CN114987268A - 一种基于电力线载波通信的电动自行车充电方法 - Google Patents

一种基于电力线载波通信的电动自行车充电方法 Download PDF

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Abstract

一种基于电力线载波通信的电动自行车充电方法，属于电动车辆动力装置技术领域，基于充电桩和充电平台实现，充电桩和充电器设置电力载波通信模块，所述充电方法包括：建立充电账号、检测充电器***、开启通信和鉴权、开始充电。本发明在充电桩和电动自行车上设置电力载波通信模块，实现了双方通信的功能；在充电平台建立电动自行车的绑定账户并设置支付方式，在此基础上，实现即插即充的充电方式，同时不排斥传统的扫码充电的充电方式；充电桩断电再来电后，不需人工参与，自动续充；进一步的技术方案还可以实现对电池状态的监控、上报电池状态，大大提高了电动自行车充电的安全性。

Description

一种基于电力线载波通信的电动自行车充电方法
技术领域
本发明属于电动车辆动力装置技术领域，特别是基于充电桩和电池之间的通信实现智能充电的方法，尤其涉及电动自行车。
背景技术
电动自行车，以其使用方便、快捷，价格低廉，绿色环保等特点，深受大众欢迎，已经成为广大市民出行的主要交通工具。国家鼓励低碳出行，电动自行车是实现“双碳”目标的主要选项。然而不规范的电动自行车充电，会产生极大的安全隐患，容易引发火灾，造成人身财产损失。因此，在居民小区内或者公共场所部署安装专业、安全的电动车充电设施，已经势在必行。
目前集中式电动自行车充电技术已经处于相对成熟的技术水平，也已经有相当一部分的场所安装了集中规范的充电设施，实现扫描二维码后进行充电，如中国专利申请CN109435755A公开的技术方案。
当前技术存在一些问题，包括充电容易被他人窃用、断电再上电后无法续充等。
发明内容
为解决当前技术存在的上述问题，提出了本发明。
本发明采用的技术手段为：一种基于电力线载波通信的电动自行车充电方法，基于充电桩和与充电桩有通信连接的充电平台实现，充电桩连接管理多个充电插座，电动自行车的充电器***充电插座进行充电。
关键在于，所述充电桩中设置电力载波通信模块，所述充电器设置通信控制模块，所述通信控制模块中设置电力载波通信模块，充电桩中的电力载波通信模块和通信控制模块中的电力载波通信模块通过充电插座经电力线相连，所述通信控制模块配置全球唯一ID；
所述充电方法包括以下步骤：
准备步骤1、在充电平台为每个通信控制模块的ID设置绑定账户；
准备步骤2、在充电平台为通信控制模块ID的绑定账户充值或关联支付方式；
步骤A、电动自行车的充电器连接至空闲的充电插座；
步骤B、充电桩检测到充电插座连接充电器后，开启该充电插座的供电，供电时间为1秒钟；
步骤C、充电插座供电后，该充电插座上的通信控制模块通过在该通信控制模块中设置的电力载波通信模块上报自身ID；
步骤D、充电桩收到上报的信息后，把读到的ID上报至充电平台，充电平台进行鉴权，若ID有绑定账户，并且当前金额允许启动充电，则鉴权成功，发送鉴权成功消息给充电桩；充电桩收到鉴权成功消息后，启动充电，上报充电动作至充电平台，开始计费；
步骤E、电池充满或充电器脱离充电插座，充电桩停止充电，上报至充电平台，停止计费。
进一步地，步骤C中，通信控制模块间隔100ms，重复发送自身ID；步骤D中，充电桩启动充电后，向发送自身ID的通信控制模块发送开始充电指令，通信控制模块收到指令后，停止发送自身ID。
进一步地，所述通信控制模块中设置充电监控模块，所述充电监控模块实时获取充电数据和电池数据，并将获取的数据上报给充电桩；所述充电桩获取上报的信息后进行判断，如果判断结果为异常，则终止充电，并将判断结果上传充电平台。
本发明，以电力线作为通信载体，在充电桩和电动自行车上设置电力载波通信模块，实现了双方通信的功能；在充电平台建立电动自行车的绑定账户并设置支付方式，在此基础上，实现即插即充的充电方式，同时不排斥传统的扫码充电的充电方式；充电桩断电再来电后，不需人工参与，自动续充；进一步的技术方案还可以实现对电池状态的监控、上报电池状态，大大提高了电动自行车充电的安全性。
附图说明
图1为本发明的设备连接示意图，
图2为充电器的组成及连接图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
一种基于电力线载波通信的电动自行车充电方法，基于充电桩和与充电桩有通信连接的充电平台实现，充电桩连接管理多个充电插座，电动自行车的充电器***充电插座进行充电，所述充电桩中设置电力载波通信模块，所述充电器设置通信控制模块，所述通信控制模块中设置电力载波通信模块，所述电力载波通信模块通过充电插座经电力线相连，所述通信控制模块配置全球唯一ID。
参看图1，充电桩连接的电力线上设置电力线载波隔离器，实现和其他***的通信隔离，阻断外界杂波对本***的干扰；充电桩与充电平台通过网络连接，这里的网络可以是有线网，也可以是无线网。充电器连接到充电插座，连接方式一般为充电器上的插头。
参看图2，充电器包括常用的充电电路和通信控制模块，充电电路实现电池的充电功能；通信控制模块包括电源模块、MCU、充电监控模块和电力线载波通信模块。电源模块为通信控制模块中的功能模块供电，MCU连接、控制充电监控模块和电力线载波通信模块，电力载波通信模块连接电力线，协同MCU完成与充电桩的通信，充电监控模块连接电力线和电池，监控充电数据和电池数据。
我国电力线载波频率使用范围为40～500kHz，载波频带带宽为4kHz。可根据运行现场环境，选择信噪比最佳的频段作为载频频带。
