車聯(lián)網(wǎng)對電動汽車共享服務(wù)的支持

左 靜

（同濟大學，上海 201800）

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車聯(lián)網(wǎng)對電動汽車共享服務(wù)的支持

左 靜

（同濟大學，上海 201800）

目前，我國汽車排放引起的交通污染日益嚴重，并且伴隨能源緊缺，交通擁堵等問題。電動汽車共享服務(wù)能有效的減少汽車尾氣排放，減緩交通擁堵。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展能夠促進電動汽車共享的推廣。文章通過研究車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，電動汽車共享服務(wù)模式，得出車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電動汽車共享服務(wù)中的支持。

車聯(lián)網(wǎng)；電動汽車；電動汽車汽車共享

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.06.043

CLC NO.: U495 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)06-123-05

引言

目前，汽車尾氣是環(huán)境惡化的主要原因之一，我國機動車氮氧化物排放量占排放總量的30%，一輛轎車一年排出有害廢氣比自身重量大3倍。我國城市道路資源緊張，城市交通擁堵導致能源浪費，據(jù)統(tǒng)計，大約有30%的汽油是消耗在堵車的時[1]。而且，空氣污染問題的日益嚴峻，迫使我國城市不得不控制城市機動車的使用，人們在關(guān)注新能源汽車推廣應(yīng)用的同時也在探索新型的汽車使用模式。

汽車共享是一種將私人轎車公交化的新型汽車應(yīng)用模式，往往結(jié)合車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，相比傳統(tǒng)汽車租賃更加靈活和高效，有助于提高車輛的使用效率從而減少城市私家車保有量。汽車共享通過多人共用一輛汽車來滿足用戶出行需求，從而緩解交通擁堵，節(jié)能減排，研究顯示在汽車共享模式中，一輛共享汽車能夠代替9到13輛汽車[2]。在北美，研究顯示汽車共享能夠減少溫室氣體的排放[3]。在舊金山的加利福尼亞灣區(qū)的研究顯示，隨著時間的推移，汽車共享減少能減少人們駕車出行的概率。29%的汽車共享會員放棄購買一輛或多輛汽車。汽車共享會員出行中有4.8%的駕車出行使用的是汽車共享的車輛，會員駕駛汽車車輛的行駛里程占總行行駛里程的5.4%[4]。傳統(tǒng)的汽車共享的車輛為燃油車，由于電動汽車本身不排放造成大氣污染的有害氣體，廢氣排出比燃油汽車減少92%~98%[5]。采用電動汽車共享能夠更大程度的在滿足用戶出行需求的基礎(chǔ)上減少汽車尾氣排放，緩解交通壓力。同時，電動汽車具有幾乎零排放的特點，國家鼓勵電動汽車推廣電動汽車，研究表明電動汽車共享能夠增加用戶購買電動汽車的傾向性。比如，在使用過電動汽車共享服務(wù)后，年輕人和女性更傾向于購買電動汽車。電動汽車共享有助于推廣電動汽車。使人們更易接受電動汽車，打破對電動汽車的一些誤解 如：續(xù)航問題[6]。

目前，電動汽車共享面臨的最大問題是續(xù)航問題，傳統(tǒng)的燃油汽車不存在續(xù)航問題，燃油補給可以在很短的時間完成，幾乎不影響汽車共享的運營。但電動汽車續(xù)駛里程、充電時間和電量可持續(xù)性等都是電動汽車共享推廣的軟肋。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)，推動了電動汽車共享的發(fā)展，車聯(lián)網(wǎng)是基于物聯(lián)網(wǎng)的智能交通網(wǎng)絡(luò)，利用車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能為電動汽車規(guī)劃充電路徑，根據(jù)電動汽車的續(xù)駛里程和電動汽車共享中站點位置，建立一個出行路線計劃，并通過與智能電網(wǎng)的融合（V2G）進行智能充放電，滿足長時間行駛的要求。通過車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以對電動汽車的運行參數(shù)進行監(jiān)控管理，提高電動汽車安全性。

文章第一節(jié)介紹了從車聯(lián)網(wǎng)的概念及特點，分析車聯(lián)網(wǎng)體系及主要技術(shù)。第二節(jié)介紹電動汽車共享的特點及服務(wù)流程。第三節(jié)介紹了在電動汽車共享過程中車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用。第四節(jié)介紹了車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對電動汽車共享的主要支持。

