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新型電動汽車充電樁控制系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用研究
李玲 2023/6/14 18:59:24
（接上頁）phone. The system application test results show that the system can connect the charging gun of the charging pile with the user’s electric vehicle charging interface through Bluetooth connection, arrange the charging according to the reservation order, and charge the electric vehicle on time / in a certain period of time according to the set charging service requirements. Therefore, the system can be used as a control tool for electric vehicle charging pile.
Keywords: Bluetooth; Charging pile; electric vehicle
近年來，我國擴大了電動汽車生產(chǎn)規(guī)模，并推出了一些銷售優(yōu)惠政策，在一定程度上推進了電動汽車發(fā)展進程[1]。雖然電動汽車在市場上需求量有所增加，但是因配套的充電樁建設(shè)速度較慢，影響了人們對電動汽車的購買意愿。目前，建設(shè)的充電樁通過wifi網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)、GPRS建立通信連接，實現(xiàn)與銀行支付平臺、運營商服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)對接[2]。其中，賬單支付以銀聯(lián)刷卡、預(yù)充射頻卡為主。然而這些充電樁的運營方式不適合在復(fù)雜環(huán)境中應(yīng)用，存在通信設(shè)備建設(shè)成本偏高、數(shù)據(jù)通信不兼容等問題，導(dǎo)致用戶體驗差[3]。為了改善傳統(tǒng)電動汽車充電樁控制系統(tǒng)存在的不足，本文提出以藍牙作為通信工具，設(shè)計新的控制系統(tǒng)。
一、系統(tǒng)總體設(shè)計
1、系統(tǒng)總體框架結(jié)構(gòu)設(shè)計
本系統(tǒng)主要由3部分組成，分別是充電樁控制模塊、云服務(wù)器、用戶APP客服端，結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)總體框架結(jié)構(gòu)
該結(jié)構(gòu)中，充電樁控制模塊作為現(xiàn)場充電機與用戶之間的充電控制命令、充電狀態(tài)傳輸橋梁，通過搭建控制電路，與充電機控制終端連接，實現(xiàn)對充電機作業(yè)狀態(tài)的實時監(jiān)測。如果發(fā)現(xiàn)充電機作業(yè)發(fā)生故障，該模塊會向用戶發(fā)送提示消息。正常作業(yè)情況下，按照用戶設(shè)置的充電參數(shù)和時間，為電動汽車充電。APP客服端用于創(chuàng)建人機交互體系，用戶在客服端注冊個人信息，借助此終端向充電樁控制電路發(fā)送操控命令。另外，通過APP可以讀取充電狀態(tài)信息，所有的充電消費者記錄也可以從中查詢。云服務(wù)器用于接收數(shù)據(jù)，并加以存儲，從而為運營商和用戶之間的業(yè)務(wù)往來提供足夠空間。
2、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計
本系統(tǒng)在傳統(tǒng)充電樁控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，改進網(wǎng)絡(luò)通信體系，選取藍牙作為充電樁與用戶手機之間的通信工具，以此滿足復(fù)雜環(huán)境下的通信需求。地下室車庫等環(huán)境中，用戶打開手機藍牙，向充電樁發(fā)送充電命令，實現(xiàn)電動汽車還充電控制。而充電相關(guān)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)請求等，用戶達到有網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境后，用戶手機將自動向服務(wù)器發(fā)送信息，而后經(jīng)過4G/5G/wifi，創(chuàng)建服務(wù)器與移動終端之間的通信。與此同時，服務(wù)器與充電樁管控中心計算機之間的通信，利用wifi/光纖進行通信。另外，服務(wù)器與用戶手機之間的通信，選取4G/5G/wifi作為通信渠道。
3、數(shù)據(jù)加密與解密設(shè)計
系統(tǒng)中的藍牙通信作業(yè)，需要用戶登陸充電樁APP，通過登陸客服端，從客服端掃描充電樁二維碼，或者采用手動識別的方式，將充電樁的設(shè)備號輸入客服端，從而創(chuàng)建藍牙通信連接。當充電連接請求發(fā)送至服務(wù)器后，得到藍牙密鑰[4]。采用混合加密算法，對藍牙通信數(shù)據(jù)進行加密處理，從而提高藍牙通信安全性。關(guān)于數(shù)據(jù)的加密與解密設(shè)計，通過RSA加密與解密、RC4加密與解密，創(chuàng)建藍牙通信安全體系。其中，數(shù)據(jù)加密設(shè)計，利用RSA對RC4秘匙加密，生成RC4秘匙；利用RC4對數(shù)據(jù)信息加密，生成加密原文。將加密原文與RC4秘匙融合到一起，形成符合信息，通過藍牙得以發(fā)送，數(shù)據(jù)接收端對數(shù)據(jù)進行解密。關(guān)于數(shù)據(jù)解密設(shè)計，將復(fù)合信息拆分為加密秘匙、加密原文，前者利用RSA解密，生成RC4秘匙，后者利用RC4解密，生成數(shù)據(jù)信息。用戶或者充電樁獲取RC4秘匙、數(shù)據(jù)信息后，開始按照充電請求開始作業(yè)，同時向用戶展示充電樁作業(yè)狀態(tài)信息。
如果不法分子向竊取通信數(shù)據(jù)，由于沒有拿到RC4秘匙，無法獲取正確的充（未完，下一頁）
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