基于远程监控终端的车辆换电设计方法及远程监控终端
阅读说明：本技术 基于远程监控终端的车辆换电设计方法及远程监控终端 (Vehicle battery replacement design method based on remote monitoring terminal and remote monitoring terminal ) 是由 贺琳曼 夏昀 范志容 肖玲 司文奎 于 2021-06-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于远程监控终端的车辆换电设计方法及远程监控终端,属于车辆换电技术领域。其中,方法的实现包括：通过远程监控终端蓝牙广播本车辆VIN的方式与换电站建立蓝牙连接；在车辆蓝牙认证后,接收由换电站向车辆发送的换电站进程状态,用于指示车辆已停入位槽,进行换电准备判断；判断车辆满足换电准备条件后,接收由换电站发送的下高压指令和下低压指令,开始车辆自动下电操作；下低压完成后,向换电站发送下低压完成指令,由换电站开始自动换电,同时远程监控终端获取车辆状态及换电结果,并根据车辆状态及换电结果进行对应处理。通过本发明可以提高换电过程中的可靠性。(The invention discloses a vehicle battery replacement design method based on a remote monitoring terminal and the remote monitoring terminal, and belongs to the technical field of vehicle battery replacement. The method comprises the following steps: establishing Bluetooth connection with a battery replacement station in a mode that a remote monitoring terminal broadcasts the VIN of the vehicle through Bluetooth; after the Bluetooth authentication of the vehicle, receiving a power change station progress state sent to the vehicle by a power change station, and indicating that the vehicle stops in a parking slot to carry out power change preparation judgment; after the vehicle is judged to meet the battery replacement preparation condition, receiving a high voltage command and a low voltage command sent by a battery replacement station, and starting automatic power-off operation of the vehicle; and after the low voltage is finished, a low voltage finishing instruction is sent to the battery replacement station, the battery replacement station starts to automatically replace the battery, and meanwhile, the remote monitoring terminal acquires the vehicle state and the battery replacement result and carries out corresponding processing according to the vehicle state and the battery replacement result. The reliability in the battery replacement process can be improved through the method and the device.)
