该最高温度值所述类别进行存储，得到各个类别的温度值的权重，根据存储的温度值计算充电危险值V，根据危险值V的数值对电池连接器的温度进行判断。

优选地，温度值T1权重为1，对应次数变量名称定义为N1；温度值T2权重为5，对应次数变量名称定义为N2；温度值T3权重为30，对应次数变量名称定义为N3；温度值T0不做计算，

则V＝30×N3+5×N2+N1

若V>100，则立即召回；若100>V≥50，则在换电时进行人工检修；若50>V≥20,则进行报警，并列入后台关注名单。

优选地，上述充电或换电的方法同样适用于车辆行驶状态，当W,V值满足同等条件时，车辆按跟充电时同样的策略执行。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明提供一种车辆和换电站之间信息传递及换电系统，以及基于该系统的换电方法，能够保证车辆运行中信息保存，充电在可控制的情况下进行，换电中实时和换电站通讯，从而确保换电安全、可靠，所有充电信息保存完整。

(2)本发明的借助于蓝牙通讯及网络通讯能够快速的在车辆和换电站之间建立通讯连接，使云端服务器对车辆是否需要充电、是否可以换电等问题进行确认及核对，在对里程等数据进行计算核对后，确认车辆确实需要充电，向车辆发送实时指令，允许充电，并实时监控，对可换电的车辆，指导司机完成整个换电过程，保证换电过程的信息安全可靠保存。

(3)本发明在换电时对换电的车辆状态，司机操作进行监控，保证整个换电过程的安全，使整个换电过程处于一个安全可控的环境下进行，一旦发现有危险情形的存在，则停止换电并有换电站操作人员处理。

(4)车辆在站外充电或运行时，云端实时检测电池温度和换电连接器温度，并进行科学的计算危险等级，并根据不同的报警等级，进行不同的处理，保证车辆安全运行。

附图说明

图1是本发明的车载端模块组成示意图；

图2是本发明的换电站结构示意图；

图3是本发明的移动网络通信关系示意图；

图4是本发明的网络通讯和蓝牙通讯及其它信号传递示意图；

图5是本发明的结构和状态组成框架。

图中部分附图标记如下：

进站闸机1；出站闸机2；换电确认按钮3；换电机器人4；电池转运机器人5；换电站电池仓架6；车轮加紧检测装置7；换电平台8；站控中心9；云端服务器10；车载终端网络通信模块11；车载蓝牙通讯模块12；CAN通信处理模块13；计算机处理模块14；存贮模块15；显示模块16；电源模块17；电源开关18；电源插接口19；电池温度传感器21；整车控制器22；整车CAN网络23；电池管理系统24；电池缓存工位仓25；换电连接器温度传感器26；充电桩27；换电站屏幕28；机器人导轨29；车载终端蓝牙处理模块31；换电站车载蓝牙通讯模块88。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的示例性实施例和特征。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

具体地，本发明提供一种车辆和换电站之间信息传递及换电的系统，如图1至图5所示，其包括车载终端、车身控制系统以及换电站；换电站包括进站闸机1、出站闸机2、换电机器人4、电池转运机器人5(也可以称呼为堆垛机)、换电站电池仓架6、车轮加紧检测装置7、电池缓存工位仓25、换电站屏幕28、机器人导轨29以及云端服务器10，车载终端安装在车辆内部，充电桩27与电池管理系统24通讯，车身控制系统同样安装于车身内部，车身控制系统包括整车控制器22、整车CAN网络23、电池管理系统24、车载终端蓝牙处理模块31以及换电站车载蓝牙通讯模块88。

