电动汽车充电桩与服务器的数据通信方法及装置与流程

本发明涉及数据通信领域，尤其涉及一种电动汽车充电桩与服务器之间的通信协议，即电动汽车充电桩与服务器之间的数据通信方法以及实现该方法的装置。
背景技术：
：随着经济发展，越来越多人购买汽车，但燃烧汽油或者柴油的汽车行驶过程中由于排放出大量的二氧化碳，对环境造成影响，成为各国需要解决的问题，其中使用新能源汽车是一个有效解决汽车排放污染气体的方案。新能源汽车是使用诸如电能、太阳能的汽车，其中，最为普及的就是使用电能的电动汽车。电动汽车上需要安装电池组，通过电池组储存大量的电能以作为驱动汽车发动机的动力。然而，由于电池组储存的电能有限，需要经常充电，目前较为常见的充电方式是设置充电桩，充电桩通常是使用220V的市电供电，并且将市电转换成直流电向电池充电。通常，充电桩内设置有充电盒，并且设置有充电枪。对汽车进行充电时，将充电枪的接口与汽车上的充电接口连接，由充电桩向电动汽车的电池组输出电能。为了记录充电桩的充电情况，并且监控充电桩的工作，通常需要建立一个充电桩的管控平台，例如，设置一个服务器，每一个充电桩均可以与服务器进行无线通信，例如，充电桩内设置无线通信模块，如3G模块或者WIFI模块，通过无线通信模块与服务器进行无线通信。或者，充电桩通过有线连接的方式与服务器进行数据交互，也就是充电桩与服务器之间的通信可以是通过无线方式实现，也可以通过有线方式实现。充电桩与服务器之间的通信数据可以包括充电桩注册的数据、启动充电的数据、停止充电的数据等，服务器接收到这些数据后，将记录所接收的数据，并且可以实现计费、扣费的操作。并且，一旦充电桩发生故障，还可以将发生故障的信息发送至服务器，服务器可以发出报警信息，由工作人员对充电桩进行维修。但是，现有的充电桩并没有实时的将充电桩当前的运行数据发送至服务器，导致服务器无法监控充电桩当前的运行状态，且由于目前充电桩与服务器之间所发送的数据字节过长，也会影响到充电桩与服务器之间的数据发送、接收效率。技术实现要素：本发明的主要目的是提供一种让服务器有效监控充电桩工作状态的电动汽车充电桩与服务器的数据通信方法。本发明的另一目的是提供一种确保服务器与充电桩通信效率的电动汽车充电桩与服务器的数据通信装置。为了实现上述的主要目的，本发明提供的电动汽车充电桩与服务器的数据通信方法包括向服务器发送注册数据；向服务器发送启动充电数据，并接收服务器发送的接受启动充电的数据；并且，在充电过程中，以第一间隔时间发送充电数据，充电数据至少包括以下的一个：充电类型、充电电压、充电电流、当前充电桩功率、已充电量、当前车辆电池的负荷状态、当前电表读数、车辆里程数、充电桩内部温度、充电枪温度以及电池温度；向服务器发送停止充电数据，并接收服务器发送的接受停止充电的数据。由上述方案可见，由于在充电过程中，充电桩将持续地向服务器发送诸如充电类型、充电电压、充电电流、当前充电桩功率、已充电量、当前车辆电池的负荷状态、当前电表读数、车辆里程数、充电桩内部温度、充电枪温度以及电池温度等实时的充电数据，服务器可以实时监控充电桩的运行状态，从而确保充电桩的正常、安全的工作。一个优选的方案是，在充电过程中，以第二间隔时间发送定时数据，定时数据至少包括以下的一个：当前状态、充电盒当前电压、充电盒当前电流、当前电表读数、充电盒内部温度、充电枪温度、各相电压、各相电流、当前充电桩功率、充电枪使用次数。由此可见，充电桩在充电过程中不但持续发送充电数据，还经常发送定时数据，且定时数据与充电数据不相同。由于定时数据是充电盒当前的数据，以不同的间隔时间发送，可以根据充电的状态以确定充电时间以及实时数据的发送时间，从而让服务器及时了解充电桩以及充电盒的状态，并且不需要经常接收大量的数据。进一步的方案是，向服务器发送注册数据后，在充电桩发生故障时，向服务器发送故障数据，并且，在充电桩的状态发生改变时，发送状态改变的数据。