技术领域
本发明属于车辆换电
技术领域
，更具体地，涉及一种基于远程监控终端的新能源车辆换电设计方法及远程监控终端。背景技术
为实现新能源车辆在更换电池包过程中，换电站能自动完成新能源车辆的电池包信息的获取及更换，需要在车辆端通过车载通信终端实现与换电站的车辆信息交互。目前，自动更换车辆的动力电池包的控制方式为：车辆与换电站进行通信，换电站获取车辆状态，在满足换电条件时，换电站自动更换电池包。然而现有自动换电方式功能单一，缺少换电异常判断策略，可靠性较低。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种基于远程监控终端的新能源车辆换电设计方法及远程监控终端，可以提高换电过程中的可靠性。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于远程监控终端的新能源车辆换电设计方法，包括：
(1)通过远程监控终端蓝牙广播本车辆VIN的方式与换电站建立蓝牙连接；
(2)在车辆蓝牙认证后，接收由换电站向车辆发送的换电站进程状态，用于指示车辆已停入位槽，进行换电准备判断；
(3)判断车辆满足换电准备条件后，接收由换电站发送的下高压指令和下低压指令，开始车辆自动下电操作；
(4)下低压完成后，向换电站发送下低压完成指令，由换电站开始自动换电，同时远程监控终端获取车辆状态及换电结果，并根据车辆状态及换电结果进行对应处理。
在一些可选的实施方案中，步骤(1)包括：
(1.1)在车辆为ON时，由远程监控终端蓝牙以预设频率广播本车辆VIN；
(1.2)接收换电站发送的蓝牙连接请求，通过密钥进行认证鉴权，在认证鉴权通过后，实现远程监控终端与换电站之间的蓝牙连接，其中，蓝牙连接请求由换电站在识别车牌信息后，根据车牌信息从后台获取对应的车辆VIN开始搜索车辆，搜索到与远程监控终端广播的VIN一致的目标VIN车辆后，向远程监控终端发送蓝牙连接请求。
在一些可选的实施方案中，步骤(1.2)包括：
(1.2.1)设计换电站搜索超时计时器T0，若远程监控终端在T0时间内未接收到换电站发送的蓝牙连接请求或接收到蓝牙连接请求但无法与换电站建立蓝牙连接，则上报失败信息，其中，蓝牙连接请求由换电站在车辆在进站前识别车牌信息，根据车牌信息从后台获取与车牌信息对应的车辆VIN后开始在T0时间内持续搜索广播名称为相同VIN的车辆，搜索到与远程监控终端广播的VIN一致的目标VIN车辆后，向远程监控终端发送蓝牙连接请求，若T0计时到，仍无法搜到匹配车辆或搜索到匹配车辆但是无法与对应的远程监控终端建立蓝牙连接，则中断搜索或中断蓝牙连接；
(1.2.2)设计认证超时计时器T1，当远程监控终端与换电站实现蓝牙连接后，开启计时器T1，等待接收密钥，若T1内远程监控终端未收到符合协议格式的密钥认证请求，由远程监控终端断开蓝牙，释放蓝牙资源进行其他业务。
在一些可选的实施方案中，所述换电准备判断的换电条件为：车辆状态为不允许行车、制动器状态为未激活、驻车制动状态为已释放、转向角度＜预设角度、档位为N档以及所有车门关闭。
在一些可选的实施方案中，步骤(3)包括：
(3.1)判断车辆满足换电准备条件后，首先接收由换电站发送的下高压指令，响应换电站发送的读取下高压状态指令，并在下高压完成后，向换电站反馈下高压状态，若在下高压超时时间T2内未向换电站反馈下高压完成指令，则停止换电过程；
(3.2)接收换电站在收到车辆下高压完成指令后发送的下低压指令，响应换电站发送的读取车辆下低压状态指令，并在下低压完成后，向换电站反馈下低压状态，若在下低压超时时间T3内未向换电站反馈下低压完成指令，则停止换电过程。
