一种加密刷卡式公用充电桩及充电方法

摘要

本发明公开了一种加密刷卡式公用充电桩及充电方法，包括控制板，所述控制板与数字电表、CPU卡读卡器、显示屏、触摸键盘、充电插口控制模块、网络通信装置及电动汽车充电站系统通信；控制板通过密文方式与电动汽车充电站系统的后台监控系统进行通信，后台监控系统远程召唤实时数据，监控充电桩的情况，根据显示屏的显示指示进行刷卡充电操作，刷卡过程中控制板通过带加密模块的CPU卡读卡器中的密钥与支付卡中的密钥进行核对，核对一致后继续操作。充电桩对后台传送交易数据采用加密方式，保证了资金安全，避免了报文被截取盗用的风险。

说明书

技术领域

本发明涉及公用充电桩及充电方法，具体涉及一种加密刷卡式公用充电桩及充电方法。背景技术

原有充电桩一般为私人使用或单位内部使用，统一结算电费，在公共停车场等公用车位充电无法针对个人进行合理收费。现有的实现方案，使用卡片不具有加密功能，支付的安全性无法保证，后台系统无法确保交易信息的真实性。没有合理的收费方式，传统的接触式M1卡(逻辑存储卡)或RFID卡片(射频储存卡)没有加密，后台系统对交易数据没有加密验证。

ESAM(Embedded Secure Access Module)嵌入式安全控制模块的实质为DIP或者SOP芯片封装的CPU卡芯片；

PSAM(Purchase Secure Access Module)：销售点终端安全存取模块。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明公开了一种加密式刷卡公用充电桩及充电方法，本发明采用CPU卡，ESAM密钥，PSAM加密机的方式，CPU卡，ESAM芯片，PSAM芯片内的密钥均经过同一张加密母卡根据加密因子算出，三部分同组密钥不相同但又可以验证对方，对每个人的交易都有CPU卡与充电桩ESAM密钥交互的复杂验证，使个人支付具有安全性，卡片无法仿制，上传后台信息经过充电桩ESAM密钥加密，后台可通过PSAM加密机识别交易信息的真实性，避免利用数据盗刷他人卡片。本发明的加密式刷卡公用充电桩及充电方法。主要解决了公用充电桩支付用卡安全，充电控制准确，后台监控数据真实有效。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种加密刷卡式公用充电桩，包括控制板，所述控制板与数字电表、CPU卡读卡器、显示屏、触摸键盘、充电插口控制模块、网络通信装置及电动汽车充电站系统通信；

控制板通过充电桩ESAM密钥以密文方式与电动汽车充电站系统的后台监控系统进行通信，后台监控系统远程召唤实时数据，监控充电桩的情况，根据显示屏的显示指示进行刷卡充电操作，刷卡过程中控制板通过带ESAM密钥模块的CPU卡读卡器中的密钥与支付卡中的密钥进行核对，核对一致后继续操作。

所述数字电表及网络通信装置通过RS485接口与控制板进行通信。

所述控制板还与指示灯相连，所述显示屏、触摸键盘、充电插口控制模块及指示灯与控制板通过通用IO接口相连。

所述CPU卡读卡器通过RS232接口与控制板进行通信.

所述控制板通过以太网或GPRS的通信方式与电动汽车充电系统通信。

所述网络通信装置为GPRS/WCDMA/TD-LTE/FDD-LTE通信模块。

一种加密刷卡式公用充电桩的充电方法，包括以下步骤：

步骤一：用户根据显示屏的显示指示进行刷卡充电操作，刷卡过程中输入的支付密码通过CPU卡读卡器中的ESAM密钥模块加密后与CPU支付卡进行数据交互，CPU支付卡通过卡内密钥解密后核对支付密码，核对一致能够继续操作；

步骤二：在显示屏上选择不同的充电方式进行充电，充电方式包括自动充满、定时间、定金额、定电量，选定后刷卡开始充电，读卡器对CPU支付卡进行充电金额预扣与灰锁，控制板通过充电插口控制模块上的锁止机构将用户的充电线锁住在充电接口上后启动充电开关；避免充电过程中意外拔插充电枪造成意外事故，同时用户未结账也无法将电动汽车开走，保证了充电桩运营商的利益；灰锁的目的在于灰锁卡片无法在其他充电桩操作，避免了一卡多充造成金额透支。

步骤三：控制板通过数字电表实时读出所用电量根据充电桩设置的尖、峰、平、谷电价计算出所用金额，当符合所设定的条件时自动停止充电，未满足条件想结束充电过程时，再次刷卡即可停止充电；

步骤四：刷卡结账时，控制板将充电信息发送到CPU读卡器并通过ESAM密钥加密后与CPU支付卡进行结账操作；

步骤五：充电桩将交易信息通过CPU读卡器中的ESAM密钥模块再次加密后，通过网络通信装置传送到后台监控系统，后台监控系统通过PSAM加密机进行解密，验证GMAC信息通过后，保存该次充电详细信息。避免了未加密信息被破解造成的盗刷问题。