基于以上的设置，本发明提出的电动自行车的充电方法包括以下步骤：
准备步骤1、在充电平台为每个通信控制模块的ID设置绑定账户；
准备步骤2、在充电平台为通信控制模块ID的绑定账户充值或关联支付方式。
传统的公共充电方式，是通过扫描充电桩上的二维码，激活充电程序，然后选择充电时间或充电金额，然后充电桩启动充电。
本实施例中，充电之前在充电平台为每个通信控制模块的ID设置绑定账户，用户拿到自己的通信控制模块后，扫描通信控制模块上的二维码，激活小程序，为通信控制模块ID的绑定账户充值或关联支付方式，同时可以设定每次充电的金额或时间或是否充满，设置完成后，不用每次都扫描二维码来激活充电。
步骤A、电动自行车的充电器连接至空闲的充电插座，保证充电器连接电池。
步骤B、充电桩检测到充电插座连接充电器后，开启该充电插座的供电，供电时间为1秒钟。
检测充电插座连接充电器是现有技术。充电桩记录连接充电器的充电插座。
短暂的供电时间是检测充电器侧是否有通信控制模块，供电1秒钟，时间足够通信控制模块发送ID。为了减少电力损失，通信控制模块可以控制此时不向充电电路供电；或者，在计算充电时间或充电量时，将该时段计入计费。
步骤C、充电插座供电后，该充电插座上的通信控制模块通过在该通信控制模块中设置的电力载波通信模块上报自身ID；
通信控制模块上电后启动，MCU控制电力载波通信模块发送自身ID。ID存储在MCU中，与充电平台中注册的ID一致。
为保证可靠运行，通信控制模块间隔100ms，重复发送自身ID。
步骤D、充电桩收到上报的信息后，把读到的ID上报至充电平台，充电平台进行鉴权，若ID有绑定账户，并且当前金额允许启动充电，则鉴权成功，发送鉴权成功消息给充电桩；充电桩收到鉴权成功消息后，启动充电，既开启步骤B中记录的充电插座供电，上报充电动作至充电平台，开始计费。
充电桩启动充电后，向发送自身ID的通信控制模块发送开始充电指令，通信控制模块收到指令后，停止发送自身ID。
如果通信控制模块可以控制充电电路的供电，此时开启供电。
如果充电桩还持续收到通信控制模块发送的ID，说明通信控制模块未收到开始充电指令，此时充电桩再次发送开始充电指令，直至通信控制模块静默。如果重复多次，如5次后，通信控制模块仍然发送ID，有可能充电器损坏，此时充电桩可以停止该电动自行车的充电。
步骤E、电池充满或充电器脱离充电插座，充电桩停止充电，上报至充电平台，停止计费。
步骤D中，如果充电桩给某充电插座供电后，1秒内未收到该充电插座上通信控制模块上报的信息，说明充电器没有配置通信控制模块，则按传统的方式，等待扫码或刷卡进行充电。
考虑到一种情景：充电桩断电后又来电，如果此时有多于1个电动自行车在充电，采用上述方法，可能有多个通信控制模块同时上报ID，充电桩收到的信息会因为冲突而混乱。本发明的应用场景，对通信的及时性要求不高，本实施例中，采用以下技术方案：步骤B中，当充电桩检测到同时有多个充电插座连接充电器时，顺序开启连接充电器的充电插座供电，每个充电插座的供电时间为1秒钟。
进一步的改进是处理完一个后再处理下一个：鉴权完成后，充电桩发送开始充电指令，当不再收到信控制模块发送的ID时，开始处理下一个，从为充电插座供电1秒钟开始。由于不会同时处理两个充电插座，在步骤B中只记录一个充电插座，不会造成混乱。
考虑到另一种情景：两个充电插座在间隔不到1秒钟的时间内分别有充电器连接，如果按照步骤B的处理也有可能造成混乱。本实施例中，处理完一个后再处理下一个：检测到充电器***后，开始供电及鉴权等步骤，在此期间，如果检测到另外的充电插座有充电器连接，先不予供电。等到当前处理的充电插座开始充电、充电桩发送开始充电指令、且不再收到信控制模块发送的ID时，开始处理下一个，从为充电插座供电1秒钟开始。由于不会同时处理两个充电插座，在步骤B中只记录一个充电插座，不会造成混乱。
近来经常出现电动自行车在充电时自燃的情况，其原因之一是充电桩采集不到电池的充电信息和电池本身的信息。本发明，由于在充电桩和充电器之间建立了通信连接，充电桩可以得到上述信息并作出进一步的判断。
本实施例中，通信控制模块中设置充电监控模块，采集充电电流、电池容量、电池温度等充电数据和电池数据，并将获取的数据经MCU、电力载波通信模块，定期上报给充电桩。
充电桩获取上报的信息后进行判断，如果判断结果为异常，则终止充电，并将判断结果上传充电平台。
充电桩主动停止为可能异常的充电器供电，在早期排除了电池的自燃隐患，大大提高了电动自行车充电的安全性。
通信控制模块独立于电动自行车的充电器，并通过电力线连接充电器。这样做有两个好处：1、充电器损坏不影响通信控制模块的工作，仍可以完成通信和监控，并可以发现充电器的故障（如充电电流过大等），2、可以不改变当前电动自行车的充电器结构，只在电力线上分别连接通信控制模块和充电器即可，容易完成充电桩的技术升级。
通信控制模块内的MCU内配置全球唯一ID，长度为8字节，格式定义如下：
Figure 420437DEST_PATH_IMAGE002
由于通信内容比较简单，通信规程采用自定义方式即可，以下是自定义的一种格式。
通信控制模块发送ID：
起始符 命令符 数据 结束符 CRC
0x55（1字节） 0x01（1字节） ID（8字节） 0xEE（1字节） 1字节
充电桩发送的开始充电指令：
起始符 命令符 数据 结束符 CRC
0x55（1字节） 0x02（1字节） ID（8字节） 0xEE（1字节） 1字节
通信控制模块发送监控数据：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
采用以上通信规程，每个命令长度确定，判断简单，且可以完成本发明的通信功能。