在一些可选的实施方案中，步骤(4)包括：
(4.1)下低压完成后，车辆电源进入OFF状态，各控制器进入休眠，此时，远程监控终端仍维持工作状态，保持与换电站通信，此时消耗车辆蓄电池电压；
(4.2)在换电站进行自动更换电池包操作过程中，接收换电站周期性发送的读取车辆状态指令；
(4.3)在远程监控终端检测车门全部关闭、远程监控终端接收到换电站发送的换电完成状态且远程监控终端检测与电池包连接检测电路导通，指示换电结束，断开与换电站之间的蓝牙连接；
(4.4)在远程监控终端检测车门未全部关闭，向换电站发送换电暂停指令，并接收换电站周期性发送的读取车辆状态指令；
(4.5)在远程监控终端在预设时间T4内检测车门未全部关闭且远程监控终端在预设时间T4内未接收到换电站发送的换电完成状态，判断车速是否大于预设车速，并在车速大于预设车速时，指示换电结束，断开与换电站之间的蓝牙连接，并在车速小于等于预设车速时，返回执行步骤(4.2)；
(4.6)在远程监控终端在超过预设时间T4内检测车门未全部关闭且远程监控终端在超过预设时间T4内未接收到换电站发送的换电完成状态，则指示换电结束，断开与换电站之间的蓝牙连接。
在一些可选的实施方案中，在指示换电结束后，记录本次换电信息，其中，本次换电信息包括：车辆VCU或BMS检测到换电进程状态由1变为0后，读取电池包编号是否更新，判断是否为新电池包，若是，则累计换电次数加1，记录换电成功，并进行信息更新、小计里程更新和电池电量更新；若不为新电池包或读取不到电池包信息，记录换电失败；远程监控终端获取位置及时间信息，并结合换电结果将相关数据提供至后台，其中，换电站进程状态为1，表示车辆已停入位槽，开始换电准备判断，换电站进程状态为0，表示换电结束。
在一些可选的实施方案中，在换电站进行自动更换电池包操作过程中，若检测到蓝牙异常断开，则蓝牙广播车辆VIN，开启计时，在接收到换电站发送的蓝牙连接请求后，进行蓝牙连接鉴权，重新连接蓝牙，继续进行换电操作，若在计时时间到后，一直未接收到换电站发送的蓝牙连接请求，则停止蓝牙广播VIN，远程监控终端进入低功耗模式。
在一些可选的实施方案中，在换电站进行自动更换电池包操作过程中，由远程监控终端检测车辆蓄电池电压是否小于第一预设电压值，在车辆蓄电池电压不小于第一预设电压值时，采用外部蓄电池供电；在车辆蓄电池电压小于第一预设电压值时，采用内置电池供电，检测内置电池电压，在内置电池电压小于第二预设电压值时，向换电站发出电池电量低报警，在内置电池电压小于第三预设电压值时，远程监控终端进入OFF状态，停止工作，其中，第一预设电压值小于第二预设电压值，第二预设电压值小于第三预设电压值。
按照本发明的另一方面，提供了一种用于新能源车辆换电设计的远程监控终端，包括：
蓝牙连接模块，用于通过远程监控终端蓝牙广播本车辆VIN的方式与换电站建立蓝牙连接；
换电准备模块，用于在车辆蓝牙认证后，接收由换电站向车辆发送的换电站进程状态，用于指示车辆已停入位槽，进行换电准备判断；
自诊断模块，用于判断车辆满足换电准备条件后，接收由换电站发送的下高压指令和下低压指令，开始车辆自动下电操作；
换电模块，用于在下低压完成后，向换电站发送下低压完成指令，由换电站开始自动换电，同时远程监控终端获取车辆状态及换电结果，并根据车辆状态及换电结果进行对应处理。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1、设计一种配合换电站进行自动更换电池包的通信策略，集成于远程监控终端中，复用远程监控终端的电池模块，仅需加装蓝牙模块。而远程监控终端为新能源国标是强制要求，集成于远程监控终端中减少单独的控制器成本，也可基于硬件进行蓝牙模块的增加裁剪，有较强的灵活性。
2、设计内部电源备用策略，通过远程监控终端进行换电策略设计，不需额外增加电池，复用远程监控终端的内部电池，提供换电方案的备用供电逻辑策略及电压报警策略，提高换电过程中的可靠性，解决换电过程中若出现蓄电池馈电远程监控终端无法工作，无法向换电站提供车辆状态信息问题。
