[发明专利]一种电动汽车充换电网络协议网关

说明书

本发明提供了一种电动汽车充换电网络协议网关，包括：接口模块、通信模块、缓存模块和计算模块；接口模块，用于对装配车载通信模块的电动汽车用户提供有线和无线接入；通信模块，用于对所述接口模块接入的数据包进行协议转换或添加隧道，来对数据包进行解析、封装和转发操作；缓存模块，用于缓存数据以减少公网中数据请求的压力；计算模块，用于对采集到的数据进行预处理，并发往数据中心。本网关可以实现车辆和充换电网络的无线接入方式，通过隧道和协议转换两种方法结合，使网关具备车辆使用多协议与充换电网络进行数据交互的功能，解决了电动汽车充换电网络信息感知力不足的问题，拓展了通信范围和使用场景。

技术领域

本发明涉及新能源汽车充电技术领域，尤其涉及一种电动汽车充换电网络协议网关。

背景技术

随着物联网技术的快速发展。电动汽车充换电网络主要由电动汽车、传感器节点、充换电站、充换电网络服务管理平台等实体组成，这些功能实体信息的互联互通是保障电动汽车充换电网络高效运行的前提。因而，电动汽车充换网络应具备为采用不同通信方式的电动汽车提供接入服务的能力，同时具备提供如推送电价信息，电网政策法规等充换电周边增值服务的能力。

目前，电网主要是利用充电桩通过控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)总线实现与电动汽车之间的数据交互功能，并采用GPRS通信模块，通过无线移动公网向本地或远程的数据服务器传输所连接充电车辆的运行状态数据。电动汽车采用CAN总线的方式进行数据交互，使得电力运营商只能采集到驶入固定充电站内电动汽车的电池和运行状态信息，无法获得未通过CAN总线连接充电桩的电动汽车的电池状态、充电意愿和行驶路线等信息。导致目前基于电动汽车和充电设备数据信息的电动汽车充换电网络不能对多个新能源汽车和充电设备进行实时监控，在通信内容和通信方式两方面都存在很大的局限性。

现有车联网所采用的通信技术包括：基于802.11p的专用短程通信技术(Dedicated Short Range Communications,DSRC)技术和基于蜂窝通信的C-V2X技术。车联网无线组网的方法主要采用DSRC，基于IEEE802.11p标准协议实现车辆与车辆(V2V)、车辆与路边单元(V2R)通信，主要采用5.9GHz频段通信，带宽20MHz，最大通信范围可达300-1000米。因此，国际上公认的车联网是基于DSRC构建的车载自组网(Vehicle Ad-hoc Network，VANET)。C-V2X技术指在现有蜂窝通信技术框架下车辆与万物互联的一项通信技术。V2X包括车辆与车辆，车辆与基础设施/互联网，车辆与行人等多种通信方式。C-V2X涉及两种通信接口：LTE-Uu接口和PC5接口。LTE-Uu接口在基站的辅助下提供车辆通信服务，PC5接口通过设备直连模式实现车辆与车辆间通信。目前，C-V2X技术在4G架构下进行研究，并向5G演进。但是其缺点是这种组网方式现在还停留在标准制定阶段，且成本较高。

由于车联网目前存在两种协议标准且与无线公网协议不统一，针对此种情况现有网关的设计方案主要基于以下两种：隧道和协议转换。

隧道方式是一种数据包封装技术，它是将原始IP包(其报头包含原始发送者和最终目的地)封装在另一个数据包(称为封装的IP包)的数据净荷中进行传输。使用隧道的原因是在不兼容的网络上传输数据，或在不安全网络上提供一个安全路径。使用这种方式可以实现异构网络的数据传输，但是会增加报头的开销，降低传输效率。

协议转换是指将一种网络协议解封装后再封装成另一种协议格式的方法。这种方式相比于隧道没有额外增加报头的开销，不会降低传输效率，但需要针对不同协议需要设计不同的实现策略，灵活性和安全性较差。