动力电池编码与电动汽车身份识别

余海军，谢英豪， 张铜柱，李长东(1.湖南邦普报废汽车循环有限公司，湖南长沙410600；.广东邦普循环科技有限公司，广东佛山5844；.中国汽车技术研究中心，天津0000)

动力电池编码与电动汽车身份识别

余海军1,2，谢英豪2， 张铜柱3，李长东1,2
(1.湖南邦普报废汽车循环有限公司，湖南长沙410600；2.广东邦普循环科技有限公司，广东佛山528244；3.中国汽车技术研究中心，天津300300)

随着我国新能源汽车发展形势日趋明朗，政府在努力推动产业朝阳发展的同时，需将动力电池安全与末端治理纳入规范化管理的轨道。通过无线射频识别(RFID)标签对每个动力电池标记唯一的识别码，在车联网终端系统上加装动力电池射频卡阅读器，使动力电池通过无线信息网络连接到动力电池安全云计算服务平台，并在平台内部加强信息技术的应用。技术实现了动力电池状态监控、动力电池行驶记录定位检测，有利于落实推进生产者责任延伸制度，提高动力电池使用规范性和安全性以及完善废旧电池回收渠道、推动动力电池的梯级利用制度，并且从生产标记、出厂跟进和对号回收实现动力电池闭合循环，使新能源汽车真正成为环境友好型绿色汽车。

动力电池；编码；身份识别；电动汽车

随着中国雾霾现象的扩散，节能环保产业已经成为国家大力倡导的核心之一，作为科技创新重要标志的新能源汽车概念早在多年前就已经在全球范围内兴起，近年来在国内也日渐被人熟知[1]。新能源汽车虽然在中国本土上前期发展不能尽如人意，但国家从政策层面上大力扶持，不仅在消费领域实行补贴，并且在配套建设方面也预备了规划和布局，在这种明朗的形势下，大部分的整车企业都有自己的新能源概念车。

在数字时代背景下，出版物可以被称为“内容产品”，而编辑出版数字化可以被称为“产品经理”，也就是说，每一个出版机构其实应该拥有一套综合产品，其中包括了多种媒体形态，又或者是单特长媒体形态。传统编辑出版工作的数字化转型与发展，需要编辑加强学习与培育更多数字产品，并且养成数字产品素养。所“数字产品素养”是现代编辑应该具备的综合素养，而且会随着产品内容不断的发展越来越多元化，所涉及到的领域会越来越多。

根据2012年4月18日国务院常务会议审议通过的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》：到2015年，

在2013年9月17日，四部委(工信部、财政部、科技部和发改委)联合出台了《关于继续开展新能源汽车推广应用工作的通知》，提出：对符合标准的示范城市，中央将安排资金给予综合奖励，用于充电设施建设等方面。示范城市需要满足的条件包括：在2013—2015年间，特大城市新能源汽车累计推广量不低于1万辆，其他城市累计不低于5千辆。截至目前，已经获批的示范城市达44个，涉26省，其中北京市与深圳市的推广目标并列第一，为3.5万辆，由此可看出这一次新能源汽车推广规模的庞大。此外，该通知针对地方保护主义采取了一定的措施，并且相对于旧的补贴政策，更有纯电动汽车企业利好的特点。

在新的政策扶持和推动下，中国本土新能源汽车的产销量出现了幅度较大的上涨，据统计，2013年中国本土新能源汽车产销量分别为17 533辆和17 642辆，同比增幅分别是39.7％和37.9％。其中，纯电动汽车的产销量分别为14 243辆和14 604辆，混合动力汽车的产销量分别为3 290辆和3 038辆，纯电动汽车销售占据明显优势。

动力电池监控系统通过车联网终端系统采集电动汽车车身CAN总线信息和电池管理系统(BMS)以及各部件开关量和温度等数据，并通过与车载无线射频识别(RFID)对接，每个动力电池RFID标签中都有一个惟一的识别码，以实现动力电池上所有信息的统计、动力电池健康状况的报警、动力电池防盗、待报废动力电池的去向监控等功能。动力电池监控系统组成如图1所示。

