电动客车顶部接触式充电系统中WIFI连接中断问题分析及应对研究

赵彦涛

摘 要：电动客车顶部接触式充电系统中充电弓与电动客车之间的通信采用WIFI通信方式，但是，充电弓与电动客车顶部受电弓端可能会出现无法建立WIFI连接或建立WIFI连接后又突然中断的现象，从而直接导致电动客车无法启动充电或中断充电。由此，本文针对工程案例中WIFI连接中断的问题进行分析，并提出解决措施。

关键词：电动客车;接触式充电系统;WIFI;充电弓;受电弓

中图分类号：U469.7文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）25-0105-02

Abstract： In the top contact charging system of electric bus， WIFI communication is adopted between the charging pantograph and the top pantograph of the electric bus. However， WIFI connection may not be established between the charging pantograph and the top pantograph of the electric bus， or the phenomenon of sudden interruption after the WIFI connection is established， which directly leads to the failure of the electric bus to start charging or interrupt the charging. Therefore， this paper analyzed the problem of WIFI connection interruption in engineering cases， and proposed solutions.

Keywords： electric bus;contact charging system;WIFI;charging pantograph;pantograph

1 提出问题

2019年10月，电动客车顶部接触式充电系统在常州某公交场站投入试运行。该公交场站共有4台充电弓，30辆电动公交车辆。电动公交车辆到公交场站后，通过充电弓补充电能，增加续航里程。在电动客车顶部接触式充电系统中，充电弓与车辆的通信无通信线相连，两者之间通过WIFI建立连接与通信。电动客车充电时间一般为10～30 min。在充电过程中，充电弓与电动客车顶部受电弓端会出现无法建立WIFI连接或建立WIFI连接后又突然中断的现象，从而造成电动客车无法启动充电或终止充电的情况。每次WIFI连接中断后，需要断电重启车辆受电弓通信控制器，然后重新启动充电流程，尝试WIFI连接，严重影响电动客车充电的效率，造成电动客车无法及时补充电能，降低了车辆的续航里程。

2 问题原因分析

改造前电动客车顶部接触式充电系统如图1所示。

第一，电动客车的WIFI设备安装在电动客车内部，WIFI天线也安装在电动客车内部。为了增强电动客车的机械防护强度，电动客车的车身骨架采用金属材料，外壳也较多采用金属材料。电动客车的金属骨架与金属外壳相当于一个金属屏蔽罩，会减弱WIFI信号的透传率，影响WIFI的通信质量，导致在无线传输过程中发生丢包、误码率增加等现象，从而可能造成充电弓与电动客车顶部受电弓端无法建立WIFI连接或建立WIFI连接后又突然中断的现象。

第二，充电弓端的WIFI设备安装在直流充电机内部，WIFI天线已采用外置安装方式，天线距离地平面高度约2.5 m。由于电动客车顶部接触式充电系统建在公交停车场，公交车辆较多，直流充电机与待充电电动客车间经常会有公交车辆驶过或停放。在这种情况下，中间停放或驶过的公交车辆可能会削弱WIFI信号的透传率，导致在无线传输过程中发生丢包、误码率增加的现象，从而造成充电弓与电动客车顶部受电弓端无法建立WIFI连接或建立WIFI连接后又突然中断的现象[1]。

第三，充电弓端的WIFI设备和电动客车的WIFI设备都采用的是CAN-WIFI设备，将充电弓端与电动客车顶部受电弓端的CAN通信转化为WIFI通信。电动客车中多个设备共用一个CAN总线，CAN总线通信数据较多，若不对无用数据进行过滤，过多占用CAN-WIFI设备的通信带宽，会造成CAN-WIFI设备通信数据丢包与误码率增加的现象。在这种情况下，充电弓与电动客车顶部受电弓端通信的数据不能及时传输，从而可能造成充电弓与电动客车顶部受电弓端无法建立WIFI连接或建立WIFI连接后又突然中断的现象。

3 问题解决措施

改造后的电动客车顶部接触式充电系统如图2所示。

第一，电动客车的WIFI设备安装在电动客车内部，WIFI天线可安装在电动客车顶部（见图2），确保WIFI天线外无电动客车的金属壳体包裹，减少WIFI信号在传输过程中的衰减，从而降低充电弓与电动客车顶部受电弓端通信在无线传输过程中受到的干扰，提高充电弓与电动客车顶部受电弓端通信数据在无线传输过程中的可靠性[2]。

第二，将充电弓端的WIFI设备天线安装在充电弓上（见图2），增加WIFI天线的安装高度，缩短充电弓与电动客车顶部受电弓端WIFI的通信距离。同时，避免由于其他公交车辆驶过或停放而削弱WIFI信号的透傳率，造成无线传输中的丢包与误码率增加的问题，提高充电弓与电动客车顶部受电弓端通信数据在无线传输过程中的可靠性。

第三，充电弓端的WIFI设备和电动客车的WIFI设备仍采用CAN-WIFI设备，将充电弓端与电动客车顶部受电弓端的CAN通信转化为WIFI通信。电动客车中多个设备仍共用一个CAN总线，但在CAN-WIFI设备的软件上增加CAN地址过滤功能，只允许电动客车端需要与充电弓信息交换的设备通过CAN-WIFI设备传输数据，避免CAN总线上非相关设备通过CAN-WIFI传输数据，占用CAN-WIFI设备的通信带宽，从而降低充电弓与电动客车顶部受电弓端无线通信过程中的丢包概率与通信误码率，提高充电弓与电动客车顶部受电弓端通信数据在无线传输过程中的可靠性[3]。

4 结语

通过以上方案，硬件上对电动客车顶部接触式充电系统中WIFI天线安装位置进行了重新布置，有效降低了电动客车金属骨架与外壳对WIFI信号的影响及其他车辆对WIFI信号的影响;软件上，增加CAN地址过滤功能，避免CAN总线上非相关设备通过CAN-WIFI传输数据，占用CAN-WIFI设备的通信带宽，从而有效提高CAN-WIFI设备的通信带宽利用率。改造后的电动客车顶部接触式充电系统运行后，未再出现充电弓与电动客车顶部受电弓端无法建立WIFI连接或建立WIFI连接后又突然中断的问题。

参考文献：

[1]郑学伟.基于Wi-Fi环境的无线传感器网络抗干扰技术研究[J].电子测量技术，2014（5）：89-92.

[2]廖威.无线局域网技术的现状及发展方向探讨[J].网络安全技术与应用，2017（2）：15-16.

[3]吴鹏飞，刘宏骏，郝烨.电动汽车大功率充电发展现状及趋势研究[J].汽车实用技术，2020（1）：26-29.