电动汽车分时租赁系统和方法及系统通信架构与流程

本发明涉及电动汽车租赁领域，尤其是涉及一种电动汽车分时租赁系统和方法及系统通信架构。

背景技术：

电动汽车是以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶的车辆。由于其具备良好的环保特性，市场占用率正逐步增大，并逐渐进入租车行业。现有的汽车租赁业务需要在特定站点进行，不够方便。租赁系统也缺乏合适的通信架构。

中华人民共和国国家知识产权局于2015年01月14日公开了名称为“一种基于充电桩的电动汽车租赁管理系统及其租赁管理方法”的专利文献（公开号：CN104282088A），其包括系统远程管理控制中心、电动汽车、充电桩和智能终端；所述电动汽车上安装有车电池数据采集模块、无线通信模块和智能控制模块；所述充电桩上安装有智能控制单元和通信模块，所述智能终端与系统远程管理控制中心无线通信，所述电动汽车的无线通信模块与系统远程管理控制中心无线通信。此方案未能公开合适的通信架构，并且此管理系统每单租赁需要人工参与，无法实现自助的租赁模式。

技术实现要素：

本发明主要是解决现有技术所存在的缺少合适的通信架构、管理系统需要较多的人工干预等的技术问题，提供一种合理、高效的电动汽车分时租赁系统通信架构，同时提供一种基于此通信架构的可以实现自助租赁的电动汽车分时租赁系统和方法。

本发明针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的： 一种电动汽车分时租赁系统通信架构，包括WEB用户端、WEB管理员端、主服务、子服务和用户手持终端上的电动汽车的租赁APP，所述主服务包括会员认证服务、心跳和消息推送服务、APP服务、通信策略服务和消息队列；APP服务和消息队列都连接有数据缓存集群；

用户手持终端上的电动汽车的租赁APP向会员认证服务器发起登录请求并且校验通过后方可进行其他操作；用户手持终端上的电动汽车的租赁APP向APP服务发起请求并获取数据；用户手持终端上的电动汽车的租赁APP定时向心跳和消息推送服务发起请求，把用户手持终端上的电动汽车的租赁APP状态通知给主服务；用户手持终端上的电动汽车的租赁APP退出时，向会员认证服务发起退出请求；

会员认证服务接收用户手持终端上的电动汽车的租赁APP发起的登录请求，并校验会员的用户名和密码是否合法；校验通过后，会员认证服务把本次登录的会话数据保存到会员登录状态数据库；

心跳和消息推送服务接收用户手持终端上的电动汽车的租赁APP的心跳包，并把用户手持终端上的电动汽车的租赁APP的状态保存到会员登录状态数据库，并将需要推送给用户手持终端上的电动汽车的租赁APP的消息发送到用户手持终端上的电动汽车的租赁APP；

APP服务根据用户手持终端上的电动汽车的租赁APP的请求的业务类型进行操作：A、对于需要操作数据库的，向数据库读写数据；对于用户手持终端上的电动汽车的租赁APP向车载信息平台上的电动汽车的租赁APP下发的指令，APP服务从通信策略服务获取指令具体对应的子服务，然后向此子服务下单指令，并等待返回的结果，然后把结果返回到用户手持终端上的电动汽车的租赁APP；

WEB用户端将会员的请求通过Http协议发送到APP服务，然后等待响应数据；

WEB管理员端向运维人员提供服务，通过连接数据库进行数据的读写操作；

通信策略服务用于获取车载信息平台上的电动汽车的租赁APP对应的子服务；

消息队列用于消息的存储和分发，子服务或WEB管理员端需要进行扣费或发送短信时，向消息队列写入消息。

作为优选，电动汽车分时租赁系统通信架构还包括充电桩管理模块和车载信息平台上的电动汽车的租赁APP；

子服务接收充电桩管理模块和车载信息平台上的电动汽车的租赁APP发起的Tcp长连接，并对充电桩管理模块和车载信息平台上的电动汽车的租赁APP发起的请求进行响应；子服务从消息队列读取指令消息，向充电桩管理模块和车载信息平台上的电动汽车的租赁APP下达指令，并接收充电桩管理模块和车载信息平台上的电动汽车的租赁APP对指令的执行结果；子服务向APP服务返回指令的执行结果；

车载信息平台上的电动汽车的租赁APP向子服务发起Tcp长连接请求；会员通过车载信息平台上的电动汽车的租赁APP发起的业务请求或后台请求通过已建立的Tcp长连接通道发给子服务；车载信息平台上的电动汽车的租赁APP获取子服务发回的响应数据；车载信息平台上的电动汽车的租赁APP接收子服务下达的指令，通过车机系统进行执行，并把执行结果返回子服务；

