一种电动自行车租赁系统及方法与流程

文档序号：11865703阅读：654来源：国知局

导航： X技术> 最新专利>计算;推算;计数设备的制造及其应用技术

本发明涉及电动自行车租赁技术领域，尤其是涉及一种电动自行车租赁系统及方法。

背景技术：

目前成熟的汽车租赁系统一般采用记账式方案，运营过程中每单租赁需要人工参与，无法实现自助的租赁模式。

自行车租赁系统虽然可以实现自助租赁，但是无法实现手机APP租赁，无法用于电动自行车的自动充电。

技术实现要素：

本发明的目的是为解决目前的技术方案中的汽车租赁系统的运营过程中每单租赁需要人工参与，自行车租赁系统无法实现手机APP租赁，无法用于电动自行车的自动充电的不足，提供了一种电动自行车租赁系统及方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电动自行车租赁系统，电动自行车租赁系统与第三方支付转接服务器数据连接；包括数据库服务器主机、运营平台主机、管理平台主机、管理用户PC机、通讯前置主机、分别设于每个电动自行车上的若干个车载终端、若干个用户手机和可分别与各个车载终端连接的若干个充电桩；数据库服务器主机与运营平台主机、管理平台主机数据连接，运营平台主机和管理平台主机均与管理平台主机和管理用户PC机数据连接，通讯前置主机通过无线网络与各个车载终端和各个用于手机连接；

数据库服务器主机中设有运营平台数据库和车辆管理数据库，运营平台主机与第三方支付转接服务器数据连接。

运营平台及通讯前置备机、运营平台主机负责记录当前运营车辆、租车用户、支付的相关数据，为实时信息，7×24小时处于服务状态。

管理平台主机负责所有车辆的日常管理，类似于后台日常办公系统，负责车辆的出入库、设备管理、车载智能终端密钥管理、维护、维修、客服、资讯发布、统计分析、监控等。运营平台数据需实时复制到车辆管理平台，必须7×20小时处于服务状态。

通讯前置主机负责与车载智能终端的socket通讯及信息转接，实现与第三方支付系统交互。

负责设备安全、车辆安全及通讯安全，用户在使用IC卡支付时负责IC卡报文组织上传接收，与电机控制器交互完成车辆状态的收集和上传，利用安卓系统的GPS定位功能收集车辆GPS信息及上传，控制车载智能终端的信息显示，接收车辆控制信息，并传送到电机控制器。

手机App负责平台与用户的交互，可以注册、变更、充值、支付、租/还车、查看租/还车记录、查询租车点、获取平台发布的资讯等等。

该App要求：必须7×24小时处于服务状态，运行安全可靠。需要安卓和苹果两个版本，并满足设定几种屏幕分辨率，有较好的用户体验。

本发明分为后台平台、车载终端、用户手机App三大组件，实现了车辆管理、车辆租赁流程管理、押金/租金收取和退还、车辆监控、客服管理等功能，本发明可以给客户提供卓越的用户体验，不仅仅体现在车辆骑行过程中的用户体验，还需要在后台系统与用户交互时有良好的用户体验。

因此，本发明具有可自助租赁和自动充电，实时性好，给客户提供良好的用户体验的特点。

作为优选，所述通讯前置主机包括CPU、前置主机存储器和第一无线收发器，CPU分别与第一无线收发器和前置主机存储器数据连接；所述电动自行车包括车头锁、充电桩锁、电机控制器、带动车轮旋转的电机、充电电池和电池控制器；所述车载终端包括第二无线收发器、显示屏、射频读卡器、主控芯片、租车按键、停车按键、档位控制键和存储器；主控芯片分别与租车按键、停车按键、档位控制键、显示屏、射频读卡器、第二无线收发器和存储器电连接，电机控制器分别与车头锁、电机、主控芯片、充电桩锁和电池控制器电连接，电池控制器分别与充电电池和充电桩电连接，主控芯片与充电桩电连接。

