一种换电鉴权方法、系统、设备及存储介质与流程

1.本发明涉及换电技术领域，特别涉及一种换电鉴权方法、系统、设备及存储介质。


背景技术：

2.换电过程中，存在车与云之间网络不稳定等原因导致读取电池sn无效的情况，此时无法完成车辆电池的鉴权工作。


技术实现要素：

3.本发明提供一种换电鉴权方法、系统、设备及存储介质，以便解决换电过程中电池资产混换的资产安全问题。
4.本发明实施例提供了一种换电鉴权方法，所述方法包括：
5.换电站获取换电车辆的换电车辆信息和亏电电池信息，并向换电平台发送包含换电站信息、换电车辆信息及亏电电池信息的鉴权请求；
6.所述换电平台根据所述鉴权请求中的换电站信息，获取鉴权策略，并利用所述鉴权策略对所述换电车辆信息和所述亏电电池信息进行鉴权，得到鉴权结果；
7.所述换电平台将所述鉴权结果发送给所述换电站，使所述换电站根据所述鉴权结果确定是否允许所述换电车辆进行换电。
8.优选地，还包括：
9.所述换电车辆与所述换电站之间建立第一通信链路，所述换电站与所述换电平台之间建立第二通信链路。
10.优选地，所述换电站获取换电车辆的换电车辆信息和亏电电池信息包括：
11.所述换电站通过所述第一通信链路接收所述换电车辆发送的包含换电车辆信息和亏电电池信息的换电请求；或者
12.所述换电站读取所述换电车辆的换电车辆信息和亏电电池信息；
13.其中，所述换电车辆信息包括车辆识别码、车牌号、射频识别rfid码、车队信息、车型；所述亏电电池信息包括电池产品序列号sn和电池荷电状态soc。
14.优选地，所述换电平台根据所述鉴权请求中的换电站信息，获取鉴权策略，并利用所述鉴权策略对所述换电车辆信息和所述亏电电池信息进行鉴权，得到鉴权结果包括：
15.所述换电平台根据所述鉴权请求中的换电站信息，从预置的鉴权策略表中获取与所述换电站信息相对应的鉴权策略；
16.所述换电平台根据所述鉴权策略对所述换电车辆信息和所述亏电电池信息进行鉴权，得到鉴权结果；
17.其中，所述换电站信息包括换电站id、换电站位置。
18.优选地，所述鉴权策略表包括换电站信息、鉴权策略场景以及鉴权策略；其中，所述换电平台根据所述鉴权请求中的换电站信息，从预置的鉴权策略表中获取与所述换电站信息相对应的鉴权策略包括：
19.所述换电平台根据所述鉴权请求中的换电站信息，从预置的鉴权策略表中获取与所述换电站信息相对应的鉴权策略场景，并根据所述鉴权策略场景，确定与所述鉴权策略场景对应的鉴权策略；
20.所述鉴权策略包括强鉴权策略和弱鉴权策略；所述强鉴权策略是指所述换电车辆信息和所述亏电电池信息均鉴权成功；所述弱鉴权策略是指所述换电车辆信息或所述亏电电池信息鉴权成功。
21.优选地，所述换电平台利用所述鉴权策略对所述换电车辆信息和所述亏电电池信息进行鉴权，得到鉴权结果包括：
22.当鉴权策略为强鉴权策略时，所述换电平台分别对所述换电车辆信息和所述亏电电池信息进行鉴权，若所述换电车辆信息和所述亏电电池信息均鉴权通过时，则鉴权结果为鉴权成功，否则，鉴权结果为鉴权失败；
23.当鉴权策略为弱鉴权策略时，所述换电平台分别对所述换电车辆信息和所述亏电电池信息进行鉴权，若所述换电车辆信息和/或所述亏电电池信息鉴权通过时，则鉴权结果为鉴权成功，否则，鉴权结果为鉴权失败。
24.优选地，所述换电站根据所述鉴权结果确定是否允许所述换电车辆进行换电包括：
25.当鉴权结果是鉴权成功时，所述换电站允许所述换电车辆进行换电；
26.当鉴权结果是鉴权失败时，所述换电站不允许所述换电车辆进行换电。
27.本技术实施例提供的一种换电鉴权系统，包括：
28.换电站，用于获取换电车辆的换电车辆信息和亏电电池信息，并向换电平台发送包含换电站信息、换电车辆信息及亏电电池信息的鉴权请求；
29.换电平台，用于根据所述鉴权请求中的换电站信息，获取鉴权策略，并利用所述鉴权策略对所述换电车辆信息和所述亏电电池信息进行鉴权，得到鉴权结果；以及将所述鉴权结果发送给所述换电站，使所述换电站根据所述鉴权结果确定是否允许所述换电车辆进行换电。
30.本技术实施例提供的一种电子设备，包括：存储器；处理器；以及计算机程序；其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现一种换电鉴权方法。
31.本技术实施例提供的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序；所述计算机程序被处理器执行以实现一种换电鉴权方法。
32.本发明的有益效果是，通过建立一条更为稳定的通信通路，即从车到站再到云的方式。换电时车与站必然是以良好通信为前提的，站与云之间也是如此。在现有车与云直连通信方式上，修改tbox与站控间的通信协议，增加车站云的通信链路，保障鉴权过程有效完成。
附图说明
33.图1是本发明提供的一种换电鉴权方法的流程图；
34.图2是本发明提供的一种换电鉴权系统的示意图；
35.图3是本发明提供的一种换电鉴权方法的详细流程图。
具体实施方式
36.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特有的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。
37.图1是本发明提供的一种换电鉴权方法的流程图，如图1所示，包括：
38.步骤s101：换电站获取换电车辆的换电车辆信息和亏电电池信息，并向换电平台发送包含换电站信息、换电车辆信息及亏电电池信息的鉴权请求；
39.步骤s102：所述换电平台根据所述鉴权请求中的换电站信息，获取鉴权策略，并利用所述鉴权策略对所述换电车辆信息和所述亏电电池信息进行鉴权，得到鉴权结果；
40.步骤s103：所述换电平台将所述鉴权结果发送给所述换电站，使所述换电站根据所述鉴权结果确定是否允许所述换电车辆进行换电。