由此可见，如果充电桩发生故障或者充电状态发生改变，充电桩将及时发送故障数据以及状态改变的数据，从而确保服务器能够及时了解充电桩的状态。更进一步的方案是，向服务器发送注册数据后，并且检测到充电枪已经插入时，接收到服务器发送的启动数据时，启动充电；如充电桩当前处于充电状态并且接收到服务器发送的启动数据时，停止充电。由此可见，由服务器向充电桩发送主动的命令，如服务器启动数据，充电桩可以根据该启动数据启动充电或者停止充电。这样，充电的启动或者停止不但可以由充电桩发出，还可以由服务器发出，为充电的启动、停止提供更多的选择。更进一步的方案是，向服务器发送注册数据后且充电桩处于待机状态时，如接收到服务器发送的预约数据，则进入预约模式。可见，通过服务器向充电桩发出预约的数据后，充电桩可以进行预约模式，从而实现充电桩的预约管理，确保待充电车辆在预定的时间到达充电地点后能够及时使用充电服务。为了实现上述的另一目的，本发明还提供的电动汽车充电桩与服务器的数据通信装置包括注册数据发送模块，用于向服务器发送注册数据；启动充电数据发送模块，用于向服务器发送启动充电数据，并接收服务器发送的接受启动充电的数据；充电数据发送模块，在充电过程中，以第一间隔时间发送充电数据，充电数据至少包括以下的一个：充电类型、充电电压、充电电流、当前充电桩功率、已充电量、当前车辆电池的负荷状态、当前电表读数、车辆里程数、充电桩内部温度、充电枪温度以及电池温度；停止充电数据发送模块，用于向服务器发送停止充电数据，并接收服务器发送的接受停止充电的数据。由上述方案可见，在充电过程中充电桩将持续地向服务器发送充电数据，如充电类型、充电电压、充电电流、当前充电桩功率、已充电量、当前车辆电池的负荷状态、当前电表读数、车辆里程数、充电桩内部温度、充电枪温度以及电池温度等实时的充电据，服务器可以实时监控充电桩的运行状态，并且可以根据这些充电数据确定充电桩是否正常运行，有利于服务器监控充电桩的工作。附图说明图1是本发明电动汽车充电桩与服务器的数据通信方法实施例的流程图。图2是应用本发明电动汽车充电桩与服务器的数据通信装置实施例的结构框图。以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。具体实施方式本发明的电动汽车充电桩与服务器的数据通信方法是应用在电动汽车充电桩以及后台服务器之间的数据通信。例如，电动汽车充电站内设置有多台充电桩，为了方便对多台充电桩进行管理，设置对多个充电站仅管理，需要设置一个服务器，通过服务器对多个充电站以及每个充电站内的多个充电桩进行管理。因此，被管理的充电桩需要与服务器进行通信，也就是进行数据交互。本实施例中，充电桩可以通过无线方式与服务器进行数据交互，例如在充电桩上设置无线模块，如3G模块或者WIFI模块等，充电桩通过无线模块向服务器发送数据。当然，充电桩也可以与服务器进行有线连接，如通过同轴电缆、光纤等连接服务器以及充电桩。由于充电桩与服务器之间需要进行数据交互，因此需要设置充电桩与服务器之间的数据通信规则，也就是充电桩与服务器之间的数据通信协议。下面，将对充电桩与服务器之间的通信协议进行详细的描述。首先，需要设定充电桩与服务器之间通信的数据包的结构，例如，一个数据包包括包头、数据长度、设备编码、标识码、数据段、数据校验码以及包尾多个部分，一个典型的例子是，上述多个部分依次排列组成数据包，即一个数据包的结构如表1所示。名字长度描述包头2字节0x0601数据长度2字节整个数据包的长度设备编码13字节设备唯一标示码标识码2字节用于区别数据类型数据段不定长需要传输的数据内容数据校验2字节标示符+数据段数据和的后两字节包尾2字节0x0f02表1根据表1的内容，一个数据包以0x0601开始，以0x0f02结束。并且，通过数据包的各个字节的内容，可以获取诸如数据长度、标识码等数据。由于服务器需要与多个充电桩进行通信，因此，为了确认当前通信的充电桩，每一个充电桩需要设置一个唯一的设备编码，不管服务器向充电桩发送数据，还是充电桩向服务器发送数据，均需要发送设备编码。