一种新能源汽车的充电装置的制作方法

本发明涉及一种电数字数据处理领域，更具体而言，涉及一种新能源汽车的充电装置。

背景技术：

二氧化碳的过度排放、能源的短缺、空气的污染是当前世界面临的三大问题。近年来，随着中国汽车销量的急速上升，不光对诸如化石能源的不可再生能源的需求与日俱增，而且造成了巨大的污染问题，其中最明显的是中国北方冬季的雾霾天气。有大量研究数据证明，汽车的排放是雾霾形成的元凶。即使在大气空气质量较好的国家，燃油汽车对空气的负面影响也比较大。据世界各国的统计，在发达国家，汽车的排放量占污染气体总量的60％左右，其中占美国全国65％。节能、环保、减碳都是当前各个国家的基本国策。加上我国的石油储量与耗油量极大地不成比例且矛盾与日俱增，严重影响国家的经济和政治；而且汽车排放的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化硫、PM2.5等空气的污染物对于人类呼吸道造成极大负面影响。因此，少烧油、发展新能源，称为减碳的重要手段。

新能源汽车的发展成为汽车行业改革的方向。德国总理默克尔曾在新能源汽车高峰会议上预言：“谁今天不发展新能源汽车并使其尽快市场化，谁就会在不远的将来落后。”可见新能源汽车的重要性。在当前经济新常态的背景之下，我们国家大力发展新能源汽车产业，从供给侧发力，加速促进汽车产业结构调整，靠科技驱动中国汽车产业的对环境友好地可持续发展。

经过近年来的重视、支持和发展，我国新能源轿车技术产业化水平走在世界前列，并且进入快速发展阶段。我国的北汽开发出新能源EV200新能源汽车，比亚迪也开发出混合动力轿车。美国、日本、欧洲等国家和地区的新能源汽车热潮不减，通用、福特、克莱斯勒、丰田、本田、日产、大众、宝马、奔驰、沃尔沃纷纷推出各自的新能源汽车。

然而在新能源汽车的市场普及过程中，还存在一些有待改进的问题。比如汽车的电池容量，续航时间，以及充电站数量有限。即使在充电站中，虽然直流快充桩充电速度更快，但是受用电负荷和建桩成本的限制，直流快充桩占比不够高。为了利用有限的资源为更多人提供充电服务，补充了部分交流慢充桩，然而慢充很费时间，给用户带来不便。有的用户开车去了充电站，却需要排队等待，既浪费了时间，也耗费了电能，因此有必要根据新能源汽车的车况提前获知充电站信息。另外，目前的公共充电桩一般由国家电网、南方电网这类电力企业建设并维护经营，但是随着改革的深入，随着新能源汽车产业的成熟，将会有不少民营资本进入这一领域。在支付方式越来越电子化的今天，用户往往会在公共充电桩运营方(如国家电网、南方电网或者民营运营方)的指定实体或虚拟站点办理、注册与个人信息相关的有形的卡或无形的标识，提前或实时进行电子支付，以方便用户和公共充电桩运营方。然而，用户的有形的卡或无形的标识可能被其他人拾取或者窃取，此时拾取或者窃取的一方可能盗用用户信息、支付信息或者有价财务，给用户和公共充电桩运营方带来安全隐患和损失。即使用户验证通过，由于汽车运行时间和里程的增加，车载充电电路将由于元器件老化、温度、湿度、气压等原因而变差，加上充电桩提供的电压可能出现故障或者供给电压的波动，给车载充电电路带来隐患。综上，因此有必要提供一种新能源汽车的充电装置，便于用户以较少的新能源汽车电能消耗到达目标充电站，并且以用户个人信息安全的方式获得验证，并以对车载充电电路安全的方式充电。

技术实现要素：

本发明的目的之一是提供一种新能源汽车的充电装置，便于用户以较少的新能源汽车电能消耗到达目标充电站，并且以用户个人信息安全的方式获得验证，并以对车载充电电路安全的方式充电。

