CN117183798B - 一种基于新能源车自动识别的充电桩系统及其充电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及新能源车充电桩系统技术领域，尤其涉及一种基于新能源车自动识别的充电桩系统及其充电方法。包括数据采集模块、区块链数据库分析模块、感应模块、异常信号警示模块、信息管理分析模块、充电均衡调控模块、满电跳枪控制模块、车身感应识别模块，数据采集模块的输出端与区块链数据库分析模块的输入端连接，所述感应模块的输出端与区块链数据库分析模块的输入端连接，所述区块链数据库分析模块的输出端与异常信号警示模块的输入端连接,充电均衡调控模块、满电跳枪控制模块、车身感应识别模块依次电性连接，本发明构思巧妙，用户充电操作快速便捷，安全系数高，且能够充分利用空闲桩。
Description
技术领域
本发明涉及新能源车充电桩系统技术领域，尤其涉及一种基于新能源车自动识别的充电桩系统及其充电方法。
背景技术
充电桩是一种安装于公共建筑(公共楼宇、商场、公共停车场等)和居民小区停车场或充电站内的新能源汽车充电设备，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端都装有充电插头用于为电动汽车充电，通电后，能够安全完成充电。
现有的充电桩在使用的时候，用户需要先打开地锁，再拿起充电枪，使用充电桩手动选择充电档位和充电时长才能完成充电，操作繁琐，在充电的过程中浪费用户的时间；
充电桩在充电的过程中，对使用数据收费公开不透测，且无法检测充电量的真实性；不能充分利用闲置充电桩；为此，我们提出了一种基于新能源车自动识别的充电桩系统及其充电方法。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术中存在的问题，提出一种基于新能源车自动识别的充电桩系统及其充电方法。
本发明的技术方案：一种基于新能源车自动识别的充电桩系统，包括数据采集模块、区块链数据库分析模块、感应模块、异常信号警示模块、信息管理分析模块、充电均衡调控模块、满电跳枪控制模块、车身感应识别模块，数据采集模块的输出端与区块链数据库分析模块的输入端连接，所述感应模块的输出端与区块链数据库分析模块的输入端连接，所述区块链数据库分析模块的输出端与异常信号警示模块的输入端连接,充电均衡调控模块、满电跳枪控制模块、车身感应识别模块依次电性连接，具体步骤如下：
S1:用户扫码通过数据采集模块获取身份信息，生成用户ID，将所述身份信息通过智能合约的方式上链；通过采集模块获取用户的地址信息，用于筛选就近充电桩；
S2: 建立充电桩数据，自动录入充电桩信息，所述充电桩数据包括唯一标识符、实时位置、充电功率，建立车辆标签信息，并将数据打包标记为参数通过智能合约存储在区块链数据库；
S21：建立区块链数据库分析模块智能合约；
S211：通过信息结构单元存储对应信息的发送者、接收者、加密内容以及时间节点；
S212：通过权限储存单元映射存储发送者和接收者的权限信息；
S213：基于权限控制单元，具有相应权限的发送者和接收者可调用相关信息；通过权限管理单元添加或删除发送者和接收者权限的信息；
S22:建立笛卡尔坐标系，车辆所在位置为原点（0,0），闲置状态的充电桩坐标则为（x，y），两点间行驶距离L=︱x︱+︱y︱，空闲充电桩闲置时间记为t1，工作时间记为t2，闲置率参数记为Pr，闲置充电桩推荐系数记为C；
闲置率参数Pr符合以下表达式：
；
闲置充电桩推荐系数C计算式如下：
；
按照系数大小排列待选充电桩，用于调整距离和空闲程度在最终评估中的优先级,为权重，/>，R为修正系数，其中/>、R值大小可人为根据实际经验进行调整；
S3:感应模块会通过NXP标签读写采集车辆特征信息，传输至信息管理分析模块，同时检测新能源车辆的到达；
S4:信息管理分析模块接收新能源车辆的采集信息，并进行识别和验证，识别成功，信息管理分析模块启动充电；识别失败，启动安全警示模块。
优选的，S21还包括：
S214：对数据加密处理，并将加密内容存储至信息结构单元，同时将信息结构单元存储至对应的数组。
