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        車聯(lián)網(wǎng)在新能源汽車上的應(yīng)用研究

        2018-07-09 12:27:52王雷劉耀邦
        汽車零部件 2018年6期
        關(guān)鍵詞:車載電動(dòng)汽車遠(yuǎn)程

        王雷,劉耀邦

        (安徽交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院,安徽合肥 230051)

        0 引言

        當(dāng)前汽車行業(yè)最熱的詞,一個(gè)是“車聯(lián)網(wǎng)”,另一個(gè)是“新能源汽車”?!败嚶?lián)網(wǎng)+新能源汽車”已成為車企躍躍欲試的一種全新的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)模式??梢哉f,新能源汽車與車聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步結(jié)合,將會(huì)給企業(yè)帶來巨大的發(fā)展機(jī)遇。

        1 新能源汽車的發(fā)展

        近年來,為了鼓勵(lì)和支持新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展,國(guó)務(wù)院相關(guān)部門緊密出臺(tái)各項(xiàng)政策措施,推動(dòng)了新能源汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。2012年6月國(guó)務(wù)院發(fā)布《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012—2020年)》,指明了新能源汽車的發(fā)展路線和目標(biāo)。特別是2014年,隨著《關(guān)于加快新能源汽車推廣應(yīng)用的指導(dǎo)意見》頒布和購(gòu)車補(bǔ)貼、地方上牌等優(yōu)惠政策出臺(tái),新能源汽車產(chǎn)銷量實(shí)現(xiàn)飛躍式增長(zhǎng)。2013—2017年我國(guó)新能源汽車產(chǎn)銷量如圖1所示。

        圖1 2013—2017年我國(guó)新能源汽車產(chǎn)銷量及增長(zhǎng)率

        新能源汽車相對(duì)于傳統(tǒng)汽車而言,具有污染少、油耗低等特點(diǎn),目前市場(chǎng)上比較成熟的新能源汽車主要有純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車和燃料電池汽車。純電動(dòng)汽車是由電池直接給電機(jī)供電驅(qū)動(dòng)汽車行駛,具有零污染、使用費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn),但電池的續(xù)航里程低、壽命短,充電樁的不完善限制了純電動(dòng)汽車推廣。混合動(dòng)力汽車是由內(nèi)燃機(jī)和電池提供動(dòng)力,采用并聯(lián)、串聯(lián)或混聯(lián)3種方式,有效降低了油耗和使用成本,但價(jià)格高于傳統(tǒng)汽車,很多地方政府也沒有將其納入優(yōu)惠政策范圍之內(nèi)。燃料電池汽車采用氫氣、甲醇等為燃料,通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能直接驅(qū)動(dòng)汽車,由于技術(shù)比較復(fù)雜,目前在國(guó)內(nèi)還沒有推廣。新能源汽車演進(jìn)路線如圖2所示。

        圖2 新能源汽車演進(jìn)路線圖

        2 車聯(lián)網(wǎng)與新能源汽車

        車聯(lián)網(wǎng)是以汽車為信息節(jié)點(diǎn),集成先進(jìn)可靠的傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)、云計(jì)算平臺(tái)技術(shù)等,通過整合車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)、車車網(wǎng)絡(luò)、車與控制中心網(wǎng)絡(luò),構(gòu)建無處不在的網(wǎng)路連接與信息交互,最終實(shí)現(xiàn)行車更加安全、出行更加順暢、更加節(jié)能環(huán)保等目標(biāo)。相對(duì)傳統(tǒng)動(dòng)力汽車,新能源汽車的電池安全管理與監(jiān)控、整車電控系統(tǒng)、公交系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)管理等更易實(shí)現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)控制。

        新能源汽車車聯(lián)網(wǎng)工作原理如圖3所示。通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸,實(shí)現(xiàn)了道路基礎(chǔ)設(shè)施與車載終端的互通;通過云接入,實(shí)現(xiàn)了云平臺(tái)與道路基礎(chǔ)設(shè)施的互通;通過4G等移動(dòng)網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)了車載終端與云平臺(tái)的互通。各傳感器獲取電池、車輛的相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù),并通過CAN(Controller Area Network)總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在各控制單元間傳輸,實(shí)現(xiàn)車內(nèi)通信。利用衛(wèi)星定位和無線通信技術(shù),與附近的車輛和道路環(huán)境建立車載自網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)車與車、車與路的互通。通過云接入,道路基礎(chǔ)設(shè)施把從云平臺(tái)獲取的交通信息發(fā)送給車載終端,并把探測(cè)到的周圍交通狀況上傳給云平臺(tái),實(shí)現(xiàn)車載自網(wǎng)絡(luò)內(nèi)車輛交通信息的共享。