车载终端包括电源插接口19、电源模块17、计算处理模块14、车载终端网络通信模块11、CAN通讯处理模块13、车载蓝牙通讯模块12、显示模块以及存储模块15，电源模块17借助于电源插接口连接外部电源，并设置有电源开关18。当车辆处于换电站外部时，计算处理模块14借助于车载终端网络通信模块11连接云端服务器10，当车辆处于换电站内部时，计算处理模块14借助于蓝牙通讯模块连接云端服务器10，计算处理模块14的输出端分别连接CAN通讯处理模块13、存储模块15以及显示模块，CAN通讯处理模块13连接整车CAN网络23，车载终端借助于整车CAN网络23连接整车控制器22和电池管理系统24，电池管理系统通过充电CAN网络和充电桩27相连并与CAN通讯处理模块相连，以便充电时采集充电信息，换电连接器温度传感器和电池管理系统24相连，换电连接器温度传感器26的模拟信号传送到电池管理系统24。

电池管理系统24能够采集换电连接器温度传感器26和电池温度传感器21的温度值，电池箱换电连接器以及电池温度传感器21的温度值被电池管理系统24采集后通过车载终端与云端服务器10通信连接并被云端服务器10监控。

具体的换电过程包括以下步骤：

S1、当车辆处于换电站外时，电量低于阈值时，通过车载终端向云端服务器10发送请求充电及相关信息，云端服务器10对电量及距离进行判断，当判断为当前电量无法返回换电站时，向车载终端发生允许充电命令，其具体判断过程如下：

S11、通过位置计算，比较得出车辆离最近可换电的换电站导航距离为L；

S12、根据现有电量计算预估行驶距离U，计算公式如下：U＝G/K，其中G为现有电量，K为每公里耗电值参考值，耗电值参考值K＝1.3H，其中H为预设平均每公里耗电值；

S13、将预估行驶距离U与换电站导航距离L进行比较：

若U≥L，则云端服务器10向车载终端发送拒绝充电信号，车载终端无法收到解锁密码，无法解锁电池管理系统进行充电；

若U<L，则云端服务器10向车载终端发送允许充电信号，车载终端收到解锁密码并发送给电池管理系统，电池管理系统解锁成功后开始充电；

S2、当车辆到达换电站后，车辆与换电站进行蓝牙通讯，换电站和云端服务器10进行网络通讯，具体包括以下步骤：

S21、车辆到达换电站后，道闸系统拍照识别该车辆，并把识别信息传送到站控中心9，站控中心9判断站内没车，且该车辆是合法换电车辆，且该车辆已预约或有多余的电池供换，之后站控中心9向云端服务器10发送信息，请求车辆开启蓝牙系统。

优选地，云端服务器响应请求或发送召回换电请求前，会根据换电站发来的电池储备情况进行计算，然后发给终端司机多个选项。

司机从备选的换电站中选中一个后，开始由导航指引去往换电站，同时终端发信息给云端服务器确认已选择换电站。云端服务器收到信息后通知选定的换电站做好准备。被选定的换电站准备换电工作，把该车辆预设到换电程序中。车辆(该车辆也可能是没有预约)到达换电站进口闸机处，控制进站的闸机拍照识别车辆，闸机信息处理模块把车牌信息传送到站控中心9。站控中心判断站内没车，且该车是合法(系统登记过的)换电车辆，且已预约或有多余的电池供换电。

之后，车载终端收到云端服务器10发来的开启蓝牙命令后开启蓝牙，并与换电站蓝牙88握手通讯，双方握手成功后开始蓝牙通讯；

S22、站控中心9控制闸机抬杆，允许车辆进入，待车辆进入后落下栏杆；

S23、车辆驶入换电平台8，车辆轮胎落入到预设的凹槽后被动停止，凹槽处设置有用于将轮胎信息发送至站控中心9的传感器，站控中心9接收到轮胎信息后将其发送给车载蓝牙通讯模块12，车载蓝牙通讯模块12接收到该轮胎信息后，显示模块进行语音提醒车辆的司机正确操作车辆；

显示模块16会以声音和文字同时提醒司机不要拔掉钥匙，踩下制动踏板挂P挡，然后下车去站外换电确认按钮3处点击确认换电。

S24、车载蓝牙通讯模块12向站控中心9发送车辆总计里程、单次里程、上次换电信息、电池编号、换电次数以及换电总计电量，若该车辆为故障召回车，则同时发送故障召回信息，工作人员在该电池换电过程中实施人工干预，暂停换电过程，检查车辆状态、电池状态以及换电连接器状态，处理完成后，继续完成换电操作；