3、设计远程监控终端通过硬线检测电池包连接状态策略，在换电完成后换电站发出车辆上高压指令前进行更换后电池包连接器是否连接到位检测，检测更换电池包且连接正常后，方能支持实车上高压，提高车辆安全性同时，也能提示换电站提供故障类型，便于换电站问题分析。
4、设计换电过程中蓝牙连接异常处理策略，在换电过程中若蓝牙异常断开，设计换电站的发起重连的机制，同时，远程监控终端检查换电站的重连请求，在设定条件下未接收到有效重连请求调整蓝牙模式至非广播模式，避免长期处于广播模式容易遭受非法攻击情况及造成过多的暗电流消耗。
5、设计蓝牙连接正常，换电站通信异常处理策略。设置通信异常判断条件及处理方式，避免换电站由于故障长期未发出指令而导致车辆无法退出换电影响正常功能。
6、设计细化换电准备条件，换电准备状态考虑了车辆的制动状态、行车状态、驻车状态、轮胎角度状态(避免停车不正，在换电过程中车辆发生偏移)，档位状态及车门状态。确保换电开始前车辆处于安全状态。
7、设计换电暂停环节，换电站换电过程中持续获取监控车辆状态，当车辆状态不符合设定条件时自动暂停换电确保换电安全。
8、设计本次换电信息记录环节。换电结束后，记录本次换电的必要信息，进一步进行换电状态判断和收集，提供后对车辆电池包进行持续跟踪。解决车辆换电历史、电池包换电情况难以追溯，导致换电站难以提供更合适的服务问题。
9、增加准备换电状态的状态位指示。通过判断车辆是否驶入至换电站位槽进行该标志位转换，明确开始进行换电准备条件判断开始的时间点。避免换电站从车辆进入闸门开始未达到指定位置就持续进行车辆状态判断，影响判断的准确性，同时浪费系统资源。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种基于远程监控终端的新能源车辆换电设计方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的一种换电车辆身份认证方法的流程示意图；
图3是本发明实施例提供的一种换电准备判断方法的流程示意图；
图4是本发明实施例提供的一种车辆下电方法的流程示意图；
图5是本发明实施例提供的一种换电进程方法的流程示意图；
图6是本发明实施例提供的一种换电蓝牙异常断开处理方法的流程示意图；
图7是本发明实施例提供的一种备用供电方法的流程示意图；
图8是本发明实施例提供的一种蓝牙连接正常，换电站通信异常处理方法的流程示意图；
图9是本发明实施例提供的一种用于新能源车辆换电设计的远程监控终端的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
在本发明实例中，“第一”、“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序或先后次序。
实施例一
如图1所示是本发明实施例提供的一种基于远程监控终端的新能源车辆换电设计方法的流程示意图，在图1所示的方法中包括以下步骤：
S1：通过远程监控终端蓝牙广播本车辆VIN的方式与换电站建立蓝牙连接；
在本实施例中，如图2所示，步骤S1包括：
S1.1：在车辆为ON时，由远程监控终端蓝牙以预设频率广播本车辆VIN；
其中，预设频率大小可以根据具体情况确定，如图2中的100ms，本实施例不做唯一性限定。
S1.2：接收换电站发送的蓝牙连接请求，通过密钥进行认证鉴权，在认证鉴权通过后，实现远程监控终端与换电站之间的蓝牙连接，其中，蓝牙连接请求由车辆进入换电站前，换电站在识别车牌信息后，根据车牌信息从后台获取对应的车辆VIN开始搜索车辆，搜索到与远程监控终端广播的VIN一致的目标VIN车辆后，向远程监控终端发送蓝牙连接请求，连接成功后发送密钥进行认证鉴权，若鉴权不通过，断开蓝牙连接。
在本实施例中，换电站通过扫描车牌查询后台识别所需换电的车辆VIN，车辆远程监控终端广播车辆VIN。考虑换电站无法直接识别车架号，识别车牌相对稳定易操作，而车牌为用户购买车辆后获得，无法在主机厂写入控制器中。因此，通过后台建立车牌与VIN的对应关系获取。
在本实施例中，步骤S1.2包括：
