基于融合通信的電動汽車充/換電服務(wù)互動化技術(shù)應(yīng)用研究

曾娟 王雅雯 李魁雨

(1.國網(wǎng)河南許昌縣供電公司,河南許昌 461100;2.深圳市國電科技通信有限公司北京分公司,北京 100070)

基于融合通信的電動汽車充/換電服務(wù)互動化技術(shù)應(yīng)用研究

曾娟1王雅雯2李魁雨2

(1.國網(wǎng)河南許昌縣供電公司,河南許昌 461100;2.深圳市國電科技通信有限公司北京分公司,北京 100070)

研究電動汽車充換電服務(wù)互動技術(shù)應(yīng)用是電動汽車商業(yè)化的推廣應(yīng)用的迫切需求,互動化技術(shù)與通信技術(shù)相融合更是趨勢所向。本文以電動汽車充換電服務(wù)為平臺,結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、GIS技術(shù)、GPS技術(shù)以及通信安全技術(shù)等,研究基于融合通信的多種途徑渠道、智能服務(wù)、智能電卡等用戶互動化技術(shù)應(yīng)用,為用戶需求提供充/換電解決方案。論文最后介紹互動化應(yīng)用成果,并進(jìn)行總結(jié)。

電動汽車 用戶互動 融合通信 服務(wù)渠道 車載終端

在當(dāng)前全球汽車工業(yè)面臨能源環(huán)境問題的巨大挑戰(zhàn)下,電動汽車已經(jīng)成為世界各國應(yīng)對能源和環(huán)境危機(jī)的必然戰(zhàn)略選擇[1]。隨著電動汽車商業(yè)化的推廣應(yīng)用,為電動汽車用戶提供方便優(yōu)質(zhì)的服務(wù),已經(jīng)成為我國電動汽車事業(yè)發(fā)展的有效推動力。

本文通過分析電動汽車用戶進(jìn)行充換電服務(wù)行為,融合通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、GIS技術(shù)、GPS技術(shù),結(jié)合車載終端、智能電卡等硬件設(shè)施,研究多項(xiàng)互動化技術(shù),并兼顧考慮其安全防范性能,為用戶提供方便快捷、安全可靠的充換電服務(wù)解決方案。

1 技術(shù)原理介紹

文中所涉及的技術(shù)原理介紹如下:

GIS即地理信息系統(tǒng),它以測繪測量為基礎(chǔ),以數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)儲存和使用的數(shù)據(jù)源,以計算機(jī)編程為平臺[2],能有效地管理各種資源環(huán)境信息,并對其進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測和分析對比。

GPS即空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng),是利用衛(wèi)星,在全球范圍內(nèi)實(shí)時進(jìn)行定位、導(dǎo)航的系統(tǒng)。可利用GPS 信號進(jìn)行動態(tài)定位,測得運(yùn)動載體的狀態(tài)參數(shù),并導(dǎo)引運(yùn)動載體準(zhǔn)確地運(yùn)動到預(yù)定的后續(xù)位置[3]。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),利用RFID(射頻自動識別技術(shù))、無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù),在物品間進(jìn)行信息交換和通信,實(shí)現(xiàn)物品的自動識別和信息的互聯(lián)與共享。

融合通信,通過實(shí)現(xiàn)IT信息技術(shù)與傳統(tǒng)通信業(yè)務(wù)和應(yīng)用的整合,將計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)融合到一個網(wǎng)絡(luò)平臺上,充分發(fā)揮電信網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)各自的優(yōu)勢,實(shí)現(xiàn)眾多應(yīng)用服務(wù)融合一體的新通信模式[4]。

2 互動化充/換電服務(wù)技術(shù)研究

2.1 多種服務(wù)渠道應(yīng)用研究

(1)手機(jī)應(yīng)用app。用戶安裝手機(jī)應(yīng)用app,以GPRS通信方式訪問充換電終端平臺,實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)信息的查詢和辦理。用戶電量不足或充電完成時也可以通過短信形式對用戶進(jìn)行提醒。