        圖3 新能源汽車車聯(lián)網(wǎng)工作原理

        3 車聯(lián)網(wǎng)在新能源汽車上的應(yīng)用

        3.1 新能源汽車電控一體化

        電控技術(shù)是新能源汽車三大核心技術(shù)之一,涉及整車控制、電池監(jiān)管、電機(jī)優(yōu)化配置等,直接影響到整車性能。電控一體化是集信息采集、智能管控、便捷操控、集中顯示于一體的車載電控一體化系統(tǒng),以及滿足車載數(shù)據(jù)接入與管理、協(xié)同處理與遠(yuǎn)程配置的車聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)平臺(tái)。2014年9月,中國(guó)科學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)研究發(fā)展中心和安徽安凱汽車股份有限公司聯(lián)合研發(fā)的“e控”系統(tǒng),在安凱第五代純電動(dòng)汽車上進(jìn)行了應(yīng)用。該系統(tǒng)以整車控制系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和能量管理系統(tǒng)為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)了對(duì)新能源汽車的能耗管理、動(dòng)力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)配置、智能化操控、可視化管理、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)分析與在線配置等功能。該系統(tǒng)的開發(fā)解決了新能源汽車電控一體化的技術(shù)障礙,使我國(guó)新能源汽車電控系統(tǒng)的智能化及車聯(lián)網(wǎng)在新能源汽車的應(yīng)用邁上了一個(gè)新的臺(tái)階。

        3.2 新能源汽車遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

        新能源汽車遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛的電池信息、電機(jī)控制器信息、整車信息、車輛運(yùn)行狀態(tài)信息、故障信息、電池信息等的顯示、查詢和存儲(chǔ)功能,用戶能夠?qū)崟r(shí)掌握電動(dòng)車輛的運(yùn)行情況,使人、車、路三者緊密協(xié)調(diào),為車輛的運(yùn)營(yíng)、維護(hù)提供快速的安全保障。該系統(tǒng)由車載信息終端和遠(yuǎn)程管理服務(wù)平臺(tái)兩部分組成。通過車載信息終端和云端信息服務(wù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)新能源車輛的遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障診斷和信息服務(wù)。用戶可通過瀏覽器登陸遠(yuǎn)程綜合信息服務(wù)平臺(tái),對(duì)新能源車輛進(jìn)行管理,同時(shí)可獲取相應(yīng)的服務(wù)信息。車載信息終端利用車輛上安裝的傳感器獲取車輛、電池、電機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)和狀態(tài),GPS(Global Positioning System)/北斗導(dǎo)航采集車輛位置和速度信號(hào),并通過GSM(Global System for Mobile Communications)/GPRS(General Packet Radio Service)基站把數(shù)據(jù)傳輸給遠(yuǎn)程管理服務(wù)平臺(tái),用戶通過訪問平臺(tái),可獲取車輛的相關(guān)數(shù)據(jù)。新能源汽車遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)如圖4所示。

        圖4 新能源汽車遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖

        3.3 新能源汽車租賃

        新能源汽車租賃,作為汽車租賃市場(chǎng)一種新的模式,具有方便、快捷、低碳出行等特點(diǎn),目前在全國(guó)各大城市大力推廣?!靶履茉雌囎赓U運(yùn)營(yíng)平臺(tái)”通過高科技手段加強(qiáng)新能源車輛管理,提高租賃服務(wù)質(zhì)量, 規(guī)范新能源汽車運(yùn)營(yíng), 對(duì)減少公用支出、節(jié)能減排、降低城市擁堵有著極大幫助,同時(shí)也大大促進(jìn)了新能源汽車租賃行業(yè)的發(fā)展。新能源汽車租賃系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng),如圖5所示。

        圖5 新能源汽車分時(shí)租賃系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

        智能車載終端可實(shí)現(xiàn)車門、燈光、喇叭控制及平臺(tái)、GPS定位、功耗控制等功能;綠控儀可實(shí)現(xiàn)車鑰匙管理、油卡或電卡是否放回狀態(tài)檢測(cè)等,還可實(shí)現(xiàn)語音播報(bào)、用戶界面顯示、用戶指令輸入等人機(jī)互動(dòng)功能;通過刷卡器可實(shí)現(xiàn)對(duì)持RFID(Radio Frequency Identification)卡片用戶的身份認(rèn)證,及完成開關(guān)車門、取車還車等;一鍵啟動(dòng)設(shè)備可避免車鑰匙丟失,減少鑰匙管理成本;GPS跟蹤器可實(shí)現(xiàn)車輛定位跟蹤功能,支持客戶端軟件、短信查詢車輛位置。

        用戶端APP(Application)支持安卓、蘋果系統(tǒng),集身份驗(yàn)證、預(yù)約、選車、支付、違章查詢、促銷活動(dòng)等完整功能于一體;車輛后臺(tái)管理系統(tǒng)基于大數(shù)據(jù)挖掘和智能算法,為企業(yè)提供智能車輛管理服務(wù),實(shí)現(xiàn)車輛管理、系統(tǒng)管理、財(cái)務(wù)管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、訂單管理、客戶管理等功能;運(yùn)營(yíng)管理端口可為運(yùn)營(yíng)商隨時(shí)隨地獲取車輛租賃狀態(tài),續(xù)航、油量狀態(tài),在線狀態(tài)等。