S25、车载蓝牙通讯模块12检测到车门开关一个循环动作后，开始借助整车CAN向整车控制器22发送车辆下电命令报文，整车控制器22收到命令后，和电池管理系统通讯开始下电并借助于整车CAN向车载蓝牙通讯模块12发送下电信息，车载蓝牙通讯模块12从整车CAN上收到高低压已下电的信息，方向盘转角为小于25度，档位信号为P档，并实时与整车控制器22进行通讯将实时信息借助于换电站蓝牙发送至站控中心9；

S26、站控中心9收到换电站蓝牙符合换电条件的信息后，同时收到换电确认按钮3的确认信号，开始进入换电流程，控制夹紧举升装置，固定车辆到合适位置，换电机器人4解锁取下电池箱，放到电池缓存转运仓，取回电池转运机器人5运送的满电电池，重回车辆底部，重新安装电池并锁紧，此时站控中心9通过换电站蓝牙发出电池已装好的信息；

S27、车载蓝牙通讯模块12收到信息，整车控制器22完成上电，并把上电正常完成的信息发送至站控中心9，站控中心9收到信息后，控制换电站蓝牙发送最新电池箱信息至车载蓝牙通讯模块12，电池箱信息包括电池编号、电量、电压以及SOC，车载蓝牙通讯模块12保存该电池箱信息并发送完成保存请求离站信息。

S3、车辆充电完成后，站控中心9收到离站请求后，将本次换电信息发送到云端服务器10进行分类处理，其具体包括以下子步骤：

S31、云端服务器10把信息储存在该车辆对应的信息表格内，该表格记录了车辆之前的换电历史信息以及换电车辆信息；云端服务器10通过分类存储电池箱的换电信息和车辆的换电信息，为以后电池和车辆的使用情况的分析总结提供依据。

S32、站内屏幕显示换电和需支付信息，并语言提醒司机支付费用；

S33、司机支付完费用后，出站闸机2抬杆，并提醒司机及时离开换电站，同时站控中心9发送信息给云端服务器10，云端服务器10命令车端切断蓝牙，并进入网络通讯模式；

S34、车端收到云端服务器10发来的切断蓝牙命令信息，切断蓝牙连接，司机上车，启动后开车离开；

S35、车辆离开换电站，开始和云端进行网络通讯，进入下一轮换电循环。

优选地，换电站外，充电过程中，车载终端将实时充电信息发送到云端服务器10，实时充电信息包括充电电压、电流、以及换电连接器温度传感器的温度；云端检测到温度过高时会发送温度过高信号，提醒司机停止充电，并在云端服务器10记录该数据。

优选地，温度检测传感器安装在换电连接器车身端，实时检测该处最高温度，电池管理系统将该温度值TA通过车载终端传输给云端服务器10，云端服务器10进行运算并处理。

优选地，云端服务器10计算并处理该温度值TA，根据温度值TA大小分为T0、T1、T2、T3和T4共5类，具体范围定义如下：

T4≥120℃,120℃>T3≥110℃,110℃>T2≥100℃,100℃>T1≥90℃,T0<90℃。

优选地，若云端服务器10判断车载终端的温度值为T4类，则发送温度过高信号，并立即发送召回信息以及更换充电站信息；

若云端服务器10车载终端的温度值为非T4类，则继续对接收到的温度值进行判断，并将充电周期内的最高温度值以及该最高温度值类别进行存储，得到各个类别的温度值的权重，根据存储的温度值计算充电危险值W，根据危险值W的数值对电池连接器的温度进行判断。

优选地，温度值T1权重为1，对应次数变量名称定义为M1；温度值T2权重为5，对应次数变量名称定义为M2；温度值T3权重为30，对应次数变量名称定义为M3；温度值T0不做计算，