数据包中的标识码是用于区分数据段的类型，例如，由充电桩向服务器发送的数据可能是注册数据、启动充电数据或者停止充电的数据等，由服务器向充电桩发送的数据可以是接受注册数据、启动数据等，因此，通过标识码可以确定所发送的数据段的类型。本实施例中，充电桩向服务器发送的数据可以是注册数据、启动充电数据、停止充电数据、故障数据、充电数据、定时数据、状态改变数据、心跳包以及离网数据纪录上传数据，下面详细介绍充电桩先服务器发送的多种数据类型。注册数据的标识码为0x1000，并且只有在充电盒连接上服务器后才发送，注册数据的数据段可以包括充电桩的设备类型、充电设备接口类型、额定功率、额定电压、经度、纬度、桩内编号、停车位号、所属电站编号、营运类型等数据，注册数据的数据段具体结构如表2所示。表2启动充电数据的标识码为0x1001，且启动充电数据的数据段可以包括启动方式、启动账号、当前电表读数等数据，启动充电的数据段结构如表3所示。表3停止充电数据的标识码为0x1002，且停止充电的数据段包括停止方式、当前电表读数的数据，停止充电数据的数据段结构如表4所示。表4故障数据的标识码为0x1003，且故障数据的数据段包括故障类型的数据，停止充电数据的数据段结构如表5所示。数据段数据长度备注故障码8字节可接受64个故障解析表5充电数据的标识码为0x1004，且充电数据的数据段包括充电类型、充电交流电压、充电直流电压等多个数据，充电数据的数据段结构如表6所示。表6定时数据的标识码为0x1005，且定时数据的数据段包括当前状态、充电盒当前电压、充电盒当前电流等多个数据，定时数据的数据段结构如表7所示。表7状态改变数据的标识码为0x1006，且状态改变数据的数据段包括当前状态的数据，状态改变数据的数据段结构如表8所示。表8心跳包数据的标识码为0x1007，且心跳包数据的数据段包括心跳包的数据，心跳包数据的数据段结构如表9所示。数据段数据长度备注心跳包1字节0～15循环发送表9离网数据纪录上传数据的标识码为0x1008，离网数据纪录上传数据发送的前提是充电桩离网不停止本次充电，直到充电完成，或者用户主动断开充电。离网数据纪录上传数据的数据段包括充电账号、本次充电总电量等多个数据，离网数据纪录上传数据的数据段结构如表10所示。表10服务器向充电桩发送的数据也遵从表1的数据格式，服务器向充电桩发送的数据包括接受注册数据、接受启动充电数据、接受停止充电数据、接受故障数据、接受充电数据、接受定时数据、接受状态改变数据、接受心跳包、接受离网数据纪录上传数据、服务器启动数据、预约数据以及远程配置数据，下面详细介绍充电桩先服务器发送的多种数据类型。接受注册数据的标识码为0x0000，接受注册数据的数据段的结构如表11所示。表11接受启动充电数据的标识码为0x0001，接受启动充电数据的数据段的结构如表12所示。数据段数据长度备注服务器返回余额4字节当前启动账号余额表12接受停止充电数据的标识码为0x0002，接受停止充电数据的数据段的结构如表13所示。数据段数据长度备注服务器返回余额4字节当前账号余额本次充电消费金额4字节本次充电消费金额表13接受故障数据的标识码为0x0003，接受故障数据的数据段的结构如表14所示。表14接受充电数据的标识码为0x0004，接受充电数据的数据段的结构如表15所示。数据段数据长度备注服务器返回实时余额4字节当前账号余额表15接受定时数据的标识码为0x0005，接受充电数据的数据段的结构如表16所示。表16接受状态改变数据的标识码为0x0006，接受状态改变数据的数据段的结构如表17所示。表17接受心跳包数据的标识码为0x0007，接受心跳包数据的数据段的结构如表18所示。数据段数据长度备注心跳包1字节0～15循环发送表18接受离网数据纪录上传数据的标识码为0x0008，接受离网数据纪录上传数据的数据段的结构如表19所示。