Claims (7)

1.一种基于电力线载波通信的电动自行车充电方法，基于充电桩和与充电桩有通信连接的充电平台实现，充电桩连接管理多个充电插座，电动自行车的充电器***充电插座进行充电，
其特征在于，所述充电桩中设置电力载波通信模块，所述充电器设置通信控制模块，所述通信控制模块中设置电力载波通信模块，充电桩中的电力载波通信模块和通信控制模块中的电力载波通信模块通过充电插座经电力线相连，所述通信控制模块配置全球唯一ID；
所述充电方法包括以下步骤：
准备步骤1、在充电平台为每个通信控制模块的ID设置绑定账户；
准备步骤2、在充电平台为通信控制模块ID的绑定账户充值或关联支付方式；
步骤A、电动自行车的充电器连接至空闲的充电插座；
步骤B、充电桩检测到充电插座连接充电器后，开启该充电插座的供电，供电时间为1秒钟；
步骤C、充电插座供电后，该充电插座上的通信控制模块通过在该通信控制模块中设置的电力载波通信模块上报自身ID；
步骤D、充电桩收到上报的信息后，把读到的ID上报至充电平台，充电平台进行鉴权，若ID有绑定账户，并且当前金额允许启动充电，则鉴权成功，发送鉴权成功消息给充电桩；充电桩收到鉴权成功消息后，启动充电，上报充电动作至充电平台，开始计费；
步骤E、电池充满或充电器脱离充电插座，充电桩停止充电，上报至充电平台，停止计费。
2.根据权利要求1所述的基于电力线载波通信的电动自行车充电方法，其特征在于，
步骤C中，通信控制模块间隔100ms，重复发送自身ID；
步骤D中，充电桩启动充电后，向发送自身ID的通信控制模块发送开始充电指令，通信控制模块收到指令后，停止发送自身ID。
3.根据权利要求1所述的基于电力线载波通信的电动自行车充电方法，其特征在于，步骤B中，当充电桩检测到同时有多个充电插座连接充电器时，顺序开启连接充电器的充电插座供电，每个充电插座的供电时间为1秒钟。
4.根据权利要求1所述的基于电力线载波通信的电动自行车充电方法，其特征在于，
所述通信控制模块中设置充电监控模块，所述充电监控模块实时获取充电数据和电池数据，并将获取的数据上报给充电桩；
所述充电桩获取上报的信息后进行判断，如果判断结果为异常，则终止充电，并将判断结果上传充电平台。
5.根据权利要求1所述的基于电力线载波通信的电动自行车充电方法，其特征在于，所述的通信控制模块独立于电动自行车的充电器，并通过电力线连接充电器。
6.根据权利要求1所述的基于电力线载波通信的电动自行车充电方法，其特征在于，步骤D中，如果充电桩给某充电插座供电后，1秒内未收到该充电插座上通信控制模块上报的信息，则等待扫码或刷卡进行充电。
7.根据权利要求1所述的基于电力线载波通信的电动自行车充电方法，其特征在于，所述充电桩连接的电力线上设置电力线载波隔离器。
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