作为优选，充电桩包括充电桩锁限位滑槽，充电桩芯片，第一气缸，第二气缸，第三气缸，设于第一气缸的伸缩杆上的锁芯，设于第二气缸的伸缩杆上的控制插头，设于第三气缸的伸缩杆上的充电插头和设于限位滑槽内的到位开关；充电桩锁包括矩形块，设于矩形块的端面上的电源插座、控制插座和锁孔；充电桩芯片与电源插头、控制插头、第一气缸、第二气缸、电机和到位开关电连接，控制插座与主控芯片电连接，电源插座和电池控制器连接，控制插座与主控芯片电连接。

一种电动自行车租赁系统的方法，包括使用IC卡的租车过程和临时停车过程；

(4-1)使用IC卡的租车过程如下：

(4-1-1)在电动自行车的充电桩锁与充电桩锁定的状态下，用户按下车载终端的租车按键，显示屏显示“用户需要租车”的信息，电池控制器检测充电电池的当前电量，主控芯片获得充电电池的当前电量，若当前电量低于E时，显示屏显示“电量不足，不能租用”的信息，E为设定的电量阈值；

(4-1-2)若当前电量≥E时，显示屏显示“电量充足，可以租用”的信息，显示屏显示电动自行车的二维码并显示“请刷IC卡”的信息；

(4-1-3)用户在射频读卡器上刷卡，射频读卡器读取IC卡的卡号后，显示屏显示“成功读卡，请等待”的信息；第二无线收发器发送IC卡的卡号信息，通讯前置主机将接收到的信息传送到运营平台主机和管理平台主机中；

(4-1-4)运营平台主机和管理平台主机根据IC卡的卡号在数据库服务器主机中查询账户，如找不到账户，则自动新增账户并绑定IC卡；如账户中没有押金或押金不足，则运营平台主机通过第一无线收发器发送“押金不足，需要通过IC卡免密免签功能扣款xxx元，完成充值”的信息；

(4-1-5)第二无线收发器接收到需要充值的信息后，主控芯片控制显示屏显示“需要通过IC卡免密免签功能扣款xxx元”，用户按租车按钮确认后，通过第三方支付转接服务器完成IC卡小额免密免签扣款，并通过第一无线收发器发送“账户处理完毕”的信息；

(4-1-6)第二无线收发器接收到“账户处理完毕”的信息后，主控芯片控制显示屏显示“租车成功”的信息，主控芯片给充电桩发送开锁信号，如在充电状态，则充电桩断开充电电源；充电桩解除与充电桩锁的锁定状态；

(4-1-7)第二无线收发器发送“IC卡卡号、车载终端的编号和解锁完毕”的信息，第一无线收发器接收“IC卡卡号、车载终端的编号和解锁完毕”的信息，通讯前置主机将接收到的信息传送到运营平台主机和管理平台主机中，运营平台主机和管理平台主机存储“IC卡卡号、车载终端的编号和解锁完毕”的信息；

(4-1-8)主控芯片为电机控制器上电，显示屏显示“请提车”的信息；

(4-2)临时停车的过程：

在自行车停止的状态下，用户按下车载终端的停车按键，主控芯片通过电机控制器控制车头锁将车把锁定，使车把不能旋转；

主控芯片给电机控制器发送断电命令，电机控制器控制电机断电，第二无线收发器发送“临时停车和车载终端的编号”的信息，通讯前置主机将接收到的信息传送到运营平台主机和管理平台主机中存储；显示屏显示“停车完成”后关闭。

作为优选，还包括用户手机App租车过程：

(5-1)在电动自行车的充电桩锁与充电桩锁定的状态下，用户按下车载终端的租车按键，显示屏显示“用户需要租车”的信息，电池控制器检测充电电池的当前电量，主控芯片获得充电电池的当前电量，若当前电量低于E时，显示屏显示“电量不足，不能租用”的信息；

(5-2)若当前电量≥E时，显示屏显示“电量充足，可以租用”的信息，显示屏显示电动自行车的二维码并显示“请刷IC卡”的信息；

(5-3)用户手机App扫描显示屏二维码获取车辆信息，用户手机App得知用户无押金或押金不足，手机显示屏提示使用IC卡、支付宝账户或微信账户充值；如使用IC卡充值，则用户手机发送“要求车载终端开启射频读卡器”的消息，第一无线收发器接收到“要求车载终端开启射频读卡器”的消息后，通讯前置主机将接收到的信息传送到运营平台主机和管理平台主机中；