优选的，S2还包括：
S23：基于闲置率高的充电桩，推出促销优惠，降低充电价格或供选优惠券，并定期维护、检修，确保其正常运行，维护过程中可以利用闲置时间段，进行充电桩的升级或改进；基于闲置率低的充电桩区域，可以扩增充电桩，当充电模块在启动时，信息管理分析模块输出忙碌信号，充电桩不可被使用，否则信息管理分析模块输出闲置信号。
优选的，S4还包括：
S41：区块链数据库分析的过程中，遇到异常重复扫码信号时，会通过异常信号警示模块发出警示信号，并自动分选到待用充电桩，同时发出导向路线信息。
优选的，还包括：S5:基于新能源车辆的电池类型和客户需求，充电均衡调控模块自动调整充电功率和时间，且实时监测充电电路状态和电池容量，并将相关数据保存至区块链；
S6:充电结束，基于充电桩的充电功率和充电时长，将自动通过智能合约计算充电费用并通知用户完成充电的明细信息。
优选的，S5还包括：
S51:所述充电均衡调控模块匹配于车辆特征信息，所述车辆特征信息包括车辆电池容量、充电额定功率、充电记录，通过充电均衡调控模块调节充电桩内部电源输出电压，匹配车辆电池充电额定功率数据；
S52：所述充电均衡调控模块包括漏电检测单元，用于实时监测电路中的电流变化，检测到电流泄漏现象。
优选的，S6还包括：
S61：所述感应模块检测到车辆驶离、充电枪复位，地锁会自动抬起；
S62：基于充电桩充电开始时间、结束时间计算充电时长，基于充电时长和功率计算充电费，基于充电结束时间、电桩下落时间计算延时停车时长，基于延时停车时长计算停车费，费用明细通过区块链数据库发送到用户接收端。
优选的，S4还包括：
S42: 所述信息管理分析模块接收到车辆特征信息,上传至区块链数据库,并与原始数据库记忆的车辆特征信息对比识别,匹配成功传输信号至信息管理分析模块，地锁立即落下,感应模块每分钟检测占位数据，并自动上报输送到用户接收端及数据库，同时跳转到车位与充电枪关联的充电监测页面；
S43: 所述信息管理分析模块有效识别记忆信息，解锁充电枪,用户插好充电枪即可充电，操作快捷省时，给充电用户带来更好的体验感。
一种基于新能源车自动识别的充电方法，包括以下步骤：
步骤一：通过感应模块采集车辆信息，进一步通过信息管理分析模块识别验证信息；
步骤二：识别成功，地锁落下，充电枪解锁；识别失败，通过安全警示模块发出预警信息；
步骤三：通过充电均衡调控模块，自动获取汽车的匹配的充电信息，对接充电；
步骤四：当电量充满时，满电跳枪控制模块将自动断电，并发出结束充电的信号灯；
步骤五：通过车身感应识别模块感应车辆是否驶离，车辆驶离，地锁抬起，计算费用并发出收费明细；车辆未驶离，通过占位计时收费模块对车辆进行计时收费。
与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：
1、本发明通过设置信息管理分析模块，信息管理分析模块接收到车辆特征信息,上传至区块链数据库,并与原始数据库记忆的车辆特征信息对比识别,匹配成功传输信号至信息管理分析模块，地锁立即落下,感应模块每分钟检测占位数据，上传到用户接收端及数据库，信息管理分析模块有效识别记忆信息，解锁充电枪,用户插好充电枪即可充电，提高了充电效率，使得车主在充电前后不需要进行繁琐的操作步骤，充电过程更加便捷；
2、本发明通过建立区块链数据库分析模块智能合约，对识别的数据进行存储、读取、加密并记忆，确保了充电数据的真实性和不可篡改性，有效避免了盗用的行为，保障了车主的权益；
3、本发明能够计算出闲置充电桩推荐系数，有序的排列待用充电桩，闲置充电桩推荐系数的系数越大，可选性越高，能够快速推荐给用户最佳的选择，节约时间，提高充电效率。
附图说明
图1是本发明的系统原理图；
图2是本发明中区块链数据库分析模块原理图。
具体实施方式
下文结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
实施例