充电桩管理模块接收子服务发送的指令，并执行。

充电桩管理模块用于充电、预约充电等方面的管理，车载信息平台上的电动汽车的租赁APP用于用户和中心服务器的交互。

作为优选，所述主服务还包括扣费服务和短信服务，扣费服务需要进行发送短信时，向消息队列写入消息；

扣费服务读取消息队列中的扣费消息，然后进行扣费运算；

短信服务读取消息队列中的短信消息，通过短信网关发送短信。

扣费服务用于费用的处理，短信服务用于将各类信息通知用户。

本通信架构采用消息异步通信的方式，将各设备和模块进行连接。IOS平台的APP和Android平台的APP采用相同的后台服务，简化操作。数据缓存集群可以提高系统性能和可靠性。通过一定的策略，App服务与子服务直接通信，减少了中间环节，提高了系统性能并降低了系统压力。

一种电动汽车分时租赁系统，用于电动汽车的租赁，其包括中心服务器、若干个子服务器、安装有电动汽车的租赁APP的用户手持终端、连接互联网的访问终端、若干个配设有通信和处理装置的汽车充电桩和配设在每一辆电动汽车上的分时租赁装置，所述用户手持终端和访问终端均与所述的中心服务器通信连接，所述子服务器均与所述的中心服务器通信连接，所述子服务器分别与若干个汽车充电桩通信连接，所述每一辆电动汽车上的分时租赁装置均与所述的子服务器通信连接，所述分时租赁装置包括车辆通信装置、用于车辆信息采集和处理的车载信息平台、用于身份验证的信息读入装置和对车门和动力进行控制的车辆控制模块，所述信息读入装置、车辆控制模块和车辆通信装置均与所述的车载信息平台连接，所述车载信息平台通过车辆通信装置与子服务器通信连接。

本发明通过在车上预装可实现远程通讯及车辆控制的硬件安卓车载信息系统及GPRS模块，实现整个分时租赁系统的联动。通过充电桩的管理，实现充电桩与车的绑定、充电桩状态管理及控制。通过将整个租赁系统细分为业务系统、通讯系统及各个子资源管理系统，实现系统的稳定、可靠、安全性及业务流畅性，提升处理效率。车内租赁业务逻辑的处理通过GPRS模块进行处理，通过嵌入式软件实现，可靠、稳定。通过手机APP、车载信息系统的APP,实现与用户互动的多样性，增强用户体验。通过手机APP账号和会员卡号的绑定，实现可通过会员卡和手机APP两种方式进行租车，并可交叉使用，实现联动。通过将用户数据注册到GPRS模块中，实现本地车辆控制，后台计费的模式，既增强了车辆端的响应速度，又可确保计费数据的稳定性。

作为优选，所述车载信息平台为具有显示和交互功能、安装有智能操作系统和与电动汽车总线连接的智能控制设备；所述车载信息平台包括信息处理模块、租赁业务模块、信息交互模块、车辆查询预约模块、充电桩查询预约模块和还车模块，所述租赁业务模块、信息交互模块、车辆查询预约模块、充电桩查询预约模块和还车模块均与所述的信息处理模块连接。这些均为软件模块，在车载信息平台中对应相应功能进行处理。

车载信息平台可以安装有安卓系统，主要提供用户与租赁车的交互界面，用户可以通过此系统完成租赁确认及还车业务，同时在车辆运行的过程中也可为用户提供充电桩、电量预警等提醒。

作为优选，所述车辆通信装置为GPRS模块，所述信息读入装置为RFID读卡器模块，所述分时租赁装置还包括指示灯提示模块，所述指示灯提示模块与所述的车载信息平台电连接。

指示灯模块通过指示灯及语音提示提醒用户相关业务信息如：车辆可租，车辆被预约，车辆不可租等。GPRS模块，GPRS模块为车辆与后台的通讯模块，同时也支持了整个租赁业务的核心逻辑，如存储用户ID,执行刷卡打开车门指令，执行锁车指令等。

作为优选，所述汽车充电桩在每一个安装地点均以充电桩集群形式安装，每个充电桩集群均安装有一个集群控制器和一个GPRS终端，所述GPRS终端与所在安装地点的集群控制器电连接，每个所述的充电桩均包括RFID读卡器和地锁，所述RFID读卡器和地锁均与所述的集群控制器电连接，所述集群控制器均通过GPRS终端与所述的子服务器通讯连接，每个GPRS终端均为带有存储芯片的GPRS终端。

充电桩采用集群方式管理，单个充电桩具备基本的充电功能，具备锁止机构防止充电插头被非刷卡人员拔出。充电桩内置RFID读卡器模块，实现用户身份识别功能。充电桩连接地锁模块，可通过RFID读卡器控制地锁的升降。GPRS终端连接到集群控制器上，实现与充电桩管理系统的通信。

作为优选，所述电动汽车分时租赁系统中安装有租赁业务模块，租赁业务模块包括中心服务器上的租赁业务逻辑及业务行为模块、中心服务器上的会员管理模块、中心服务器上的车辆信息管理模块、集群控制器上的充电桩管理模块、用户手持终端上的电动汽车的租赁APP、车载信息平台上的电动汽车的租赁APP、访问终端上的WEB用户端和WEB管理员端，租赁业务逻辑及业务行为模块分别与会员管理模块、车辆信息管理模块、充电桩管理模块、用户手持终端上的电动汽车的租赁APP、车载信息平台上的电动汽车的租赁APP、访问终端上的WEB用户端和WEB管理员端连接。

