一种用于纯电动汽车全租用系统

1.一种用于纯电动汽车全租用系统，其特征在于：该系统利用GSM通信网络，由客户端(1)、服务器(2)、多个GSM/CDMA基站(3)组成；所述客户端内置于纯电动汽车上，与服务器通过GSM/CDMA基站实现通信，所述服务器接收客户端信息并在电脑上显示，并向客户端发送服务器端信息；服务器位于运营商各网点，客户端位于各纯电动汽车上，所述基站(3)由移动或联通公司提供，服务器(2)通过GSM/CDMA基站(3)，接收客户端信息并在电脑上显示，运营商通过服务器(2)利用GSM/CDMA基站(3)通信功能向客户端发送相关信息；
客户端硬件通信CAN节点由两条独立CAN网络组成，其中第一CAN网络节点由电机控制器IPU(4)、直流变换器DC/DC(5)、电转向系统EPS(6)、电制动系统EVP(7)、电动空调EACC(8)、车载GPS通信装置(9)、整车控制器HCU(10)、电池管理系统BMS(11)、综合显示仪DCU(12)、诊断接口Diag(13)共10个节点组成；整车控制器HCU(10)负责实时监控整车运行过程中各部件的状态，如有故障，立刻通过车载GPS通信装置向运营公司报告情况，若电池电量不足，则通过车载GPS通信装置告知用户附近最近的连锁换车点；
第二CAN网络节点由车载GPS通信装置(9)、整车控制器HCU(10)、电池管理系统BMS(11)、综合显示仪DCU(12)、诊断接口Diag(13)及车载充电机Charger(14)共6个节点组成；第二CAN网络完成220V交流电车载充电功能，当接通220V交流电时，整车控制器HCU(10)自动控制车载充电机充电，通过车载GPS通信装置(9)向运营公司发送数据，告知电池状态，并通过卡记录/收取费用，同时车载GPS通信装置传递充电和费用信息；充电完成后，自动切断220V交流电源，保证整车安全性。
2.根据权利要求1所述的纯电动汽车全租用系统，其特征在于：当车辆处于驾驶模式时，使用第一CAN网络，整车控制器HCU与电机控制器IPU、直流变换器DC/DC、电转向系统EPS、电制动系统EVP、电动空调EACC、车载GPS通信装置、电池管理系统BMS、综合显示仪DCU、诊断接口Diag进行通信，控制和协调整车工作，并将故障信息和状态信息发送给车载GPS通信装置，通过车载GPS通信装置将整车的故障信息和工作状态与服务器交互。
3.根据权利要求1所述的纯电动汽车全租用系统，其特征在于：当车辆处于充电模式时，使用第二CAN网络，整车控制器HCU与车载GPS通信装置、电池管理系统BMS、综合显示仪DCU、诊断接口Diag及车载充电机Charger部件进行通信，收集充电时，上述部件的状态，并通过车载GPS通信装置将车辆信息发给服务器。
4.根据权利要求1所述的纯电动汽车全租用系统，其特征在于，所述系统适用于能量耗尽型的电动汽车，包括以铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池、燃料电池为动力的纯电动汽车。

一种用于纯电动汽车全租用系统\n技术领域\n[0001] 本发明属于纯电动汽车技术领域，具体涉及一种用于纯电动汽车全租用系统，在我国交通能源战略转型的特殊时期，利用先进通信技术，弥补电池瓶颈带来的汽车工业的发展困惑，旨在推广应用纯电动汽车，解除用户的后顾之忧，属于交通运输工具领域。\n背景技术\n[0002] 纯电动汽车具有运行成本低、零排放、噪音低、能充分利用波谷电等优点，可以满足用户上班代步、外出办事、休闲娱乐等出行基本需求，深受广大购车用户期待。但是纯电动汽车成功推广应用必须解决用户还存在顾虑：①动力电池成本较高，超出用户承受能力，与常规车价格相比，没有优势可言；②续驶里程短，随时可能因能量耗尽而停车，这是用户最大的担忧；③电池充电时间较长，正常充电下，充满电池需8小时，快速充电虽能实现30分钟充满80％左右，但可能严重影响动力电池的寿命，导致使用成本增加；④充电不便捷，当前纯电动汽车使用的充电桩、充电站基础设施没有全面铺开，可能有的地方是“有车无电”，即使有充电设施，随时充电也为用户带来麻烦；⑤产品可靠性未得到大规模验证，产品质量和性能有待不断改善提升。