如图1-2所示，本发明提出的一种基于新能源车自动识别的充电桩系统及其充电方法，包括数据采集模块、区块链数据库分析模块、感应模块、异常信号警示模块、信息管理分析模块、充电均衡调控模块、满电跳枪控制模块、车身感应识别模块，数据采集模块的输出端与区块链数据库分析模块的输入端电性连接，将采集到的有效数据第一时间输入区块链数据库，分析并产生有效记忆存储，所述感应模块的输出端与区块链数据库分析模块的输入端连接，通过NXP标签读写采集车辆信息，并检测占位数据，并向区块链数据库发出电信号，配合计算闲置电桩数据，所述区块链数据库分析模块的输出端与异常信号警示模块的输入端连接,排出输入的重复信号，使新能源汽车一对一精准完成充电服务，充电均衡调控模块、满电跳枪控制模块、车身感应识别模块依次电性连接，使新能源汽车能够一流程自动完成充电服务；具体步骤如下：
S1:用户扫码通过数据采集模块获取身份信息，生成用户ID，将所述身份信息通过智能合约的方式上链，将初次识别的有效身份信息记忆并存储；通过采集模块获取用户的地址信息，用于筛选就近充电桩，向用户发出就近的空桩信息，在大型充电场，使用户快速找到空桩充电；
S2: 建立充电桩数据，自动录入充电桩信息，所述充电桩数据包括唯一标识符、实时位置、充电功率，建立车辆标签信息，并将数据打包标记为参数通过智能合约存储在区块链数据库，以便后续充电快速识别用户信息，不需二次输入重复信息，节约操作流程；
S21：建立区块链数据库分析模块智能合约，精准、有效的将初次获得的信息建立数据库，可以防止数据丢失，且能够清楚的识别类似但不同的信息；
S211：通过信息结构单元存储对应信息的发送者、接收者、加密内容以及时间节点，使区块链内的数据能够一对一的分类，避免相似数据混乱，且能够防止数据公开、窜乱、丢失；
S212：通过权限储存单元映射存储发送者和接收者的权限信息，在充电获取数据库内的数据时，每个ID只能对应的获取自己的有效信息，能够防止个人信息泄露，提高了使用的安全性能；
S213：基于权限控制单元，具有相应权限的发送者和接收者可调用相关信息；通过权限管理单元添加或删除发送者和接收者权限的信息；
S214：对数据加密处理，并将加密内容存储至信息结构单元，同时将信息结构单元存储至对应的数组，使数据库内存储保留的数据稳定，防止个人信息的泄露给用户带来不必要的麻烦。
S22:建立笛卡尔坐标系，车辆所在位置为原点（0,0），闲置状态的充电桩坐标则为（x，y），两点间行驶距离L=︱x︱+︱y︱，行驶距离为直角转弯路线，空闲充电桩闲置时间记为t1，工作时间记为t2，闲置率参数记为Pr，闲置充电桩推荐系数记为C；
闲置率参数Pr符合以下表达式：
；
闲置充电桩推荐系数C计算式如下：
；
按照系数大小排列待选充电桩，用于调整距离和空闲程度在最终评估中的优先级,为权重，/>，R为修正系数，其中/>、R值大小可人为根据实际经验进行调整，在计算的时候，系统会自动筛选就近的空桩进行计算，闲置充电桩推荐系数越高，距离越近，但是系统会结合方便行驶的路线优选推荐空闲充电桩，给用户提供快速充电路径，节约找桩时间，使闲置充电桩充分得到利用；
如果在3-5分钟内获取不到闲置充电桩推荐系数，说明该充电站的充电桩属于慢充饱和的状态；如果多个用户连续不能获取闲置充电桩推荐系数，系统将会自动记忆连续满载的状态，并将满载状态信息输送至储备扩建预备模块，准备扩建工程的实施，合理的提高需求资源，满足用户的需求；
S23：基于闲置率高的充电桩，推出促销优惠，降低充电价格或供选优惠券，并定期维护、检修，确保其正常运行，维护过程中可以利用闲置时间段，进行充电桩的升级或改进；基于闲置率低的充电桩区域，可以扩增充电桩，当充电模块在启动时，信息管理分析模块输出忙碌信号，充电桩不可被使用，否则信息管理分析模块输出闲置信号；
S3:感应模块会通过NXP标签读写采集车辆特征信息，传输至信息管理分析模块，同时检测新能源车辆的到达；
S4:信息管理分析模块接收新能源车辆的采集信息，并进行识别和验证，识别成功，信息管理分析模块启动充电；识别失败，启动安全警示模块。
S41：区块链数据库分析的过程中，遇到异常重复扫码信号时，会通过异常信号警示模块发出警示信号，并自动分选到待用充电桩，同时发出导向路线信息；