步骤三中，设定条件为：自动充满、定时间、定电量或定金额。

步骤四中，充电的信息包括：支付卡信息、充电电量、金额及充电桩信息。

步骤四中，刷卡结账时的具体过程为：CPU卡对加密信息解密并验证通过后在电子钱包中扣除消费金额，并从灰锁状态恢复，同时将交易加密信息GMAC即监控后台用来识别交易唯一性的加密报文传给充电桩控制板，控制板先将充电开关断开，然后通过充电插口控制模块将用户的充电线放开，操作界面提示用户不要忘记支付卡及拔出充电线缆，充电人机交互过程完成。

步骤五中，交易信息包括充电信息及GMAC等加密信息。

控制板通过充电插口控制模块放开用户的充电线具体是：控制板CPU对充电插口控制模块锁止机构下发命令打开卡在充电枪头上的电磁锁。

本发明的有益效果：

CPU卡片密钥，充电桩内ESAM密钥，后台系统PSAM加密机密钥三位一体。可互相识别对方的真实性，充电交易可通过刷卡进行安全支付，后台系统能实时监测充电桩状态，对交易数据进行安全识别保证数据真实性，提高了卡片内的资金安全。

刷卡方式采用CPU卡加ESAM存储密钥，充电桩通过内部ESAM密钥对CPU卡进行加密识别与验证，增加卡内资金安全，也保证公用充电桩不被仿制卡片盗用。

充电桩对后台传送交易数据采用ESAM加密，PSAM解密方式，保证了资金安全，避免了报文被截取盗用的风险。

附图说明

图1本发明的结构示意图；

图2本发明的充电流程图；

图中，1：控制板，2：数字电表，3：CPU卡读卡器，4：显示屏，5：触摸键盘，6：充电插口控制模块，7：指示灯，8：网络通信装置，9：电动汽车充电站系统。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明进行详细说明：

如图1所示，本发明提供了一种可靠性、安全性更高的电动汽车充电桩及充电方式，它包括：带有采集模拟量、开关量和开出控制(带继电器的无源干接点输出)的控制板1，精确计费的数字电表2，能够提供GPRS/WCDMA/TD-LTE/FDD-LTE通信模块，控制板1通过RS-485方式与数字电表2、网络通信装置8相连接，通过RS-232方式与CPU读卡器3相连接，通过通用的IO口与显示屏4、触摸键盘5、充电插口控制模块6、指示灯7相连接。

本发明可以通过无线组网方式，通过密文方式与后台监控系统进行通信，远程召唤实时数据，监控充电桩的情况。用户根据显示屏4的显示指示进行刷卡充电操作，刷卡过程中控制板会将通过CPU卡读卡器3中的ESAM密钥模块加密后与CPU支付卡进行数据交互，CPU卡通过卡内密钥解密后核对支付密码，核对一致能够继续操作，设置充电方式(自动充满、定时间、定金额、定电量)进行充电，开始充电后控制板1通过充电插口控制模块6将用户的充电线锁在充电接口上，避免充电现场无人监督的情况下发生意外情况，并且用户在没有结账的情况下无法将充电线拔出。控制板1通过数字电表2实时读出所用电量根据设置的尖、峰、平、谷电价计算出所用金额，当符合所设定的条件时自动停止充电。控制板1通过显示屏4显示充电完成并且提醒用户进行刷卡结账，用户刷卡并且密钥验证通过后显示结账完成，控制板1通过充电插口控制模块6放开用户的充电线，提示用户可以拔出充电线。

如图2所示，充电桩充电操作过程:

1.用户将卡片放置充电桩读卡区，进行刷卡，充电桩显示输入密码界面，用户输入六位密码，用户再一次刷卡，充电桩进行密码验证，如果验证失败，用户重新输入密码。密码验证通过，充电桩显示用户卡号，余额，有效期等充电信息，同时提示用户插入充电枪。

2.用户插入充电枪，充电桩检查充电枪是否链接完好，如链接不好，充电桩显示“充电链接故障，请重新连接插头”用户重新插入充电枪。充电枪链接完好用户按“确定”键选择充电方式。

3.用户通过向上/向下按键选择“自动充满、定时间、定金额、定电量”等充电方式。

4.用户刷卡启动充电，充电桩接触器吸合，充电桩显示“启动充电成功，请取走充值卡”。充电过程中，充电桩显示充电电压，充电电流充电时间等充电信息。并随时保持与后台监控系统通讯。

5.用户刷卡结账，充电桩接触器断开，停止充电，充电桩显示充电开始时间，充电用时，消费电量及金额等信息。充电完成后充电桩会将充电电量、消费金额等信息以密文方式上传后台监控系统。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。