(5-4)运营平台主机通过通讯前置主机的第一无线收发器发送开启射频读卡器的命令，第二无线收发器收到开启射频读卡器的命令后，主控芯片控制射频读卡器开启，显示屏显示“请刷IC卡”的信息，用户刷卡后，射频读卡器读取IC卡的卡号，显示屏显示“成功读卡，请等待的信息”；第二无线收发器发送IC卡的卡号信息，通讯前置主机将接收到的信息传送到运营平台主机和管理平台主机中；

(5-5)运营平台主机和管理平台主机根据IC卡的卡号在数据库服务器主机中查询账户，如找不到账户，则自动新增账户并绑定IC卡；如没有押金或押金不足，则运营平台主机均通知第三方支付转接服务器给IC卡的电子钱包扣款或小额免密免签扣款，并通过第一无线收发器发送“账户处理完毕”的信息；

(5-6)第二无线收发器接收到“账户处理完毕”的信息后，显示屏显示“租车成功”的信息，主控芯片给充电桩发送开锁信号，如在充电状态，则充电桩断开充电电源；充电桩解除与充电桩锁的锁定状态，第二无线收发器发送“IC卡卡号、车载终端的编号和解锁完毕”的信息，第一无线收发器接收“IC卡卡号、车载终端的编号和解锁完毕”的信息，通讯前置主机将接收到的信息传送到运营平台主机和管理平台主机中，运营平台主机和管理平台主机存储“IC卡卡号和解锁完毕”的信息；

(5-7)主控芯片为电机控制器上电，显示屏显示“请提车”的信息。

用户将电动自行车的充电桩锁插入限位滑槽中，到位开关检测充电桩锁的位置，当充电桩锁到位后，充电桩芯片控制第一气缸带动锁芯伸入锁孔中，第二气缸带动控制插头伸入控制插座中，第三气缸带动充电插头插入电源插头中；

充电桩芯片发送“锁车成功”的信息给主控芯片，第二无线收发器发送“锁车成功”的信息，第一无线收发器接收“锁车成功”的信息，通讯前置主机将接收到的信息传送到运营平台主机和管理平台主机中；

运营平台主机计算本次租用时长，支付的租金和账户余额并通过第三方支付转接服务器第一无线收发器发送；第二无线收发器接收本次租用时长、支付的租金和账户余额；显示屏显示“本次租用时长，支付的租金，账户余额和还车成功”的信息。

作为优选，还包括临时停车后的车辆续用过程：

在车头锁将车把锁定的状态下，用户按下车载终端的租车按键，显示屏显示电动自行车的二维码及“请刷IC卡”的信息；或用手机APP扫描二维码；

当刷IC卡时，第二无线收发器发送“车载终端的编号和车辆续用”的信息；

当手机APP扫描二维码时，手机发送“车载终端的编号和车辆续用”的信息；第一无线收发器接收“车载终端的编号和车辆续用”的信息；

通讯前置主机将接收到的信息传送到运营平台主机和管理平台主机中，运营平台主机和管理平台主机存储“车载终端的编号和车辆续用”的信息，当用户刷卡的卡号或者用户APP绑定的IC卡卡号与车载终端关联的IC卡卡号一致时，第一无线收发器发送“可以续用”的信息；

第二无线收发器收到“可以续用”的信息后，主控芯片通过电机控制器控制车头锁开锁，车把重新正常转动；主控芯片为电机控制器上电，显示屏显示“请提车”的信息。

还包括手机APP和后台的信息交互过程：

包括注册、登录、绑定IC卡、取消绑定IC卡、账户充值、扫描二维码租车、扫描二维码续用、查询可租用电动自行车位置、查询租用纪律、查询充值、查询骑行轨迹和推送信息。

在充电的过程中，充电桩检测充电电压，当检测到充电电压大于43v时，充电桩中断给充电电池的充电，充电桩向主控芯片发送“电池充电已完成”的信息。

作为优选，电动自行车还包括脚踏板传感器，通过CAN总线与主控芯片电连接；还包括电动自行车档位控制过程：

电动自行车的档位为L1，L2，…，Ln，当用户每次按下车载终端的档位按键，电动自行车的档位按照档位序号增加的顺序依次变化，当档位序号达到n后，档位重新从L1至Ln依次变化；