1、車聯(lián)網(wǎng)的概念及體系

1.1車聯(lián)網(wǎng)的概念及特點

傳統(tǒng)的車聯(lián)網(wǎng)概念來自物聯(lián)網(wǎng)，指通過射頻等識別技術(shù)，提取車輛屬性的信息和車輛靜態(tài)、動態(tài)信息，監(jiān)管所有運行車輛，根據(jù)不同的功能需求，提供綜合服務(wù)。隨著車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，車聯(lián)網(wǎng)的定義也發(fā)生改變，目前，根據(jù)車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟的定義，車聯(lián)網(wǎng)是以車內(nèi)網(wǎng)、車際網(wǎng)和車載移動互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，按照約定的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)交互標準，在車與人，車與路，車與行人以及車與互聯(lián)網(wǎng)之間進行無線通信和信息交換的大系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，是能夠?qū)崿F(xiàn)智能化交通管理、智能動態(tài)信息服務(wù)和車輛智能化控制的一體化網(wǎng)絡(luò)[7]。

1.2車聯(lián)網(wǎng)體系及主要技術(shù)

車聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的重要分支，按照物聯(lián)網(wǎng)的層析分布架構(gòu)，車聯(lián)網(wǎng)也可以分成三個層次，分別是，應(yīng)用層，傳送層，感知層。

車聯(lián)網(wǎng)的感知層是信息采集層，車聯(lián)網(wǎng)感知層利用RFID，傳感器，藍牙，紅外，車輛定位等技術(shù)實時感知當前道路環(huán)境，車輛與車輛，車輛與人等信息，為車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用提供信息服務(wù)，是車聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)末梢。[8]

車聯(lián)網(wǎng)的傳送層又可以細分為接入層，網(wǎng)絡(luò)層，支持層。接入層兼容不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，為感知層提供統(tǒng)一的網(wǎng)關(guān)接口，網(wǎng)絡(luò)層負責信息傳送，保證信息的可靠性和完整性，支持層提供一種智能的信息處理方式。傳送層為應(yīng)用層提供強大的應(yīng)用支撐。

車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層根據(jù)不同的用戶需求，為用戶提供相應(yīng)的服務(wù)，如車輛信息查詢，信息訂閱，事件告知等服務(wù)功能。

車聯(lián)網(wǎng)涉及多領(lǐng)域技術(shù)的集成，包括傳感、通信、控制、網(wǎng)絡(luò)傳輸、數(shù)據(jù)處理等，主要可分為6大類，如表1所示：

表1　車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)分類

2、電動汽車共享

2.1電動汽車共享概念及特點

電動汽車共享，是指許多人合用一輛電動車，即開車人對車輛只有使用權(quán)，而沒有所有權(quán)，有點類似于在租車行里的短時間包車。共享服務(wù)手續(xù)簡便，汽車共享會員可以通過手機APP或者網(wǎng)上預約車輛，電動汽車共享運營公司負責協(xié)調(diào)車輛，并負責車輛的保險和停放等問題[9]。

與傳統(tǒng)汽車租賃服務(wù)相比，電動汽車共享有以下幾個特點：

1) 服務(wù)受理并不受工作時段限制。

2) 預訂、取車和還車步驟都是自助式的。

3) 車輛使用計費可以精確到分、小時或天而不是像傳統(tǒng)租車大多數(shù)按天收費。

4) 用戶必須是會員。

5) 共享車輛分布在整個服務(wù)區(qū)內(nèi)且往往可與其他公共交通接。

6) 車輛在每次使用后并不需要由公司清掃或充電。

7）共享汽車為電動汽車，非傳統(tǒng)燃油車。

對于消費者而言，自助預定、分時收費的特點無論是從手續(xù)簡便性還是使用靈活性上，電動汽車共享對比傳統(tǒng)汽車租賃都有明顯優(yōu)勢。此外，汽車共享對比其他常見交通工具也有一席之地，特別是填補了現(xiàn)有公交系統(tǒng)和私家車之間的空白，促使消費者在特定情況下產(chǎn)生使用傾向。