本发明为解决上述技术问题而采取的技术方案为：一种新能源汽车的充电装置包括：车载模块1和车载充电电路安全模块8，车载模块1通过无线通信链路与信息中心2以及充电站4通信，信息中心2包括收发模块3，充电站4包括信息模块5、认证模块6和支付模块7；当用户的新能源汽车需要充电时，用户在新能源汽车的车载模块1上操作以向信息中心2的收发模块3发送查询请求，车载模块1收到查询响应，获取符合条件的充电站的信息；用户根据目的地和候选充电站的位置，从车载模块1的显示屏上选择一个或多个充电站并前往充电站，途中根据新能源汽车的车况进行实时调整；到达充电站后，出示承载用户信息的有形的或无形的安全标识并请求充电站的认证模块6认证；如果用户获得充电站的认证模块6的认证通过，用户选择快充还是慢充；否则认证模块6向用户显示其他认证方式，并计数用户此次在该充电站的认证次数，当其他认证方式的认证次数超过阈值时，提醒用户改用其他支付方式，并提供选择方案，如果用户选择继续并获得通过，则提示用户选择快充还是慢充，之后将新能源汽车连接充电桩充电，并开启新能源汽车车载充电电路安全模块9，充电完成或用户中途选择中止充电后，充电站支付模块7将用户和充电站账户信息进行交换以产生账户数据的转移并显示给用户，用户确认通过后，结束充电。

根据本发明的另一个方面，新能源汽车的充电装置进一步包括：第一开关、三相整流滤波模块、逆变模块、变压模块、第二整流滤波模块、第二开关、电源保护模块、驱动保护模块、过电流保护模块、欠电流保护模块、第一采样电阻、第二采样电阻、比较器、光电耦合器、中央处理单元、温度和湿度检测模块、过电压保护模块、欠电压保护模块以及充电电压变化检测模块。

根据本发明的另一个方面，其中如果选择慢充，第一开关闭合，三相AC输入到三相整流滤波模块，三相整流滤波模块与电源保护模块、逆变模块连接，逆变模块与变压模块连接，变压模块与第二整流滤波模块连接，第二整流滤波模块第二开关连接，第二开关与新能源汽车的可充电电池连接，电源保护模块与中央处理单元连接，中央处理单元输出到驱动保护模块的信号，经驱动保护模块处理之后发往逆变模块；过电流保护模块和欠电流保护模块与耦合到第二整流滤波及可充电电池的第一采样电阻连接，以获取发往可充电电池的电流状况；温度和湿度检测模块检测环境状况，有异常时将触发信号发往中央处理单元、过电压保护模块和欠电压保护模块与耦合到第二整流滤波及可充电电池的第二采样电阻连接，当电池充电电压由于波动分别大于或者小于最高和最低预设临界值时，比较器输出反转，导致光电耦合器工作模式切换以将异常信号传送给第二开关，进而关闭第二开关以保护新能源汽车的可充电电池。

根据本发明的另一个方面，用户在新能源汽车的车载模块1上操作以发送查询请求包括：用户通过新能源汽车的车载模块1选择进入请求充电模式，并使用语音或者触摸屏虚拟键盘输入用户此行的目标地点；新能源汽车的车载模块1发送地理坐标查询请求，并通过全球导航卫星系统GNSS获得新能源汽车当前的地理坐标，以及用户此行的目标地点的地理坐标；新能源汽车的车载模块1 收集新能源汽车的剩余电量，新能源汽车的可充电电池的已使用时间，先前的预定时间段内的平均车速，结合新能源汽车当前的地理坐标以及用户此行的目标地点的位置，形成数据包，作为查询请求，通过无线通信链路的方式发往信息中心2的收发模块3；信息中心2的收发模块3接收查询请求，并通过有线或无线通信链路与该行政区域或相邻行政区域中的充电网络中的各个充电站4交互，实时获取各个充电站4的充电信息；信息中心2的收发模块3直接从后台调取或者通过有线或无线通信链路的方式从地理信息提供系统调取用户的待充电的新能源汽车到各充电站候选路径及其道路拥堵情况，初步获取道路状况信息；信息中心2的收发模块3根据新能源汽车的车载模块1发送的数据包，以及获取的各个充电站4的充电信息和获取的道路状况信息，计算用户的待充电的新能源汽车到各充电站的公路路径距离；信息中心2的收发模块3对各数据进行加权计算得到数据值作为响应结果，以为用户的新能源汽车提供候选充电站。

根据本发明的另一个方面，充电站的认证模块6认证过程包括：用户在认证模块6上输入指纹；认证模块6采集指纹数据，并进行滤波；认证模块6以正整数u*u像素的图块方式，逐个图块扫描整个图像，其中扫描方式为横向和纵向，横向扫描时，后一个图块在前一个基础上左移或者右移u/2^v个像素值，其中v是大于等于3但小于log₂(u/4)的正整数；通过上述方式获取图像中的纹路端点作为参考点。