S42：所述信息管理分析模块接收到车辆特征信息,上传至区块链数据库,并与原始数据库记忆的车辆特征信息对比识别,匹配成功传输信号至信息管理分析模块，地锁立即落下,感应模块每分钟检测占位数据，并自动上报输送到用户接收端及数据库，同时跳转到车位与充电枪关联的充电监测页面；
S43: 所述信息管理分析模块有效识别记忆信息，解锁充电枪,用户插好充电枪即可充电，操作快捷省时，给充电用户带来更好的体验感；
S5:基于新能源车辆的电池类型和客户需求，充电均衡调控模块自动调整充电功率和时间，且实时监测充电电路状态和电池容量，并将相关数据保存至区块链，充电时自动调整适配的充电功率，从而对电池实时保护，能够延长电池的使用寿命；
S51:所述充电均衡调控模块匹配于车辆特征信息，所述车辆特征信息包括车辆电池容量、充电额定功率、充电记录，通过充电均衡调控模块调节充电桩内部电源输出电压，匹配车辆电池充电额定功率数据；
S52：所述充电均衡调控模块包括漏电检测单元，用于实时监测电路中的电流变化，检测到电流泄漏现象。
S6:充电完成后，基于充电桩的充电功率和充电时长，将自动通过智能合约计算充电费用并通知用户完成充电的明细信息，消费公开透明。
S61：所述感应模块检测到车辆驶离、充电枪复位，地锁会自动抬起；并对区块链发出空位更新信息，及时更新待用资源；
S62：基于充电桩充电开始时间、结束时间计算充电时长，基于充电时长和功率计算充电费，基于充电结束时间、电桩下落时间计算延时停车时长，基于延时停车时长计算停车费，费用明细通过区块链数据库发送到用户接收端；
目前充电桩在使用的过程中，如遇电满车未开走的情况，会占位空闲充电桩，使充电桩不能被充分得到利用，特殊情况下需要充电场的管理人员电话通知车主，互相带来不必要的麻烦；本发明中通过在车身感应识别模块的输出端设置占位计时收费模块，新能源汽车电量充满时，在满电跳枪控制模块的操控下自动断电结束充电，此时如果车身感应识别模块识别出车辆并未及时开走，将会在充电结束10分钟后启动占位计时收费模块，对未驶离的车辆进行及时收费，并将具体的计时收费信息推送给用户端，通过计费的方式可以使用户及时将车辆开走，即使用户此时间段繁忙，通过收费的方式占位，也不会给充电场造成不必要的损失。
本发明通过设置信息管理分析模块与区块链数据库分析模块，对初次获得的数据分析、存储，并产生记忆标签，信息管理分析模块接收到车辆特征信息,上传至区块链数据库,并与原始数据库记忆的车辆特征信息对比识别,匹配成功传输信号至信息管理分析模块，地锁立即落下,感应模块每分钟定时检测占位数据，上传到用户接收端及数据库，信息管理分析模块有效识别记忆信息，解锁充电枪,用户插好充电枪即可充电，提高了充电效率，使得车主在充电前后不需要进行繁琐的操作步骤，充电过程更加便捷；通过步骤S22中的计算方式，计算出闲置充电桩推荐系数，推荐系数越高，距离用户越近，根据路线行驶的方便度综合推荐给用户优选的空闲桩，进一步的节约了用户的找桩时间，且使空闲桩充分得到利用，有利于整个充电场的管理；
一种基于新能源车自动识别的充电方法，包括以下步骤：
步骤一：通过感应模块采集车辆信息，进一步通过信息管理分析模块识别验证信息；
步骤二：识别成功，地锁落下，充电枪解锁；识别失败，通过安全警示模块发出预警信息；
步骤三：通过充电均衡调控模块，自动获取汽车的匹配的充电信息，对接充电；
步骤四：当电量充满时，满电跳枪控制模块将自动断电，并发出结束充电的信号灯，同时将满电信息推送给用户端，使用户及时将车辆驶离；
步骤五：通过车身感应识别模块感应车辆是否驶离，车辆驶离，地锁抬起，计算费用并发出收费明细；车辆未驶离，通过占位计时收费模块对车辆进行计时收费，提高了用户对时间把握的积极性，且减轻了充电场工作人员的工作力度。
上述具体实施例仅仅是本发明优选的实施例，基于本发明的技术方案和上述实施例的相关启示，本领域技术人员可以对上述具体实施例做出多种替代性的改进和组合。
Claims (6)
1.一种基于新能源车自动识别的充电方法，基于一种基于新能源车自动识别的充电桩系统，其特征在于，系统包括数据采集模块、区块链数据库分析模块、感应模块、异常信号警示模块、信息管理分析模块、充电均衡调控模块、满电跳枪控制模块、车身感应识别模块，所述方法包括具体步骤如下：