2.2電動汽車共享角色交互

基于電動汽車共享運營，構(gòu)建出電動汽車共享服務(wù)的角色架構(gòu)，整個交通角色分為汽車共享服務(wù)運營商服務(wù)平臺、智能手機終端、會員/智能卡、電動汽車、站點、站點監(jiān)控系統(tǒng)與管理系統(tǒng)。角色架構(gòu)如圖1所示：

電動汽車是電動汽車共享服務(wù)的載體，會員通過智能終端預約車輛，智能終端提供的信息包括電動汽車中行車信息和電量等信息。汽車共享系統(tǒng)中需要對電動汽車進行監(jiān)控，保護運行狀態(tài)，電池狀態(tài)，與后臺通信，完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋?/p>

圖1　基于電動汽車共享服務(wù)角色架構(gòu)

電動汽車與電動汽車共享運營商平臺交互：用戶在使用電動汽車前需要完成身份識別才能方可預定車輛出行。在汽車共享整個運行系統(tǒng)中，電動汽車向汽車共享系統(tǒng)反饋車輛位置信息，用車時間，還車時間，電量，行車狀態(tài)等信息。平臺收集信息，合理調(diào)配車輛，利用電動汽車反饋的數(shù)據(jù)信息，為用戶提供增值服務(wù)；電動汽車與充電樁交互，用戶還車時，需要對電動汽車充電，在充電之前，電動汽車完成身份識別才能進行充電，充電過程中，電動汽車定時更新車輛電量狀態(tài)信息。用戶在取車、還車時，需要與站點車位之間進行信息交互，站點收集停車位信息，向站點管理系統(tǒng)更新車位狀態(tài)信息；電動汽車與站點監(jiān)控系統(tǒng)和管理系統(tǒng)之間的交互，車輛行車狀態(tài)監(jiān)控，在行車過程中，電動汽車定時上報行車狀態(tài)，如，車輛 GPS 坐標，速度，方向等信息，車輛電池狀態(tài)監(jiān)控，電動汽車電池狀態(tài)與行車狀態(tài)密切相關(guān)，按時上報電池狀態(tài)如電池電壓，放電電流等信息，站點監(jiān)控系統(tǒng)和管理系統(tǒng)向；電動汽車與會員交互，會員下單后，利用智能卡識別車輛，方能用車。

電動汽車共享站點包括充電樁，停車位，待租的電動汽車，充電樁負責對電動汽車充電控制，站點與站點監(jiān)控系統(tǒng)與管理系統(tǒng)接口。充電樁狀態(tài)監(jiān)控，監(jiān)控充電樁狀態(tài)信息，獲取充電樁的使用狀態(tài)。充電車輛狀態(tài)監(jiān)控，通過上報電動汽車、充電樁數(shù)據(jù)，獲取電動汽車在充電過程中的狀態(tài)信息。對站點可用停車位監(jiān)控，監(jiān)控站點空余車位的狀態(tài)。站點監(jiān)控系統(tǒng)與管理系統(tǒng)與汽車共享服務(wù)運營商服務(wù)平臺交互；站點監(jiān)控管理信息系統(tǒng)對充電樁，站，電動汽車的監(jiān)控數(shù)據(jù)進行整理分析后上傳到汽車共享服務(wù)運營商服務(wù)平臺。汽車共享服務(wù)運營商服務(wù)平臺，站點運營服務(wù)服務(wù)商收集站點監(jiān)控系統(tǒng)與管理系統(tǒng)的信息，電動汽車狀態(tài)信息，用戶訂單信息等，為用戶提供出行，計費，信息管理，增值服務(wù)等。

2.3汽車共享服務(wù)流程

根據(jù)目前國內(nèi)現(xiàn)有的電動汽車共享租賃模式，總結(jié)出共享的幾個主要步驟服務(wù)流程中的幾個步驟。

注冊會員：目前大多數(shù)汽車共享公司都實行的是會員制，用戶首先要注冊成為會員才能有權(quán)使用車輛，注冊需要登記身份信息，簽訂租賃合約，知曉注意事項等步驟，用戶可以通過網(wǎng)站或者手機（APP）終端上傳證件完成注冊汽車共享運營商需要對會員資格進行審核。比如符合法律規(guī)定的最低年齡要求，駕照有效等要求。注冊成為會員后汽車共享公司會為用戶創(chuàng)立相應(yīng)的賬號，用戶可以通過登錄自己的賬號查詢個人注冊信息，用車記錄等。