根据本发明的另一个方面，充电站的认证模块6认证过程进一步包括：以参考点为圆心，选取认证模块6预定的值R为半径画圆，确定纹路与圆的交点并以其为基础，每隔360°/Q的角度选取点，从而在整个圆周上形成Q个点，其中Q为6的正整数倍，以参考点为坐标原点，以参考点与纹路和圆的交点的连线为x轴，获取各个点的数据C_q(x_q，y_q，α_q)，其中x、y为横纵坐标，α是相对于x轴的方向角，q是圆周上的第q个点；认证模块6计算对象特征值H，认证模块6将计算的对象特征值与用同样装置预存储注册的值进行比较，如果二者的差小于预定的阈值TH，则认证过程通过，否则不通过。

根据本发明的另一个方面，认证模块6在上述阈值判断之后还需执行：认证模块6向用户显示一个随机选取的图形，用户需要在认证模块6上按压之后抬起手指，继而在前次按压位置再次按压并在认证模块6上构建与随机选取的图形相同的图形，只有经过这一步骤才可以进行充电。

根据本发明的另一个方面，其他认证方式包括验证用户之前注册登记的虹膜、掌纹的生物特征识别信息。

根据本发明的另一个方面，数据值为V，其中j表示第j个充电站，其总数为M，F表示考虑因素，W表示权重，i表示第i个考虑因素，N表示考虑因素的总数。对于公路路径距离D，对于道路拥堵情况H，

附图说明

在附图中通过实例的方式而不是通过限制的方式来示出本发明的实施例，其中相同的附图标记表示相同的元件，其中：

根据本发明的示范性实施例，图1图示一种新能源汽车的充电的整个过程的系统原理图。

根据本发明的示范性实施例，图2、3、4图示识别认证对象的处理。

根据本发明的示范性实施例，图5图示充电站的认证模块6认证过程。

需要说明的是：附图不一定按比例绘制。

具体实施方式

在下面的描述中，参考附图并以图示的方式示出几个具体的实施例。将理解的是：可设想并且可做出其他实施例而不脱离本公开的范围或精神。因此，以下详细描述不应被认为具有限制意义。

根据本发明的示范性实施例，图1图示一种新能源汽车的充电的整个过程的系统原理图，其中新能源汽车包括新能源汽车充电装置9和电池，其中新能源汽车充电装置9包括车载模块1和车载充电电路安全模块8，其通过无线通信链路与信息中心2以及充电站4通信。信息中心2包括收发模块3。充电站4包括信息模块5、认证模块6和支付模块7。当用户的新能源汽车需要充电时，用户在新能源汽车的车载模块1上操作以向信息中心2的收发模块3发送查询请求，车载模块1收到查询响应，获取符合条件的充电站的信息。用户根据目的地和候选充电站的位置，从车载模块1的显示屏上选择一个或多个充电站。用户前往充电站，途中根据新能源汽车的车况进行实时调整。用户到达充电站后，出示承载用户信息的有形的或无形的安全标识并请求充电站的认证模块6认证。如果用户获得充电站的认证模块6的认证通过，用户选择快充还是慢充；否则认证模块6向用户显示其他认证方式，并计数用户此次在该充电站的认证次数，当其他认证方式的认证次数超过阈值时，提醒用户改用其他支付方式，并提供选择方案，如果用户选择继续并获得通过，则提示用户选择快充还是慢充，否则禁止充电。之后将新能源汽车连接充电桩充电，并开启新能源汽车车载充电电路安全模块9。充电完成或用户中途选择中止充电后，充电站支付模块7将用户和充电站账户信息进行交换以产生账户数据的转移并显示给用户，用户确认通过后，结束充电。

