车联网在新能源汽车上的应用研究

王雷,刘耀邦

(安徽交通职业技术学院，安徽合肥 230051)

0 引言

当前汽车行业最热的词，一个是“车联网”，另一个是“新能源汽车”。“车联网+新能源汽车”已成为车企跃跃欲试的一种全新的生产经营模式。可以说，新能源汽车与车联网的进一步结合，将会给企业带来巨大的发展机遇。

1 新能源汽车的发展

近年来，为了鼓励和支持新能源汽车产业发展，国务院相关部门紧密出台各项政策措施，推动了新能源汽车产业快速发展。2012年6月国务院发布《节能与新能源汽车产业发展规划(2012—2020年)》，指明了新能源汽车的发展路线和目标。特别是2014年，随着《关于加快新能源汽车推广应用的指导意见》颁布和购车补贴、地方上牌等优惠政策出台，新能源汽车产销量实现飞跃式增长。2013—2017年我国新能源汽车产销量如图1所示。

图1 2013—2017年我国新能源汽车产销量及增长率

新能源汽车相对于传统汽车而言，具有污染少、油耗低等特点，目前市场上比较成熟的新能源汽车主要有纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车。纯电动汽车是由电池直接给电机供电驱动汽车行驶，具有零污染、使用费用低等优点，但电池的续航里程低、寿命短，充电桩的不完善限制了纯电动汽车推广。混合动力汽车是由内燃机和电池提供动力，采用并联、串联或混联3种方式，有效降低了油耗和使用成本，但价格高于传统汽车，很多地方政府也没有将其纳入优惠政策范围之内。燃料电池汽车采用氢气、甲醇等为燃料，通过化学反应产生电能直接驱动汽车，由于技术比较复杂，目前在国内还没有推广。新能源汽车演进路线如图2所示。

图2 新能源汽车演进路线图

2 车联网与新能源汽车

车联网是以汽车为信息节点，集成先进可靠的传感器技术、数据处理技术、移动通信技术、云计算平台技术等，通过整合车内网络、车车网络、车与控制中心网络，构建无处不在的网路连接与信息交互，最终实现行车更加安全、出行更加顺畅、更加节能环保等目标。相对传统动力汽车，新能源汽车的电池安全管理与监控、整车电控系统、公交系统运营管理等更易实现车联网控制。

新能源汽车车联网工作原理如图3所示。通过无线网络传输，实现了道路基础设施与车载终端的互通；通过云接入，实现了云平台与道路基础设施的互通；通过4G等移动网络，实现了车载终端与云平台的互通。各传感器获取电池、车辆的相关运行数据，并通过CAN(Controller Area Network)总线实现数据在各控制单元间传输，实现车内通信。利用卫星定位和无线通信技术，与附近的车辆和道路环境建立车载自网络，实现车与车、车与路的互通。通过云接入，道路基础设施把从云平台获取的交通信息发送给车载终端，并把探测到的周围交通状况上传给云平台，实现车载自网络内车辆交通信息的共享。

图3 新能源汽车车联网工作原理

3 车联网在新能源汽车上的应用

3.1 新能源汽车电控一体化

电控技术是新能源汽车三大核心技术之一，涉及整车控制、电池监管、电机优化配置等，直接影响到整车性能。电控一体化是集信息采集、智能管控、便捷操控、集中显示于一体的车载电控一体化系统，以及满足车载数据接入与管理、协同处理与远程配置的车联网云服务平台。2014年9月，中国科学院物联网研究发展中心和安徽安凯汽车股份有限公司联合研发的“e控”系统，在安凯第五代纯电动汽车上进行了应用。该系统以整车控制系统、电机驱动系统和能量管理系统为基础，实现了对新能源汽车的能耗管理、动力系统动态配置、智能化操控、可视化管理、远程数据分析与在线配置等功能。该系统的开发解决了新能源汽车电控一体化的技术障碍，使我国新能源汽车电控系统的智能化及车联网在新能源汽车的应用迈上了一个新的台阶。

3.2 新能源汽车远程监控系统

新能源汽车远程监控系统具有实时监控车辆的电池信息、电机控制器信息、整车信息、车辆运行状态信息、故障信息、电池信息等的显示、查询和存储功能，用户能够实时掌握电动车辆的运行情况，使人、车、路三者紧密协调，为车辆的运营、维护提供快速的安全保障。该系统由车载信息终端和远程管理服务平台两部分组成。通过车载信息终端和云端信息服务平台实现对新能源车辆的远程监控、故障诊断和信息服务。用户可通过浏览器登陆远程综合信息服务平台，对新能源车辆进行管理，同时可获取相应的服务信息。车载信息终端利用车辆上安装的传感器获取车辆、电池、电机相关数据和状态，GPS(Global Positioning System)/北斗导航采集车辆位置和速度信号，并通过GSM(Global System for Mobile Communications)/GPRS(General Packet Radio Service)基站把数据传输给远程管理服务平台，用户通过访问平台，可获取车辆的相关数据。新能源汽车远程监控系统网络如图4所示。

