CN105235542A - 一种基于信息安全的电动汽车电池监控系统及监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于信息安全的电动汽车电池监控系统，其包括移动电源装置以及终端设备，所述移动电源装置包括电池盒以及设置在所述电池盒内部的电池和控制器，所述控制器包括中央处理单元以及与所述中央处理单元通讯连接的通讯单元、电池监控模块、电池认证模块以及电池信息监测模块。本发明提供一种基于信息安全的电动汽车电池监控系统，能够调节电池电量、监测电池状态并能够对安全信息进行存储认证。此外本发明还提供了一种电动汽车电池的监控方法，当移动电源装置的实时位置超出位置阈值时，报警单元发出报警信号，远程监控装置接到报警信号后，向终端设备发送移动电源装置异常信号，从而有效保证电动汽车电池的使用安全。

Description

一种基于信息安全的电动汽车电池监控系统及监控方法

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，具体地涉及一种基于信息安全的电动汽车电池监控系统。

背景技术

近几年，中国电动汽车的研究开发工作进入全面发展阶段，电动汽车市场已出入端倪。经历了十多年的发展，国内电动车产业迅速增长，从弱逐渐到强，在中国众多的产业中独树一帜。

为规范和促进电动汽车发展，实现电动汽车快速补充电能，减少电动汽车在充电站内的等待时间，目前可采取更换电池的方式实现电动汽车的电能补充。电动汽车充电站作为大功率用电负荷，如任由其无约束地使用，会增大国家电网调峰的困难，对电网带来冲击。采用更换电池的方式，由充电站统一合理安排时段对更换下来的电池组进行充电，可对电网的削峰填谷起到辅助作用。

因此，电动汽车电池信息安全监控显得尤为重要，基于信息安全技术的电动汽车电池更换方案可满足用户对不同电池更换模式的差异化需求，保障电动汽车用户的用电安全，便于用户进行电力支付，有助于电动汽车和智能用电的推广普及。而现在，仍没有统一的监控信息对电动汽车的电池进行监控，无法保证电动汽车电池信息的安全。另一方面，现有充电站也无法对其所属的电池进行统一管理，容易存在丢失电池的现象，不利于发电站的统一管理。

发明内容

本发明为了解决上述提到的现有的电动汽车电池存在的信息安全问题，提供一种基于信息安全的电动汽车电池监控系统，能够调节电池电量、监测电池状态并能够对安全信息进行存储认证，在实现对电池进行定位的同时，方便对电池进行统一管理和安全监控。

具体地，本发明提供一种基于信息安全的电动汽车电池监控系统，包括移动电源装置和终端设备，所述移动电源装置包括电池盒、设置在所述电池盒内的电池和控制器，所述控制器包括中央处理单元以及与所述中央处理单元通讯连接的通讯单元、电池监控模块、电池认证模块和电池信息监测模块，所述控制器为智能芯片，其中：

所述中央处理单元通过通讯单元连接远程监控装置，所述远程监控装置位于所述终端设备中并设置有报警单元；

所述电池监控模块包括电源单元、单片机、模数转化器、电量采集电路以及充放电管理芯片；

所述电池认证模块设置有感应装置，所述感应装置用于对所述电动汽车电池及其使用的充电站进行认证；以及

所述电池信息监测模块包括通信加密单元和GPS定位单元，所述通信加密单元用于对所述移动电源装置的电池信息进行加密，所述GPS定位单元与所述报警单元通讯连接，所述GPS定位单元用于对所述移动电源装置进行定位并获取实时位置，所述移动电源装置将实时位置发送至所述报警单元，所述报警单元内部预设有所述移动电源装置的位置阈值，当移动电源装置的实时位置超出位置阈值时，所述报警单元发出报警信号。

优选地，所述通信加密单元根据预先设定的加密模式对所述电池信息进行加密。

优选地，所述电池的充电接口连接所述充放电管理芯片的充电口，所述充放电管理芯片的放电口连接所述电源单元，所述电量采集电路的输出端连接所述模数转化器的输入端。

优选地，所述感应装置包括射频感应装置，所述射频感应装置包括设置在所述智能芯片上的射频发射器以及设置在所述终端设备上的射频接收器，所述射频发射器能够向所述射频接收器发送射频信号。