会员管理模块管理会员的类别、积分、级别及个人信息等，会员管理系统为各个业务提供数据接口，支持数据的双向交互。

车辆信息管理模块是车辆信息管理系统为车辆管理的唯一通讯平台，分时租赁系统需通过车辆信息管理系统获得车辆位置及状态信息，并实现业务信息的双向通讯。充电桩管理模块实现与充电桩的远程监控，此模块通过接口与租赁业务模块进行数据交流。实现充电桩状态监控、车预充电桩的绑定、充电桩断电、通电的控制。租赁业务模块，实现整个租赁业务逻辑及业务行为，为整个租赁系统的核心。手机端APP，个人租赁业务的支持，实现车辆/充电桩查询、预约，异常还车，信息推送，漫游业务办理等功能。用户手持终端上的电动汽车的租赁APP能够实现租赁时业务支持，实现信息交互，车辆/充电桩查询、预约，还车等功能。Web用户端能够实现用户账号管理，信息管理，各种业务办理，租赁业务发布等功能。Web管理员端能够实现车辆、充电桩维护，计费设置，车辆状态监控及阀值设定，信息发布等功能。

作为优选，所述会员管理模块内设置有会员信息管理双向交互数据接口，所述车载信息平台上的电动汽车的租赁APP安装在信息处理模块内，车载信息平台上的电动汽车的租赁APP包括车辆位置功能模块、车辆状态信息功能模块和业务信息双向通讯接口，所述车辆位置功能模块、车辆状态信息功能模块和业务信息双向通讯接口均与所述的租赁业务逻辑及业务行为模块连接，充电桩管理模块包括充电桩管理系统接口、充电桩状态监控模块、车预定充电桩绑定模块、充电桩断电和通电管理模块，所述充电桩状态监控模块、车预定充电桩绑定模块、充电桩断电和通电管理模块均通过电桩管理系统接口与租赁业务逻辑及业务行为模块连接。

作为优选，所述WEB用户端包括用户账号管理模块、信息管理模块、业务办理模块和租赁业务发布模块，所述用户账号管理模块、信息管理模块、业务办理模块和租赁业务发布模块均与所述的租赁业务逻辑及业务行为模块连接，所述WEB管理员端包括车辆维护模块、充电桩维护、计费设置模块、车辆状态监控及阈值设定模块和信息发布模块，所述车辆维护模块、充电桩维护、计费设置模块、车辆状态监控及阈值设定模块和信息发布模块均与所述的租赁业务逻辑及业务行为模块连接。

一种电动汽车分时租赁方法，包括用户账户管理方法、租还车方法以及充电管理方法；用户账户管理方法包括用户的注册、注销和同步；

租还车方法包括：中心服务器接收控制信号并执行相应步骤，当中心服务器接收租车还车信号时执行租车还车步骤，当中心服务器接收预约租车信号时执行预约租车步骤，当中心服务器接收预约充电信号时执行预约充电步骤，当中心服务器接收异地租车信号时执行异地租车步骤；

充电管理方法包括：充电桩获取当前停车的电动车信息并发送至中心服务器，中心服务器根据电动车当前车辆状态和环境参数进行电量计算并下达分时充电控制命令，充电桩对当前停车的电动车进行分时充电。

中心服务器上运行有主服务，子服务器上运行有子服务。

本发明采用了分时租赁的方法，采用了积极的分时充电租赁方法，结合当地峰谷电电价和用电策略，在不妨碍正常租车还车的同时，大量降低了用电成本。

作为优选，用户的注册为将用户ID输入至GPRS终端或GPRS模块中，用户的注销为将输入至GPRS终端或GPRS模块中的用户ID删除，用户的同步为中心服务器定时将所有GPRS终端或GPRS模块中的用户ID进行同步。

用户注册系统设计上是将用户的ID刷进GPRS终端的存储芯片中，用户租车时校验用户ID实现租车业务，保证用户租车时刷卡没有延迟感，用户注销与用户注册恰恰相反，针对退出或因其他原因取消分时租赁业务的会员，系统需要将存储在充电桩及车辆GPRS终端的ID注销。然后执行用户同步，系统具备定时同步数据的的功能，确保车辆及充电桩GPRS终端的ID为最新状态。

作为优选，所述租车还车步骤包括：

信息读入装置读卡，车载信息平台判断当前车辆状态，若当前车辆状态不符合开启条件则车辆控制模块拒绝开启车门，租车结束；

若当前车辆状态符合开启条件则由车辆控制模块解锁车门，用户进入车内，同时，车载信息平台传输当前读卡数据至中心服务器，中心服务器返回用户账户信息至车辆通信装置，若中心服务器返回用户账户信息为余额不足，车辆控制模块关闭车辆动力电源，车载信息平台提示后结束租车；