具体地，用户在新能源汽车的车载模块1上操作以发送查询请求包括：用户通过新能源汽车的车载模块1选择进入请求充电模式，并使用语音或者触摸屏虚拟键盘输入用户此行的目标地点。因为分别通过语音和触控输入直接和间接地键入文字是本领域公知的技术，为了不模糊本发明的发明点，此处将不做进一步具体限定。本领域技术人员可以理解，可以是申请日以前的任何能够实现该功能的技术。新能源汽车的车载模块1发送地理坐标查询请求，并通过全球导航卫星系统GNSS获得新能源汽车当前的地理坐标，以及用户此行的目标地点的地理坐标。新能源汽车的车载模块1收集新能源汽车的剩余电量，新能源汽车的可充电电池的已使用时间，先前的预定时间段内的平均车速，结合新能源汽车当前的地理坐标以及用户此行的目标地点的位置，形成数据包，作为查询请求，通过无线通信链路的方式发往信息中心2的收发模块3。信息中心2的收发模块3接收查询请求，并通过有线或无线通信链路与该行政区域或相邻行政区域中的充电网络中的各个充电站4交互，实时获取各个充电站4的充电信息。该充电信息例如包括但是不限于：该充电站的地理坐标，该充电站的总充电桩数，快充充电桩数，慢充充电桩数，目前正在充电的新能源汽车数量和其各自的充电方式(即快充还是慢充)以及各充电桩已充电时间和预估的剩余充电时间，前1天或7天相同时段的充电状况。以上仅仅是充电信息的部分选择，本领域技术人员理解，可以根据需要选择其他数据信息。信息中心2的收发模块3直接从后台调取或者通过有线或无线通信链路的方式从地理信息提供系统调取用户的待充电的新能源汽车到各充电站候选路径及其道路拥堵情况，初步获取道路状况信息。信息中心2的收发模块3根据新能源汽车的车载模块1发送的数据包，以及获取的各个充电站4的充电信息和获取的道路状况信息，计算用户的待充电的新能源汽车到各充电站的公路路径距离。信息中心2的收发模块3对各数据进行加权计算得到数据值作为响应结果，以为用户的新能源汽车提供候选充电站。优选地，所述数据值为V，其中j表示第j个充电站，其总数为M，F表示考虑因素，W表示权重，i表示第i个考虑因素，N表示考虑因素的总数。优选地，考虑因素例如包括但是不限于公路路径距离，充电站的总充电桩数、快充充电桩数、慢充充电桩数，目前正在充电的新能源汽车数量和其各自的充电方式(即快充还是慢充)以及各充电桩已充电时间和预估的剩余充电时间，道路状况信息。权重W可由系统预定义，是在计算之前已经确定的值。此外，对于公路路径距离D，对于道路拥堵情况H，。另外，用户根据目的地和候选充电站的位置而从中选择一个或多个充电站包括：用户通过无线通信链路，直接选择一个或多个充电站进行预约，或者经由信息中心2的收发模块3，间接地选择一个或多个充电站进行预约。

用户到达充电站4后，出示承载用户信息的有形的或无形的安全标识并请求充电站的认证模块6认证。具体地，有形的安全标识可以是经过安全算法加密的数据卡，但不限于此。无形的安全标识可以是电子形式的安全账号。

根据本发明的示范性实施例，图2、3、4图示识别认证对象的处理。其中图2是原始图像，图3是经过滤波等初步处理后的图像，图4是提取后的图像。因为图像滤波是本领域公知的技术，为了不模糊本发明的发明点，此处将不做进一步具体限定。

根据本发明的示范性实施例，图5图示充电站的认证模块6认证过程，包括：用户在认证模块6上输入指纹。认证模块6采集指纹数据，并进行滤波。认证模块6以u*u(u为正整数，优选地，u为64或256)像素的图块方式，逐个图块扫描整个图像，其中扫描方式为横向和纵向，横向扫描时，后一个图块在前一个基础上左移或者右移u/2^v个像素值，其中v是正整数，优选为大于等于3但小于log₂(u/4)的正整数；通过上述方式获取图像中的纹路端点作为参考点。纹路端点在本领域中具有已知的技术术语，即指纹的被另一条脊线包围的单个脊线的端点，如图3中的圆心所示的点。以参考点为圆心，选取认证模块6预定的值R为半径画圆，确定纹路与圆的交点，如图3中箭头指示的点1，以点1为基础，每隔360°/Q的角度选取点，从而在整个圆周上形成Q个点，其中Q为6的正整数倍。在图3中选为12，但本发明并不局限于此。以参考点为坐标原点，以参考点与纹路和圆的交点的连线为x轴，获取各个点的数据C_q(x_q，y_q，α_q)，其中x、y为横纵坐标，α是相对于x轴的方向角，q是圆周上的第q个点。认证模块6计算对象特征值H，认证模块6将计算的对象特征值与用同样装置预存储注册的值进行比较，如果二者的差小于预定的阈值TH，则认证过程通过，否则不通过。