預約車輛：用戶可以訪問汽車共享服務(wù)運營公司網(wǎng)站或者手機客戶端查詢車輛的具體位置，剩余電量，續(xù)航里程，選擇最近的滿足出行需求的車輛。汽車共享服務(wù)公司服務(wù)端一直保持高頻率刷新，實時更新車輛狀態(tài)信息，以方便用戶能夠方便的找到車輛。由于電動汽車續(xù)駛里程較短，且與電池剩余電量相關(guān)，臨時補電耗費時間長，不像燃油車花幾分鐘加油就可以獲得500公里以上的續(xù)駛里程。所以，對于電動汽車共享用戶在預約的時候，通常運營公司會給出汽車續(xù)航里程，剩余電量，根據(jù)用戶所選擇的起始地和目的地為用戶推薦最合適的車輛。

取車：用戶到達指定的取車地點，目前大多數(shù)汽車共享公司都設(shè)立在室外公共停車場。用戶到達預約取車站點后，完成身份識別，提取車輛。身份識別的方式有多種，例如會員在預約后通過自己的智能會員卡刷開制定車輛的門禁系統(tǒng)進入車輛，這種方式運營的共享車輛往往在前擋風玻璃或側(cè)窗出裝有應(yīng)用RFID識別技術(shù)的智能卡讀卡器，與預約系統(tǒng)信息相符的智能卡可以刷開該車車門。

用車：用車過程中，用戶可以通過手機查詢當前用車時長，會員使用共享車輛時，車載車聯(lián)網(wǎng)設(shè)備會不斷采集數(shù)據(jù)發(fā)送至汽車共享公司的管理系統(tǒng)，部分信息會實時反饋到用戶車輛剩余續(xù)航里程，當車輛續(xù)航里程不足時，通過手機終端給用戶發(fā)送提示信息，當用戶駕車遠離汽車共享公司劃定的運營范圍時將會受到警告信息，并遭到遠程鎖車。

還車：目前，為提高用戶的滿意度，使電動汽車能夠更好地服務(wù)用戶，規(guī)模較大的電動汽車共享服務(wù)公司，如，上海汽車城的EVCARD，為用戶提供異點還車服務(wù)。會員到達目的地后，根據(jù)手機客戶端尋找最近的站點還車，通過手機或智能卡關(guān)車門還車。

3、電動汽車共享中車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

電動汽車共享服務(wù)中，電動汽車是運營載體，電動汽車目前可靠性不如燃油汽車，將車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運用于汽車共享中，提升電動汽車的可靠性，提高點電動汽車共享服務(wù)的信任度和依賴度。

從用戶角度來看，互聯(lián)網(wǎng)及車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為現(xiàn)今汽車共享服務(wù)實現(xiàn)了以下功能，如表2所示：

表2　車聯(lián)網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在汽車共享中的應(yīng)用集成［10］

從電動汽車汽車共享運營公司的角度出發(fā)，車聯(lián)網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以被分為四類：

車載設(shè)備：包括各類傳感器，智能讀卡器、導航等

用戶端：智能手機、無線通訊等

公司后臺：汽車共享公司后臺數(shù)據(jù)處理中心

充電設(shè)備端：充電狀態(tài)監(jiān)控，電池電量監(jiān)測等

電動車作為共享車輛時，充電設(shè)施及充電信息記錄及傳輸將作為確保正常運營的重要管理依據(jù)。

圖2　電動汽車共享中的車聯(lián)技術(shù)結(jié)構(gòu)

這些技術(shù)被汽車共享公司集成起來，完成整個電動汽車共享車隊的運營和管理，如表3所示[11]。

表3　電動汽車共享中車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與功能分類

4、車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對電動汽車共享主要支持

4.1對電動汽車共享調(diào)度的支持

電動汽車共享實際運營中，常常出現(xiàn)一些站點無車可用，但是一些站點無車位可以還車，合理的調(diào)度能有提高電動汽車的使用率，不僅能提高電動汽車共享服務(wù)運營商收益，還能最大化的滿足用戶的用車需求[12]。