图4 新能源汽车远程监控系统网络图

3.3 新能源汽车租赁

新能源汽车租赁，作为汽车租赁市场一种新的模式，具有方便、快捷、低碳出行等特点，目前在全国各大城市大力推广。“新能源汽车租赁运营平台”通过高科技手段加强新能源车辆管理，提高租赁服务质量， 规范新能源汽车运营， 对减少公用支出、节能减排、降低城市拥堵有着极大帮助，同时也大大促进了新能源汽车租赁行业的发展。新能源汽车租赁系统结构主要包括硬件设备和软件系统，如图5所示。

图5 新能源汽车分时租赁系统结构

智能车载终端可实现车门、灯光、喇叭控制及平台、GPS定位、功耗控制等功能；绿控仪可实现车钥匙管理、油卡或电卡是否放回状态检测等，还可实现语音播报、用户界面显示、用户指令输入等人机互动功能；通过刷卡器可实现对持RFID(Radio Frequency Identification)卡片用户的身份认证，及完成开关车门、取车还车等；一键启动设备可避免车钥匙丢失，减少钥匙管理成本；GPS跟踪器可实现车辆定位跟踪功能，支持客户端软件、短信查询车辆位置。

用户端APP(Application)支持安卓、苹果系统，集身份验证、预约、选车、支付、违章查询、促销活动等完整功能于一体；车辆后台管理系统基于大数据挖掘和智能算法，为企业提供智能车辆管理服务，实现车辆管理、系统管理、财务管理、数据统计、订单管理、客户管理等功能；运营管理端口可为运营商随时随地获取车辆租赁状态，续航、油量状态，在线状态等。

4 新能源汽车车联网发展趋势

随着车联网技术在新能源汽车上的应用能够实现新能源汽车的互联互通，未来新能源汽车车联网具有以下3个发展趋势。

4.1 车、桩、网的互联

随着新能源汽车、充电基础设施量的增长，如何实现智慧联网、智慧管控已经成为摆在车企、充电桩运营商面前的难题。通过建立云服务中心，监控中心采集充电桩实时数据、云服务中心对充电桩实时数据进行分析、快速把充电桩的准确数据传递给新能源汽车用户，提高用户的便捷性。新能源汽车、充电桩、网络的互联互通需要统一充电桩的通信协议，依靠充电桩管理平台与新能源车辆运营平台的数据共享与融合，利用大数据分析技术，对充电、用电、驾驶等数据进行分析，为车主提供更多体验和服务。2017年8月，国家电网建成了开放高效的智慧车联网平台，该平台与17家充电运营商实现了互联互通，用户下载“e充电”APP，就可一键式找桩充电。

4.2 车与车的互联

在新能源汽车上安装车载终端，通过无线通信技术，使车与车之间组建车载自组网，可让车辆之间分享彼此的行车速度、相对位置等数据信息。如图6所示:当车辆A、B、C在同一车道上行驶时，3辆车的车载终端就自动运行，车辆A快速地和其通信范围内、同一行驶方向的车辆B、C之间建立车载自组网。

车辆A通过多种传感器探测前方道路的状况，并对周边车辆的路径进行预测，当车辆A探测到前方有危险情况时，需先减速并对后面的车辆进行提醒。虽然车辆C被车辆B阻挡，驾驶员无法看到车辆A紧急制动，但车辆A上的车载终端会将其速度、位置及状态等信息通过车载自组网发送给后面的车辆B、C，车辆B、C的车载终端收到信息后进行紧急处理，提前获知前方路面情况，及时采取应对措施规避风险，提高行车安全。

4.3 智能充电桩

当前充电桩行业存在着位置分布散、维护管理困难等问题，未来智能充电桩的出现能有效地解决这些问题。智能充电桩系统主要由城市市政设施、充电桩系统、车联网应用服务平台、运营管理与服务中心及PC或移动终端组成。该系统具有远程监控管理、故障管理、APP应用等多种功能。远程监控可以对充电桩电量、电流等参数进行实时监控；故障管理可以对充电桩的工作情况进行诊断，如果出现故障则进行报警提醒，以方便维修人员进行远程处理或现场维修；通过PC或移动终端，客户能够对充电桩的位置及状态进行查询，以方便预约充电及实现在线付费等功能。

5 结论

电动汽车车联网市场的服务领域与传统汽车车联网具有较多共性，均包括地图、导航，行车安全，生活娱乐3个方面，除此之外，还具备一定的差异性。由于电动汽车对充换电服务依赖程度高，充换电信息服务也列入车联网基础性服务，满足电动汽车用户的刚性行车需求。目前，电动汽车车联网市场尚处于起步阶段，仅有少量电动汽车车型配置了传统车联网服务，而充换电信息服务尚属空白。随着未来电动汽车的爆发式增长，电动汽车车联网服务将具备广阔的发展前景。

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