一种快速充电站的充电管理系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种快速充电站的充电管理系统及方法，属于充换电站控制技术领域。
【背景技术】
[0002]电动汽车使用越来越受到推崇，电动汽车上高速公路也成为一种发展趋势，目前在高速公路服务区建设电动汽车快速充电站的工作正在如火如荼的推进中，京沪高速、京港澳高速和青银高速等高速公路充电站对电动汽车试运营已完成。规划高速公路快速充电站的操作流程，对充电过程进行合理规范的管理和安排，提升用户的操作体验，可加速高速公路快速充电站的发展。
[0003]高速公路快速充电站区别于城市建设的大型集中充电站，具有分布广、距离远、充电粧少的特点，现场没有运营管理人员维护，在管理上需要对各个站实现自动化、网络化，运营人员能在远端服务器对所有充电站实现远程监控操作，用户在高速公路能对充电站的状况和充电过程实时了解。
[0004]建在高速公路服务区的充电站使用面积比较小，每个站目前规划的只有4个充电粧，当出现非电动车辆占位和电动车辆充完电占位的现象，严重影响了充电站的使用，而目前缺乏对充电车位的合理管理，造成充电粧的使用效率低，因此，急需一种一种充电站快速充电管理方法，使充电车辆实施排队等候机制，协调用户充电次序，实现充电站排队充电有序化管理。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种快速充电站的充电管理系统及方法，以解决目前确定对充电车位的合理管理导致充电粧使用效率低的问题。
[0006]本发明为解决上述技术问题而提供了一种快速充电站的充电管理系统，该管理系统包括手机客户端、系统数据服务层、系统操作管理层和系统业务执行层，所述系统数据服务层包括云服务平台和远程监控运营系统，所述系统操作管理层包括充电操作管理单元和人机交互单元，所述系统业务执行层包括充电粧和车位控制杆，所述手机客户端与系统数据服务层中的云服务平台通信连接，用于获取充电站状态和充电信息查询以及实现业务预订，远程监控运营系统与云服务平台和充电操作管理单元通信连接，人机交互单元与充电操作管理单元连接，充电粧与车位控制杆均与充电操作管理单元连接，所述手机客户端用于根据车辆可行驶里程和由云服务平台获取充电站排队车辆数、预约充电车辆数以及充电粧状态确定最佳充电站地点并预约充电获取排队号。
[0007]所述当车辆进入预约充电站时，通过人机交互单元取排队号和设置排队号密码，当车辆进入和开出充电车位前需在人机交互单元输入排队号和排队号密码，经系统验证无误后将车位控制杆打开，使车辆驶入充电位或开出充电位。
[0008]所述轮到充电而在规定时间未进入充电车位充电的车辆排队号将自动取消，进入充电车位在规定时间内没有充电或停止充电后在规定时间未开出的车辆将收取超时停车费。
[0009]所述的系统数据服务层还设置有历史数据库服务器，该历史数据库服务器与充电操作管理单元通信连接，用于存储充电站的充电交易记录和充电过程数据。
[0010]所述的系统业务执行层还设置有加密芯片，该加密芯片用于对充电操作管理单元和远程监控运营系统之间的通信业务数据进行加密。
[0011]本发明还提供了一种快速充电站的充电管理方法，该管理方法包括以下步骤:
[0012]I)根据车辆可行驶里程和附近充电站排队车辆数、预约充电车辆数以及充电粧状态确定最佳充电站地点并预约充电获取排队号；
[0013]2)当车辆进入预约充电站时，通过人机交互单元取排队号和设置排队号密码；
[0014]3)当轮到车辆充电时，在人机交互单元输入排队号和排队号密码，系统验证无误后将车位控制杆打开，使车辆驶入充电位；
[0015]4)当车辆驶入充电位后关闭车位控制杆并开始充电，当车辆充电完成后在人机交互单元输入排队号和排队号密码，系统验证无误后将车位控制杆打开，使车辆开出充电位。
[0016]所述轮到充电而在规定时间未进入充电车位充电的车辆排队号将自动取消，进入充电车位在规定时间内没有充电或停止充电后在规定时间未开出的车辆将收取超时停车费。
[0017]所述在车辆充电时可根据需要和实际情况选择相应的充电模式，这里的充电模式包括刷卡充电、扫描二维码充电和验证码充电，当充电操作管理单元与远程监控系统的通信正常时，可选择这三种模式中的任意一种，当两者通信不正常时，只能选择刷卡充电的方式。
[0018]所述充电操作管理单元与远程监控运营系统之间采用Esam加密芯片对通信业务数据进行加密，该加密过程包括以下步骤:
[0019]A.充电操作管理单元与远程监控运营系统通信建立后双方发送加密随机数并验证Esam加密芯片的加密解密功能；
[0020]B.充电操作管理单元与远程监控运营系统发送数据时先经过Esam加密芯片加密；
[0021]C.若其中一方解密数据失败双方需重新认证；
[0022]D.充电操作管理单元与远程监控运营系统定时给对方发送用于加密的随机数。
[0023]所述当辆驶过预约充电站而未充电时取消充电预约时所获取排队号。
[0024]本发明的有益效果是:本发明首先根据车辆可行驶里程和附近充电站排队车辆数、预约充电车辆数以及充电粧状态确定最佳充电站地点并预约充电获取排队号；当车辆进入预约充电站时，通过系统操作管理层的人机交互单元取排队号和设置排队号密码；当车辆进入和开出充电车位前需在人机交互单元输入排队号和排队号密码，经系统验证无误后将车位控制杆打开，使车辆驶入充电位或开出充电位，并在车辆驶入充电位或开出充电位后关闭车位控制杆。本发明解决了非电动车辆占位和电动车辆充完电占位的现象，实现了对各个设备及业务进行综合协调管理以实现快速充电站安全、高效、稳定的运营，使充电站服务从充电预约到充电完成整个流程智能化、网络化。
【附图说明】
[0025]图1是本发明电动汽车快速充电管理系统的结构示意图；
[0026]图2是本发明电动汽车快速充电管理方法的流程图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做进一步的说明。
[0028]本发明的一种快速充电站的充电管理系统的实施例
[0029]本发明的电动汽车快速充电管理系统结构如图1所不，该充电管理系统包括手机客户端、系统数据服务层、系统操作管理层和系统业务执行层，其中手机客户端用于提供给用户业务查询、充电预约和充电预订服务；系统数据服务层包括云服务平台和远程监控运营系统，负责对充电站所有业务数据监控管理；系统操作管理层包括充电操作管理单元和人机交互单元，负责充电过程操作；系统业务执行层包括充电粧、车位控制杆、电度表和读卡器负责充电过程的业务执行。各层之间紧密结合、相互协调，完成高速公路快速充电站操作管理。
[0030]其中系统操作管理层的充电操作管理单元与系统业务层的充电粧、车位控制杆、电度表和读卡器通信连接，用于实现对电动汽车充电过程的控制，人机交互单元与充电操作管理单元通信连接，用于实现充电过程中的人机交互；充电操作管理单元与远程监控运营系统之间采用GPRS通信方式，用于接收和发送充电管理信息，同时充电站系统升级时远程监控运营系统将需要更新的exe和dll转化为二进制格式传输给充电操作管理单元；云服务平台与远程监控运营系统通信连接，手机客户端与云服务平台通信连接，用于获取车辆附近各个充电站里所有充电粧状态和排队以及预约充电车辆数。
[0031]人机交互单元提供三种充电和停车超费支付:有卡支付、二维码支付和验证码支付，有卡充电结束后需刷卡支付，用户忘记刷卡支付可在其他充电站的充电粧刷卡支付；用户在人机交互单元设置充电金额后动态生成二维码，充电结束在手机客户端账户扣费；用户通过手机客户端预订充电后产生一个充电验证码，充电结束手机客户端账户扣费。
[0032]此外，本发明的系统数据服务层还设置有充电站历史数据库服务器，充电站历史数据库服务器与充电操作管理单元通信连接，用于对充电交易记录、充电过程数据以及黑名单用户卡信息进行存储，拥有至少能够保存充电站一年数据的存储容量。
[0033]为了提高通信的可靠性，系统业务执行层还设置有加密芯片，该加密芯片用于对充电操作管理单元和远程监控运营系统之间的通信业务数据进行加密。充电操作管理单元与远程监控运营系统建立链路通信后，双方对各自的Esam加密芯片的加密和解密功能进行验证；充电操作管里单元和远程监测运营系统之间的传输数据通过Esam加密芯片加密和解密。Esam加密芯片对通信业务数据加密过程为:1)充电操作管理单元与远程监控运营系统通信建立后双方发送加密随机数并验证Esam加密芯片的加密解密功能；2)充电操作管理单元与远程监控运营系统发送数据时先经过Esam加密芯片加密；3)其中一方解密数据失败双方需重新认证；4)充电操作管理单元与远程监控运营系统定时给对方发送用于加密的随机数。
[0034]该充电管理系统的工作过程如下:当电动汽车在行驶过程需要充电时，用户通过手机客户端获取车辆附近各个充电站里所有充电粧状态和排队以及预约充电车辆数，并