优选地，所述射频信号包括认证信号。

优选地，所述感应装置包括音频认证装置，所述音频认证装置包括：

发送模块，用于发送认证信号；

编码模块，用于通过预设编码方式对所述认证信号进行编码得到音频信号；

接收模块，用于接收所述音频信号；以及

认证模块，用于对所述音频信号进行认证，以判断所述移动电源装置与所述终端设备是否匹配。

优选地，所述感应装置包括信号发送装置，所述信号发送装置通过数据线连接所述终端设备，并通过无线网络或有线网络向所述终端设备发送认证信号。

优选地，所述感应装置还包括信号加密单元，所述信号加密单元通过签注秘钥对所述认证信号进行加密。

本发明还提供一种根据所述的电动汽车电池监控系统进行的监控方法，其包括以下步骤：

S1、通信加密单元根据预先设定的加密模式对电池信息进行加密处理，GPS定位单元对移动电源装置进行定位，获取移动电源装置的实时位置，并将实时位置发送至报警单元，

S2、报警单元根据预设的移动电源装置的位置阈值，将移动电源装置的实时位置与位置阈值进行比较；

S3、当移动电源装置的实时位置超出位置阈值时，报警单元发出报警信号，远程监控装置接到报警信号后，向终端设备发送移动电源装置异常信号；当移动电源装置的实时位置在位置阈值之内时，在需要对移动电源装置进行充电或更换时，移动电源装置向终端设备发送带有认证信号的认证请求，终端设备接收移动电源装置发送的认证信号，并对认证信号进行认证，如认证通过，则对该移动电源装置进行充电或更换。

优选地，移动电源装置向终端设备发送带有认证信号包括射频信号、音频信号或数据信号。

本发明的优点如下所述：

本发明提供一种基于信息安全的电动汽车电池监控系统，能够调节电池电量、监测电池状态并能够对安全信息进行存储认证。电池认证模块对电池与其相应的充电站进行认证，以判断该移动电池是否能在相应的充电站进行更换，如认证信息通过，则该移动电池有权在该进行认证的充电站进行更换，如果认证信息不通过，则该移动电池无权在该进行认证的充电站进行更换。电池信息监测模块对电池的信息进行安全监控，并在出现安全问题时，向远程控制装置发送警报信息，保证电池的信息安全及所有权安全。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的结构示意框图；

图3为本发明的控制器的结构示意框图；

图4为本发明的感应装置的一个实施例的结构示意图；

图5为本发明的感应装置的另一个实施例的结构示意图；

图6为本发明的电池信息监测模块的结构示意框图；

图7为本发明的电池监控模块的结构示意框图；

图8为本发明的工作流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明的结构及工作原理做进一步解释：

具体地，本发明提供一种基于信息安全的电动汽车电池监控系统，如图1及图2所示，其包括移动电源装置1以及终端设备2，移动电源装置1包括电池盒11以及设置在电池盒内的电池12和控制器13，在具体实施方式中，终端设备2为充电站4的充电桩。终端设备2能够对移动电源装置进行认证，并对移动电源装置1的信息安全进行监控。

如图3所示，控制器13包括中央处理单元131以及与中央处理单元131通讯连接的通讯单元132、电池监控模块133、电池认证模块134以及电池信息监测模块135。

中央处理单元131通过通讯单元132连接有一远程监控装置3，远程监控装置3设置在充电站4内部，以方便工作人员及时进行监控及处理。

电池认证模块134设置有有感应装置5，感应装置5用于对电池与其相应的充电站4进行认证，以判断该移动电池1是否能在相应的充电站4进行更换，如认证信息通过，则该移动电池1有权在该进行认证的充电站4进行更换，如果认证信息不通过，则该移动电池1无权在该进行认证的充电站4进行更换。

在一个实施例中，如图4所示，感应装置5为射频感应装置5’，射频感应装置5’包括设置在智能芯片130上的射频发射器51以及设置在终端设备2上的射频接收器52，射频发射器51能够向射频接收器52发送射频信号。射频信号包括认证信号，认证信号可以为电池的编号、用户的身份信息或其他能够表明电池归属地信息的数据。

进行认证的方法包括以下步骤：

S1、射频发射器向终端设备发送带有认证信号的射频信号，例如移动电池1的射频发射器51向充电桩发送该电池的电池编号；

S2、信号加密单元对认证信号进行加密，例如，信号加密单元根据加密算法对带有电池编号的射频信号进行加密处理。

S3、接收所述移动电源装置发送的认证信号，并对认证信号进行认证。如认证信息即电池编号认证通过，则该移动电池1有权在该进行认证的充电站4进行更换，如果认证信息即电池编号认证不通过，则该移动电池1无权在该进行认证的充电站4进行更换。