为缓解纯电动汽车大规模产业化前期的问题，在电池瓶颈突破之前，必须通过创新的运营模式来弥补纯电动汽车在技术和成本等带来的不足，解除用户的后顾之忧。\n[0003] 目前，纯电动汽车推广困难，不论是整车购置或裸车销售电池租赁都存在一定难处，整车购置成本太高，用户难以接受，电池租赁需要考虑电池连接可靠性，更换便利性，不同规格电池通用性，经常更换电池容易引起连接不可靠，引发事故难断定是车的责任还是电池责任；由于各厂家电池型号不同，缺乏统一标准；电池管理系统的方式也不同，需连同电池管理系统一同更换；现阶段动力电池重量几百公斤，又是高压设备，需要专业人员和设备进行更换；对于紧凑的而空间十分有限的小型车来说，布置十分困难；更换电池，对风道密封提出了更高要求，热管理也需要特别考虑，在技术上带来了不小难度，至今还没有成熟的技术方案得到广泛应用。因此，这里发明一种可用于纯电动汽车租赁的通信系统，用于车辆与运营商通信服务。\n发明内容\n[0004] 本发明针对现有功能的缺失，发明了一种纯电动汽车全租用系统，提供一种思路应对纯电动汽车推广困难，目的是消除用户对纯电动汽车使用的后顾之忧，推动纯电动汽车商业化应用。通过该系统的应用，拟解决如下问题：\n[0005] ①纯电动汽车因电池成本高而导致的整车购置成本高的问题，运营公司的运营商可通过多方筹资，多种渠道融资，聚集资本，解决资金问题，用户无需购买车辆，只以租车的方式用车，用车时通过全租用系统为用户服务；\n[0006] ②纯电动汽车续驶里程短问题，作为市内和城乡结合部等人口密集地区出行代步工具，在纯电动汽车基本性能满足的情况下(如100km)，如果续驶里程不够，在全租用系统的友好提示下可以途中换车，用户没有后顾之忧；\n[0007] ③避免经常性换电池麻烦，更换时间较长，且容易出现各种难以预料的问题，经常更换电池可能导致连接处不可靠，事故责任不易判定，电池快换方式对于小型纯电动汽车来说有空间上的难度，技术上也更复杂，全租用系统提供一种简单易行的解决办法；\n[0008] ④用户无需考虑电池寿命问题带来的电池成本问题，运营商可通过与电池企业协议，由电池企业提供相应的服务，更好的维护电池，通过全租用系统全程监控电池状态，将电池管理到最好的程度，避免电池快充加速老化，更换后的电池也利于集中处理；\n[0009] ⑤充电时间长问题，运营公司可提供专业维护充电，延长电池寿命，用户无需等待，快捷换车，来去匆匆无需久留。提供多种方式充电，用户也可以在方便之处自行充电，作环保使者，不失高贵典雅身份；\n[0010] ⑥用户无需自费维修保养，由运营商负责可提高安全性，通过车载GPS定位终端，随时跟踪车辆状态，对存在安全隐患的车辆进行预警；\n[0011] ⑦安全责任问题，保险公司可以向航空业一样提供良好整体保险业务，集中处理，比个险处理赔付的比例大。集中办理保险和牌照手续，减少用户麻烦；\n[0012] ⑧较为集中的充电，可以有效减少充电站/桩数量，避免充电设施修建过剩，或出现“有车没电”及“有电没车”的问题，集中后电网污染更容易处理；\n[0013] ⑨改变出行方式，弱化汽车私有的观念，节约有限资源，真正将汽车作为出行代步的工具，将汽车由“私有”变为“公有”，只要身边有车，经原有“卡”人同意，有“卡”便可开车，卡传递，达天下，可提高车辆使用率，减少交通拥挤，提高出行效率。