则W＝30*M3+5*M2+M1

若W>100，则立即召回；若100>W≥50，则在换电时进行人工检修；若50>W≥20,则进行报警，并列入后台关注名单。

举例说明：若AK09854的电池箱T1出现了10次,M3＝10；T2出现了1次M2＝1,T3出现了1次，M1＝1。那么W＝30×1+5×1+10＝45,此时会有报警信息出现，后台列为关注名单。

通过以上按不同类型的温度权重，来计算危险程度是最真实反馈现实状态的方法，有效的杜绝了危险的发生。

优选地，电池管理系统实时采集电池箱电池温度，该温度被云端服务器10实时监控并处理，温度检测传感器安装在电池箱电池模组相关部件上，实时检测部件的最高温度TB。

优选地，云端服务器10计算并处理该温度值TB，根据温度值TB的大小，被分为T80、T81、T82、T83和T84共5类，具体范围定义如下：T84≥61℃,61℃>T83≥57℃,57℃>T82≥54℃,54℃>T81≥51℃,T80<51℃。

优选地，若云端服务器10判断车载终端的温度值为T84类，则发送温度过高信号，并立即发送召回信息以及更换充电站信息；

若云端服务器10车载终端的温度值为非T84类，则继续对接收到的温度值进行判断，并将充电周期内的最高温度值以及该最高温度值类别进行存储，得到各个类别的温度值的权重，根据存储的温度值计算充电危险值V，根据危险值V的数值对电池连接器的温度进行判断。

优选地，温度值T1权重为1，对应次数变量名称定义为N1；温度值T2权重为5，对应次数变量名称定义为N2；温度值T3权重为30，对应次数变量名称定义为N3；温度值T0不做计算，

则V＝30×N3+5×N2+N1

若V>100，则立即召回；若100>V≥50，则在换电时进行人工检修；若50>V≥20,则进行报警，并列入后台关注名单。

举例说明：若AK022354的电池箱T81出现了11次,N1＝11；T2出现了1次,N2＝1；T3出现了1次，N3＝1。那么V＝30×1+5×1+11＝46,此时会有报警信息出现，后台列为关注名单。

充电过程的温度控制策略，同样适用于车辆行驶状态，当W,V值满足同等条件时，车辆按跟充电时同样的策略执行。

在本发明的实施例中，通过以上按不同类型的温度权重，来计算危险程度,是最真实反馈现实状态的方法，有效的杜绝了危险的发生。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种车辆和换电站之间信息传递及换电的系统，其特征在于：其包括车身控制系统、换电站以及车载终端；所述车载终端和车身控制系统安装在车辆内部；

所述车身控制系统包括整车控制器、整车CAN网络、电池管理系统、换电连接器温度传感器以及电池温度传感器；所述换电站包括进站闸机、出站闸机、换电机器人、电池转运机器人、站内车载蓝牙通讯模块、站控中心以及云端服务器；所述电池管理系统能够采集换电连接器温度传感器和电池温度传感器的温度值，所述站控中心通过换电站车载蓝牙通讯模块与换电车载终端的车载蓝牙通讯模块通讯，换电连接器温度传感器以及电池温度传感器的温度值被电池管理系统采集后通过车载终端与所述云端服务器通信连接并被所述云端服务器监控；

所述车载终端包括电源插接口、电源模块、计算处理模块、车载终端网络通信模块、车载蓝牙通讯模块、CAN通讯处理模块、显示模块以及存储模块，所述电源模块借助于所述电源插接口连接外部电源，当车辆处于换电站外部时,车辆为充电状态或行驶状态，所述计算处理模块借助于车载终端网络通信模块连接所述云端服务器， 当车辆处于换电站内部时，所述计算处理模块借助于车载蓝牙通讯模块和站内蓝牙通讯模块通讯，并连接所述云端服务器，所述计算处理模块的输出端分别连接CAN通讯处理模块、存储模块以及显示模块，所述CAN通讯处理模块连接整车CAN网络，所述车载终端借助于整车CAN网络连接整车控制器和电池管理系统，电池管理系统通过充电CAN网络和充电桩相连,以便充电时采集充电信息；