在另一个实施例中，如图5所示，优选地，感应装置5为音频认证装置5”，所述音频认证装置5”包括：发送模块53，用于发送认证信号；编码模块54，用于根据认证信号，通过预设编码对认证信号进行编码得到音频信号；接收模块55，用于接收所述音频信号；认证模块56，用于对编码得到的音频信号进行认证，以判断移动电源装置1与终端设备2是否匹配。

认证过程包括以下步骤：

S1、发送模块向终端设备发送认证信号，认证信号可以为用户的身份信息。

S2、编码模块对对所述认证信号，通过预设编码对认证信号进行编码得到音频信号；

S3、接收模块接收所述音频信号，认证模块对编码得到的音频信号进行认证，以判断所述移动电源装置与所述终端设备是否匹配。如认证信息即用户的身份信息认证通过，则该移动电池1有权在该进行认证的充电站4进行更换，如果认证信息即用户的身份信息认证不通过，则该移动电池1无权在该进行认证的充电站4进行更换。

在其他的实施例中，所述感应装置为信号发送装置，所述信号发送装置通过数据线连接所述终端设备，并通过无线网络或有线网络向所述终端设备发送认证信号。

感应装置5还包括信号加密单元511，信号加密单元511用于对认证信号进行加密，信号加密单元511通过签注秘钥对认证信号进行加密，签注秘钥在信号加密单元的载体芯片出厂时随机唯一生成并且不能改变。

如图6所示，电池信息监测模块135包括通信加密单元1351、GPS定位单元1352，远程监控终端3内部设置有报警单元1353，通信加密单元1351、GPS定位单元1352以及报警单元1353相互之间能够进行数据通讯。

通信加密单元1351，用于对移动电源装置1的信息进行加密，通信加密单元1351能够根据特定的加密算法对移动电源装置1的信息进行加密，保证移动电源装置1的信息安全。

GPS定位单元1352，用于对移动电源装置1进行定位，获取移动电源装置1的实时位置，例如，移动电源装置1在行进时，GPS定位单元1352会对移动电源装置1的位置进行实时定位，获取移动电源装置1的实时地理位置，并将该实时地理位置发送至报警单元1353。

报警单元1353设置在远程监控装置3内部，报警单元1353的内部预设有移动电源装置1的位置阈值，该位置阈值为移动电源装置1的最大移动距离值，在需要对移动电源装置1的位置进行监控报警时，当移动电源装置1的实时地理位置超出位置阈值时，报警单元1353向远程监控装置3发送报警信号，工作人员能够在远程监控装置3上对该报警信号进行处理，保证移动电源装置1不被带离其预设的位置范围，以防止充电站所属的移动电源装置丢失。

其具体包括以下步骤：

通信加密单元1351根据预先设定的加密模式对电池信息进行加密处理；

GPS定位单元1352对移动电源装置进行定位，获取移动电源装置的实时位置；

报警单元1353根据预设的移动电源装置位置阈值，当移动电源装置的实时位置超出位置阈值时，报警单元向远程监控装置发送报警信号。

优选地，如图7所示，电池监控模块133包括电源单元1331、单片机1332、模数转化器1333、电量采集电路1334以及充放电管理芯片1335，电池12的充电接口连接充放电管理芯片1335的充电口，充放电管理芯片1335的放电口连接电源单元1331，电量采集电路1334的输出端连接模数转化器的1333输入端。

优选地，本发明还提供一种基与上述系统对电池信息安全进行监控的方法，所述方法执行于移动电源装置侧，如图8所示，其包括以下步骤：

S1、通信加密单元根据预先设定的加密模式对电池信息进行加密处理，GPS定位单元对移动电源装置进行定位，获取移动电源装置的实时位置；

S2、报警单元根据预设的移动电源装置位置阈值，当移动电源装置的实时位置超出位置阈值时，报警单元向远程监控装置发送报警信号；

S3、远程监控装置接到该报警信号后，向终端设备的充电桩发送移动电源装置异常信号，充电桩对该异常信号进行储存，该有异常信号的移动电源装置在充电或更换时需要进行检测并重新编辑认证信号；

S4、正常状态下的移动电源装置在需要充电或更换时，移动电源装置向终端设备发送带有认证信号的认证请求，终端设备接收移动电源装置发送的认证信号，并对认证信号进行认证，如认证通过，则对该移动电源装置进行充电或更换。