在电动自行车被骑行的过程中，脚踏板传感器检测当前档位信号，电机控制器获得当前档位Li，i∈[1，...，n]，用户每次按下车载终端的档位按键，主控芯片给电机控制器发送“档位调节”的信息，电机控制器控制电机按照Li+1的档位工作，显示屏显示“档位为i+1”的信息。

作为优选，还包括如下步骤：

每个电动自行车的主控芯片统计电动自行车距离当前日期7天内每天的被借次数K₁，K₂，...，K₇；设定与K₁，K₂，...，K₇对应的加权系数分别为Δ₁，Δ₂，…，Δ₇；

利用公式计算借车频率系数K，设定每个电动自行车的基础电量为A，利用公式W＝A(1+K)计算电动自行车的基础电量阈值；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T；

在充电的过程中，电池控制器读取充电电池当前电量B，主控芯片计算Bm₁+Tm₁，m₁和m₂为设定的加权系数，当Bm₁+Tm₁≥W则主控芯片给充电桩芯片发送“停止充电”的信息，充电桩芯片控制第三气缸带动充电插头脱离电源插座。

作为优选，还包括如下步骤：

每个充电桩上还设有温度传感器，充电桩还包括存储器和控制器；

(10-1)存储器中设有温度阈值T′，充电桩芯片采集温度传感器检测的温度信号S(t)；

(10-2)充电桩芯片在S(t)中选取若干个时间间隔为Δt的采样值，各个采样值按照时间先后顺序排列构成检测信号I(t)；

对于I(t)中第一个采样值和最后一个采样值之外的每个采样值ES(t₁)，利用公式计算平稳系数ratio；

充电桩芯片中预先设有依次增大的权重阈值0.5，1和1.5；

对于ratio位于[1-A1，1+A1]范围内的采样值，将采样值修正为B1 ES(t₁)，B1为小于0.4的实数；

对于ratio位于(0.5，1-A1)或(1+A1，1.5)范围内的采样值，将采样值修正为B2 ES(t₁)，

用修正过的各个采样值代替I(t)中的对应采样值，得到经过修正的检测信号I(t)；

(10-3)将I(t)输入预存于存储器中的相干共振系统模型中，其中，V_T是放电阈值常量，τ是细胞膜时间常数，μτ是静息电位，ξ(t)是高斯噪声；当V_R＜V_T时，V_R是放电后细胞膜静息电位，M(t)是共振模型的谐振子，其定义为：

中，使相干共振系统模型产生共振，得到V(t)；

(10-4)充电桩芯片利用相干共振系数计算公式计算R(t)，其中，[V(t+y/2)]′为[V(t+y/2)]的共轭复数，T₀为积分周期，ε为频率，y为常数；

(10-5)充电桩芯片画出R(t)的相干共振曲线，充电桩芯片选取相干共振系数最大值Pmax，选取与Pmax相对应的噪声强度作为相干共振系数特征值M，将M存储到存储器中；

(10-6)当M＜T′，则充电桩将A用C1替换，C1＞A。

因此，本发明具有如下有益效果：可自助租赁和自动充电，实时性好，给客户提供良好的用户体验。

附图说明

图1是本发明的一种系统结构图；

图2是本发明的一种原理框图；

图3是本发明的使用IC卡租车的一种流程图；

图4是本发明的充电桩的一种结构示意图；

图5是本发明的锁芯、控制插头和充电插头的一种结构示意图。

图中：数据库服务器主机2、运营平台主机4、管理平台主机5、管理用户PC机6、通讯前置主机7、车载终端8、用户手机9、充电桩10、CPU 71、第一无线收发器72、前置主机存储器73、第二无线收发器81、显示屏82、射频读卡器83、主控芯片84、租车按键85、停车按键86、档位控制键87、存储器88、充电桩锁限位滑槽101、充电桩芯片102、第一气缸103、第二气缸104、第三气缸105、锁芯106、控制插头107、充电插头108、到位开关109、充电桩锁110、电机控制器111、电机112、充电电池113、电池控制器114、车头锁115、脚踏板传感器116。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1