1 动力电池监控系统架构

动力电池故障是电动汽车引发火灾的主要原因之一[2]，其原因复杂，专业化程度高。但动力电池安全问题的解决，绝不仅是简单地更换国外同类先进动力电池，更要从电动车辆安全行驶、动力电池信息管理等方面设计安全运行的保障系统。

图1　动力电池监控系统组成

在开机状态下，读写器通过其天线不断地向外发送经过编码后加载在特定频率的射频场，当RFID标签进入发射天线工作区域时，读写器天线与标签天线之间的作用将形成类似于变压器的初级线圈和次级线圈的工作原理，产生的感应电流作用下标签被激活，然后电子标签芯片中的有关电路对此信号进行调制、解码、解密，标签中存储的用于标识动力电池唯一性的身份信息被RFID读写器获取，判断是否与电动汽车相匹配，验证通过后读/写储存在标签中的动力电池其他信息。一旦系统检测到动力电池RFID标签与电动汽车不匹配，系统将报警至执法部门。RFID硬件工作原理如图3所示，RFID读卡流程如图4所示。

①“村两委”成立公共卫生委员会，加强对村民“绿色生活”教育，提高村民环保意识。加强农村环境卫生综合治理，制定卫生公约，定期开展卫生检查和评定。对污染严重的乡村企业，由乡（镇）政府下达限期整改、取缔或关闭的通知。

2 RFID身份识别及系统设计

车联网终端系统的硬件设计如图2所示。

车联网终端系统通过高性能处理器芯片实现与各个外部设备的连接，开发实时嵌入式操作系统，保证系统的安全、可靠运行。在与外部各模块实现硬件连接的同时，合理分配内部资源，可以有效提高系统的工作效率，保证数据在采集、存储、传输过程中的准确性和即时性。系统软件架构从底层到顶层依次是：硬件驱动层、系统软件层(包括BSP板级支持包和操作系统层)、应用软件层。其中，硬件驱动层是对各个硬件模块，如CAN总线、USB接口、UART接口等的抽象描述，有了硬件驱动，应用程序可通过操作系统对硬件进行操作。以太网接口单元内嵌TCP／IP协议，无线通讯接口通过3G/4G/GPRS/WIFI等模块使现场设备与服务器的通信更加方便、快速。

用于身份识别的射频识别系统，包括预先存储有动力电池包和多个电池单体唯一身份编码的射频识别卡及其配套使用的识别器。系统采用目前广泛应用的Mifarel射频卡，此卡包含一片容量为8 kB的E2PROM，整个结构分为16个扇区，每个扇区由4块(Block)组成，每块16字节，以块为存取单位。本系统使用扇区0～扇区2。扇区0的Block 0中存储的是动力电池编码，不可改写，其中0～4个字节为卡片序列号。扇区1中存放整车企业发布的动力电池管理信息，及射频卡刷写的阶段信息。扇区1中的存储信息具体描述如表1所示。

动力电池作为新能源汽车的动力源，其地位无异于传统汽车上的“五大总成”，其RFID编码即动力电池与电动汽车绑定。这种绑定关系可以防止非法更换动力电池。私自改装车辆的行为屡见不鲜，如果不规范更换动力电池，电池性能与车辆不相适应，极易发生起火、爆炸等重大事故。

图2　车联网终端硬件

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(8)状态8(t6～t7)：在t6时刻，uCr减小为零，谐振结束，此时开通辅助开关Sa1和Sa2，可实现零电压开通.然后电感电流iLr通过S2、D4、Sa4、Da3、Sa2和Da1实现续流，电路处于稳态.

