電動客車頂部接觸式充電系統中WIFI連接中斷問題分析及應對研究

趙彥濤

摘 要：電動客車頂部接觸式充電系統中充電弓與電動客車之間的通信采用WIFI通信方式，但是，充電弓與電動客車頂部受電弓端可能會出現無法建立WIFI連接或建立WIFI連接后又突然中斷的現象，從而直接導致電動客車無法啟動充電或中斷充電。由此，本文針對工程案例中WIFI連接中斷的問題進行分析，并提出解決措施。

關鍵詞：電動客車;接觸式充電系統;WIFI;充電弓;受電弓

中圖分類號：U469.7文獻標識碼：A文章編號：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 提出問題

2019年10月，電動客車頂部接觸式充電系統在常州某公交場站投入試運行。該公交場站共有4臺充電弓，30輛電動公交車輛。電動公交車輛到公交場站后，通過充電弓補充電能，增加續航里程。在電動客車頂部接觸式充電系統中，充電弓與車輛的通信無通信線相連，兩者之間通過WIFI建立連接與通信。電動客車充電時間一般為10～30 min。在充電過程中，充電弓與電動客車頂部受電弓端會出現無法建立WIFI連接或建立WIFI連接后又突然中斷的現象，從而造成電動客車無法啟動充電或終止充電的情況。每次WIFI連接中斷后，需要斷電重啟車輛受電弓通信控制器，然后重新啟動充電流程，嘗試WIFI連接，嚴重影響電動客車充電的效率，造成電動客車無法及時補充電能，降低了車輛的續航里程。

2 問題原因分析

改造前電動客車頂部接觸式充電系統如圖1所示。

第一，電動客車的WIFI設備安裝在電動客車內部，WIFI天線也安裝在電動客車內部。為了增強電動客車的機械防護強度，電動客車的車身骨架采用金屬材料，外殼也較多采用金屬材料。電動客車的金屬骨架與金屬外殼相當于一個金屬屏蔽罩，會減弱WIFI信號的透傳率，影響WIFI的通信質量，導致在無線傳輸過程中發生丟包、誤碼率增加等現象，從而可能造成充電弓與電動客車頂部受電弓端無法建立WIFI連接或建立WIFI連接后又突然中斷的現象。

第二，充電弓端的WIFI設備安裝在直流充電機內部，WIFI天線已采用外置安裝方式，天線距離地平面高度約2.5 m。由于電動客車頂部接觸式充電系統建在公交停車場，公交車輛較多，直流充電機與待充電電動客車間經常會有公交車輛駛過或停放。在這種情況下，中間停放或駛過的公交車輛可能會削弱WIFI信號的透傳率，導致在無線傳輸過程中發生丟包、誤碼率增加的現象，從而造成充電弓與電動客車頂部受電弓端無法建立WIFI連接或建立WIFI連接后又突然中斷的現象[1]。

第三，充電弓端的WIFI設備和電動客車的WIFI設備都采用的是CAN-WIFI設備，將充電弓端與電動客車頂部受電弓端的CAN通信轉化為WIFI通信。電動客車中多個設備共用一個CAN總線，CAN總線通信數據較多，若不對無用數據進行過濾，過多占用CAN-WIFI設備的通信帶寬，會造成CAN-WIFI設備通信數據丟包與誤碼率增加的現象。在這種情況下，充電弓與電動客車頂部受電弓端通信的數據不能及時傳輸，從而可能造成充電弓與電動客車頂部受電弓端無法建立WIFI連接或建立WIFI連接后又突然中斷的現象。

3 問題解決措施

改造后的電動客車頂部接觸式充電系統如圖2所示。

第一，電動客車的WIFI設備安裝在電動客車內部，WIFI天線可安裝在電動客車頂部（見圖2），確保WIFI天線外無電動客車的金屬殼體包裹，減少WIFI信號在傳輸過程中的衰減，從而降低充電弓與電動客車頂部受電弓端通信在無線傳輸過程中受到的干擾，提高充電弓與電動客車頂部受電弓端通信數據在無線傳輸過程中的可靠性[2]。

第二，將充電弓端的WIFI設備天線安裝在充電弓上（見圖2），增加WIFI天線的安裝高度，縮短充電弓與電動客車頂部受電弓端WIFI的通信距離。同時，避免由于其他公交車輛駛過或停放而削弱WIFI信號的透傳率，造成無線傳輸中的丟包與誤碼率增加的問題，提高充電弓與電動客車頂部受電弓端通信數據在無線傳輸過程中的可靠性。

第三，充電弓端的WIFI設備和電動客車的WIFI設備仍采用CAN-WIFI設備，將充電弓端與電動客車頂部受電弓端的CAN通信轉化為WIFI通信。電動客車中多個設備仍共用一個CAN總線，但在CAN-WIFI設備的軟件上增加CAN地址過濾功能，只允許電動客車端需要與充電弓信息交換的設備通過CAN-WIFI設備傳輸數據，避免CAN總線上非相關設備通過CAN-WIFI傳輸數據，占用CAN-WIFI設備的通信帶寬，從而降低充電弓與電動客車頂部受電弓端無線通信過程中的丟包概率與通信誤碼率，提高充電弓與電動客車頂部受電弓端通信數據在無線傳輸過程中的可靠性[3]。

4 結語

通過以上方案，硬件上對電動客車頂部接觸式充電系統中WIFI天線安裝位置進行了重新布置，有效降低了電動客車金屬骨架與外殼對WIFI信號的影響及其他車輛對WIFI信號的影響;軟件上，增加CAN地址過濾功能，避免CAN總線上非相關設備通過CAN-WIFI傳輸數據，占用CAN-WIFI設備的通信帶寬，從而有效提高CAN-WIFI設備的通信帶寬利用率。改造后的電動客車頂部接觸式充電系統運行后，未再出現充電弓與電動客車頂部受電弓端無法建立WIFI連接或建立WIFI連接后又突然中斷的問題。

參考文獻：

[1]鄭學偉.基于Wi-Fi環境的無線傳感器網絡抗干擾技術研究[J].電子測量技術，2014（5）：89-92.

[2]廖威.無線局域網技術的現狀及發展方向探討[J].網絡安全技術與應用，2017（2）：15-16.

[3]吳鵬飛，劉宏駿，郝燁.電動汽車大功率充電發展現狀及趨勢研究[J].汽車實用技術，2020（1）：26-29.