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新一代电动汽车终端的设计

摘要

EVT（电动车载终端），在EV（电动汽车）的操作方面发挥了重要的作用。基于车载终端的研究现状，EVT未来应该具备以下功能：

1. 基本功能：电池的实时监控，在线调试，具备充电/电池交换基础设施，能与OMS（运营管理体系）通信等等。
2. 高级功能：不仅仅限于多媒体娱乐，在线预定和支付充电/电池交换服务，识别，安全的自动驾驶模式。

建议设计一套完整的新一代EVENT软件架构和硬件架构。是EVT在电动汽车行业应用的一个新思路。

关键词：EV（电动汽车）动力电池 EVT（电动车载终端）

简介

近年来，随着电动汽车行业的发展，许多城市为了支持电动车的运行，电动汽车的OMS（运营管理体系）已逐步建成。如北京，天津，青岛，杭州，正在启动对电动汽车OMS的试点项目建设。所有SGCC（中国国家电网公司）的分公司要在未来两年实现对电动汽车的OMS建设。

为了实现揭示动力电池实时信息以及电动车欧姆的状态信息的功能，取得动力电池的实时信息的方法是迫切需要攻克的。与此同时，对于未来电动车而言，对充电/电池交换红外结构采取合理有序管理是十分有必要的，这被称为充电未来的发展方向。所有功能需要EVT（电动车载终端）来获取动力电池的实时信息，以及需要与在站OMS和设施进行通信。

至于电动车的消费者，电动车必须提供电池实时的SOC（容量状态）信息，像其他设备能提示剩下余量，如手机和笔记本电脑，在低SOC的情况下会给出报警信息。同时，充电/电池交换基础设施建设目前仅在某些试点区域火热进行中，给消费者收取或交换电池带来不便。因此，EVT必须有导航到最近充电/电池交换基础设施的功能。

据EVT的需求分析，EVT的 OMS的设计，满足充电/电池交换基础设施和消费者的需求。

车载终端的研究现状

关于传统的EVT车载终端的设计，欧盟15个成员国在20世纪80年代制定了相关的法律法规，即，车载终端必须安装与应用在旅客和货物运输车中。在日本7000万车辆配备有车载终端；结果，每年由于交通事故死亡人数仅仅10000人。

车载终端被分为两种，一种是由日本研制的采用导航技术的，另一种是在欧洲和美国广泛推广的运用远程信息技术的。在日本，电子地图导航功能已经是汽车的标准配置，它正在开发把严峻版导航与图形功能强化在一起的工具。在欧洲和美国，视线集中在应急救援的增值服务；在这种系统中，语音引导和识别，个人助理的功能是必要的。

对于国内消费者来说，车载导航和远程信息都迫切需要。因此，EVT既不是简单地跟随车辆导航，不能盲目地专注远程信息技术，而是参照国内电动汽车和消费者的个人欲望的发展水平组装自己的优势。在车载导航，考虑到充电状态/电池的基础设施仅仅在小区部分区域配备，充电/电池基础设施的导航功能是迫切需要实现的。远程信息技术，EVT必须为OMS提供足够的数据，和从OMS获得相对于EVT有用的信息。

新一代EVT的功能汇总

EVT的OMS，对于电池的热模型和电池实时信息，需要电池电压模型揭示电池的实时数据。

动力电池有三种工作状态：待用中、充电中、工作中。待用中表示电池保持满电随时可用；充电中指动力电池正在充电架上充电；在工作中是指EV正使用动力电池在行驶。当电池处于备用或充电中，可以通过电池和充电设备改造的无线网络获取信息。无论如何，当电池在工作时，EVT作为信息获取和交流的终端。当电动汽车进入充电/电池交换站充电或更换充电电池，工人站应该理性地指导他们。它的实现需要充电站与EVS之间安装有相应的无线传感器模块。只有获取电动汽车的方向和位置信息，并上传至充电站的管理终端，工人才能及时给与电动车充电指导。

同时，EVT应显示当前SOC的实时状态，并且在SOC极低或异常的情况下为消费者发出报警信号。当需要充电或更换电池时，EVT应该指出最近的基础设施的位置。电动车要逐步把步行取代，EVT应具备高级功能。综合考虑了EVT各个方面的先进性，其功能可分为基本功能和先进功能。

基本功能

EVT的基本功能是由由四个方面：电池实时监测，充电站通信，提示附近充电/电池交换基础设施，与OMS的沟通，如在图1中示出。

1. 电池实时监控

电池实时监控主要满足两个方面的需求：一个是从电池到OMS的应用相对远程数据采集，另一种是SOC的实时显示，SOC极低和异常给消费者报警。电池的实时数据通过CAN收发器从BMS（电池管理系统）获取，通过GPRS（通用分组无线业务）的业务管理系统的前端服务器上传和显示在终端屏幕上。当出现异常情况或低SOC发生，事件可以进行声光报警。

1. 充电站通信

充电站通信主要是为了工人方便管理电动车，带来有效的充电或电池交换。EVT的通过的ZigBee在站和PDA（个人数字助理）的基础设施进行通信，在充电站的电脑显示方位信息和序列信息。司机只需要与工人和屏幕进行合作，车站很容易找到免费的充电器或电池交换设备。可以避免序列信息发生的跳跃性误动。

