車聯(lián)網(wǎng)在新能源汽車上的應用研究

王雷,劉耀邦

(安徽交通職業(yè)技術學院，安徽合肥 230051)

0 引言

當前汽車行業(yè)最熱的詞，一個是“車聯(lián)網(wǎng)”，另一個是“新能源汽車”。“車聯(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)營模式。可以說，新能源汽車與車聯(lián)網(wǎng)的進一步結(jié)合，將會給企業(yè)帶來巨大的發(fā)展機遇。

1 新能源汽車的發(fā)展

近年來，為了鼓勵和支持新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，國務院相關部門緊密出臺各項政策措施，推動了新能源汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。2012年6月國務院發(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。特別是2014年，隨著《關于加快新能源汽車推廣應用的指導意見》頒布和購車補貼、地方上牌等優(yōu)惠政策出臺，新能源汽車產(chǎn)銷量實現(xiàn)飛躍式增長。2013—2017年我國新能源汽車產(chǎn)銷量如圖1所示。

圖1 2013—2017年我國新能源汽車產(chǎn)銷量及增長率

新能源汽車相對于傳統(tǒng)汽車而言，具有污染少、油耗低等特點，目前市場上比較成熟的新能源汽車主要有純電動汽車、混合動力汽車和燃料電池汽車。純電動汽車是由電池直接給電機供電驅(qū)動汽車行駛，具有零污染、使用費用低等優(yōu)點，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汽車推廣。混合動力汽車是由內(nèi)燃機和電池提供動力，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，通過化學反應產(chǎn)生電能直接驅(qū)動汽車，由于技術比較復雜，目前在國內(nèi)還沒有推廣。新能源汽車演進路線如圖2所示。

圖2 新能源汽車演進路線圖

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，集成先進可靠的傳感器技術、數(shù)據(jù)處理技術、移動通信技術、云計算平臺技術等，通過整合車內(nèi)網(wǎng)絡、車車網(wǎng)絡、車與控制中心網(wǎng)絡，構(gòu)建無處不在的網(wǎng)路連接與信息交互，最終實現(xiàn)行車更加安全、出行更加順暢、更加節(jié)能環(huán)保等目標。相對傳統(tǒng)動力汽車，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)運營管理等更易實現(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)絡傳輸，實現(xiàn)了道路基礎設施與車載終端的互通；通過云接入，實現(xiàn)了云平臺與道路基礎設施的互通；通過4G等移動網(wǎng)絡，實現(xiàn)了車載終端與云平臺的互通。各傳感器獲取電池、車輛的相關運行數(shù)據(jù)，并通過CAN(Controller Area Network)總線實現(xiàn)數(shù)據(jù)在各控制單元間傳輸，實現(xiàn)車內(nèi)通信。利用衛(wèi)星定位和無線通信技術，與附近的車輛和道路環(huán)境建立車載自網(wǎng)絡，實現(xiàn)車與車、車與路的互通。通過云接入，道路基礎設施把從云平臺獲取的交通信息發(fā)送給車載終端，并把探測到的周圍交通狀況上傳給云平臺，實現(xiàn)車載自網(wǎng)絡內(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用

3.1 新能源汽車電控一體化

電控技術是新能源汽車三大核心技術之一，涉及整車控制、電池監(jiān)管、電機優(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)同處理與遠程配置的車聯(lián)網(wǎng)云服務平臺。2014年9月，中國科學院物聯(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汽車上進行了應用。該系統(tǒng)以整車控制系統(tǒng)、電機驅(qū)動系統(tǒng)和能量管理系統(tǒng)為基礎，實現(xiàn)了對新能源汽車的能耗管理、動力系統(tǒng)動態(tài)配置、智能化操控、可視化管理、遠程數(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障礙，使我國新能源汽車電控系統(tǒng)的智能化及車聯(lián)網(wǎng)在新能源汽車的應用邁上了一個新的臺階。

3.2 新能源汽車遠程監(jiān)控系統(tǒng)

新能源汽車遠程監(jiān)控系統(tǒng)具有實時監(jiān)控車輛的電池信息、電機控制器信息、整車信息、車輛運行狀態(tài)信息、故障信息、電池信息等的顯示、查詢和存儲功能，用戶能夠?qū)崟r掌握電動車輛的運行情況，使人、車、路三者緊密協(xié)調(diào)，為車輛的運營、維護提供快速的安全保障。該系統(tǒng)由車載信息終端和遠程管理服務平臺兩部分組成。通過車載信息終端和云端信息服務平臺實現(xiàn)對新能源車輛的遠程監(jiān)控、故障診斷和信息服務。用戶可通過瀏覽器登陸遠程綜合信息服務平臺，對新能源車輛進行管理，同時可獲取相應的服務信息。車載信息終端利用車輛上安裝的傳感器獲取車輛、電池、電機相關數(shù)據(jù)和狀態(tài)，GPS(Global Positioning System)/北斗導航采集車輛位置和速度信號，并通過GSM(Global System for Mobile Communications)/GPRS(General Packet Radio Service)基站把數(shù)據(jù)傳輸給遠程管理服務平臺，用戶通過訪問平臺，可獲取車輛的相關數(shù)據(jù)。新能源汽車遠程監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡如圖4所示。