得益于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，汽車共享服務(wù)在運營時可以實時反饋大量數(shù)據(jù)用以設(shè)計汽車共享服務(wù)公司設(shè)計調(diào)運模型，特別是各站點車數(shù)、各站點停車位數(shù)，各站點在用車輛及空閑車輛數(shù)，各站點空余停車位數(shù)在時間上的變化；后續(xù)訂單的取車時間和還車時間等[13]。

1訂單數(shù)據(jù)：會員在線預約時，接受每一個訂單，汽車共享公司可獲得如下數(shù)據(jù)：

1) 會員ID

2) 預約取車時間

3) 取車地點

4) 預約還車時間

5) 還車地點

6) 預計用車里程（電動汽車共享）

2. 運營數(shù)據(jù)：在運營過程中，實時監(jiān)控車輛數(shù)據(jù)

1) 車輛即時位置

2) 車輛即時續(xù)駛里程（電動汽車）

3) 各站點車數(shù)、停車位數(shù)，在用車輛，預計歸還時間。

以上是車聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)汽車共享服務(wù)所能采集的最基本數(shù)據(jù)，由這些數(shù)據(jù)我們可以統(tǒng)計分析得出一些結(jié)論作為依據(jù)用以建立優(yōu)化站點間調(diào)運策略，包括：

1)各站點間客流時段分布。

2) 電動汽車的實際續(xù)航里程，補電速率。

3) 每輛運營車輛的當前剩余電量及在下個訂單到來時預計電量。

4.2電動汽車省電及路徑規(guī)劃

基于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，電動汽車共享會員在使用電動車時，電動汽車通過信息獲取端，比如電機，電池，電量表，ABS系統(tǒng)獲取信息，通過信息收集端獲取速度信息，加速/減速信息，電機信息，電池信息，狀態(tài)診斷信息，車輛狀態(tài)信息等。通過車聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)，為會員提供最佳的節(jié)能模式駕駛信息，讓會員能夠合理的駕駛汽車，減少會員在駕駛過程中的不合理駕駛習慣導致電動汽車的續(xù)航里程減少的現(xiàn)象[14]。

4.3規(guī)劃行車路徑

電動汽車共享中，會員在預約車輛出行時候，地圖導航是電動汽車共享服務(wù)之一，主要包括站點位置查詢，充電樁查詢，實時路況，導航服務(wù)，路徑規(guī)劃，電子圍欄。同時為滿足電動汽車共享的用戶出行需求，會員預訂時需要向會員提供汽車的位置信息，在會員行車過程中，為會員提供導航服務(wù)，因為電動汽車續(xù)航里程問題[15]，不能像燃油車那樣很快的完成燃料補給，在汽車共享過程中應(yīng)該為用戶提供站點充電樁位置信息，當會員所駕駛的車輛續(xù)航里程低于一定值得時候，給會員發(fā)送提示信息，并且推送最近充電樁位置。

5、結(jié)論

本文通過研究車聯(lián)網(wǎng)體系以及主要技術(shù)，將車聯(lián)網(wǎng)的主要技術(shù)進行分類。研究了電動汽車共享模式以及共享系統(tǒng)中各個角色的交互，并且詳細研究電動汽車共享的服務(wù)流程。在此基礎(chǔ)上提出車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電動汽車共享服務(wù)中的應(yīng)用。電動汽車共享模式中，汽車調(diào)度室汽車共享的關(guān)鍵，本文通過對車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究，得出車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對汽車共享調(diào)度的支持，以及通過車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)合理的規(guī)劃電動汽車行車路徑及提供電動車省電模式。

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Telematics support to electric car sharing

Zuo Jing
（Tongji University, Shanghai 201800）

At present, automobile emissions caused by traffic pollution is becoming increasingly serious in China, and the emissions also cause energy shortages, traffic congestion and other problems. Electric car sharing service can effectively reduce vehicle emissions and traffic congestion. The development of telematics can facilitate the promotion of electric car sharing.Through the research of telematics and electric car sharing, this paper gets the conclusion about the telematics support to the electric car sharing.

Telematics; electric vehicle; electric car sharing

左靜，碩士研究生，就讀于同濟大學，研究方向：新能源汽車產(chǎn)業(yè)化。

U495

A

1671-7988 （2016）06-123-05