\n[0014] 本发明具体采用如下技术方案：\n[0015] 一种用于纯电动汽车全租用系统，其特征在于：该系统利用车载GPS通信装置通过GSM通信网络(基站)，由服务器、客户端组成；所述客户端内置于纯电动汽车上，与服务器通过GSM/CDMA基站实现通信，所述服务器接收客户端信息并在电脑上显示，并向客户端发送服务器端的信息；客户端硬件通信CAN节点由两条独立CAN网络组成，其中第一CAN网络节点由电机控制器IPU、直流变换器DC/DC、电转向系统EPS、电制动系统EVP、电动空调EACC、车载GPS通信装置、整车控制器HCU、电池管理系统BMS、综合显示仪DCU、诊断接口Diag共10个节点组成；第二CAN网络节点由车载GPS通信装置、整车控制器HCU、电池管理系统BMS、综合显示仪DCU、诊断接口Diag及车载充电机Charger共6个节点组成；所述两条CAN网络分别在充电模式和驾驶模式时起作用：当插入电源给车载充电机供电时，所述纯电动汽车进入车载充电模式，使用第二CAN网络；所述系统监控充电全过程，没有外接充电时，所述纯电动汽车进入驾驶模式，使用第一CAN网络，为客户端提供导航信息参考。\n[0016] 当车辆处于驾驶模式时，使用第一CAN网络，整车控制器HCU与电机控制器IPU、直流变换器DC/DC、电转向系统EPS、电制动系统EVP、电动空调EACC、车载GPS通信装置、电池管理系统BMS、综合显示仪DCU、诊断接口Diag进行通信，控制和协调整车工作，并将故障信息和状态信息发送给车载通信装置GPS，通过车载通信装置GPS将整车的故障信息和工作状态与服务器交互。运营商在各销售网点设立了服务器，运营商的服务器通过GSM/CDMA基站获取信息，通过服务器可以随时随处查询和读取各车的信息，用户也可以通过用户卡在服务器查询车辆的状态，比如用户查询车辆的电量还可以维持多长距离运行。\n[0017] 当车辆处于充电模式时，使用第二CAN网络，整车控制器HCU与车载GPS通信装置、整车控制器HCU、电池管理系统BMS、综合显示仪DCU、诊断接口Diag及车载充电机Charger等部件进行通信，收集充电时，上述部件的状态，并将信息通过车载GPS通信装置将车辆信息发给服务器。服务器可以随时查询车辆状态，包括充电费用等。软件处理流程是根据硬件设计功能，实现功能的详细流程。\n[0018] 本发明的效果是，通过运营商管理，能够解除用户使用纯电动汽车的后顾之忧，主要体现在：\n[0019] 1、应用该系统，运营公司承担购车成本，用户不必担心电池高昂成本问题；\n[0020] 2、充电可直接车载充电，插上电源，利用车载充电机可自动充电完成，也可以在用车过程中通过车载GPS通信装置的友情提示，在就近连锁换车点换车，不必担心充电等待问题；\n[0021] 3、解决续驶里程短问题，合理布置连锁换车点，设计车辆行驶路径，在车辆行驶到连锁换车点前保证足够电量；\n[0022] 4、整车控制器HCU实时监控整车状态，自动存入卡内和/或并通过车载GPS装置向运营公司服务器发送数据，有利于更好的为用户服务，实现对车载充电的计费，路径规划，故障提示，换车提示等一系列人性化功能；\n[0023] 5、运营商可以提供具有增值服务的功能，如可以通过手机、互联网、电话等查询车辆状态、预订车辆、防盗、以外报警等功能。\n[0024] 本发明所述的纯电动汽车全租用系统，是一种基于整车租赁的应用系统，通过例如运营公司向用户提供租车服务，用户只需缴纳租金和使用费用便可以使用纯电动汽车，利用先进通信技术，全局把控和管理纯电动汽车运营情况。系统服务器通过客户端获取车辆状态信息，并在动力电池电能耗尽以前向用户提供友好提示，请求用户在附近的连锁换车点进行换车，如果车辆故障，提供相关援助指示信息；该系统通过用车卡进行管理，用户通过会员审查，注册为运营公司会员，通过会员制度对会员进行管理。用户需要用车是可以通过网上预定，电话预定或手机预定，预定成功后，由运营公司发用户用车卡，可以转入一定存款到卡内方便付账。用户通过用车卡和车钥匙，用户可以开启使用车辆。车辆行驶信息，包括行驶里程，电池剩余电量，可能的故障信息和应该进行的保养和维修信息都自动存入卡内。用户换车时，运营商通过刷卡即可根据里程自动收取费用(当然用户也可选择付现金或用其它的银行卡，信用卡)，并及时安排充电，保养，维修等服务。\n附图说明\n[0025] 图1是本发明的系统组成原理框图；\n[0026] 图2是本发明的客户端硬件CAN通信网络图；\n[0027] 图3是本发明的客户端软件程序流程图。