表19以上数据段是服务器接收到充电桩发送的数据后，向充电桩发送的确认接收到数据的返回数据，也就是被动发送的数据包。本实施例中，服务器还可主动的向充电桩发送数据，例如服务器启动数据、预约数据以及远程配置数据等。服务器启动数据的标识码为0x0101，其数据段的结构如表20所示。表20服务器发送的预约数据的标识码为0x0102，其数据段的结构如表21所示。表21其中，当预约数据段中，预约数据为1开始预约是才有预约时间，停止预约数据为实时数据，立即生效，后面时间设置为0即可。服务器发送的远程配置的标识码为0x0103，用于对充电桩的参数进行远程的配置，其数据段的结构如表22所示。表22在表22中，设备类型、所属电站编号、所属地区编号、营运类型的配置值可以为0，表示不更改当前配置。以上介绍了充电桩向服务器发送的数据结构以及数据段，并且介绍了服务器向充电桩发送的数据段的结构后，结合图1介绍充电桩与服务器的数据通信方法。首先，当充电桩连接至服务器时，充电桩先执行步骤S1，发送注册数据，注册数据的结构如表2所示。由于发送的注册数据包括充电桩位置、营运类型等多种数据，因此服务器上可以记录并保存充电桩的相关参数。在充电桩向服务器发送注册数据后，服务器向充电桩返回接受注册的数据，表示充电桩的注册成功，同时服务器也记录充电桩的相关数据。当用户需要充电时，可以通过安装在手机上的应用程序向服务器发送充电请求，并且将充电桩上的充电枪连接至汽车的接口上，此时，充电桩检测到充电枪与汽车的充电接口连接，执行步骤S2，向服务器发送启动充电的数据，服务器接收到启动充电的数据后，记录用户的账号，并且查询用户的账号余额，确定用户能否进行充电。如果用户账户中余额充足，或者满足充电条件，则服务器发送接受启动充电的数据，充电桩开始充电，并且，在充电过程中，充电桩需要执行步骤S3，以第一间隔时间间隔并且持续地发送充电数据，充电数据包括充电交流电压、充电交流电流等数据，这些数据都是与汽车的电池相关的数据。由于这些数据是确保汽车电池充电过程中不会出现电压过高、温度过高等情况，因此，充电数据需要每间隔10秒发送一次，以便于服务器监控汽车的电池充电情况，并且服务器一旦发现电池出现充电电压、电流不正常的情况，将发出报警信息。并且，充电过程中还以第二间隔时间发送定时信息，定时信息包括充电盒相关的信息，如充电盒当前电压、充电盒当前电流、充电盒内部温度等。由于这些数据与充电盒相关，为了减小服务器的数据负担，定时数据可以每一分钟发送一次。当然，可以根据实际情况调节充电时间以及定时数据的发送频率，如充电数据每15秒发送一次，定时数据每30秒发送一次，这些都不影响本发明的实施。服务器接收到充电数据或者定时数据后，均发送一个返回的数据，表示接收到充电数据或者定时数据。在充电过程中，充电桩将执行步骤S4，判断充电桩是否发生故障，如发生故障，则执行步骤S5，向服务器发送故障数据，服务器接收到故障数据后将向充电桩发送接收到故障数据的返回数据，并且马上发出报警信息，由充电桩的维修人员及时对充电桩进行维修。并且，在充电桩充电过程中或者待机时，执行步骤S6，判断充电桩的状态是否改变，如充电桩的状态发生改变，则执行步骤S7，发送状态改变数据，由服务器记录充电桩当前的状态改变。本实施例中，不但充电桩可以向服务器主动发送数据，也可以是由服务器主动向充电桩发送数据，例如，服务器向充电桩发送服务器启动数据、预约数据或者远程配置数据等。因此，充电桩需要执行步骤S8，判断是否接收到服务器发送的服务器启动数据，如接收到服务器启动数据，判断充电枪已经插入到汽车的充电接口时，执行步骤S9，充电桩启动充电，即向汽车充电。如接收到服务器启动数据时，充电桩正处于充电过程中，则停止充电。另外，在充电桩待机时，还执行步骤S10，判断是否接收到服务器发送的预约数据，如接收到预约数据，例如包括预约时间等，则充电桩执行步骤S11，进入预约模式，也就是等待预约车辆进行充电，并且在预约模式下，充电桩不接收充电时间超过预约时间的充电。