具体的充电和换电过程包括以下步骤：

S1、当车辆处于换电站外时，电量低于阈值时，电池管理系统通过车载终端向云端服务器发送请求换电及相关电池信息，云端服务器对电量及距离进行判断，当判断为当前电量无法返回换电站时，向车载终端发送允许充电命令，其具体判断过程如下：

S11、通过位置计算，比较得出车辆离最近可换电的换电站导航距离为L；

S12、根据现有电量计算预估行驶距离U，计算公式如下：U=G/K，其中G为现有电量，K为每公里耗电值参考值，耗电值参考值K=1.3H，其中H为预设平均每公里耗电值；

S13、将预估行驶距离U与换电站导航距离L进行比较：

若U≥L，则云端服务器向车载终端发送拒绝充电信号，车载终端无法收到解锁密码，无法解锁电池管理系统进行充电；

若U<L，则云端服务器向车载终端发送允许充电信号，车载终端收到解锁密码并发送给电池管理系统，电池管理系统解锁成功后开始充电；

S2、当车辆到达换电站后，车辆与换电站进行蓝牙通讯，换电站和云端服务器进行网络通讯，具体包括以下步骤：

S21、车辆到达换电站后，道闸系统拍照识别该车辆，并把识别信息传送到站控中心，站控中心判断站内没车，且该车辆是合法换电车辆，且该车辆已预约或有多余的电池供换，之后站控中心向云端服务器发送信息，请求车辆开启蓝牙系统；

车载终端收到云端服务器发来的开启蓝牙命令后开启蓝牙，并与换电站蓝牙握手通讯，双方握手成功后开始蓝牙通讯；

S22、站控中心控制闸机抬杆，允许车辆进入，待车辆进入后落下栏杆；

S23、车辆驶入换电平台，车辆轮胎落入到预设的凹槽后被动停止，凹槽处设置有用于将轮胎信息发送至站控中心的传感器，站控中心接收到轮胎信息后将其发送给车载蓝牙通讯模块，车载蓝牙通讯模块接收到该轮胎信息后，显示模块进行语音提醒车辆已就位；

S24、车载蓝牙通讯模块向站控中心发送车辆总计里程、单次里程、上次换电信息、电池编号、换电次数以及换电总计电量，若该车辆为故障召回车，则同时发送故障召回信息，工作人员在该电池换电过程中实施人工干预，暂停换电过程，检查车辆状态、电池状态以及换电连接器状态，处理完成后，继续完成换电操作；

S25、车载蓝牙通讯模块检测到车门开关一个循环动作后，开始借助整车CAN网络向整车控制器发送车辆下电命令报文，整车控制器收到命令后，和电池管理系统通讯开始下电并借助于整车CAN网络向车载蓝牙通讯模块发送下电信息，车载蓝牙通讯模块从整车CAN网络上收到高低压已下电的信息，判断方向盘转角小于25度，档位信号为P档，并实时与整车控制器进行通讯将实时信息借助于换电站蓝牙发送至站控中心；

S26、站控中心收到换电站蓝牙符合换电条件的信息后，同时收到站外车辆的换电确认按钮的确认信号，开始进入换电流程，控制夹紧举升装置，固定车辆到合适位置，换电机器人解锁取下电池箱，放到电池缓存转运仓，取回电池转运机器人运送的满电电池，重回车辆底部，重新安装电池并锁紧，此时站控中心通过换电站蓝牙发出电池已装好的信息；

S27、车载蓝牙通讯模块收到信息，整车控制器完成上电，并把上电正常完成的信息发送至站控中心，站控中心收到信息后，控制换电站蓝牙发送最新电池箱信息至车载蓝牙通讯模块，电池箱信息包括电池编号、电量、电压以及SOC，车载蓝牙通讯模块保存该电池箱信息并发送完成保存请求离站信息；

S3、车辆换电完成后，站控中心收到离站请求后，将本次换电信息发送到云端服务器进行分类处理，其具体包括以下子步骤：

S31、云端服务器把信息储存在该车辆对应的信息表格内，该表格记录了车辆之前的换电历史信息以及换电车辆信息；云端服务器通过分类存储电池箱的换电信息和车辆的换电信息，为以后电池和车辆的使用情况的分析总结提供依据；