41.本发明实施例还包括：所述换电车辆与所述换电站之间建立第一通信链路，所述换电站与所述换电平台之间建立第二通信链路。
42.更进一步地，所述换电车辆与所述换电站之间的通信接口采用基于tcp/ip socket的通信方式实现，按照长连接工作模式。所述换电车辆与所述换电站可部署在同一个或者不同的企业网络环境中，可以通过局域网或者互联网实现互相连接。
43.采用server/client的通信方式：
44.1)tbox作为客户端client方；
45.2)站控作为服务器server方；
46.通信规约
47.1)通信数据报文采用二进制格式；
48.2)客户端client方自动向服务器server方提出连接请求，连接成功后，采用推送方式，向服务器server方发送协议数据包；
49.3)一律采用单包传输方式，不采用多包传输方式；
50.4)客户端client方的发送模式和频率可以设置；
51.5)对接收的数据包需进行合法性校验，包括通信长度、校验和计算，命令代码等多个属性的合法性校验；
52.6)客户端需要自动维护通信连接状态的有效性，在初始化和断链以后，自动进行连接尝试，直到连接恢复。
53.心跳包机制：
54.客户端在成功连接到服务器后，需要设置单独任务机制检测通信连接的稳定可靠性，定期向服务器发送心跳包，服务器正常情况下给出应答，如果10次没有应答，服务器的连接失效，客户端必须复位连接重新向服务器申请连接请求。心跳间隔时间为2秒和超时次数为10次，超时时间为20秒。
55.心跳包实现功能如下：
56.1)客户端定时向服务器发送心跳包，服务器按照要求返回心跳响应给车载换电控制器。
57.2)客户端发送心跳包后，开始计数，计数达到10次，认为心跳超时，关闭当前连接，恢复连接工作状态，自动重新发起tcp连接。
58.所述换电站与所述换电平台之间建立第二通信链路包括：所述换电站与所述换电平台之间通过无线通信建立第二通信链路。
59.所述换电站通过所述第二通信链路请求上行报文向换电平台发送启动请求，换电平台通过所述第二通信链路响应下行报文回复是否允许本次换电。
60.具体地说，所述换电站获取换电车辆的换电车辆信息和亏电电池信息包括：所述换电站通过所述第一通信链路接收所述换电车辆发送的包含换电车辆信息和亏电电池信息的换电请求；或者所述换电站读取所述换电车辆的换电车辆信息和亏电电池信息；其中，所述换电车辆信息包括车辆识别码、车牌号、射频识别rfid码、车队信息、车型；所述亏电电池信息包括电池产品序列号sn和电池荷电状态soc。
61.其中，所述换电平台根据所述鉴权请求中的换电站信息，获取鉴权策略，并利用所述鉴权策略对所述换电车辆信息和所述亏电电池信息进行鉴权，得到鉴权结果包括：所述换电平台根据所述鉴权请求中的换电站信息，从预置的鉴权策略表中获取与所述换电站信息相对应的鉴权策略；所述换电平台根据所述鉴权策略对所述换电车辆信息和所述亏电电池信息进行鉴权，得到鉴权结果；其中，所述换电站信息包括换电站id、换电站位置。
62.进一步地，所述鉴权策略表包括换电站信息、鉴权策略场景以及鉴权策略；其中，所述换电平台根据所述鉴权请求中的换电站信息，从预置的鉴权策略表中获取与所述换电站信息相对应的鉴权策略包括：所述换电平台根据所述鉴权请求中的换电站信息，从预置的鉴权策略表中获取与所述换电站信息相对应的鉴权策略场景，并根据所述鉴权策略场景，确定与所述鉴权策略场景对应的鉴权策略；所述鉴权策略包括强鉴权策略和弱鉴权策略；所述强鉴权策略是指所述换电车辆信息和所述亏电电池信息均鉴权成功；所述弱鉴权策略是指所述换电车辆信息或所述亏电电池信息鉴权成功。
63.鉴权策略表
[0064][0065]
更进一步地，所述换电平台利用所述鉴权策略对所述换电车辆信息和所述亏电电池信息进行鉴权，得到鉴权结果包括：当鉴权策略为强鉴权策略时，所述换电平台分别对所述换电车辆信息和所述亏电电池信息进行鉴权，若所述换电车辆信息和所述亏电电池信息均鉴权通过时，则鉴权结果为鉴权成功，否则，鉴权结果为鉴权失败；当鉴权策略为弱鉴权策略时，所述换电平台分别对所述换电车辆信息和所述亏电电池信息进行鉴权，若所述换电车辆信息和/或所述亏电电池信息鉴权通过时，则鉴权结果为鉴权成功，否则，鉴权结果为鉴权失败。
[0066]
其中，所述换电站根据所述鉴权结果确定是否允许所述换电车辆进行换电包括：当鉴权结果是鉴权成功时，所述换电站允许所述换电车辆进行换电；当鉴权结果是鉴权失败时，所述换电站不允许所述换电车辆进行换电。
[0067]
图2是本发明提供的一种换电鉴权系统的示意图，如图2所示，包括：换电站，用于获取换电车辆的换电车辆信息和亏电电池信息，并向换电平台发送包含换电站信息、换电车辆信息及亏电电池信息的鉴权请求；换电平台，用于根据所述鉴权请求中的换电站信息，获取鉴权策略，并利用所述鉴权策略对所述换电车辆信息和所述亏电电池信息进行鉴权，得到鉴权结果；以及将所述鉴权结果发送给所述换电站，使所述换电站根据所述鉴权结果确定是否允许所述换电车辆进行换电。
[0068]
本技术实施例提供的一种电子设备，包括：存储器；处理器；以及计算机程序；其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现一种换电鉴权方法。
[0069]
本技术实施例提供的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序；所述计算机程序被处理器执行以实现一种换电鉴权方法。
[0070]
图3是本发明提供的一种换电鉴权方法的详细流程图，如图3所示，包括：
[0071]
步骤一、当换电车辆的换电控制器连接至换电站wifi时，换电控制器主动上送心跳报文(0x01),心跳为周期发送，站控(换电站)回复相应的心跳数据(0x02)；
[0072]