S1.2.1：设计换电站搜索超时计时器T0，若远程监控终端在T0时间内未接收到换电站发送的蓝牙连接请求或接收到蓝牙连接请求但无法与换电站建立蓝牙连接，则上报失败信息，其中，蓝牙连接请求由换电站在车辆在进站前识别车牌信息，根据车牌信息从后台获取与车牌信息对应的车辆VIN后开始在T0时间内持续搜索广播名称为相同VIN的车辆，搜索到与远程监控终端广播的VIN一致的目标VIN车辆后，向远程监控终端发送蓝牙连接请求，若T0计时到，仍无法搜到匹配车辆或搜索到匹配车辆但是无法与对应的远程监控终端建立蓝牙连接，则中断搜索或中断蓝牙连接，并上报后台；
其中，T0的大小可以根据实际需要确定，如图2中的1min，本实施例不做唯一性限定。
S1.2.2：设计认证超时计时器T1，当远程监控终端与换电站实现蓝牙连接后，开启计时器T1，等待接收密钥，若T1内远程监控终端未收到符合协议格式的密钥认证请求，由远程监控终端断开蓝牙，释放蓝牙资源进行其他业务。
其中，T1的大小可以根据实际需要确定，如图2中的10s，本实施例不做唯一性限定。
S2：在车辆蓝牙认证后，接收由换电站向车辆发送的换电站进程状态，用于指示车辆已停入位槽，进行换电准备判断；
在本实施例中，如图3所示，蓝牙认证通过后，换电站允许车辆进站，行驶到位槽后，换电站向车辆中的远程监控终端发送换电站进程状态＝1，表示车辆已停入位槽，开始换电准备判断。
换电站向远程监控终端发送读取车辆状态，判断是否满足换电条件。若不满足换电条件，则语音播报提示司机进行相关操作以达到换电条件。换电条件设置如下：车辆状态为不允许行车、制动器状态为未激活(脚刹)、驻车制动状态为已释放(EBP电子手刹)、转向角度＜预设角度、档位为N档以及所有车门关闭。
在本实施例中，预设角度的大小可以根据换电站实际场景标定，如图3中的8°，本实施例不做唯一性限定。
S3：判断车辆满足换电准备条件后，接收由换电站发送的下高压指令和下低压指令，开始车辆自动下电操作；
在本实施例中，如图4所示，步骤S3包括：
S3.1：判断车辆满足换电准备条件后，首先接收由换电站发送的下高压指令，响应换电站发送的读取下高压状态指令，并在下高压完成后，向换电站反馈下高压状态，若在下高压超时时间T2内未向换电站反馈下高压完成指令，则停止换电过程，并上报后台；
其中，考虑下高压时间较长，设置换电站以周期性频率向车辆发送读取下高压状态指令，直到车辆下高压完成，该周期性频率大小可以根据实际需要确定，如图4中的100ms，本实施例不做唯一性限定。
其中，下高压超时时间T2的大小可以根据实际情况确定，如图4中的10min，本实施例不做唯一性限定。
S3.2：接收换电站在收到车辆下高压完成指令后发送的下低压指令，响应换电站发送的读取车辆下低压状态指令，并在下低压完成后，向换电站反馈下低压状态，若在下低压超时时间T3内未向换电站反馈下低压完成指令，则停止换电过程，并上报后台。
其中，换电站以周期性频率向车辆发送读取车辆下低压状态指令，直到车辆下低压完成，该周期性频率大小可以根据实际需要确定，如图4中的100ms，本实施例不做唯一性限定。
其中，下低压超时时间T3的大小可以根据实际情况确定，如图4中的10min，本实施例不做唯一性限定。
S4：下低压完成后，向换电站发送下低压完成指令，由换电站开始自动换电，同时远程监控终端获取车辆状态及换电结果，并根据车辆状态及换电结果进行对应处理。
在本实施例中，如图5所示，步骤S4包括：
S4.1：下低压完成后，车辆电源进入OFF状态，各控制器进入休眠，此时，远程监控终端仍维持工作状态，保持与换电站通信，此时消耗车辆蓄电池电压；
S4.2：在换电站进行自动更换电池包操作过程中，接收换电站周期性发送的读取车辆状态指令；
其中，周期性大小可以根据实际需要确定，如图5中的100ms，本实施例不做唯一性限定。
S4.3：在远程监控终端检测车门全部关闭、远程监控终端接收到换电站发送的换电完成状态且远程监控终端检测与电池包连接检测电路导通，指示换电结束，断开与换电站之间的蓝牙连接；
S4.4：在远程监控终端检测车门未全部关闭，向换电站发送换电暂停指令，并接收换电站周期性发送的读取车辆状态指令；
