車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接的在線充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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摘要：基于現(xiàn)有預(yù)約充電功能存在受地下庫網(wǎng)路信號(hào)不佳影響問題，本文提出基于車輛網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接的在線預(yù)約充電方法。本方法基于整車網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)，通過整車休眠喚醒策略，在不影響整車虧電情況下來約束整車允許充電時(shí)間。預(yù)約充電指令和預(yù)約充電時(shí)間指令通過遠(yuǎn)程服務(wù)平臺(tái)（TSP平臺(tái)）下發(fā)到車載終端，終端將在到達(dá)預(yù)約充電時(shí)間后發(fā)出允許充電指令。該方式可以使整車在網(wǎng)絡(luò)信號(hào)良好地方先預(yù)約充電，很好地規(guī)避了無法充電的現(xiàn)象，且不受限于不同廠家充電樁的約束。

關(guān)鍵詞：預(yù)約充電；網(wǎng)絡(luò)連接；休眠喚醒策略

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(jìn)入到各大城市的市場(chǎng)當(dāng)中。且城市的新能源汽車充電樁增設(shè)逐漸增多，造成電網(wǎng)負(fù)荷增加。各電網(wǎng)機(jī)構(gòu)為了均衡用電時(shí)間，緩解電網(wǎng)負(fù)荷，采取了分時(shí)段的用電收費(fèi)模式，顯然高峰期時(shí)段用電費(fèi)用較高[1-2]。目前各大充電樁也提出了預(yù)約充電的方法，但是充電樁進(jìn)行預(yù)約充電的方式需要插上充電槍以后且需要維持網(wǎng)絡(luò)信號(hào)良好狀態(tài)下進(jìn)行預(yù)約充電。該方式無法解決地下庫網(wǎng)絡(luò)信號(hào)不佳問題和插充電槍才能預(yù)約顯然不便于用戶使用。

2車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接方式

遠(yuǎn)程預(yù)約充電需要通過車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接的方式實(shí)現(xiàn)。整車需要與車輛網(wǎng)遠(yuǎn)程服務(wù)平臺(tái)保持長(zhǎng)連接的通信狀態(tài)，可以實(shí)時(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)程預(yù)約充電。但現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)連接存在這樣的矛盾點(diǎn)：車載終端作為整車與遠(yuǎn)程服務(wù)平臺(tái)的接口，如何能保證整車處于響應(yīng)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(biāo)定范圍內(nèi)[3]。預(yù)約充電功能需要車載終端實(shí)時(shí)響應(yīng)遠(yuǎn)程服務(wù)平臺(tái)的指令，在接收到預(yù)約充電請(qǐng)求和預(yù)約充電時(shí)間時(shí)能進(jìn)行計(jì)時(shí)比較運(yùn)算，在到達(dá)預(yù)約充電時(shí)間時(shí)給整車下發(fā)允許充電指令到CAN網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于預(yù)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(yuǎn)程服務(wù)平臺(tái)鏈接采用TCP/IP的協(xié)議棧，保持與車載終端維持長(zhǎng)連接狀態(tài)。車載終端與遠(yuǎn)程服務(wù)平臺(tái)的遠(yuǎn)程控制指令交互分為實(shí)時(shí)指令和異步指令。對(duì)于同步指令，當(dāng)車載終端接收到遠(yuǎn)程控制指令時(shí)，將整車網(wǎng)絡(luò)喚醒，維持15秒的網(wǎng)絡(luò)喚醒幀，并在15秒內(nèi)將整車遠(yuǎn)程控制結(jié)果反饋到遠(yuǎn)程服務(wù)平臺(tái)。每一個(gè)控制指令維持15秒鐘喚醒源后，未接收到遠(yuǎn)程控制指令時(shí)，將進(jìn)入休眠狀態(tài)。進(jìn)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(shí)間30秒。異步指令是針對(duì)遠(yuǎn)控指令中執(zhí)行器模塊執(zhí)行超過15秒或者存在其他遠(yuǎn)程控制指令需要在超過15秒后的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)執(zhí)行動(dòng)作。對(duì)于異步指令，遠(yuǎn)程服務(wù)平臺(tái)下發(fā)控制指令給到車載終端后，15秒內(nèi)直接反饋遠(yuǎn)程服務(wù)平臺(tái)指令是否收到，若平臺(tái)沒有收到，則認(rèn)為服務(wù)超時(shí)。車載終端接收到指令后開始計(jì)時(shí)并進(jìn)入休眠狀態(tài)，此時(shí)車載終端保持心跳包的方式與遠(yuǎn)程服務(wù)平臺(tái)保持長(zhǎng)連接，在9分30秒內(nèi)車載終端進(jìn)入完全休眠狀態(tài)，靜態(tài)電流低于5mA。之后30秒內(nèi)向遠(yuǎn)程服務(wù)平臺(tái)發(fā)送心跳包，UCU處于半休眠狀態(tài)，即不發(fā)送報(bào)文，但會(huì)進(jìn)行邏輯判斷，如會(huì)判斷當(dāng)前是否需要喚醒CAN網(wǎng)絡(luò)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(yù)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(luò)長(zhǎng)連接及平衡了車輛能量功耗，降低整車虧電風(fēng)險(xiǎn)。（圖1、圖2）