步骤二、当换电平台下发换电控制指令至换电站站控时，换电站站控向平台推送换电站信息、即将换电车辆的信息及取下的亏电电池信息；
[0073]
步骤三、换电平台将获取到的电池信息、换电站信息、换电车辆信息，推送至鉴权服务器；
[0074]
步骤四、用准备换电的换电站信息在鉴权服务器中查找对应的鉴权策略；
[0075]
鉴权策略分为封闭站策略、专用站策略、开放公共站策略等，根据不同场景，调取不同的鉴权策略，对场景范围内的车、电池、换电站进行鉴权策略；
[0076]
强鉴权指的是对车、电池、换电站均需进行精准的鉴权校验；
[0077]
弱鉴权指的是对车辆或电池不进行精准鉴权校验，而仅对其他元素完成精准鉴权，部分通过即视为通过；根据实际业务运营场景需要，来自行配置。例如，弱鉴权在对车辆不进行精准鉴权校验，而仅对换电站和电池完成精准鉴权；弱鉴权在对电池不进行精准鉴权校验，而仅对换电站和车辆完成精准鉴权。
[0078]
步骤五、获取鉴权策略，并与获取的换电车辆、亏电电池信息进行比对；
[0079]
若鉴权策略与换电车辆和亏电电池信息中任一或两者比对失败，则返回鉴权结果为失败，并生成禁止换电指令下发给换电站。
[0080]
步骤六、完成鉴权，并确定车辆和电池的使用权限；
[0081]
若接入设备的换电车辆和亏电电池信息中任一或两者使用权限未通过，则返回鉴权结果为失败，并生成禁止换电指令下发给换电站。
[0082]
步骤七、接入设备的换电车辆和电池的识别码在白名单中，鉴权通过，换电平台推送消息给换电站站控，允许车辆启动换电。
[0083]
若接入设备的换电车辆和亏电电池信息识别码中任一或两者使用权限未通过，则返回鉴权结果为失败，并生成禁止换电指令下发给换电站。
[0084]
其中，换电平台下发换电预校验请求给站控，检查当前车辆在站上是否具备换电条件，具体是通过request上行报文与response下行报文来实现预校验是否通过。
[0085]
本发明在实现换电鉴权方法之前，还包括换电站搜索电动车辆的处理步骤，包括：
[0086]
步骤s1001：云平台接收换电站发送的包含换电站id和搜索距离范围信息的换电搜索请求，并根据所述搜索请求中的换电站id，从换电站数据库中获取所述换电站信息；
[0087]
步骤s1002：所述云平台根据所述换电站信息和所述搜索距离范围信息，从电动车辆数据库中获取多个电动车辆信息；
[0088]
步骤s1003：所述云平台根据每个电动车辆信息，生成对应的换电服务信息，并将所述换电服务信息发送给每个电动车辆终端。
[0089]
所述换电服务信息包含换电站信息，在所述每个电动车辆终端接收到包含换电站信息的所述换电服务信息后，根据所述电动车辆信息和所述换电站信息向所述换电站发送应答服务请求或拒绝服务请求。
[0090]
本发明实施例还包括：当所述换电站接收到电动车辆终端发送的拒绝服务请求后，所述换电站获取所述电动车辆终端对应的电动车辆信息，并通过无线通信将所述电动
车辆终端对应的电动车辆信息发送给其周围其他换电站，使所述其他换电站向所述电动车辆终端发送包含换电站信息的换电服务信息，使所述电动车辆终端接收到包含换电站信息的所述换电服务信息后，根据所述电动车辆信息和所述换电站信息向所述换电站发送应答服务请求或拒绝服务请求；或者，当所述换电站接收到电动车辆终端发送的拒绝服务请求后，所述换电站获取所述电动车辆终端对应的电动车辆信息，并通过无线通信获取其周围其他换电站的换电站信息，并将所述其他换电站的换电站信息发送给所述电动车辆终端，使所述电动车辆终端根据所述电动车辆信息和所述换电站信息向所述换电站发送应答服务请求或拒绝服务请求。
[0091]
本发明实施例还包括：所述每个换电站周期性向距离范围内的电动车辆终端广播其换电站信息，使接收到所述换电站信息的电动车辆终端根据所述电动车辆信息和所述换电站信息向所述换电站发送应答服务请求或拒绝服务请求。
[0092]
具体地说，所述换电站数据库包括换电站id和换电站信息，其中，所述换电站信息包含换电站地理位置、电池总数量、当前每个电池电量、当前可用电池数量、当前电动车辆换电时间、为每个电动车辆换电的换电总时间、当前待换电的电动车辆数量；所述电动车辆数据库包含电动车辆终端信息和电动车辆信息，其中，所述电动车辆信息包括编号信息、车牌照信息、当前地理位置信息、当前电量信息。
[0093]
本发明实施例还包括：所述电动车辆终端实时获取电动车辆信息，并将所述电动车辆信息周期性发送至所述云平台，使所述云平台周期性更新所述电动车辆终端对应的电动车辆信息；所述换电站实时获取换电站信息，并将所述换电站id和所述换电站信息周期性发送至所述云平台，使所述云平台实时更新所述换电站id对应的换电站信息。
[0094]
具体地说，所述云平台根据所述换电站信息和所述搜索距离范围信息，从电动车辆数据库中获取多个电动车辆信息包括：所述云平台根据所述换电站信息中的换电站地理位置和所述搜索距离范围信息，确定电动车辆搜索地理位置区域范围；所述云平台根据所述电动车辆搜索地理位置区域范围，从电动车辆数据库中查询符合所述电动车辆搜索区域内的多个电动车辆，并从电动车辆数据库中获取符合所述电动车辆搜索区域内的每个电动车辆的电动车辆信息。
[0095]
此外，需要指出的是，所述云平台是指某个地理位置范围内所相对应的云平台，当电动车辆移动到其他地理位置范围内时，将自动从当前云平台切换到其他云平台上进行数据管理，从而解决云平台数据量大的技术问题。
[0096]
