車聯網網絡連接的在線充電系統設計

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摘要：基于現有預約充電功能存在受地下庫網路信號不佳影響問題，本文提出基于車輛網網絡連接的在線預約充電方法。本方法基于整車網絡連接技術，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間。預約充電指令和預約充電時間指令通過遠程服務平臺（TSP平臺）下發到車載終端，終端將在到達預約充電時間后發出允許充電指令。該方式可以使整車在網絡信號良好地方先預約充電，很好地規避了無法充電的現象，且不受限于不同廠家充電樁的約束。

關鍵詞：預約充電；網絡連接；休眠喚醒策略

1研究背景

隨著新能源技術的發展，越來越多的新能源汽車已經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，造成電網負荷增加。各電網機構為了均衡用電時間，緩解電網負荷，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絡信號良好狀態下進行預約充電。該方式無法解決地下庫網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車聯網網絡連接方式

遠程預約充電需要通過車聯網網絡連接的方式實現。整車需要與車輛網遠程服務平臺保持長連接的通信狀態，可以實時進行遠程預約充電。但現有的網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，又確保整車不容易饋電即保證靜態電流控制在標定范圍內[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允許充電指令到CAN網絡。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的協議棧，保持與車載終端維持長連接狀態。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，將整車網絡喚醒，維持15秒的網絡喚醒幀，并在15秒內將整車遠程控制結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。進入休眠后的零部件，每隔9分30秒發送心跳包，心跳包維持時間30秒。異步指令是針對遠控指令中執行器模塊執行超過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行動作。對于異步指令，遠程服務平臺下發控制指令給到車載終端后，15秒內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，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秒內車載終端進入完全休眠狀態，靜態電流低于5mA。之后30秒內向遠程服務平臺發送心跳包，UCU處于半休眠狀態，即不發送報文，但會進行邏輯判斷，如會判斷當前是否需要喚醒CAN網絡并發送指令或者反饋整車狀態，30秒內車載終端靜態電流低于30mA。預約充電則采用了異步指令的網路連接方法，該方法很好地保證網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在線預約充電系統設計

當遠程服務平臺將預約充電指令下發到車載終端后，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網絡是否處于喚醒狀態，當整車處于喚醒狀態，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網絡發禁止充電請求，整車控制器將限制OBC系統執行高壓充電。此時若CAN網絡保持喚醒狀態，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發送允許充電指令，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絡休眠狀態。當整車處于休眠狀態時，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允許充電請求，則對應的整車控制器和高壓系統模塊允許充電。若未到達預約充電時間則終端持續休眠，按照異步指令的方式每十分鐘發起心跳包并且在30秒的心跳包內終端進入半休眠狀態，期間持續判斷當前時間是否已經處于預約充電時間。當到達預約充電時間，車載終端立即喚醒整車并下發允許充電指令，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網絡喚醒，則車載終端也會立即隨著CAN網絡喚醒，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出禁止充電指令請求，之后會隨著CAN網絡喚醒休眠。

4結論

本文探討了一種基于車聯網網絡連接策略的預約充電管理系統，在有效避免整車喚醒時間生產的虧電風險的基礎上，解決了現有的預約充電系統存在的網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。

參考文獻

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

[2]戴依諾，戴忠.電動汽車預約充電策略研究[J].電力需求側管理，2016(1):40-43.

[3]蒲勇健.基于物聯網協調的電動汽車有序快速充電的一種市場設計模式與預約充電的優化算法[C]//第八屆中國管理學年會———中國管理的國際化與本土化.

作者：黃秋光 張亮 莊濟寧 程登 單位：上汽通用五菱汽車股份有限公司