如图1、图2、图4所示的实施例是一种电动自行车租赁系统，电动自行车租赁系统与第三方支付转接服务器数据连接；包括数据库服务器主机2、运营平台主机4、管理平台主机5、管理用户PC机6、通讯前置主机7、分别设于每个电动自行车上的20000个车载终端8、10000个用户手机9和可分别与各个车载终端连接的9000个充电桩10；数据库服务器主机与运营平台主机、管理平台主机数据连接，运营平台主机和管理平台主机均与管理平台主机和管理用户PC机数据连接，通讯前置主机通过无线网络与各个车载终端和各个用于手机连接；

数据库服务器主机中设有运营平台数据库和车辆管理数据库，运营平台主机与第三方支付转接服务器数据连接。

如图2所示，通讯前置主机包括CPU71、前置主机存储器73和第一无线收发器72，CPU分别与第一无线收发器和前置主机存储器数据连接；电动自行车包括车头锁115、充电桩锁110、电机控制器111、带动车轮旋转的电机112、充电电池113和电池控制器114；所述车载终端包括第二无线收发器81、显示屏82、射频读卡器83、主控芯片84、租车按键85、停车按键86、档位控制键87和存储器88；主控芯片分别与租车按键、停车按键、档位控制键、显示屏、射频读卡器、第二无线收发器和存储器电连接，电机控制器分别与车头锁、电机、主控芯片、充电桩锁和电池控制器电连接，电池控制器分别与充电电池和充电桩电连接，主控芯片与充电桩电连接。。

如图3所示，一种电动自行车租赁系统的控制方法，包括使用IC卡的租车过程：

步骤100，电量检测及判断可否租用

在电动自行车的充电桩锁与充电桩锁定的状态下，用户按下车载终端的租车按键，显示屏显示“用户需要租车”的信息，电池控制器检测充电电池的当前电量，主控芯片获得充电电池的当前电量，若当前电量低于E时，显示屏显示“电量不足，不能租用”的信息，E为设定的电量阈值；E为电池容量的80％；

步骤200，提示刷卡

若当前电量≥E时，显示屏显示“电量充足，可以租用”的信息，显示屏显示电动自行车的二维码并显示“请刷IC卡”的信息；

步骤300，提取IC卡信息

用户在射频读卡器上刷卡，射频读卡器读取IC卡的卡号后，显示屏显示“成功读卡，请等待”的信息；第二无线收发器发送IC卡的卡号信息，通讯前置主机将接收到的信息传送到运营平台主机和管理平台主机中；

步骤400，查找账户、新增账户或扣款

运营平台主机和管理平台主机根据IC卡的卡号在数据库服务器主机中查询账户，如找不到账户，则自动新增账户并绑定IC卡；如账户中没有押金或押金不足，则运营平台主机通过第一无线收发器发送“押金不足，需要通过IC卡免密免签功能扣款xxx元，完成充值”的信息；

步骤500，IC卡扣款前确认

第二无线收发器接收到需要充值的信息后，主控芯片控制显示屏显示“需要通过IC卡免密免签功能扣款xxx元”，用户按租车按钮确认后，通过第三方支付转接服务器完成IC卡小额免密免签扣款，并通过第一无线收发器发送“账户处理完毕”的信息；

步骤600，开锁

第二无线收发器接收到“账户处理完毕”的信息后，主控芯片控制显示屏显示“租车成功”的信息，主控芯片给充电桩发送开锁信号，如在充电状态，则充电桩断开充电电源；充电桩解除与充电桩锁的锁定状态；

