基于車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡連接的在線預約充電系統(tǒng)設計

黃秋光 張 亮 莊濟寧 程 登

（ 上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州545007）

1 研究背景

隨著新能源技術(shù)的發(fā)展，越來越多的新能源汽車已經(jīng)進入到各大城市的市場當中。且城市的新能源汽車充電樁增設逐漸增多，造成電網(wǎng)負荷增加。各電網(wǎng)機構(gòu)為了均衡用電時間，緩解電網(wǎng)負荷，采取了分時段的用電收費模式，顯然高峰期時段用電費用較高[1-2]。目前各大充電樁也提出了預約充電的方法，但是充電樁進行預約充電的方式需要插上充電槍以后且需要維持網(wǎng)絡信號良好狀態(tài)下進行預約充電。該方式無法解決地下庫網(wǎng)絡信號不佳問題和插充電槍才能預約顯然不便于用戶使用。

2 車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡連接方式

遠程預約充電需要通過車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡連接的方式實現(xiàn)。整車需要與車輛網(wǎng)遠程服務平臺保持長連接的通信狀態(tài)，可以實時進行遠程預約充電。但現(xiàn)有的網(wǎng)絡連接存在這樣的矛盾點：車載終端作為整車與遠程服務平臺的接口，如何能保證整車處于響應狀態(tài)，又確保整車不容易饋電即保證靜態(tài)電流控制在標定范圍內(nèi)[3]。預約充電功能需要車載終端實時響應遠程服務平臺的指令，在接收到預約充電請求和預約充電時間時能進行計時比較運算，在到達預約充電時間時給整車下發(fā)允許充電指令到CAN 網(wǎng)絡。對于預約充電這樣的要求，需要定義車載終端的休眠喚醒策略。

車載終端與遠程服務平臺鏈接采用TCP/IP 的協(xié)議棧，保持與車載終端維持長連接狀態(tài)。車載終端與遠程服務平臺的遠程控制指令交互分為實時指令和異步指令。

對于同步指令，當車載終端接收到遠程控制指令時，將整車網(wǎng)絡喚醒，維持15 秒的網(wǎng)絡喚醒幀，并在15 秒內(nèi)將整車遠程控制結(jié)果反饋到遠程服務平臺。每一個控制指令維持15 秒鐘喚醒源后，未接收到遠程控制指令時，將進入休眠狀態(tài)。進入休眠后的零部件，每隔9 分30 秒發(fā)送心跳包，心跳包維持時間30秒。

圖1 車載終端的網(wǎng)絡喚醒和休眠策略

圖2 在線預約充邏輯

異步指令是針對遠控指令中執(zhí)行器模塊執(zhí)行超過15 秒或者存在其他遠程控制指令需要在超過15 秒后的某個時間點執(zhí)行動作。對于異步指令，遠程服務平臺下發(fā)控制指令給到車載終端后，15 秒內(nèi)直接反饋遠程服務平臺指令是否收到，若平臺沒有收到，則認為服務超時。車載終端接收到指令后開始計時并進入休眠狀態(tài)，此時車載終端保持心跳包的方式與遠程服務平臺保持長連接，在9 分30 秒內(nèi)車載終端進入完全休眠狀態(tài)，靜態(tài)電流低于5mA。之后30 秒內(nèi)向遠程服務平臺發(fā)送心跳包，UCU 處于半休眠狀態(tài)，即不發(fā)送報文，但會進行邏輯判斷，如會判斷當前是否需要喚醒CAN 網(wǎng)絡并發(fā)送指令或者反饋整車狀態(tài)，30 秒內(nèi)車載終端靜態(tài)電流低于30mA。

預約充電則采用了異步指令的網(wǎng)路連接方法，該方法很好地保證網(wǎng)絡長連接及平衡了車輛能量功耗，降低整車虧電風險。（圖1、圖2）

3 在線預約充電系統(tǒng)設計

當遠程服務平臺將預約充電指令下發(fā)到車載終端后，車載終端收到預約充電請求后存儲對應的預約充電時間。車載終端首先會判斷整車CAN 網(wǎng)絡是否處于喚醒狀態(tài)，當整車處于喚醒狀態(tài)，比當前時間和預約充電時間。若當前時間未達到預約充電時間，則向CAN 網(wǎng)絡發(fā)禁止充電請求，整車控制器將限制OBC 系統(tǒng)執(zhí)行高壓充電。此時若CAN 網(wǎng)絡保持喚醒狀態(tài)，則UCU 會實時比較當前時間與預約充電時間，到預約充電時間時將持續(xù)發(fā)送允許充電指令，不再進行時間校驗。

當整車處于未行車和充電情況會進行整車網(wǎng)絡休眠來確保低壓蓄電池的供電時長。因此預約充電的使用場景更多是處于網(wǎng)絡休眠狀態(tài)。當整車處于休眠狀態(tài)時，車載終端收到預約充電請求后先存儲對應的預約充電時間且不喚醒整車網(wǎng)絡。車載終端判斷當前時間是否到達預約充電時間，若到達預約充電時間則喚醒整車并下發(fā)允許充電請求，則對應的整車控制器和高壓系統(tǒng)模塊允許充電。若未到達預約充電時間則終端持續(xù)休眠，按照異步指令的方式每十分鐘發(fā)起心跳包并且在30 秒的心跳包內(nèi)終端進入半休眠狀態(tài)，期間持續(xù)判斷當前時間是否已經(jīng)處于預約充電時間。當?shù)竭_預約充電時間，車載終端立即喚醒整車并下發(fā)允許充電指令，整車進入可充電模式。

假設休眠期間存在整車類似人為用車、中途插充電槍等場景引起的CAN 網(wǎng)絡喚醒，則車載終端也會立即隨著CAN 網(wǎng)絡喚醒，并判斷當前時間是否到達預約充電時間，若沒有到達預約充電時間發(fā)出禁止充電指令請求，之后會隨著CAN 網(wǎng)絡喚醒休眠。

4 結(jié)論

本文探討了一種基于車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡連接策略的預約充電管理系統(tǒng)，在有效避免整車喚醒時間生產(chǎn)的虧電風險的基礎上，解決了現(xiàn)有的預約充電系統(tǒng)存在的網(wǎng)絡信號不好下無法進行預約充電和受限于充電樁類型、廠家的問題。