S32、站内屏幕显示换电和需支付信息，并语言提醒司机支付费用；

S33、司机支付完费用后，闸机抬杆，并提醒司机及时离开换电站，同时站控中心发送信息给云端服务器，云端服务器命令车端切断蓝牙，并进入网络通讯模式；

S34、车端收到云端服务器发来的切断蓝牙命令信息，切断蓝牙连接，司机上车，启动后开车离开；

S35、车辆离开换电站，开始和云端进行网络通讯，进入下一轮换电循环；

换电连接器温度传感器安装在换电连接器车身端，实时检测该处最高温度，电池管理系统将该温度值TA通过车载终端传输给云端服务器，云端服务器进行运算并处理；

云端服务器计算并处理该温度值TA，根据温度值TA大小分为T0、T1、T2、T3和T4共5类，具体范围定义如下：

T4≥120℃,120℃>T3≥110℃,110℃>T2≥100℃,100℃>T1≥90℃,T0<90℃；

若云端服务器判断车载终端的温度值为T4类，则发送温度过高信号，并立即发送召回信息以及更换充电站信息；

若云端服务器车载终端的温度值为非T4类，则继续对接收到的温度值进行判断，并将充电周期内的最高温度值以及该最高温度值类别进行存储，得到各个类别的温度值的权重，根据存储的温度值计算充电危险值W，根据危险值W的数值对电池连接器的温度进行判断；

温度值T1权重为1，对应次数变量名称定义为M1；温度值T2权重为5，对应次数变量名称定义为M2；温度值T3权重为30，对应次数变量名称定义为M3；温度值T0不做计算，

则W=30*M3+5*M2+M1

若W>100，则立即召回；若100>W≥50，则在换电时进行人工检修；若50>W≥20,则进行报警，并列入后台关注名单；

车辆在站外充电或运行时，云端实时检测电池温度和换电连接器温度，并进行科学的计算危险等级，根据不同的报警等级，进行不同的处理。

2.根据权利要求1所述的车辆和换电站之间信息传递及换电的系统，其特征在于：充电过程中，车载终端将实时充电信息发送到云端服务器，实时充电信息包括充电电压、电流、以及换电连接器温度传感器的温度；云端检测到温度过高时会发送温度过高信号，提醒司机停止充电，并在云端服务器记录该数据。

3.根据权利要求1所述的车辆和换电站之间信息传递及换电的系统，其特征在于：电池管理系统实时采集电池箱电池温度，该温度被云端服务器实时监控并处理， 电池温度传感器安装在电池箱电池模组的正负端子上，实时检测部件的最高温度TB。

4.根据权利要求3所述的车辆和换电站之间信息传递及换电的系统，其特征在于：云端服务器计算并处理该温度值TB，根据温度值TB的大小，被分为T80、T81、T82、T83和T84共5类，具体范围定义如下：T84≥61℃,61℃>T83≥57℃,57℃>T82≥54℃,54℃>T81≥51℃,T80<51℃。

5.根据权利要求4所述的车辆和换电站之间信息传递及换电的系统，其特征在于：若云端服务器判断车载终端的温度值为T84类，则发送温度过高信号，并立即发送停止充电信息；

若云端服务器车载终端的温度值为非T84类，则继续对接收到的温度值进行判断，并将充电周期内的最高温度值以及该最高温度值类别进行存储，得到各个类别的温度值的权重，根据存储的温度值计算充电危险值V，根据危险值V的数值对电池连接器的温度进行判断。

6.根据权利要求5所述的车辆和换电站之间信息传递及换电的系统，其特征在于：温度值T1权重为1，对应次数变量名称定义为N1；温度值T2权重为5，对应次数变量名称定义为N2；温度值T3权重为30，对应次数变量名称定义为N3；温度值T0不做计算，

则V=30×N3+5×N2+N1

若V>100，则立即召回；若100>V≥50，则在换电时进行人工检修；若50>V≥20,则进行报警，并列入后台关注名单。

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