圖4 新能源汽車遠程監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡圖

3.3 新能源汽車租賃

新能源汽車租賃，作為汽車租賃市場一種新的模式，具有方便、快捷、低碳出行等特點，目前在全國各大城市大力推廣。“新能源汽車租賃運營平臺”通過高科技手段加強新能源車輛管理，提高租賃服務質(zhì)量， 規(guī)范新能源汽車運營， 對減少公用支出、節(jié)能減排、降低城市擁堵有著極大幫助，同時也大大促進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)主要包括硬件設備和軟件系統(tǒng)，如圖5所示。

圖5 新能源汽車分時租賃系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

智能車載終端可實現(xiàn)車門、燈光、喇叭控制及平臺、GPS定位、功耗控制等功能；綠控儀可實現(xiàn)車鑰匙管理、油卡或電卡是否放回狀態(tài)檢測等，還可實現(xiàn)語音播報、用戶界面顯示、用戶指令輸入等人機互動功能；通過刷卡器可實現(xiàn)對持RFID(Radio Frequency Identification)卡片用戶的身份認證，及完成開關車門、取車還車等；一鍵啟動設備可避免車鑰匙丟失，減少鑰匙管理成本；GPS跟蹤器可實現(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)，集身份驗證、預約、選車、支付、違章查詢、促銷活動等完整功能于一體；車輛后臺管理系統(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，實現(xiàn)車輛管理、系統(tǒng)管理、財務管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、訂單管理、客戶管理等功能；運營管理端口可為運營商隨時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

隨著車聯(lián)網(wǎng)技術在新能源汽車上的應用能夠?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個發(fā)展趨勢。

4.1 車、樁、網(wǎng)的互聯(lián)

隨著新能源汽車、充電基礎設施量的增長，如何實現(xiàn)智慧聯(lián)網(wǎng)、智慧管控已經(jīng)成為擺在車企、充電樁運營商面前的難題。通過建立云服務中心，監(jiān)控中心采集充電樁實時數(shù)據(jù)、云服務中心對充電樁實時數(shù)據(jù)進行分析、快速把充電樁的準確數(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與新能源車輛運營平臺的數(shù)據(jù)共享與融合，利用大數(shù)據(jù)分析技術，對充電、用電、駕駛等數(shù)據(jù)進行分析，為車主提供更多體驗和服務。2017年8月，國家電網(wǎng)建成了開放高效的智慧車聯(lián)網(wǎng)平臺，該平臺與17家充電運營商實現(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，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、相對位置等數(shù)據(jù)信息。如圖6所示:當車輛A、B、C在同一車道上行駛時，3輛車的車載終端就自動運行，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前方道路的狀況，并對周邊車輛的路徑進行預測，當車輛A探測到前方有危險情況時，需先減速并對后面的車輛進行提醒。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，但車輛A上的車載終端會將其速度、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行緊急處理，提前獲知前方路面情況，及時采取應對措施規(guī)避風險，提高行車安全。

4.3 智能充電樁

當前充電樁行業(yè)存在著位置分布散、維護管理困難等問題，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)主要由城市市政設施、充電樁系統(tǒng)、車聯(lián)網(wǎng)應用服務平臺、運營管理與服務中心及PC或移動終端組成。該系統(tǒng)具有遠程監(jiān)控管理、故障管理、APP應用等多種功能。遠程監(jiān)控可以對充電樁電量、電流等參數(shù)進行實時監(jiān)控；故障管理可以對充電樁的工作情況進行診斷，如果出現(xiàn)故障則進行報警提醒，以方便維修人員進行遠程處理或現(xiàn)場維修；通過PC或移動終端，客戶能夠?qū)Τ潆姌兜奈恢眉盃顟B(tài)進行查詢，以方便預約充電及實現(xiàn)在線付費等功能。

5 結(jié)論

電動汽車車聯(lián)網(wǎng)市場的服務領域與傳統(tǒng)汽車車聯(lián)網(wǎng)具有較多共性，均包括地圖、導航，行車安全，生活娛樂3個方面，除此之外，還具備一定的差異性。由于電動汽車對充換電服務依賴程度高，充換電信息服務也列入車聯(lián)網(wǎng)基礎性服務，滿足電動汽車用戶的剛性行車需求。目前，電動汽車車聯(lián)網(wǎng)市場尚處于起步階段，僅有少量電動汽車車型配置了傳統(tǒng)車聯(lián)網(wǎng)服務，而充換電信息服務尚屬空白。隨著未來電動汽車的爆發(fā)式增長，電動汽車車聯(lián)網(wǎng)服務將具備廣闊的發(fā)展前景。

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