若中心服务器返回用户账户信息为余额充足，车辆控制模块开启车辆动力电源，则由使用者进行租车使用；

当使用者停车后，车载信息平台显示选择信息，若使用者为临时停车则使用者刷卡或使用手持终端对车辆控制模块发送命令进行车门操作，若使用者为还车操作，则使用者在车载信息平台选择还车命令并在充电桩处刷卡，充电桩与车辆绑定，使用者还车。

本发明中，租车还车业务逻辑/流程是整个系统的核心，本发明的设置具备了会员卡校验的功能，必须确保只有车辆及充电桩GPRS终端中预存的用户才能租车，本发明中的系统根据实际需求支持用户租多辆车或限制用户只租一辆车，用户还车时通过车与充电桩的通信实现车辆和充电桩的绑定。

作为优选，所述预约租车步骤包括：

使用者通过手持终端或WEB客户端查找空闲车辆，发送预约租车的预约租车信号至中心服务器，所述中心服务器发送预约租车信号至指定车辆，并同步发送预约租车信号至车辆绑定的充电桩，

若在设定的预约时间内，使用者未能执行租车还车步骤或在非指定车辆上执行租车还车步骤则发出取消预约租车信号至指定车辆。

作为优选，所述预约充电步骤包括：

使用者通过手持终端或WEB客户端查找空闲车辆及相应车辆的电量，发送预约时间要求预约充电的预约信号至中心服务器，所述中心服务器发送预约充电信号至指定车辆，并同步发送预约充电信号至车辆绑定的充电桩，

若在设定的预约时间内，使用者未能执行租车还车步骤或在非指定车辆上执行租车还车步骤则发出取消预约充电信号至指定车辆。

本发明实现了预约优先原则，车辆经预约后锁定预约用户，其他用户无法再租赁此车辆，预约的时间有限定。同时如果用户预约超时或预约后租赁了其他车辆，预约自动取消。包括充电桩也可以支持同样的预约策略。

作为优选，所述异地租车步骤包括：

在用户的注册、注销和同步中加入地区码；相应汽车充电桩和分时租赁装置也均设置有地区码，

当使用者通过手持终端或WEB客户端向中心服务器提出异地租车申请后，中心服务器解析目标地址的地区码然后将提出异地租车申请的用户ID输入至目标地址的GPRS终端或GPRS模块中并执行同步步骤。本发明采用了限制地区借车的方法，确定了借车范围，防止了大范围用车导致的核定区域用车紧张情况的产生。

作为优选，在充电管理方法中，所述充电桩为使用峰谷电计费充电桩，若当前时间处于谷电计费时间内，充电桩对电动汽车进行充电，

若当前时间处于峰电计费时间内，则中心服务器根据充电桩当前绑定的车辆中车载信息平台上传的车辆状态信息对充电桩进行操作，若当前绑定车辆经过充电判断，判定为需要充电则充电桩对电动汽车进行充电，若判定为禁止充电则充电桩停止对电动汽车进行充电，

充电判断步骤包括以下子步骤：

充电判断子步骤一，中心服务器对每个充电桩的赋值一个基础电量阈值和一个基础电量系数值，基础电量阈值和基础电量系数值均由人工或中心服务器计算设定，

充电判断子步骤二，中心服务器读取当前时间、谷电计费时间开启时间和当前车辆的电池电量值，中心服务器计算当前时间与谷电计费时间开启时间的差值得出时间差值，

充电判断子步骤三，基础电量系数值除以时间差值后所得出的数值加上当前车辆的电池电量值大于或者等于所述的基础电量阈值则判定为禁止充电，若基础电量系数值除以时间差值后所得出的数值加上当前车辆的电池电量值小于所述基础电量阈值则判定为需要充电。这样设置之后，达到了不同地区对应不同的借车基础电量阈值，也就是让借车频率较大的充电桩充电较多，尽可能多的保持电量，使得大多数人能够尽可能地借车，既考虑到了车辆电量的需求，又考虑到了车辆使用的需求，满足的经济成本和使用成本的双重要求。

作为优选，在充电判断子步骤中，充电桩上个统计周期中对应日期的平均借车次数乘以给定百分比系数得出电量修正值，基础电量阈值由基础电量值加上电量修正值得出，所述基础电量值为统一数值。这样设置，达到了不同地区对应不同的借车基础电量阈值，也就是让借车频率较大的充电桩充电较多，尽可能多的保持电量，使得大多数人能够尽可能地借车。

作为优选，若有若干辆车辆停车的距离在200米之内，则比较相邻车辆的当前电量值，中心服务器在判定为需要充电的车辆中以电量从高到低依次开始充电。本发明这样设置，尽可能的保证了有车辆快速完成充电可以使用，同时也合理规划了充电时间，节约了成本。

本发明的实质性效果是：通信架构将各模块和设备进行互联，使系统高效、稳定、安全地运行，并且采用数据缓存集群，即提高了系统性能，也保证了系统的可靠性；通信架构采用消息队列的方式降低了系统耦合性。通过一定的策略，App服务与子服务直接通信，减少了中间环节，提高了系统性能并降低了系统压力。