\n具本实施方式\n[0028] 如图1所示，本发明主要包括：服务器端(1)，客户端(2)和GSM/CDMA基站(3)，通过GSM/CDMA基站，服务器与客户端实现通信，完成信息交互功能。服务器位于运营商各网点，客户端位于各纯电动汽车上，基站由移动或联通公司提供，位于全国各地。服务器通过GSM/CDMA基站，接收客户端信息并在电脑上显示，运营商也可以通过服务器利用GSM/CDMA基站通信功能向客户端发送相关信息。\n[0029] 如图2所示，客户端硬件CAN通信网络的组成：第一CAN1网络节点由电机控制器IPU4、直流变换器DC/DC5、电转向EPS6、电制动EVP7、电动空调EACC8、车载GPS通信装置9、整车控制器HCU10、电池管理系统BMS11、综合显示仪DCU12、诊断接口Diag13共10个节点组成，整车控制器HCU10负责实时监控整车运行过程中各部件的状态，如有故障，立刻通过车载GPS装置向运营公司报告情况，若电池电量不足，则通过车载GPS装置告知用户附近最近的连锁换车点；第二CAN2网络节点由车载GPS通信装置9、整车控制器HCU10、电池管理系统BMS11、综合显示仪DCU12、诊断接口Diag13及车载充电机Charger14共6个节点组成，该CAN网络主要完成220V交流电车载充电功能，当接通220V交流电时，整车控制器HCU10自动控制车载充电机充电，通过车载GPS装置9向运营公司发送数据，告知电池状态，并通过卡记录/收取费用，同时GPS传递充电和费用信息；充电完成后，自动切断220V交流电源，保证整车安全性。\n[0030] 如图3所示，用户打开车门后，首先需要插入用户信息卡以确认用户的身份(15)，如果不是用户卡，则判定是否为管理卡(25)，如果不是管理卡，则无法用车，进入停车状态(30)，如果是管理卡，则进入车辆维护管理(26)；插入卡后，如果车载GPS装置判断该用户卡为合法用户卡，进入下一步判断220V车载充电电源是否连接(16)：如果连接了220V交流电源，则进入车载自动充电模式，整车控制器HCU判断电池电量是否充满(32)，如果电池电量已经充至设定的值，则车载GPS向运营公司发送电费数据并在服务器记录(记录信息包括：充电位置，充电起始时间，充电结束时间，电费，是否中途出现故障等，信息可通过运营商打印，上网或手机查询)，并停止充电(37)；如果充电未完成，则循环检测整车系统是否有故障(33)，没有故障继续充电，有故障时判断是否有严重故障(33)，没有严重故障可继续充电，如果存在严重故障，需通过车载GPS装置向运营公司发送错误状态数据(34)，请求处理，并停止充电。当插入用户卡后，通过合法认证后，如果没有插入220V交流电，需录入指纹(17)，以确认用户卡是否为车主本人持有，如果不是本人持有，可通过短信授权(27)使用车辆，即通过查看显示屏屏幕提示，将及时生成的随机码同时发给服务器和卡主，卡主回复服务器(5分钟内有效)，便可完成短信授权；没有通过授权将无法使用车辆(30)；\n当指纹录入相符或获得短信授权后，用户可启动车辆(18)，完成预充电及高压电上电过程，上电完成后(Ready灯亮)，用户可进行目的地设定，用以进行路径规划，选择合适的连锁换车点，同时为用户提供最佳路线图。设定目的地后，用户可按照参考路线行驶，整车实时判断整车状态，如果关车钥匙(20)，则停车(30)，否则判断电池电量是否足够(21)，如果电池电量不能达到目的地，则车载GPS会友情提示用户在途中适宜地点换车(28)；如果电量足够，则判断系统是否有故障(22)，如果没有故障，继续行驶，如果有故障，则判断是否为严重故障，如果存在严重故障(23)，则需要立刻停车，等待救援，车载GPS装置向运营公司服务器发送求救信息(29)；如果不是严重故障，则提示用户等待故障自动清除(如某部件过热)或进行手动清除故障，清除故障成功后，车辆可继续行驶，如果故障无法清除，报警，则需通过车载GPS或手机向运营公司获取帮助(29)，请求处理办法，保证车辆安全。