扇区2中存放整车企业发布的动力电池出厂信息，不可改写。用于记录动力电池的基本属性并为动力电池初次充电时提供信息基础。表2为扇区2中的存储信息描述。

表1中，11个字节的数串为动力电池监控计算机终端与车联网终端按照约定的规约进行加密后的信息。例如，射频卡中一般存入开户信息数串、充电次数和用户设置的加密密钥等。用户可以在车联网终端通过射频卡密钥验证后对动力电池进行开启或关闭等设置操作。射频卡刷写的阶段标志是阅读器处理信息的依据，阅读器读取卡片信息后首先做的就是检测此标志。若卡片最新信息来自车联网终端，尚未被阅读器处理(0X00)，阅读器将去解密扇区1中加密数串，再回写返回信息；若卡片最新信息来自阅读器，为一般返回信息(0XDD)，电能表将去更新扇区2的表计信息；若卡片最新信息来自阅读器，但为用户注销后得到的反馈信息(0XFF)，阅读器不会再对射频卡进行任何写操作[3]。

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为保证通信双方的互动性，阅读器在读卡确认信息无误后，将一些动力电池的当前信息写入射频卡扇区3中，以便用户或整车企业下一次使用该动力电池时获取这些信息，扇区3中的存储信息具体描述以及当前刷卡事件状态如表3所示。

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RFID管理系统的功能包括：

社会适应能力是指学生在多变的健身环境中，表现出身体、心理和人际交往等方面的调试能力，他伴随着调节、适应和控制等活动，是自主健身的呈现结果。

3 RFID系统工作原理

车联网终端系统主要通过FlexRay总线、CAN总线、LIN总线实现车内网络连接，通过短程无线实现电动汽车与电动汽车(V2V)网络连接以及电动汽车与充电桩等基础设施(V2I，V2R)连接。本系统通过GIS/GPRS/3G/4G公共无线通讯网络实现与远程监控中心的连接，并通过GPS获得车辆的精确定位信息。车联网终端系统通过RFID读取终端采集动力电池的信息，进行统计后，将数据远程发送至监控云计算平台，并将信息传送至整车企业和动力电池制造企业的数据收集系统，及时了解动力电池的实时状况，分析参数，对可能发生故障的动力电池及时告知车主，形成预警机制，保障行车安全。同时究其故障根源，改进动力电池技术，不断提高电动汽车的安全性。动力电池达到报废使用年限时，能跟踪电池的去向，使电池的梯级利用制度更好地推广落实，以及确保每一块废旧动力电池得到恰当的回收和利用。

4 RFID管理系统功能

一旦射频卡通过阅读器的认证，最新刷卡时间将被更新，作为当前阅读器事件状态或当前刷卡事件状态的时间标识。将用户的上次充电参数写回射频卡，是给下次充电操作时提供信息比较的基础。通过分析动力电池的残余容量、充放电次数、自放电率等信息以判断动力电池是否达到报废条件，反馈给车联网终端以及动力电池监控计算机终端。

图3　RFID硬件工作原理

图4　RFID读卡流程

(1)有利于提高动力电池使用安全性

组建专职队伍 仪器设备开放共享之前，实验室人员负责环境维护、设备维护维修等公共管理，各课题组教师及学生自行使用本课题组的设备。开放共享后，需要专业的技术人员研习设备功能，需要为其他课题组、院系、高校及科研院所、企业、社会团体或个人提供加工测量实验支持[9]。因此，实验室应从多方面加强人才队伍建设，配备强有力的人才队伍：

(2)有利于防止动力电池被盗

从纯电动汽车的成本构成看，目前普遍使用的锂离子动力电池占据整车约1/3的成本构成。价格如此高昂的动力电池极易遭到小偷的光顾。若车主使用非法途径得到的动力电池，自动报警有利于追查电池的来源和惩治犯罪分子。根据GPS实时反馈的坐标数据，获得动力电池的精确定位信息，并可根据不同时间记录的位置地点，描述出移动过的轨迹。