本发明通过在车上预装可实现远程通讯及车辆控制的硬件安卓车载信息系统及GPRS模块，实现整个分时租赁系统的联动。通过充电桩的管理，实现充电桩与车的绑定、充电桩状态管理及控制。通过将整个租赁系统细分为业务系统、通讯系统及各个子资源管理系统，实现系统的稳定、可靠、安全性及业务流畅性，提升处理效率。车内租赁业务逻辑的处理通过GPRS模块进行处理，通过嵌入式软件实现，可靠、稳定。通过手机APP、车载信息系统的APP,实现与用户互动的多样性，增强用户体验。通过手机APP账号和会员卡号的绑定，实现可通过会员卡和手机APP两种方式进行租车，并可交叉使用，实现联动。通过将用户数据注册到GPRS模块中，实现本地车辆控制，后台计费的模式，既增强了车辆端的响应速度，又可确保计费数据的稳定性。本发明采用了分时租赁的方法，采用了积极的分时充电租赁方法，结合当地峰谷电电价和用电策略，在不妨碍正常租车还车的同时，大量降低了用电成本。本发明的设置具备了会员卡校验的功能，必须确保只有车辆及充电桩GPRS终端中预存的用户才能租车，本发明中的系统根据实际需求支持用户租多辆车或限制用户只租一辆车，用户还车时通过车与充电桩的通信实现车辆和充电桩的绑定。本发明实现了预约优先原则，车辆经预约后锁定预约用户，其他用户无法再租赁此车辆，预约的时间有限定。同时如果用户预约超时或预约后租赁了其他车辆，预约自动取消。包括充电桩也可以支持同样的预约策略。本发明采用了限制地区借车的方法，确定了借车范围，防止了大范围用车导致的核定区域用车紧张情况的产生。达到了不同地区对应不同的借车基础电量阈值，也就是让借车频率较大的充电桩充电较多，尽可能多的保持电量，使得大多数人能够尽可能地借车，既考虑到了车辆电量的需求，又考虑到了车辆使用的需求，满足的经济成本和使用成本的双重要求。

附图说明

图1是本发明的一种电动汽车分时租赁系统通信架构示意图；

图中：1、WEB用户端，2、WEB管理员端,3、主服务,4、子服务,5、用户手持终端上的电动汽车的租赁APP，6、车载信息平台上的电动汽车的租赁APP，7、充电桩管理模块，8、数据缓存集群，9、会员登录状态数据库，31、会员认证服务，32、心跳和消息推送服务，33、APP服务，34、消息队列，35、扣费服务，36、短信服务，37、通信策略服务。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种电动汽车分时租赁系统通信架构，如图1所示，包括WEB用户端1、WEB管理员端2、主服务3、子服务4、用户手持终端上的电动汽车的租赁APP5、充电桩管理模块7和车载信息平台上的电动汽车的租赁APP6，所述主服务包括会员认证服务31、心跳和消息推送服务32、APP服务33、消息队34、扣费服务35、短信服务36和通信策略服务37；APP服务和消息队列都连接有数据缓存集群8；

用户手持终端上的电动汽车的租赁APP向会员认证服务器发起登录请求并且校验通过后方可进行其他操作；用户手持终端上的电动汽车的租赁APP向APP服务发起请求并获取数据；用户手持终端上的电动汽车的租赁APP定时向心跳和消息推送服务发起请求，把用户手持终端上的电动汽车的租赁APP状态通知给主服务；用户手持终端上的电动汽车的租赁APP退出时，向会员认证服务发起退出请求；

会员认证服务接收用户手持终端上的电动汽车的租赁APP发起的登录请求，并校验会员的用户名和密码是否合法；校验通过后，会员认证服务把本次登录的会话数据保存到会员登录状态数据库9；

心跳和消息推送服务接收用户手持终端上的电动汽车的租赁APP的心跳包，并把用户手持终端上的电动汽车的租赁APP的状态保存到会员登录状态数据库，并将需要推送给用户手持终端上的电动汽车的租赁APP的消息发送到用户手持终端上的电动汽车的租赁APP；

APP服务根据用户手持终端上的电动汽车的租赁APP的请求的业务类型进行操作：A、对于需要操作数据库的，向数据库读写数据；对于用户手持终端上的电动汽车的租赁APP向车载信息平台上的电动汽车的租赁APP下发的指令，APP服务从通信策略服务获取指令具体对应的子服务，然后向此子服务下单指令，并等待返回的结果，然后把结果返回到用户手持终端上的电动汽车的租赁APP；