步骤700，上送IC卡卡号、车载终端的编号和解锁完毕的信息

第二无线收发器发送“IC卡卡号、车载终端的编号和解锁完毕”的信息，第一无线收发器接收“IC卡卡号、车载终端的编号和解锁完毕”的信息，通讯前置主机将接收到的信息传送到运营平台主机和管理平台主机中，运营平台主机和管理平台主机存储“IC卡卡号、车载终端的编号和解锁完毕”的信息；

步骤800，给电机控制器上电及提示提车

主控芯片为电机控制器上电，显示屏显示“请提车”的信息。

临时停车的过程：

在自行车停止的状态下，用户按下车载终端的停车按键，主控芯片通过电机控制器控制车头锁将车把锁定，使车把不能旋转；

还包括用户手机App租车过程：

(5-2)若当前电量≥E时，显示屏显示“电量充足，可以租用”的信息，显示屏显示电动自行车的二维码并显示“请刷IC卡”的信息；

(5-7)主控芯片为电机控制器上电，显示屏显示“请提车”的信息。

实施例2

实施例2包括实施例1的所有结构和方法部分，实施例2的充电桩包括如图4所示的充电桩锁限位滑槽101，如图2所示的充电桩芯片102，第一气缸103，第二气缸104，第三气缸105，设于第一气缸的伸缩杆上的锁芯106，设于第二气缸的伸缩杆上的如图5所示的控制插头107，设于第三气缸的伸缩杆上的充电插头108和设于限位滑槽内的到位开关109；充电桩锁包括矩形块，设于矩形块的端面上的电源插座、控制插座和锁孔；充电桩芯片与电源插头、控制插头、第一气缸、第二气缸、电机和到位开关电连接，控制插座与主控芯片电连接，电源插座和电池控制器连接，控制插座与主控芯片电连接。实施例2还包括还车过程：

还包括临时停车的过程和临时停车后的车辆续用过程；

还包括临时停车后的车辆续用过程：

在车头锁将车把锁定的状态下，用户按下车载终端的租车按键，显示屏显示电动自行车的二维码及“请刷IC卡”的信息；或用手机APP扫描二维码；

当刷IC卡时，第二无线收发器发送“车载终端的编号和车辆续用”的信息；

当手机APP扫描二维码时，手机发送“车载终端的编号和车辆续用”的信息；第一无线收发器接收“车载终端的编号和车辆续用”的信息；

如图2所示，电动自行车还包括脚踏板传感器116，通过CAN总线与主控芯片电连接；还包括电动自行车档位控制过程：

电动自行车的档位为L1，L2，…，Ln，当用户每次按下车载终端的档位按键，电动自行车的档位按照档位序号增加的顺序依次变化，当档位序号达到n后，n＝5，档位重新从L1至Ln依次变化；

实施例3

实施例3包括实施例2的所有结构及方法部分，实施例3还包括如下步骤：

每个电动自行车的主控芯片统计电动自行车距离当前日期7天内每天的被借次数K₁，K₂，...，K₇；设定与K₁，K₂，...，K₇对应的加权系数分别为Δ₁，Δ₂，...，Δ₇；

实施例3中，Δ₁，Δ₂，...，Δ₇分别为0.4，0.5，0.5，0.4，0.3，0.6，0.7，K₁，K₂，...，K₇分别为15，17，18，11，12，26，30。

利用公式计算借车频率系数K＝0.543，设定每个电动自行车的基础电量为A＝50％，利用公式W＝A(1+K)＝50％(1+0.543)＝77.15％计算电动自行车的基础电量阈值；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T；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T为1小时。

设定m₁＝0.9，m₂＝0.05，若当前车辆的充电电池当前电量B为50％，那么Bm₁+Tm₂＝0.9×50％+0.05×1＝50％，小于77.15％的基础电量阈值，判定为需要充电，汽车充电桩对电动汽车进行充电。

若当前车辆的充电电池当前电量B为82％，那么Bm₁+Tm₁＝0.9×80％+0.05×1＝78.8％，大于77.15％的基础电量阈值，则主控芯片给充电桩芯片发送“停止充电”的信息，充电桩芯片控制第三气缸带动充电插头脱离电源插座。

实施例4

实施例4包括实施例1的所有结构和步骤部分，还包括如下步骤：

还包括如下步骤：