3在線預(yù)約充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

當(dāng)遠(yuǎn)程服務(wù)平臺(tái)將預(yù)約充電指令下發(fā)到車載終端后，車載終端收到預(yù)約充電請(qǐng)求后存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)的預(yù)約充電時(shí)間。車載終端首先會(huì)判斷整車CAN網(wǎng)絡(luò)是否處于喚醒狀態(tài)，當(dāng)整車處于喚醒狀態(tài)，比當(dāng)前時(shí)間和預(yù)約充電時(shí)間。若當(dāng)前時(shí)間未達(dá)到預(yù)約充電時(shí)間，則向CAN網(wǎng)絡(luò)發(fā)禁止充電請(qǐng)求，整車控制器將限制OBC系統(tǒng)執(zhí)行高壓充電。此時(shí)若CAN網(wǎng)絡(luò)保持喚醒狀態(tài)，則UCU會(huì)實(shí)時(shí)比較當(dāng)前時(shí)間與預(yù)約充電時(shí)間，到預(yù)約充電時(shí)間時(shí)將持續(xù)發(fā)送允許充電指令，不再進(jìn)行時(shí)間校驗(yàn)。當(dāng)整車處于未行車和充電情況會(huì)進(jìn)行整車網(wǎng)絡(luò)休眠來確保低壓蓄電池的供電時(shí)長(zhǎng)。因此預(yù)約充電的使用場(chǎng)景更多是處于網(wǎng)絡(luò)休眠狀態(tài)。當(dāng)整車處于休眠狀態(tài)時(shí)，車載終端收到預(yù)約充電請(qǐng)求后先存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)的預(yù)約充電時(shí)間且不喚醒整車網(wǎng)絡(luò)。車載終端判斷當(dāng)前時(shí)間是否到達(dá)預(yù)約充電時(shí)間，若到達(dá)預(yù)約充電時(shí)間則喚醒整車并下發(fā)允許充電請(qǐng)求，則對(duì)應(yīng)的整車控制器和高壓系統(tǒng)模塊允許充電。若未到達(dá)預(yù)約充電時(shí)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(jìn)入半休眠狀態(tài)，期間持續(xù)判斷當(dāng)前時(shí)間是否已經(jīng)處于預(yù)約充電時(shí)間。當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)約充電時(shí)間，車載終端立即喚醒整車并下發(fā)允許充電指令，整車進(jìn)入可充電模式。假設(shè)休眠期間存在整車類似人為用車、中途插充電槍等場(chǎng)景引起的CAN網(wǎng)絡(luò)喚醒，則車載終端也會(huì)立即隨著CAN網(wǎng)絡(luò)喚醒，并判斷當(dāng)前時(shí)間是否到達(dá)預(yù)約充電時(shí)間，若沒有到達(dá)預(yù)約充電時(shí)間發(fā)出禁止充電指令請(qǐng)求，之后會(huì)隨著CAN網(wǎng)絡(luò)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(luò)連接策略的預(yù)約充電管理系統(tǒng)，在有效避免整車喚醒時(shí)間生產(chǎn)的虧電風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)上，解決了現(xiàn)有的預(yù)約充電系統(tǒng)存在的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)不好下無法進(jìn)行預(yù)約充電和受限于充電樁類型、廠家的問題。

參考文獻(xiàn)

[1]胡澤純，占愷嶠，徐智威，等.電動(dòng)汽車與電網(wǎng)互動(dòng)的關(guān)鍵問題分析與展望[J].電力建設(shè)，2015，36（7）：6-13.

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[3]蒲勇健.基于物聯(lián)網(wǎng)協(xié)調(diào)的電動(dòng)汽車有序快速充電的一種市場(chǎng)設(shè)計(jì)模式與預(yù)約充電的優(yōu)化算法[C]//第八屆中國(guó)管理學(xué)年會(huì)———中國(guó)管理的國(guó)際化與本土化.

作者：黃秋光 張亮 莊濟(jì)寧 程登 單位：上汽通用五菱汽車股份有限公司