WEB用户端将会员的请求通过Http协议发送到APP服务，然后等待响应数据；

WEB管理员端向运维人员提供服务，通过连接数据库进行数据的读写操作；

通信策略服务用于获取车载信息平台上的电动汽车的租赁APP对应的子服务；

消息队列用于消息的存储和分发，子服务或WEB管理员端需要进行扣费或发送短信时，向消息队列写入消息。

子服务接收充电桩管理模块和车载信息平台上的电动汽车的租赁APP发起的Tcp长连接，并对充电桩管理模块和车载信息平台上的电动汽车的租赁APP发起的请求进行响应；子服务从消息队列读取指令消息，向充电桩管理模块和车载信息平台上的电动汽车的租赁APP下达指令，并接收充电桩管理模块和车载信息平台上的电动汽车的租赁APP对指令的执行结果；子服务向APP服务返回指令的执行结果；

车载信息平台上的电动汽车的租赁APP向子服务发起Tcp长连接请求；会员通过车载信息平台上的电动汽车的租赁APP发起的业务请求或后台请求通过已建立的Tcp长连接通道发给子服务；车载信息平台上的电动汽车的租赁APP获取子服务发回的响应数据；车载信息平台上的电动汽车的租赁APP接收子服务下达的指令，通过车机系统进行执行，并把执行结果返回子服务；

充电桩管理模块接收子服务发送的指令，并执行。

充电桩管理模块用于充电、预约充电等方面的管理，车载信息平台上的电动汽车的租赁APP用于用户和中心服务器的交互。

扣费服务需要进行发送短信时，向消息队列写入消息；

扣费服务读取消息队列中的扣费消息，然后进行扣费运算；

短信服务读取消息队列中的短信消息，通过短信网关发送短信。

扣费服务用于费用的处理，短信服务用于将各类信息通知用户。

本通信架构采用消息异步通信的方式，将各设备和模块进行连接。IOS平台的APP和Android平台的APP采用相同的后台服务，简化操作。数据缓存集群可以提高系统性能和可靠性。

一种电动汽车分时租赁系统，用于电动汽车的租赁，包括中心服务器、若干个子服务器、安装有电动汽车的租赁APP的用户手持终端、连接互联网的访问终端、若干个配设有通信和处理装置的汽车充电桩和配设在每一辆电动汽车上的分时租赁装置，所述用户手持终端和访问终端均与所述的中心服务器通信连接，所述子服务器均与所述的中心服务器通信连接，所述子服务器分别与若干个汽车充电桩通信连接，所述每一辆电动汽车上的分时租赁装置均与所述的子服务器通信连接，所述分时租赁装置包括车辆通信装置、用于车辆信息采集和处理的车载信息平台、用于身份验证的信息读入装置和对车门和动力进行控制的车辆控制模块，所述信息读入装置、车辆控制模块和车辆通信装置均与所述的车载信息平台连接，所述车载信息平台通过车辆通信装置与子服务器通信连接。

中心服务器上运行有主服务，子服务器上运行有子服务。

身份验证的信息读入装置可以由各种无线或有线输入装置构成，从成本和易用性角度考虑以RFID为最佳，除了RFID之外，可供选择的信息读入装置还可以使指纹或眼睑扫描装置，车辆控制模块为车辆原有控制器，一般为CAN总线控制器搭配ECU，车辆通信装置采用低成本和高保障性的2G通信网络。

所述车载信息平台为具有显示和交互功能、安装有智能操作系统和与电动汽车总线连接的智能控制设备。所述车载信息平台包括信息处理模块、租赁业务模块、信息交互模块、车辆查询预约模块、充电桩查询预约模块和还车模块，所述租赁业务模块、信息交互模块、车辆查询预约模块、充电桩查询预约模块和还车模块均与所述的信息处理模块连接。信息处理模块、租赁业务模块、信息交互模块、车辆查询预约模块、充电桩查询预约模块和还车模块均为软件模块，车载信息平台可以是智能系统的操作设备，基本结构与手机或pad相类似，基本形式为安装了安卓系统，同时添加总线接口和外部输入接口的智能操作装置，添加的总线接口和外部输入接口依据车辆的不同根据车辆配置按照现有技术进行添加。

所述车辆通信装置为GPRS模块，所述信息读入装置为RFID读卡器模块，所述分时租赁装置还包括指示灯提示模块，所述指示灯提示模块与所述的车载信息平台电连接。所述汽车充电桩在每一个安装地点均以充电桩集群形式安装，每个充电桩集群均安装有一个集群控制器和一个GPRS终端，所述GPRS终端与所在安装地点的集群控制器电连接，每个所述的充电桩均包括RFID读卡器和地锁，所述RFID读卡器和地锁均与所述的集群控制器电连接，所述集群控制器均通过GPRS终端与所述的子服务器通讯连接，每个GPRS终端均为带有存储芯片的GPRS终端。

所述电动汽车分时租赁系统中安装有租赁业务模块，租赁业务模块包括中心服务器上的租赁业务逻辑及业务行为模块、中心服务器上的会员管理模块、中心服务器上的车辆信息管理模块、集群控制器上的充电桩管理模块、用户手持终端上的电动汽车的租赁APP、车载信息平台上的电动汽车的租赁APP、访问终端上的WEB用户端和WEB管理员端，租赁业务逻辑及业务行为模块分别与会员管理模块、车辆信息管理模块、充电桩管理模块、用户手持终端上的电动汽车的租赁APP、车载信息平台上的电动汽车的租赁APP、访问终端上的WEB用户端和WEB管理员端连接。租赁业务模块等模块均为软件模块。