其中，周期性大小可以根据实际需要确定，如图5中的100ms，本实施例不做唯一性限定。
S4.5：在远程监控终端在预设时间T4内检测车门未全部关闭且远程监控终端在预设时间T4内未接收到换电站发送的换电完成状态，判断车速是否大于预设车速，并在车速大于预设车速时，指示换电结束，断开与换电站之间的蓝牙连接，并在车速小于等于预设车速时，返回执行步骤S4.2；
其中，预设时间T4的大小可以根据实际情况确定，如图5中的10min，本实施例不做唯一性限定。
其中，预设车速的大小可以根据实际情况确定，如图5中的10km/s，本实施例不做唯一性限定。
S4.6：在远程监控终端在超过预设时间T4内检测车门未全部关闭且远程监控终端在超过预设时间T4内未接收到换电站发送的换电完成状态，则指示换电结束，断开与换电站之间的蓝牙连接。
在本实施例中，在指示换电结束后，记录本次换电信息，其中，本次换电信息包括：车辆VCU或BMS检测到换电进程状态由1变为0后，读取电池包编号是否更新，判断是否为新电池包，若是，则累计换电次数加1，记录换电成功，并进行信息更新、小计里程更新和电池电量更新；若不为新电池包或读取不到电池包信息，记录换电失败；远程监控终端获取位置及时间信息，并结合换电结果将相关数据提供至后台，其中，换电站进程状态为1，表示车辆已停入位槽，开始换电准备判断，换电站进程状态为0，表示换电结束。
其中，远程监控终端通过硬线连接电池包，通过检查硬线是否导通，判断电池包是否安装到位。
在本实施例中，如图6所示，在换电站进行自动更换电池包操作过程中，若检测到蓝牙异常断开，则蓝牙广播车辆VIN，开启计时，在接收到换电站发送的蓝牙连接请求后，进行蓝牙连接鉴权，重新连接蓝牙，继续进行换电操作，若在计时时间到后，一直未接收到换电站发送的蓝牙连接请求，则停止蓝牙广播VIN，远程监控终端进入低功耗模式。
其中，计时时间的大小可以根据实际情况确定，如图6中的1min，本实施例不做唯一性限定。
在本实施例中，如图7所示，在换电站进行自动更换电池包操作过程中，由远程监控终端检测车辆蓄电池电压是否小于第一预设电压值，在车辆蓄电池电压不小于第一预设电压值时，采用外部蓄电池供电；在车辆蓄电池电压小于第一预设电压值时，采用内置电池供电，检测内置电池电压，在内置电池电压小于第二预设电压值时，向换电站发出电池电量低报警，在内置电池电压小于第三预设电压值时，远程监控终端进入OFF状态，停止工作，其中，第一预设电压值小于第二预设电压值，第二预设电压值小于第三预设电压值。
其中，第一预设电压值、第二预设电压值及第三预设电压值的大小可以根据实际情况确定，如图7中的第一预设电压值为7V，第二预设电压值为2.2V，第三预设电压值为2.0V，本实施例不做唯一性限定。
在本实施例中，如图8所示，车辆端的远程监控终端若长时间(预设时间T5)没收到换电站的信息(不仅指换电完成这个指令)，则退出换电模式。
其中，预设时间T5的大小可以根据实际情况确定，如图8中的10min，本实施例不做唯一性限定。
实施例二
如图9所示是本发明实施例提供的一种用于新能源车辆换电设计的远程监控终端的结构示意图，包括：
蓝牙连接模块201，用于通过远程监控终端蓝牙广播本车辆VIN的方式与换电站建立蓝牙连接；
换电准备模块202，用于在车辆蓝牙认证后，接收由换电站向车辆发送的换电站进程状态，用于指示车辆已停入位槽，进行换电准备判断；
自诊断模块203，用于判断车辆满足换电准备条件后，接收由换电站发送的下高压指令和下低压指令，开始车辆自动下电操作；
换电模块204，用于在下低压完成后，向换电站发送下低压完成指令，由换电站开始自动换电，同时远程监控终端获取车辆状态及换电结果，并根据车辆状态及换电结果进行对应处理。
其中，各模块的具体实施方式可以参考上述方法实施例的描述，本实施例将不再复述。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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