进一步地，所述云平台根据所述电动车辆搜索地理位置区域范围，从电动车辆数据库中查询符合所述电动车辆搜索区域内的多个电动车辆包括：所述云平台将所述换电站信息中的换电站地理位置转换成由m个字母组成的hash值数据，并根据所述搜索距离范围信息，从所述hash值数据的m个字母中提取前n个字母，得到由n个字母组成的hash值数据；所述云平台根据用户配置的搜索精度，确定搜索区域的多边形形状，并将所述电动车辆搜索地理位置区域范围转换成所述多边形形状的搜索地理位置区域范围；所述云平台根据所述由n个字母组成的hash值数据和所述多边形形状的搜索地理位置区域范围，从所述电动车辆数据库中查询符合在所述多边形形状的搜索地理位置区域范围的多个电动车辆；其中，所述m、n均为正整数，且m大于或等于n。
[0097]
具体地说，所述云平台根据每个电动车辆信息，生成对应的换电服务信息，并将所
述换电服务信息发送给每个电动车辆终端包括：根据每个电动车辆信息中的当前电量信息，确定所述电动车辆的电量级别；所述云平台根据所述电动车辆的电量级别生成对应的换电服务信息，并将所述换电服务信息发送给所述电动车辆终端。其中，所述云平台根据所述电动车辆的电量级别生成对应的换电服务信息包括：当所述电动车辆的电量级别为高电量级别时，所述云平台根据所述电动车辆的当前电量信息，估算所述电动车辆当前可行驶距离范围，并根据所述电动车辆当前可行驶距离范围和所述电动车辆当前地理位置信息，搜索对应的换电站信息，并将所述换电站信息发送给所述电动车辆；当所述电动车辆的电量级别为低电量级别时，所述云平台根据所述电动车辆当前地理位置信息和所述电动车辆当前可行驶距离，搜索距离所述电动车辆最近地理位置的换电站信息，并将所述换电站信息发送给所述电动车辆。
[0098]
本发明在实现换电鉴权方法之前，还包括电动车辆搜索换电站的处理步骤，包括：
[0099]
步骤s2001：云平台接收并根据电动车辆终端发送的包含搜索距离范围信息的换电搜索请求，从电动车辆数据库中获取与所述电动车辆终端对应的电动车辆信息；
[0100]
步骤s2002：所述云平台根据所述电动车辆终端对应的电动车辆信息和所述搜索距离范围信息，从换电站数据库中获取多个换电站信息，并将所述多个换电站信息发送给所述电动车辆终端；
[0101]
步骤s2003：所述电动车辆终端根据用户从所述多个换电站信息中选取的换电站信息，生成对应的换电服务信息，并将所述换电服务信息发送给所选取的换电站。
[0102]
具体地说，所述换电站数据库包括换电站id和换电站信息，其中，所述换电站信息包含换电站地理位置、电池总数量、当前每个电池电量、当前可用电池数量、当前电动车辆换电时间、为每个电动车辆换电的换电总时间、当前待换电的电动车辆数量；所述电动车辆数据库包含电动车辆终端信息和电动车辆信息，其中，所述电动车辆信息包括编号信息、车牌照信息、当前地理位置信息、当前电量信息。
[0103]
本发明实施例还包括：所述电动车辆终端实时获取电动车辆信息，并将所述电动车辆信息周期性发送至所述云平台，使所述云平台周期性更新所述电动车辆终端对应的电动车辆信息；所述换电站实时获取换电站信息，并将所述换电站id和所述换电站信息周期性发送至所述云平台，使所述云平台实时更新所述换电站id对应的换电站信息。
[0104]
具体地说，所述云平台根据所述电动车辆终端对应的电动车辆信息和所述搜索距离范围信息，从换电站数据库中获取多个换电站信息包括：所述云平台根据所述电动车辆信息中的当前地理位置信息和所述搜索距离范围信息，确定换电站搜索地理位置区域范围；所述云平台根据所述换电站搜索地理位置区域范围，从换电站数据库中查询符合所述换电站搜索区域内的多个换电站，并从换电站数据库中获取符合所述换电站搜索区域内的每个换电站的换电站信息。
[0105]
更进一步地，所述云平台根据所述换电站搜索地理位置区域范围，从换电站数据库中查询符合所述换电站搜索区域内的多个换电站包括：所述云平台将所述电动车辆的当前地理位置信息转换成由m个字母组成的hash值数据，并根据所述搜索距离范围信息，从所述hash值数据的m个字母中提取前n个字母，得到由n个字母组成的hash值数据；所述云平台根据用户配置的搜索精度，确定搜索区域的多边形形状，并将所述换电站搜索地理位置区域范围转换成所述多边形形状的搜索地理位置区域范围；所述云平台根据所述由n个字母
组成的hash值数据和所述多边形形状的搜索地理位置区域范围，从所述换电站数据库中查询符合在所述多边形形状的搜索地理位置区域范围的多个换电站；其中，所述m、n均为正整数，且m大于或等于n。
[0106]
在每个电动车辆(重卡)上安装的工具箱(tbox)会实时将车辆地理位置与车辆剩余电量推送到指定平台(云平台)上,平台处理并保存地理位置与电量信息；换电站与充电桩的编号与经纬度信息也会处理并保存到服务中。
[0107]
司机搜索换电站，直接给出距离范围可快速搜索出换电站信息；换电站距离范围可快速查到附近车辆的信息。
[0108]
司机查看车辆电量较低时(《30％)搜索换电站(用车辆当前地理位置)或换电站每隔10分钟定时搜索车辆(用换电站地理位置)。将地理位置(经度:longitude；纬度:latitude)二维数据转成一维数据(hash值)保存,用于快速搜索，搜索时将圆形转成多边形便于搜索。
[0109]
换电站搜索到附近车辆信息后，根据车辆电量、实际距离，结合当前换电站的可用电量信息，可定出发送给司机的具体内容。
[0110]
一、将换电站地理位置或电动车辆地理位置转成hash值
[0111]
地理位置的经度(longitude)，纬度(latitude)，根据二分法方式，转化成两个二进制数，然后将两个二进制数合成一个；最后每三位二进制数合成一个字母形成一个hash值。例如东方明珠，经度：121.49491，纬度：31.24169；转成二进制分别为(11010110011001010111，10101100011011101100)；经纬度交叉(经度放在奇数位，纬度放在偶数位)合成一体为1110011001111000001111000111011001111010；合成hash值(由左向右，每三位为一体合成一个英文字母)hbeheahedfehfa。
[0112]