所述会员管理模块内设置有会员信息管理双向交互数据接口，所述车载信息平台上的电动汽车的租赁APP安装在信息处理模块内，车载信息平台上的电动汽车的租赁APP包括车辆位置功能模块、车辆状态信息功能模块和业务信息双向通讯接口，所述车辆位置功能模块、车辆状态信息功能模块和业务信息双向通讯接口均与所述的租赁业务逻辑及业务行为模块连接，充电桩管理模块包括充电桩管理系统接口、充电桩状态监控模块、车预定充电桩绑定模块、充电桩断电和通电管理模块，所述充电桩状态监控模块、车预定充电桩绑定模块、充电桩断电和通电管理模块均通过电桩管理系统接口与租赁业务逻辑及业务行为模块连接。

所述WEB用户端包括用户账号管理模块、信息管理模块、业务办理模块和租赁业务发布模块，所述用户账号管理模块、信息管理模块、业务办理模块和租赁业务发布模块均与所述的租赁业务逻辑及业务行为模块连接，所述WEB管理员端包括车辆维护模块、充电桩维护、计费设置模块、车辆状态监控及阈值设定模块和信息发布模块，所述车辆维护模块、充电桩维护、计费设置模块、车辆状态监控及阈值设定模块和信息发布模块均与所述的租赁业务逻辑及业务行为模块连接。

本实施例通过在车上预装可实现远程通讯及车辆控制的硬件安卓车载信息系统及GPRS模块，实现整个分时租赁系统的联动。通过充电桩的管理，实现充电桩与车的绑定、充电桩状态管理及控制。通过将整个租赁系统细分为业务系统、通讯系统及各个子资源管理系统，实现系统的稳定、可靠、安全性及业务流畅性，提升处理效率。车内租赁业务逻辑的处理通过GPRS模块进行处理，通过嵌入式软件实现，可靠、稳定。通过手机APP、车载信息系统的APP,实现与用户互动的多样性，增强用户体验。通过手机APP账号和会员卡号的绑定，实现可通过会员卡和手机APP两种方式进行租车，并可交叉使用，实现联动。通过将用户数据注册到GPRS模块中，实现本地车辆控制，后台计费的模式，既增强了车辆端的响应速度，又可确保计费数据的稳定性。

一种电动汽车分时租赁方法，使用于如上所述的电动汽车分时租赁系统，包括用户账户管理方法、租还车方法以及充电管理方法；用户账户管理方法包括用户的注册、注销和同步；

租还车方法包括：中心服务器接收控制信号并执行相应步骤，当中心服务器接收租车还车信号时执行租车还车步骤，当中心服务器接收预约租车信号时执行预约租车步骤，当中心服务器接收预约充电信号时执行预约充电步骤，当中心服务器接收异地租车信号时执行异地租车步骤；

充电管理方法包括：充电桩获取当前停车的电动车信息并发送至中心服务器，中心服务器根据电动车当前车辆状态和环境参数进行电量计算并下达分时充电控制命令，充电桩对当前停车的电动车进行分时充电。

用户的注册为将用户ID输入至GPRS终端或GPRS模块中，用户的注销为将输入至GPRS终端或GPRS模块中的用户ID删除，用户的同步为中心服务器定时将所有GPRS终端或GPRS模块中的用户ID进行同步。

所述租车还车步骤包括：

信息读入装置读卡，车载信息平台判断当前车辆状态，若当前车辆状态不符合开启条件则车辆控制模块拒绝开启车门，租车结束；

若当前车辆状态符合开启条件则由车辆控制模块解锁车门，用户进入车内，同时，车载信息平台传输当前读卡数据至中心服务器，中心服务器返回用户账户信息至车辆通信装置，若中心服务器返回用户账户信息为余额不足，车辆控制模块关闭车辆动力电源，车载信息平台提示后结束租车；

若中心服务器返回用户账户信息为余额充足，车辆控制模块开启车辆动力电源，则由使用者进行租车使用；

当使用者停车后，车载信息平台显示选择信息，若使用者为临时停车则使用者刷卡或使用手持终端对车辆控制模块发送命令进行车门操作，若使用者为还车操作，则使用者在车载信息平台选择还车命令并在充电桩处刷卡，充电桩与车辆绑定，使用者还车。

所述预约租车步骤包括：

使用者通过手持终端或WEB客户端查找空闲车辆，发送预约租车的预约租车信号至中心服务器，所述中心服务器发送预约租车信号至指定车辆，并同步发送预约租车信号至车辆绑定的充电桩；