并且，在充电桩待机时，还执行步骤S12，判断是否接收到服务器发送的远程配置数据，如接收到远程配置数据，则执行步骤S13，进行远程配置操作。最后，充电桩执行步骤S14，判断是否充电结束，充电结束可以是汽车的电池电量充满，或者充电枪被强制拔出、充电桩断电等，如果充电结束，则执行步骤S15，结束充电，否则，在充电过程中，充电桩将持续的发送充电数据以及定时数据。当然，在充电桩连接至服务器后，需要每间隔一段时间发送一次心跳包，例如每间隔30秒发送一次心跳包，而服务器接收到心跳包后，将发送一个返回数据，表示接收到心跳包。并且，如果充电桩需要离网时，也就是充电桩需要断开与服务器的连接前，需要将充电桩当前的数据上传至服务器。下面结合图2介绍充电桩与服务器的数据通信装置，该装置包括运行在充电桩20上的注册数据发送模块21、启动充电数据发送模块22、停止充电数据发送模块23、故障数据发送模块24、充电数据发送模块25、定时数据发送模块26、状态改变数据发送模块27、心跳数据发送模块28以及离网数据上传模块29。注册数据发送模块21用于向服务器30发送注册数据，启动充电数据发送模块22用于向服务器30发送启动充电的数据，停止充电数据发送模块23用于向服务器发送停止充电的数据，而故障数据发送模块24在充电桩发生故障的情况下，向服务器发送故障数据。充电数据发送模块25在充电过程中，每间隔10秒向服务器30发送一次充电数据，而定时数据发送模块26在充电过程中每间隔一分钟向服务器30发送一次定时数据。状态改变数据发送模块27在充电桩的状态改变时向服务器30发送状态改变数据，心跳数据发送模块28是充电桩每间隔一段时间，如30秒发送一次心跳包，离网数据上传模块29是在充电桩需要与服务器30断开连接前，向服务器30发送离网数据，即充电桩当前记录的数据。服务器30运行有接受注册数据发送模块31、接受启动充电数据发送模块32、接受停止充电数据发送模块33、接受故障数据发送模块34、接受充电数据发送模块35、接受定时数据发送模块36、接受状态改变数据发送模块37、接受心跳数据发送模块38以及接受离网数据上传模块39，还运行有3个主动向充电桩发送数据的模块，包括服务器启动数据发送模块40、预约数据发送模块41以及远程配置数据发送模块42。接受注册数据发送模块31、接受启动充电数据发送模块32、接受停止充电数据发送模块33、接受故障数据发送模块34、接受充电数据发送模块35、接受定时数据发送模块36、接受状态改变数据发送模块37、接受心跳数据发送模块38以及接受离网数据上传模块39是接收到充电桩发送的数据后，向充电桩发送的表示接收到相关数据的返回数据。服务器启动数据发送模块40用于向充电桩主动发送启动数据，如充电桩接收到服务器启动数据后，根据充电枪当前的情况，进行启动充电或者停止充电，这样，可以通过服务器对充电桩进行控制，在充电桩无法进行主动启动充电或者主动停止充电时，由服务器进行主动控制，完成充电操作。预约数据发送模块41用于向充电桩20发送预约数据。由于用户预约充电时，往往只是通过手机上的APP发出预约信息，也就是服务器接收到预约信息，因此，需要由服务器30向充电桩发送预约数据，确保充电桩20能够被预约。远程配置数据发送模块42用于向充电桩20发送远程配置的数据，例如配置充电桩的参数等，以实现通过服务器30对充电桩进行配置，或者改变充电桩的配置。应用本发明实现的充电桩与服务器之间的通讯协议，可以确保充电桩与服务器之前的有效通信，并且可以让服务器及时记录充电桩的工作情况，还可以让服务器主动充电桩发送数据，满足不同情况下的充电要求。当然，上述的方案只是本发明优选的实施方案，实际应用是还可以有更多的变化，例如，充电数据、定时数据的具体数据内容可以根据实际情况进行添加、删减，这些改变都不影响本发明的实施，也应该包括在本发明的保护范围内。当前第1页1 2 3