(3)有利于落实和推进生产者责任延伸制度

动力电池生产者具有回收所生产电池的义务，动力电池RFID编码可以监督落实生产者的直接回收或委托回收行为。当动力电池的实际容量衰退至标称容量的70％～80％后就应该停止在电动汽车上使用[4]，RFID编码可以确保其进入有资质的电池回收企业，梯次利用延长生命周期或进行资源化、无害化回收，促进动力电池回收体系的建立，避免重蹈铅酸电池回收混乱的旧路。

作为20世纪雕塑界重要的革新者，亚历山大·考尔德(Alexander Calder)是开启动态雕塑时代的先驱之一。考尔德及同时期的动态雕塑艺术家在作品中展示的美感并非产生于雕塑单体的运动现象，而是产生于其它作用力的作用下，通过自然力的介入，让人感受到这种力所带来的微妙存在。

5 结束语

动力电池编码的概念是基于车联网的一种完善和改进。传统的铅酸蓄电池就因管理不当导致回收体系基本不存在。为此，国家在积极扶持新能源汽车产业发展的同时，对其所带来的报废动力电池回收做了预警，纯电动汽车用动力电池代替传统发电机的身份证作用是一大举措，实施的关键就在于动力电池的RFID身份编码技术，这需要动力电池生产企业、整车企业、回收企业通力协作，如此才能确保报废的动力电池可以直接流入有资质的回收企业，从而保证纯电动汽车产业的可持续发展。

[1]YU H J,ZHANG T Z,YUAN J,et al.Trial study on EV battery recycling standardization development[J].Advanced Materials Research,2013,610/613:2170-2173.

[2]余海军，谢英豪，张铜柱.车用动力电池回收技术进展[J].中国有色金属学报,2014,24(2):448-460.

[3]易霞,滕召胜,张向程.Mifarel射频卡在预付费电能表中的应用[J].自动化仪表,2007,28(6):10-13.

[4]VISWANATHAN V V,KINTNER-MEYER M.Second use of transportation batteries:maximizing the value of batteries for transportationand grid services[J].IEEE Transactions on Vehicular Technology,2011,60(7):2963-2970.

Electric vehicle identity recognition and traction battery coding

YU Hai-jun1,2,XIE Ying-hao2,ZHANG Tong-zhu3,LI Chang-dong1,2
(1.Hunan Brunp End-of-life Vehicles Recycling Co.,Ltd.,Changsha Hunan 410600,China;2.Guangdong Brunp Recycling Technology Co., Ltd.,Foshan Guangdong 528244,China;3.China Automotive Technology＆amp;Research Center,Tianjin 300300,China)

As our country's new energy vehicle development situation was becoming increasingly clear,the government efforts were given to promote industrial development,but also needed to take the traction battery security and standardized management of the end of the treatment into consideration.Each traction battery must be marked by a RFID tag with a unique identification code.Install of battery power RF card reader must be set up on terminal system on vehicle networking,so that traction battery was connected to the battery secure cloud computing services platform via a wireless information network,and to strengthen the application of information technology in-house platform.A traction battery status and detecting traction battery location were monitored.Through this,the implementation of extended producer responsibility system was promoted.battery use safety and normative were improved.waste traction battery recycling channels were improved to promote the echelon use system.Achieve traction battery closed loop by means of the production mark,factory follow-up and checkmark recovery.

traction battery;coding;identity recognition;electric vehicle

TM 912

A

1002-087 X(2016)01-0113-04

2015-06-15

国家火炬计划项目(2013GH061426)；国家科技支撑计划备选项目(子项目)(2014BAC03B01)；广东省战略性新兴产业核心技术攻关项目(2011A032302001)

余海军(1979—)，男，重庆市人，学士，主要研究方向为节能环保与循环经济领域的前沿技术、产业和品牌战略。

谢英豪(1987—)，E-mail:diangong306@126.com纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量力争达到50万辆；到2020年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆、累计产销量超过500万辆，燃料电池汽车、车用氢能源产业与国际同步发展。