司机搜索换电站是根据范围距离以及司机当前位置转成的hash值从数据库(自己创建的包含车辆信息、换电站、司机信息、车辆与司机对应关系)初步匹配到满足条件换电站信息。例如：司机从东方明珠搜索距离5km内的换电站信息，司机当前经纬度对应的hash值是hbeheahedfehfa，根据表1：关键精度数据表可知，只要前8位字母匹配即可(司机前8位是hbeheahe)；根据这八位的hash从数据库中查询匹配hbeheahe*(*：不限制长度的任意值)的数据。
[0113]
表1：关键精度的数据表
[0114][0115][0116]
二，将搜索范围从圆形转成多边形
[0117]
根据hash快速搜索到的换电站信息，有部分是不准确的(超出范围)。一般是使用圆形(圆内的是准确的)，但圆形在数据库中无法进行走索引这样速度会很慢，就考虑转成多边形，便于在数据库中查询。
[0118]
根据多边形对应x轴与y轴最小最大值，对比地理位置点是否满足x∈[x1，x2]并且y∈[y1,y2]即可。
[0119]
多边形边数计算方式，下面分析。
[0120]
圆形转成多边形两种方式：
[0121]
变量说明如表2所示
[0122]
表2：变量说明
[0123][0124]
下面都以四分之一圆(扇形)进行说明
[0125]
2.1内切多边形
[0126]
n个切点-》(n+1)个边-》(n+1)个三角形
[0127]
》α＝90
°
/(n+1)＝π/(2*(n+1))
[0128]
三角形总面积s
△
＝0.5*r2(n+1)*sin(π/((n+1)*2))
[0129]
扇形面积s
○
＝0.25*π*r2
[0130]
则覆盖占比(精度)为
[0131]
accuracy＝s
△
/s
○
＝2*(n+1)*sin(π/((n+1)*2))/π
[0132]
精度具体值，如表3所示：
[0133]
表3.精度关系表
[0134]
四分之一圆切点个数精度％1902954986991099.7
[0135]
2.2外切多边形
[0136]
n个切点-》(n+1)个边-》(n+1)个三角形
[0137]
》α＝90
°
/(n+1)＝π/(2*(n+1))
[0138]
三角形总面积s
△
＝0.5*(n+1)*tan((n+1)*2))
[0139]
扇形面积s
○
＝0.25*π*r2
[0140]
则覆盖度(精度)比为
[0141]
accuracy＝2-s
△
/s
○
＝2
–
2(n+1)*tan(π/((n+1)*2))/π
[0142]
精度具体值，如表4所示：
[0143]
表4.精度关系表
[0144][0145]
根据上面汇总精度accuracy
[0146]
是否只多不少精度是2
–
2(n+1)*tan(π/((n+1)*2))/π否2*(n+1)*sin(π/((n+1)*2))/π
[0147]
边数计算方式：
[0148]
要求精度(取最小经度的最大值):
[0149]
need_accuracy＝max[(1
–
r/single_accuracy_length),lowest_accuracy]切点个数(下面的精度就是上面内或外切多边形对应的精度值):
[0150]
理论精度》＝需要的精度-》扇形内切点个数n-》扇形内三角形边数(n+1)三、换电站发给司机短信内容
[0151]
对于换电站搜索出的附近车辆信息，发送给司机短信内容如何选择，具体判断如下
[0152][0153]
[0154][0155]
3.1、对于高电量、一般电量的车辆：
[0156]
车辆行驶到需要换电长度范围：[车当前可行驶距离-20km,车当前可行驶距离+20km]
[0157]
根据车辆当前地理位置以及长度范围搜索出对应的换电站信息，组装好信息发送给司机换电站介绍换电站位置以及换电平均时间信息。
[0158]
3.2、对于低电量的车辆：
[0159]
根据车辆地理位置搜出范围为车当前可行驶距离所有可直接换电(剩余的满电电池数量》0)换电站信息，发给司机建议性短信(换电站具体位置；当前正在换电车辆数；可以直接换电；换电消耗时间；到达此换电站大概需要时间)。
[0160]
3.3、对于需要换电的车辆：
[0161]
车辆到达时需要等待的换电时间：
[0162]
司机需要等待时间＝新来车辆需要等待时间*2
–
车辆到达此换电站需要的行驶时间；
[0163]
根据车辆当前地理位置搜出距离为车当前可行驶距离的两个换电站信息(除当前换电站)。
[0164]
发送给司机当前换电站可能需要等待的时间，以及另外距离较近的一两个换电站信息。
[0165]
换电站：为电动汽车的动力电池提供动力电池快速更换的能源站。车辆：电动汽车(换电重卡、矿卡等)。司机：电动汽车驾驶员。数字化云平台：维护站、车、人信息一体化的平台。具体实时步骤包括：
[0166]
1)、站信息上报：换电站地理位置信息，当前可用电池数量，当前正在换电车辆。
[0167]
地理位置信息：新建的换电站将地理位置信息在云平台添加一下。
[0168]
可用电池数量：换电站添加或使用一块电池，站运营人员就在云平台页面记录一下；定期(一周)核对并改正一下实际数量。
[0169]
当前在换电车数：来一辆要换电的车辆，站运营人员在云平台记录一下；刚来的车辆未开始换电的为等待状态，开始换电的车状态被运营人员改成换电中，云平台定时(5分钟)将超过换电到5分钟的车辆状态改为换电完成。
[0170]
2)、车辆信息上报：车辆当前地理位置信息，车辆可用电量信息。
[0171]
车辆上安装的tbox定时(每隔30s)将当前车辆地理位置及车辆当前电量发送给云平台。
[0172]
3)、保存或更新：云平台保存或更新车辆与换电站信息。
[0173]
车辆信息：云平台收到第2步tbox信息，先判断此车辆是否已经存在，不存在的，加入到云平台数据库(车当前地理位置、电量、车辆司机信息)；存在的则更新车辆当前信息(车当前地理位置、电量、车辆司机信息)。