另外，认证模块6一般都使用触控屏来采集用户指纹图像，然而由于各种原因，例如由于夏天气温较高，用户皮肤出汗，导致手指上有一定程度的液体，从而在触控屏上按下指纹之后，留有用户的生物特征信息，这将导致隐患。例如在晚上或者充电车辆较少的时刻，在充电站中，可能有不法分子在用户输入指纹并充电完成后，拍摄触控屏上的指纹信息，通过反向分析而复制用户指纹，例如制作橡胶材质的指纹套，从而窃取用户数据。为了进一步加强用户信息的安全性，保护隐私。认证模块6在上述阈值判断之后可替代地包括步骤：认证模块6向用户显示一个随机选取的图形，用户需要在认证模块6上按压之后抬起手指，继而在前次按压位置再次按压并在认证模块6上构建与随机选取的图形相同的图形，只有经过这一步骤才可以进行充电，这样就可以模糊指纹痕迹，提高安全性。

具体地，其他认证方式包括验证用户之前注册登记的虹膜、掌纹等生物特征识别信息。

为了保护新能源汽车的可充电电池，需要设置车载充电电路安全模块，当连接充电桩充电并开启新能源汽车车载充电电路安全模块，新能源汽车的充电装置进一步包括：第一开关、三相整流滤波模块、逆变模块、变压模块、第二整流滤波模块、第二开关、电源保护模块、驱动保护模块、过电流保护模块、欠电流保护模块、第一采样电阻、第二采样电阻、比较器、光电耦合器、中央处理单元、温度和湿度检测模块、过电压保护模块、欠电压保护模块以及充电电压变化检测模块。具体地，如果选择慢充，第一开关闭合，三相AC输入到三相整流滤波模块，三相整流滤波模块与电源保护模块、逆变模块连接，逆变模块与变压模块连接，变压模块与第二整流滤波模块连接，第二整流滤波模块第二开关连接，第二开关与新能源汽车的可充电电池连接，电源保护模块与中央处理单元连接，中央处理单元输出到驱动保护模块的信号，经驱动保护模块处理之后发往逆变模块；过电流保护模块和欠电流保护模块与耦合到第二整流滤波及可充电电池的第一采样电阻连接，以获取发往可充电电池的电流状况。温度和湿度检测模块检测环境状况，有异常时将触发信号发往中央处理单元、过电压保护模块和欠电压保护模块与耦合到第二整流滤波及可充电电池的第二采样电阻连接，当电池充电电压由于波动分别大于或者小于最高和最低预设临界值时，比较器输出反转，导致光电耦合器工作模式切换以将异常信号传送给第二开关，进而关闭第二开关以保护新能源汽车的可充电电池。

综上，在本发明的技术方案中，通过采用了一种新能源汽车的充电装置，可以便于用户以较少的新能源汽车电能消耗到达目标充电站，并且以用户个人信息安全的方式获得认证，并以对车载充电电路安全的方式充电。

将理解的是：可以硬件、软件或硬件和软件的组合的形式实现本发明的示例和实施例。如上所述，可存储任何执行这种装置的主体，以易失性或非易失性存储的形式，例如存储设备，像ROM，无论可擦除或可重写与否，或者以存储器的形式，诸如例如RAM、存储器芯片、设备或集成电路或在光或磁可读的介质上，诸如例如CD、DVD、磁盘或磁带。将理解的是：存储设备和存储介质是适合于存储一个或多个程序的机器可读存储的示例，当被执行时，所述一个或多个程序实现本发明的示例。经由任何介质，诸如通过有线或无线连接载有的通信信号，可以电子地传递本发明的示例，并且示例适当地包含相同内容。

应当注意的是：因为本发明解决了便于用户以较少的新能源汽车电能消耗到达目标充电站，并且以用户个人信息安全的方式获得验证，并以对车载充电电路安全的方式充电的技术问题，采用了计算机领域中技术人员在阅读本说明书之后根据其教导所能理解的技术手段，并获得了减少新能源汽车电能消耗，安全认证和安全充电的有益技术效果，所以在所附权利要求中要求保护的方案属于专利法意义上的技术方案。另外，因为所附权利要求要求保护的技术方案可以在工业中制造或使用，因此该方案具备实用性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应包涵在本发明的保护范围之内。除非以其他方式明确陈述，否则公开的每个特征仅是一般系列的等效或类似特征的一个示例。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。