(2)車載終端應(yīng)用。開發(fā)車載終端應(yīng)用程序,用戶可通過車載終端訪問系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)信息查詢、辦理,電池運(yùn)行信息的監(jiān)控。

(3)PC機(jī)應(yīng)用。開發(fā)WEB應(yīng)用程序,用戶可通過訪問服務(wù)網(wǎng)站,進(jìn)行業(yè)務(wù)查詢與辦理。

圖1 車載終端運(yùn)作邏輯圖

2.2 智能服務(wù)提醒和引導(dǎo)及負(fù)載顯示應(yīng)用研究

(1)智能服務(wù)提醒和引導(dǎo)。車載終端采集器與BMS系統(tǒng)相結(jié)合,可以實(shí)時獲取車輛電池的剩余電量信息[5],并將其以圖片(如圖1所示。)形式展示給用戶,在剩余電量過低時會發(fā)出警告提示用戶。用戶可根據(jù)車量行駛位置,查找附近充換電設(shè)施,動態(tài)規(guī)劃運(yùn)行線路,尋找最優(yōu)路徑到達(dá)充換電設(shè)施所在地[6-7]。該功能需要應(yīng)用GIS對導(dǎo)航所需的各類空間信息與數(shù)據(jù)進(jìn)行組織和管理,建立路網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系,并對其進(jìn)行符號化表達(dá)[8-9]。

(2)充換電負(fù)載展示。通過GIS技術(shù)為用戶快速查找充換電站位置,同時將充換電站的充換電服務(wù)負(fù)載能力展示到車載終端中,并結(jié)合站內(nèi)導(dǎo)引系統(tǒng)分析出該站當(dāng)前工作狀態(tài)(忙碌、空閑)[10],為用戶選擇充換電站提供可靠依據(jù)。

2.3 基于統(tǒng)一智能電卡支付技術(shù)應(yīng)用研究

電動汽車充換電業(yè)務(wù)選用雙界面智能卡,智能電卡集身份識別、電子錢包功能為一體,采用國家密碼局認(rèn)可的國產(chǎn)SM1算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行加解密,具有射頻開關(guān),保證交易數(shù)據(jù)的完整性、私密性,防止數(shù)據(jù)被非法攻擊和篡改。智能電卡與用戶家庭購電卡兼容統(tǒng)一,并支持圈存功能,實(shí)現(xiàn)“一處充值,多處使用”。

3 互動化通信技術(shù)安全防護(hù)

3.1 3G/GPRS網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)

手機(jī)終端以及車載終端app與充換電服務(wù)平臺通信主要采取3G/GPRS方式。對于3G/GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸方式,在其傳輸安全方面需采取以下防護(hù)措施:

(1)無線專網(wǎng)接入充換電設(shè)備時應(yīng)建立APN/VPDN專用加密傳輸通道;

(2)在接入充換電平臺系統(tǒng)的邊界部署安全接入平臺,該平臺實(shí)現(xiàn)終端身份認(rèn)證、安全準(zhǔn)入、數(shù)據(jù)交換、終端監(jiān)測等功能。

3.2 移動終端安全防護(hù)

(1)傳輸數(shù)據(jù)加密。針對移動終端和充電換平臺之間通信的重點(diǎn)內(nèi)容,輸出方將數(shù)據(jù)通過加密算法密鑰將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)槊芪?接收方通過解密算法和密鑰將收到的密文恢復(fù)為明文數(shù)據(jù)。

(2)數(shù)字簽名認(rèn)證及授權(quán)。在終端app安裝程序里打包數(shù)字簽名,以確保官方正式的安裝文件不會被其他惡意文件鎖覆蓋。之后,終端app通過OAuth認(rèn)證使得訪問能被服務(wù)端所識別。

3.3 安全芯片技術(shù)