本发明提供一种基于信息安全的电动汽车电池监控系统，能够调节电池电量、监测电池状态并能够对安全信息进行存储认证。电池认证模块对电池与其相应的充电站进行认证，以判断该移动电池是否能在相应的充电站进行更换，如认证信息通过，则该移动电池有权在该进行认证的充电站进行更换，如果认证信息不通过，则该移动电池无权在该进行认证的充电站进行更换。电池信息监测模块对电池的信息进行安全监控，并在出现安全问题时，向远程控制装置发送警报信息，保证电池的信息安全及所有权安全。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种基于信息安全的电动汽车电池监控系统，包括移动电源装置和终端设备，所述移动电源装置包括电池盒、设置在所述电池盒内的电池和控制器，其特征在于：所述控制器包括中央处理单元以及与所述中央处理单元通讯连接的通讯单元、电池监控模块、电池认证模块和电池信息监测模块，所述控制器为智能芯片，其中：

所述中央处理单元通过通讯单元连接远程监控装置，所述远程监控装置位于所述终端设备中并设置有报警单元；

所述电池监控模块包括电源单元、单片机、模数转化器、电量采集电路以及充放电管理芯片；

所述电池认证模块设置有感应装置，所述感应装置用于对所述电动汽车电池及其使用的充电站进行认证；以及

所述电池信息监测模块包括通信加密单元和GPS定位单元，所述通信加密单元用于对所述移动电源装置的电池信息进行加密，所述GPS定位单元与所述报警单元通讯连接，所述GPS定位单元用于对所述移动电源装置进行定位并获取实时位置，所述移动电源装置将实时位置发送至所述报警单元，所述报警单元内部预设有所述移动电源装置的位置阈值，当移动电源装置的实时位置超出位置阈值时，所述报警单元发出报警信号。

2.根据权利要求1所述的基于信息安全的电动汽车电池监控系统，其特征在于：所述通信加密单元根据预先设定的加密模式对所述电池信息进行加密。

3.根据权利要求1所述的基于信息安全的电动汽车电池监控系统，其特征在于：所述电池的充电接口连接所述充放电管理芯片的充电口，所述充放电管理芯片的放电口连接所述电源单元，所述电量采集电路的输出端连接所述模数转化器的输入端。

4.根据权利要求3所述的基于信息安全的电动汽车电池监控系统，其特征在于：所述感应装置包括射频感应装置，所述射频感应装置包括设置在所述智能芯片上的射频发射器以及设置在所述终端设备上的射频接收器，所述射频发射器能够向所述射频接收器发送射频信号。

5.根据权利要求4所述的基于信息安全的电动汽车电池监控系统，其特征在于：所述射频信号包括认证信号。

6.根据权利要求3所述的基于信息安全的电动汽车电池监控系统，其特征在于：所述感应装置包括音频认证装置，所述音频认证装置包括：

发送模块，用于发送认证信号；

编码模块，用于通过预设编码方式对所述认证信号进行编码得到音频信号；

接收模块，用于接收所述音频信号；以及

认证模块，用于对所述音频信号进行认证，以判断所述移动电源装置与所述终端设备是否匹配。

7.根据权利要求3所述的基于信息安全的电动汽车电池监控系统，其特征在于：所述感应装置包括信号发送装置，所述信号发送装置通过数据线连接所述终端设备，并通过无线网络或有线网络向所述终端设备发送认证信号。

8.根据权利要求4-7中任一项所述的基于信息安全的电动汽车电池监控系统，其特征在于：所述感应装置还包括信号加密单元，所述信号加密单元通过签注秘钥对所述认证信号进行加密。

9.一种根据权利要求8所述的电动汽车电池监控系统进行的监控方法，其特征在于：其包括以下步骤：

S1、通信加密单元根据预先设定的加密模式对电池信息进行加密处理，GPS定位单元对移动电源装置进行定位，获取移动电源装置的实时位置，并将实时位置发送至报警单元，

S2、报警单元根据预设的移动电源装置的位置阈值，将移动电源装置的实时位置与位置阈值进行比较；

S3、当移动电源装置的实时位置超出位置阈值时，报警单元发出报警信号，远程监控装置接到报警信号后，向终端设备发送移动电源装置异常信号；当移动电源装置的实时位置在位置阈值之内时，在需要对移动电源装置进行充电或更换时，移动电源装置向终端设备发送带有认证信号的认证请求，终端设备接收移动电源装置发送的认证信号，并对认证信号进行认证，如认证通过，则对该移动电源装置进行充电或更换。

10.根据权利要求9所述的监控方法，其特征在于：其包括以下步骤：

移动电源装置向终端设备发送带有认证信号包括射频信号、音频信号或数据信号。