[0174]
换电站：站运营人员在云平台页面操作时，会更新换电站在云平台数据库保存的信息(可用电池数、等待车辆数、在换电车辆数)。
[0175]
4)、站定期搜索：换电站周期性搜索附近车辆。
[0176]
换电站对接的云平台会每隔10分钟。
[0177]
5)、搜索出车辆：从云平台上搜索出符合指定范围的车辆信息。
[0178]
按照距离范围(500m，1000m，1500m)搜索附近的车辆信息(车辆编号、当前地理位置)。
[0179]
6)、数据组装：对数据进行清洗过滤筛选出符合要求的车辆数据。
[0180]
云平台将车辆进行细节行过滤(比如搜索500m的车辆，但是车辆实际距离为520m，就是超距离要求的需要过滤掉)；根据车辆编号从数据库中查出车辆的当前电量信息、司机信息，然后组装成要求的数据格式。
[0181]
7)、车辆电量：基于步骤6)筛选出的车辆数据按照规定电量区间进行划分。
[0182]
云平台得到搜索的结果后，根据实际电量进行区间划分(高电量、一般电量、低电量、需换电)。
[0183]
8)、定信息类型以及消息发送：根据7划分出的电量区间得到需要发送的消息类型。
[0184]
得到电量区间后，云平台组装好短信内容(根据3.1/3.2/3.3)中的判断发送给具体司机。
[0185]
本发明在换电鉴权之后，还包括车辆换电过程中的安全保护的处理步骤，包括：
[0186]
步骤s3001：当车辆被用户拨动至on档，整车控制器被唤醒时，所述整车控制器向电池管理系统发送自检指令；
[0187]
步骤s3002：所述电池管理系统根据所述自检指令，获取当前系统状态模式；
[0188]
步骤s3003：当所述当前系统状态模式为换电中系统状态模式时，所述电池管理系统向所述整车控制器发送自检异常报文，使所述整车控制器根据所述自检异常报文终止当前车辆的上电流程。
[0189]
进一步地，当所述当前系统状态模式为换电中系统状态模式时，所述电池管理系统向所述整车控制器发送自检异常报文，使所述整车控制器根据所述自检异常报文终止当前车辆的上电流程包括：当所述当前系统状态模式为换电中系统状态模式时，所述电池管理系统生成包含故障原因为电池换电中的自检异常报文，并将所述包含故障原因为电池换电中的自检异常报文发送给所述整车控制器；所述整车控制器根据所述包含故障原因为电池换电中的自检异常报文终止当前车辆的上电流程。
[0190]
在所述整车控制器终止当前车辆的上电流程之后，还包括：所述整车控制器通过can网络周期性向数字化仪表发送包含电池换电中的故障消息，使所述数字化仪表显示所述电池换电中的故障消息。
[0191]
本发明实施例还包括：当所述当前系统状态模式为正常系统状态模式时，所述电池管理系统检测当前电池状态是否正常，当检测当前电池状态正常时，向所述整车控制器发送自检正常报文，使所述整车控制器根据所述自检正常报文向所述电池管理系统返回电池上高压指令；所述电池管理系统根据所述电池上高压指令，闭合电池主接触器和热管理系统高压接触器，从而完成当前车辆的上电流程；当检测当前电池状态异常时，向所述整车控制器发送自检异常报文，使所述整车控制器根据所述自检异常报文终止当前车辆的上电流程。
[0192]
其中，所述电池管理系统检测当前电池状态是否正常包括：检测当前电池状态是否可用、绝缘是否正常、高压互锁是否正常、继电器是否正常、电池热管理系统是否正常、电压/电流/温度是否正常等，若检测当前电池状态可用、绝缘、高压互锁、继电器、电池热管理系统以及电压/电流/温度均正常时，则检测当前电池状态正常；若检测当前电池状态不可用，或绝缘、高压互锁、继电器、电池热管理系统以及电压/电流/温度中至少一个异常时，则检测当前电池状态异常。
[0193]
在所述整车控制器向所述电池管理系统返回电池上高压指令之后，还包括：所述整车控制器通过can网络周期性向数字化仪表发送包含电池换电完成的正常消息，使所述数字化仪表显示所述电池换电完成的正常消息。
[0194]
本发明实施例还包括：当换电控制器接收到换电站的换电开始指令时，将当前正常系统状态模式切换至换电中系统状态模式，并将所述换电中系统状态模式通过can网络周期性上报至电池管理系统；所述电池管理系统保存所述换电中系统状态模式，并根据所述换电中系统状态模式，将当前电池状态设置为不可用，从而避免异常导致电池主接触器和热管理系统高压接触器的闭合。
[0195]
本发明实施例还包括：当换电控制器接收到换电站的换电结束指令时，将当前换电中系统状态模式切换至正常系统状态模式，并将所述正常系统状态模式通过can网络周期性上报至电池管理系统；所述电池管理系统保存所述正常系统状态模式，并根据所述正常系统状态模式，将当前电池状态设置为可用。
[0196]
本发明提供的安全换电过程，改变换电控制器bsc(battery swap controller)仅作为指令收发装置的定位。将换电控制器bsc(battery swap controller)分为换电系统状态和非换电系统状态。处于换电中时，换电控制器bsc(battery swap controller)主动向电池管理系统bms上报“换电中”状态，电池管理系统bms对整车控制器vcu(vehicle control unit)呈现不可用状态，如果此时司机打火，整车不能上高压无法行驶。具体流程包括：
[0197]
步骤a1：换电站控制系统scs完成自检后向换电控制器bsc发送换电开始指令。
[0198]
步骤a2：换电控制器bsc收到换电开始指令后，首先完成换电系统换电系统状态自检，然后在状态管理模块中将当前换电系统状态设置为“换电中”，同时持续向bms发送换电系统状态更新报文。最后，向换电站控制系统scs回复响应报文，响应报文中包括：开始指令执行结果、锁止状态。