電動汽車安全加密芯片在硬件方面,具有防攻擊的DES協(xié)處理器、國密算法SM1單元、硬件隨機(jī)數(shù)發(fā)生器、電壓和頻率監(jiān)測等多種安全保護(hù)機(jī)制;在軟件方面,芯片內(nèi)操作系統(tǒng)支持包括透明文件、定長記錄文件、電子錢包文件等多種文件類型,支持多級密鑰分散的密鑰管理體系,支持包括明文、密文、明文+MAC、密文+MAC四種認(rèn)證方式,支持為電動汽車應(yīng)用專門設(shè)計的多次預(yù)凍結(jié)功能,保證數(shù)據(jù)安全。

4 基于融合通信的互動化應(yīng)用成果

電動汽車充換電服務(wù)平臺采用智能電卡,用戶可通過營業(yè)廳、網(wǎng)站、車載終端、手機(jī)應(yīng)用等多種渠道訪問充換電終端平臺。車載終端及GIS技術(shù)接入系統(tǒng)后,實(shí)現(xiàn)了實(shí)時獲取用戶賬戶信息、電池信息、地理位置信息以及充換電站負(fù)載信息,可明顯提升充/換電效率。

(1)多渠道互動化應(yīng)用成果。用戶可以通過手機(jī)APP應(yīng)用、車載終端查看用戶信息、車輛信息、賬戶信息以及交易信息等。

(2)智能服務(wù)提醒和引導(dǎo)及負(fù)載應(yīng)用成果。快速定位車輛位置信息,通過GIS獲取附近充換電站位置信息,并提供引導(dǎo),同時展示充換電站負(fù)載信息。

(3)統(tǒng)一智能電卡應(yīng)用成果。集身份識別、電子錢包功能、用戶電卡為一體,方便用戶進(jìn)行刷卡交易,同時提供圈存功能,支持離線交易。

5 結(jié)語

本文依托電動汽車充換電終端平臺,學(xué)習(xí)并使用GIS、GPS以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),在手機(jī)應(yīng)用、車載終端、智能電卡等方面進(jìn)行的互動化技術(shù)研究,并提出一系列解決方案。經(jīng)過蘇滬杭城際互聯(lián)示范工程應(yīng)用驗(yàn)證,本文提出的基于融合通信的互動化技術(shù)應(yīng)用解決了電動汽車用戶便捷性、安全性、互動性的服務(wù)需求,對電動汽車充/換電服務(wù)的進(jìn)一步優(yōu)化具有重要意義。

[1]張文亮,武斌,李武峰,來小康.我國純電動汽車的發(fā)展方向及能源供給模式的探討[J].電網(wǎng)技術(shù),2009,33(3):1-5.

[2]武東戰(zhàn),張光,何萬凱,王罡.信息化電站建設(shè)中的GIS應(yīng)用[J].沈陽工程學(xué)院學(xué)報,2006,2(2):162-164.

[3]王惠南.GPS導(dǎo)航原理與應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,2003.

[4]白嘉.融合通信系統(tǒng)及業(yè)務(wù)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].北京郵電大學(xué),2010.

[5]Liao Chenglin, Tang Zining, Wang Lifang. SOC estimation of LiFeO4 battery energy storage system[C].2010 Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference,2010.

[6]R.L.Church.Geographical information systems and location science.Computers and Operations Research,29:541-562,2002.

[7]KEMPTON W,LETENDRE S.Electric vehicles as a new power source for electric utilities[J].Transportation Research:Part D,1997,2(3):157-175.

[8]謝添卉,等.GIS在電動汽車充換電設(shè)施建設(shè)運(yùn)行中的應(yīng)用[J].中國科協(xié)年會論文集,2012.

[9]黃蔚.車載導(dǎo)航系統(tǒng)中GIS應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)淺析[J].地理信息世界,2009,10(5):64-68

[10]張其善,吳今培,楊東凱.智能車輛定位導(dǎo)航系統(tǒng)及應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版,2002.