若在设定的预约时间内，使用者未能执行租车还车步骤或在非指定车辆上执行租车还车步骤则发出取消预约租车信号至指定车辆。

所述预约充电步骤包括：

使用者通过手持终端或WEB客户端查找空闲车辆及相应车辆的电量，发送预约时间要求预约充电的预约信号至中心服务器，所述中心服务器发送预约充电信号至指定车辆，并同步发送预约充电信号至车辆绑定的充电桩；

若在设定的预约时间内，使用者未能执行租车还车步骤或在非指定车辆上执行租车还车步骤则发出取消预约充电信号至指定车辆。

所述异地租车步骤包括：

在用户的注册、注销和同步中加入地区码；相应汽车充电桩和分时租赁装置也均设置有地区码；

当使用者通过手持终端或WEB客户端向中心服务器提出异地租车申请后，中心服务器解析目标地址的地区码然后将提出异地租车申请的用户ID输入至目标地址的GPRS终端或GPRS模块中并执行同步步骤。

在充电管理方法中，所述充电桩为使用峰谷电计费充电桩，若当前时间处于谷电计费时间内，充电桩对电动汽车进行充电；

若当前时间处于峰电计费时间内，则中心服务器根据充电桩当前绑定的车辆中车载信息平台上传的车辆状态信息对充电桩进行操作，若当前绑定车辆经过充电判断，判定为需要充电则充电桩对电动汽车进行充电，若判定为禁止充电则充电桩停止对电动汽车进行充电；

充电判断步骤包括以下子步骤：

充电判断子步骤一，中心服务器对每个充电桩的赋值一个基础电量阈值和一个基础电量系数值，基础电量阈值和基础电量系数值均由人工或中心服务器计算设定；

充电判断子步骤二，中心服务器读取当前时间、谷电计费时间开启时间和当前车辆的电池电量值，中心服务器计算当前时间与谷电计费时间开启时间的差值得出时间差值，时间差值以分为计数单位；

充电判断子步骤三，基础电量系数值除以时间差值后所得出的数值加上当前车辆的电池电量值大于或者等于所述的基础电量阈值则判定为禁止充电，若基础电量系数值除以时间差值后所得出的数值加上当前车辆的电池电量值小于所述基础电量阈值则判定为需要充电。

在充电判断子步骤中，充电桩上个统计周期中对应日期的平均借车次数乘以给定百分比系数得出电量修正值，基础电量阈值由基础电量值加上电量修正值得出，所述基础电量值为统一数值。

具体举例如下，若今天是周六，统计周期为一周，则如上周周六借车次数是5次，则如上上周周六借车次数是7次等，多个统计周期平均计算下来周六在此地点的借车数量为5次，基础电量值为总电量的50%，百分比系数为2%，那么可以得出基础电量阈值为50%+2%*5=60%，即为总电量的60%，若当前时间为9点，谷电计费时间为10点，那么当前时间差值为60分。基础电量系数值设定为300%，那么，300%/60=5%，若当前车辆的电池电量值为总电量的50%，那么50%+5%=55%，小于60%的基础电量阈值，判定为需要充电，充电桩对电动汽车进行充电。

若当前车辆的电池电量值为总电量的56%，那么基础电量系数值除以时间差值后所得出的数值加上当前车辆的电池电量值为56%+5%=61%，大于60%的基础电量阈值，判定为需要充电，充电桩对电动汽车进行充电。

类似的若多个统计周期平均计算下来周六在此地点的借车数量较少，基础电量阈值较低，更不容易达到充电阈值。

若有若干辆车辆停车的距离在200米之内，则比较相邻车辆的当前电量值，中心服务器在判定为需要充电的车辆中以电量从高到低依次开始充电。

在使用者在车载信息平台选择还车命令并在充电桩处刷卡后，中心服务器发送费用信息至手持终端和车载信息平台，若手持终端与中心服务器连接断开，则直接在第二次刷RFID卡时发送计费信息至手持终端。

本实施例采用了分时租赁的方法，采用了积极的分时充电租赁方法，结合当地峰谷电电价和用电策略，在不妨碍正常租车还车的同时，大量降低了用电成本。本实施例的设置具备了会员卡校验的功能，必须确保只有车辆及充电桩GPRS终端中预存的用户才能租车，本实施例中的系统根据实际需求支持用户租多辆车或限制用户只租一辆车，用户还车时通过车与充电桩的通信实现车辆和充电桩的绑定。本实施例实现了预约优先原则，车辆经预约后锁定预约用户，其他用户无法再租赁此车辆，预约的时间有限定。同时如果用户预约超时或预约后租赁了其他车辆，预约自动取消。包括充电桩也可以支持同样的预约策略。本实施例采用了限制地区借车的方法，确定了借车范围，防止了大范围用车导致的核定区域用车紧张情况的产生。达到了不同地区对应不同的借车基础电量阈值，也就是让借车频率较大的充电桩充电较多，尽可能多的保持电量，使得大多数人能够尽可能地借车，既考虑到了车辆电量的需求，又考虑到了车辆使用的需求，满足的经济成本和使用成本的双重要求。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了主服务、子服务、分时租赁等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。