[0199]
步骤a3：电池管理系统bms收到换电系统状态更新报文后，将自身电池状态设置为“不可用”。
[0200]
步骤a4：换电站控制系统scs向换电控制器bsc发送解锁指令。换电控制器bsc收到解锁指令后，首先驱动锁止机构完成电池解锁，最后向换电站控制系统scs回复响应报文，响应报文中包括：解锁指令执行结果、换电系统状态、卸下电池的序列号、车辆vin码(vehicle identification number)、卸下电池荷电状态soc(state of charge)、卸下电池健康状态soh(state of health)。
[0201]
步骤a5：换电站控制系统scs驱动换电机器人卸下当前车载电池并换上新电池。
[0202]
步骤a6：换电站控制系统scs向换电控制器bsc发送上锁指令。换电控制器bsc收到上锁指令后，首先驱动锁止机构完成电池上锁，最后向换电站控制系统scs回复响应报文，
响应报文中包括：上锁指令执行结果、换电系统状态、换上电池的序列号、车辆vin码、换上电池荷电状态soc、换上电池的健康状态soh。
[0203]
步骤a7：换电站控制系统scs首先完成换电站环境安全检查，确认换电站具备车辆安全开出条件，最后向换电控制器bsc发送换电结束指令。
[0204]
步骤a8：换电控制器bsc收到换电结束指令后，首先将当前换电系统状态设置为“正常”，同时持续向bms发送换电系统状态更新报文，最后向换电站控制系统scs回复响应报文，响应报文中包括：结束指令执行结果、换电系统状态、自检状态、换上电池的序列号、车辆vin码、电池荷电状态soc、电池的健康状态soh。
[0205]
步骤a9：电池管理系统bms收到换电系统状态更新报文后，将自身电池状态设置为“正常”。
[0206]
本发明提供的换电过程中的安全保护方法的具体步骤，包括：
[0207]
步骤b1：司机将档位拨动至on档，on档通过硬线高电平信号唤醒整车控制器vcu。
[0208]
步骤b2：整车控制器vcu被唤醒后，向电池管理系统bms发送自检指令。
[0209]
步骤b3：电池管理系统bms进行自身状态检查，同时检查自身电池状态。如果电池状态为“可用”，则执行b3.2流程，否则执行b3.1流程
[0210]
b3.1流程描述如下：
[0211]
步骤b3.1.1：电池管理系统bms向整车控制器vcu上报bms二级故障，故障原因为“换电中”。
[0212]
步骤b3.1.2：整车控制器vcu识别到bms二级故障后终止上电流程，同时向数字化仪表icu上报bms二级故障，故障原因为“换电中”。
[0213]
步骤b3.1.3：数字化仪表icu显示bms二级故障信息为“换电中”并展示响应故障码。
[0214]
步骤b3.1.4：司机获取故障信息是信息后，等待换电结束。
[0215]
b3.2流程描述如下：
[0216]
步骤b3.2.1：电池管理系统bms向整车控制器vcu上报自检正常。
[0217]
步骤b3.2.2：整车控制器vcu向电池管理系统bms发送电池上高压指令。
[0218]
步骤b3.2.3：电池管理系统bms闭合电池主接触器以及热管理系统高压接触器。
[0219]
步骤b3.2.4：整车控制器vcu向数字化仪表icu报告上电完成。
[0220]
步骤b3.2.5：司机观察到仪表盘一切正常后，挂前进档驶离换电站。
[0221]
本发明提供的换电过程中的安全保护系统，包括：
[0222]
5.1、换电站站控系统scs：
[0223]
511)具有环境感知管理模块。能够根据部署在站内的各种环境传感器识别的安全风险因素，输出换电站是否具备驶出换电站的条件。
[0224]
512)具有自检模块。能够识别换电机器人故障，输出站端换电系统是否工作正常。
[0225]
5.2、换电控制器bsc：
[0226]
521)具有状态管理模块。存储车载换电系统状态，取值包括“换电中”，“正常”。
[0227]
522)具有自检模块。能够识别锁止机构和换电连接器故障，输出车端换电系统是否工作正常。
[0228]
523)控制模块实时检测状态管理模块并根据检测结果持续通过动力can
(controller area network)网络向电池管理系统bms发送换电系统状态更新报文。
[0229]
5.3、电池管理系统bms：
[0230]
531)具有状态管理模块。存储电池状态，取值包括“可用”以及“不可用”。当换电控制器bsc上报的换电系统状态为“换电中”时，bms将电池状态设置为“不可用”；当换电控制器bsc上报的换电系统状态为“正常”时，bms将电池状态设置为“可用”；当报文超时时，bms将电池状态设置为“未知”。
[0231]
532)当bms从动力can网络接收到vcu发送的自检指令后，bms除了进行绝缘检测、高压互锁检测、工作电压及温度检测等之外，还需要检查电池状态。当电池状态为“不可用”或“未知”时通过动力can网络向vcu发送bms二级故障报文，否则发送自检正常报文。其中，电池状态为“不可用”时bms二级故障原因为“换电中”，电池状态为“未知”时bms二级故障原因为“通讯超时”。
[0232]
5.4、整车控制器vcu：当收到bms“换电中”二级故障时需要终止当前的上高压流程，并向数字化仪表icu转发相应的信息。
[0233]
5.5、数字化仪表icu：当收到vcu转发的bms二级故障时需要将相应的故障代码转换为“换电中”显示在仪表盘上
[0234]
其中，换电系统状态更新报文是一种can网络报文，由换电控制器bsc发出，发送周期为100毫秒。其发送内容包含：换电系统状态、锁止状态、连接器状态。具体取值如下：
[0235]
换电系统状态0：正常；1：换电中；2：故障锁止状态0：解锁；1：上锁换电连接器0：未连接；1：连接
[0236]