        4 新能源汽車車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)

        隨著車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在新能源汽車上的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)新能源汽車的互聯(lián)互通,未來新能源汽車車聯(lián)網(wǎng)具有以下3個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。

        4.1 車、樁、網(wǎng)的互聯(lián)

        隨著新能源汽車、充電基礎(chǔ)設(shè)施量的增長(zhǎng),如何實(shí)現(xiàn)智慧聯(lián)網(wǎng)、智慧管控已經(jīng)成為擺在車企、充電樁運(yùn)營(yíng)商面前的難題。通過建立云服務(wù)中心,監(jiān)控中心采集充電樁實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、云服務(wù)中心對(duì)充電樁實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、快速把充電樁的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)傳遞給新能源汽車用戶,提高用戶的便捷性。新能源汽車、充電樁、網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通需要統(tǒng)一充電樁的通信協(xié)議,依靠充電樁管理平臺(tái)與新能源車輛運(yùn)營(yíng)平臺(tái)的數(shù)據(jù)共享與融合,利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù),對(duì)充電、用電、駕駛等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,為車主提供更多體驗(yàn)和服務(wù)。2017年8月,國(guó)家電網(wǎng)建成了開放高效的智慧車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),該平臺(tái)與17家充電運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)互通,用戶下載“e充電”APP,就可一鍵式找樁充電。

        4.2 車與車的互聯(lián)

        在新能源汽車上安裝車載終端,通過無線通信技術(shù),使車與車之間組建車載自組網(wǎng),可讓車輛之間分享彼此的行車速度、相對(duì)位置等數(shù)據(jù)信息。如圖6所示:當(dāng)車輛A、B、C在同一車道上行駛時(shí),3輛車的車載終端就自動(dòng)運(yùn)行,車輛A快速地和其通信范圍內(nèi)、同一行駛方向的車輛B、C之間建立車載自組網(wǎng)。

        車輛A通過多種傳感器探測(cè)前方道路的狀況,并對(duì)周邊車輛的路徑進(jìn)行預(yù)測(cè),當(dāng)車輛A探測(cè)到前方有危險(xiǎn)情況時(shí),需先減速并對(duì)后面的車輛進(jìn)行提醒。雖然車輛C被車輛B阻擋,駕駛員無法看到車輛A緊急制動(dòng),但車輛A上的車載終端會(huì)將其速度、位置及狀態(tài)等信息通過車載自組網(wǎng)發(fā)送給后面的車輛B、C,車輛B、C的車載終端收到信息后進(jìn)行緊急處理,提前獲知前方路面情況,及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施規(guī)避風(fēng)險(xiǎn),提高行車安全。

        4.3 智能充電樁

        當(dāng)前充電樁行業(yè)存在著位置分布散、維護(hù)管理困難等問題,未來智能充電樁的出現(xiàn)能有效地解決這些問題。智能充電樁系統(tǒng)主要由城市市政設(shè)施、充電樁系統(tǒng)、車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)、運(yùn)營(yíng)管理與服務(wù)中心及PC或移動(dòng)終端組成。該系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程監(jiān)控管理、故障管理、APP應(yīng)用等多種功能。遠(yuǎn)程監(jiān)控可以對(duì)充電樁電量、電流等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控;故障管理可以對(duì)充電樁的工作情況進(jìn)行診斷,如果出現(xiàn)故障則進(jìn)行報(bào)警提醒,以方便維修人員進(jìn)行遠(yuǎn)程處理或現(xiàn)場(chǎng)維修;通過PC或移動(dòng)終端,客戶能夠?qū)Τ潆姌兜奈恢眉盃顟B(tài)進(jìn)行查詢,以方便預(yù)約充電及實(shí)現(xiàn)在線付費(fèi)等功能。

        5 結(jié)論

        電動(dòng)汽車車聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的服務(wù)領(lǐng)域與傳統(tǒng)汽車車聯(lián)網(wǎng)具有較多共性,均包括地圖、導(dǎo)航,行車安全,生活?yuàn)蕵?個(gè)方面,除此之外,還具備一定的差異性。由于電動(dòng)汽車對(duì)充換電服務(wù)依賴程度高,充換電信息服務(wù)也列入車聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)性服務(wù),滿足電動(dòng)汽車用戶的剛性行車需求。目前,電動(dòng)汽車車聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)尚處于起步階段,僅有少量電動(dòng)汽車車型配置了傳統(tǒng)車聯(lián)網(wǎng)服務(wù),而充換電信息服務(wù)尚屬空白。隨著未來電動(dòng)汽車的爆發(fā)式增長(zhǎng),電動(dòng)汽車車聯(lián)網(wǎng)服務(wù)將具備廣闊的發(fā)展前景。

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