S1:用户扫码通过数据采集模块获取身份信息，生成用户ID，将所述身份信息通过智能合约的方式上链；
S2: 建立充电桩数据，及时录入充电桩信息，所述充电桩数据包括唯一标识符、实时位置、充电功率，建立车辆标签信息，并将数据打包标记为参数通过智能合约存储在区块链数据库；
S21：建立区块链数据库分析模块智能合约；
S211：通过信息结构单元存储对应信息的发送者、接收者、加密内容以及时间节点；
S212：通过权限储存单元映射存储发送者和接收者的权限信息；
S213：基于权限控制单元，具有相应权限的发送者和接收者可调用相关信息；通过权限管理单元添加或删除发送者和接收者权限的信息；
S22:建立笛卡尔坐标系，车辆所在位置为原点（0,0），闲置状态的充电桩坐标则为（x，y），两点间行驶距离L=︱x︱+︱y︱，空闲充电桩闲置时间记为t1，工作时间记为t2，闲置率参数记为Pr，闲置充电桩推荐系数记为C；
闲置率参数Pr符合以下表达式：闲置充电桩推荐系数C计算式如下：按照系数大小排列待选充电桩，用于调整距离和空闲程度在最终评估中的优先级,β为权重，且/>，R为修正系数，其中β、R值大小可人为根据实际经验进行调整；
如果多个用户连续不能获取闲置充电桩推荐系数，系统将会自动记忆连续满载的状态，并将满载状态信息输送至储备扩建预备模块，准备扩建工程的实施；
S23：基于闲置率高的充电桩，推出促销优惠，降低充电价格或供选优惠券，并定期维护、检修；
S3:感应模块会通过NXP标签读写采集车辆特征信息，传输至信息管理分析模块，同时检测新能源车辆的到达；
S4:信息管理分析模块接收新能源车辆的采集信息，并进行识别和验证，识别成功，信息管理分析模块启动充电；识别失败，启动安全警示模块；
其中，S4中还包括：
S41：区块链数据库分析的过程中，遇到异常重复扫码信号时，会通过异常信号警示模块发出警示信号，并自动分选到待用充电桩，同时发出导向路线信息；
S42: 所述信息管理分析模块接收到车辆特征信息,上传至区块链数据库,并与原始数据库记忆的车辆特征信息对比识别,匹配成功传输信号至信息管理分析模块，地锁立即落下；感应模块每分钟检测占位数据，上传到用户接收端及数据库。
2.根据权利要求1所述的一种基于新能源车自动识别的充电方法，其特征在于，S21还包括：
S214：对数据加密处理，并将加密内容存储至信息结构单元，同时将信息结构单元存储至对应的数组。
3.根据权利要求1所述的一种基于新能源车自动识别的充电方法，其特征在于，还包括：
S5:基于新能源车辆的电池类型和客户需求，充电均衡调控模块自动调整充电功率和时间，且实时监测充电电路状态和电池容量，并将相关数据保存至区块链；
S6:充电结束，基于充电桩的充电功率和充电时长，将自动通过智能合约计算充电费用并通知用户完成充电的明细信息。
4.根据权利要求3所述的一种基于新能源车自动识别的充电方法，其特征在于，S5还包括：
S51:所述充电均衡调控模块匹配于车辆特征信息，所述车辆特征信息包括车辆电池容量、充电额定功率、充电记录，通过充电均衡调控模块调节充电桩内部电源输出电压，匹配车辆电池充电额定功率数据；
S52：所述充电均衡调控模块包括漏电检测单元，用于实时监测电路中的电流变化，维持无人监控的安全充电状态。
5.根据权利要求3所述的一种基于新能源车自动识别的充电方法，其特征在于，S6还包括：
S61：所述感应模块检测到车辆驶离、充电枪复位，地锁会自动抬起；
S62：基于充电桩充电开始时间、结束时间计算充电时长，基于充电时长和功率计算充电费，基于充电结束时间、电桩下落时间计算延时停车时长，基于延时停车时长计算停车费，费用明细通过区块链数据库发送到用户接收端。
6.根据权利要求3所述的一种基于新能源车自动识别的充电方法，其特征在于，S4还包括：
S43: 所述信息管理分析模块有效识别记忆信息，解锁充电枪,用户插好充电枪即可充电。
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