综上所述，本发明具有以下优点：可以避免正在换电中的车辆被异常打火发动导致换电站或电池损坏，避免人身安全事故；能够感知换电站是否具备驶出条件，有效预防因环境不安全而导致的司机人身安全事故。
[0237]
以上参照附图说明了本发明的优选实施例，并非因此局限本发明的权利范围。本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本发明的权利范围之内。

技术特征：
1.一种换电鉴权方法，其特征在于，包括：换电站获取换电车辆的换电车辆信息和亏电电池信息，并向换电平台发送包含换电站信息、换电车辆信息及亏电电池信息的鉴权请求；所述换电平台根据所述鉴权请求中的换电站信息，获取鉴权策略，并利用所述鉴权策略对所述换电车辆信息和所述亏电电池信息进行鉴权，得到鉴权结果；所述换电平台将所述鉴权结果发送给所述换电站，使所述换电站根据所述鉴权结果确定是否允许所述换电车辆进行换电。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：所述换电车辆与所述换电站之间建立第一通信链路，所述换电站与所述换电平台之间建立第二通信链路。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述换电站获取换电车辆的换电车辆信息和亏电电池信息包括：所述换电站通过所述第一通信链路接收所述换电车辆发送的包含换电车辆信息和亏电电池信息的换电请求；或者所述换电站读取所述换电车辆的换电车辆信息和亏电电池信息；其中，所述换电车辆信息包括车辆识别码、车牌号、射频识别rfid码、车队信息、车型；所述亏电电池信息包括电池产品序列号sn和电池荷电状态soc。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述换电平台根据所述鉴权请求中的换电站信息，获取鉴权策略，并利用所述鉴权策略对所述换电车辆信息和所述亏电电池信息进行鉴权，得到鉴权结果包括：所述换电平台根据所述鉴权请求中的换电站信息，从预置的鉴权策略表中获取与所述换电站信息相对应的鉴权策略；所述换电平台根据所述鉴权策略对所述换电车辆信息和所述亏电电池信息进行鉴权，得到鉴权结果；其中，所述换电站信息包括换电站id、换电站位置。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述鉴权策略表包括换电站信息、鉴权策略场景以及鉴权策略；其中，所述换电平台根据所述鉴权请求中的换电站信息，从预置的鉴权策略表中获取与所述换电站信息相对应的鉴权策略包括：所述换电平台根据所述鉴权请求中的换电站信息，从预置的鉴权策略表中获取与所述换电站信息相对应的鉴权策略场景，并根据所述鉴权策略场景，确定与所述鉴权策略场景对应的鉴权策略；所述鉴权策略包括强鉴权策略和弱鉴权策略；所述强鉴权策略是指所述换电车辆信息和所述亏电电池信息均鉴权成功；所述弱鉴权策略是指所述换电车辆信息或所述亏电电池信息鉴权成功。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述换电平台利用所述鉴权策略对所述换电车辆信息和所述亏电电池信息进行鉴权，得到鉴权结果包括：当鉴权策略为强鉴权策略时，所述换电平台分别对所述换电车辆信息和所述亏电电池信息进行鉴权，若所述换电车辆信息和所述亏电电池信息均鉴权通过时，则鉴权结果为鉴权成功，否则，鉴权结果为鉴权失败；
当鉴权策略为弱鉴权策略时，所述换电平台分别对所述换电车辆信息和所述亏电电池信息进行鉴权，若所述换电车辆信息和/或所述亏电电池信息鉴权通过时，则鉴权结果为鉴权成功，否则，鉴权结果为鉴权失败。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述换电站根据所述鉴权结果确定是否允许所述换电车辆进行换电包括：当鉴权结果是鉴权成功时，所述换电站允许所述换电车辆进行换电；当鉴权结果是鉴权失败时，所述换电站不允许所述换电车辆进行换电。8.一种换电鉴权系统，其特征在于，包括：换电站，用于获取换电车辆的换电车辆信息和亏电电池信息，并向换电平台发送包含换电站信息、换电车辆信息及亏电电池信息的鉴权请求；换电平台，用于根据所述鉴权请求中的换电站信息，获取鉴权策略，并利用所述鉴权策略对所述换电车辆信息和所述亏电电池信息进行鉴权，得到鉴权结果；以及将所述鉴权结果发送给所述换电站，使所述换电站根据所述鉴权结果确定是否允许所述换电车辆进行换电。9.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器；处理器；以及计算机程序；其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现如权利要求1-7任一项所述的方法。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序；所述计算机程序被处理器执行以实现如权利要求1-7任一项所述的方法。

技术总结
本发明公开一种换电鉴权方法、系统、设备及存储介质，涉及换电技术领域，其方法包括：换电站获取换电车辆的换电车辆信息和亏电电池信息，并向换电平台发送包含换电站信息、换电车辆信息及亏电电池信息的鉴权请求；所述换电平台根据所述鉴权请求中的换电站信息，获取鉴权策略，并利用所述鉴权策略对所述换电车辆信息和所述亏电电池信息进行鉴权，得到鉴权结果；所述换电平台将所述鉴权结果发送给所述换电站，使所述换电站根据所述鉴权结果确定是否允许所述换电车辆进行换电。允许所述换电车辆进行换电。允许所述换电车辆进行换电。


技术研发人员：王丽莹 王振培 章星 闫立 马勃 杨洋 郭鹏 杨奕修
受保护的技术使用者：上海启源芯动力科技有限公司
技术研发日：2023.04.26
技术公布日：2023/6/27