1. 充电/电池交换基础设施的通信

由于充电/电池交换站的建设目前未完工，由于传统汽车的油站，充电/电池交换站的覆盖区域被严重限制，所有这一切都带来了充电和电池更换的不便。另外，由于电池技术瓶颈效应的结果，电动汽车的范围非常狭窄；而消费者肯定改变或交换电池非常的频繁。

所以，针对使用的便利性，EVT应该有充电/电池交换基础设施的位置引导功能，与增值服务如长途救援，也可启动。

1. 用OMS通信

相比于传统汽车, 电动汽车的最大优势是他们的能源供应依赖于全面建成的智能电网。近年来，国家电网公司的所有分公司正在建设对电动汽车的OMS以及信息管理。通过OMS对电动汽车电池和充电/电池交换设备进行管理，对电池运行状态进行监测，模拟电动汽车的轨迹，提供其他相关服务，以及有关资费的短消息发送功能。EVT是对电动汽车信息化管理，而且是OMS实时数据必不可少的唯一供应商，同时OMS提供与消费者服务之间的窗口。通过EVT消费者能够获得有关充电和电池 - 交换最新的资费信息，要求长距离抢救，并提醒订阅充电和电池交换。通过EVT和电阻之间的沟通提供全面的服务是最基本和重要的功能之一。

高级功能

相比传统的车辆，电动车处于不仅对生产规模，而且对功能和类型及其助剂的基本周期。然而，汽车综合服务平台的出现，例如宝马的iDrive和通用的G-Star，提供了宝贵的经验利于EVT的发展。除了基本功能上面提到的，今后应EVT为消费者提供更全面，更丰富的高级功能。以消费者、电力公司和充电/电池交换基础设施的考虑，EVT应该有以下四种先进的功能：多媒体娱乐，驾驶过程中订阅和支付充电和电池交换服务，身份识别和安全控制。

1. 多媒体娱乐

多媒体娱乐功能一直是传统汽车不可或缺的一部分。从早期的收音机卡带，直到多媒体播放，消费者在享受车内的驾驶乐趣以及多媒体娱乐作为车载终端的发展的结果。将来EVT不应该只播放音频和视频，而且还带来了VOD（视频点播）和通过无线通信网络上网冲浪。通过自组织无线网络中，移动办公和在车载移动会议可以很容易地实现。

1. 预定及支付充电和电池交换服务

在不久的将来，分散AC（交流电）充电点会成为社区的重要基础设施，还会在高速公路休息区和停车区普遍分布。以方便用户的考虑，在EVT应该有订阅和支付充电和电池交换服务的功能。通过EVT，消费者可以找到最近的分散交流充电桩，可当场通过OMS认购现场，写自己的票，以确定进入到现场的时间之后，他们被告知订阅时间。当消费者在现场到达后进行充电，它会确认通过沟通与EVT该用户信息。只要订户信息被证实，当场开始根据消费者的预定操作进行充电。充电完成后，当场将通过与EVT通信中确认计费信息，只要该计费信息被确认，用户可以不仅可凭卡支付，还可以在EVT预先排序。付款后，EVT将与OMS沟通，更新账户信息和上传计费信息。

1. 身份识别

身份识别是现有智能电卡的延伸。该EVT将识别用户身份并上传了消费者的基本信息到OMS，显示消费者确定后的消费信息。在此之后，使用电池的信息，充电/电池交换信息和付款信息都将被EVT上传和更新至OMS。此外，身份标识可以采取预防措施防止盗窃，也就是说，该卡对应EV和EVT，不匹配就会触发报警，OMS将发送消息给消费者绑定的手机。

1. 驾驶过程中的安全控制

保证驾驶员的安全性是在传统的车辆领域和电动车中的一个研究领域。未来的EVT将在安全控制驾驶过程中进行重新设计。EVT将起到安全控制的两个主要的作用：一是采取安全隐患防范措施，另一种是发出报警，并在事故的情况下自动控制。其中，安全隐患可能出现的位置，如轮胎压力和电池盒的环境条件下将被监视，安装多样功能传感器，监测结果被发送到驱动器检查的相应位置。在发生故障或事故的情况下，EVT将发送报警信息到OMS，且切断电源和打开门。消费者可以逃脱，避免因紧张误操作。

EVT的硬件设计

在EVT的设计上，基本功能是核心;设计和对应的功能单元的选型应满足基本功能中的要求。而高级功能的总线接口应被保留用于相应组件。主控制单元和存储单元需求连续性的设计，其选型取决于未来高级功能的性能指标。对于基本功能的应用程序旨在实现上述基本功能。硬件结构图2中所示；

EVT包括以下主要单元：主控单元，供电单元，车辆接口单元，存储单元，通信单元，人机交互单元。

主控单元

主控制单元EVT，它集成了各种外设控制单元和总线控制单元，组装成EVT一个整体的处理核心。选用ARM9内核的SOC控制芯片。

供电单元

与直插型电源产品相比，EVT的电源单元应该允许更宽的输入电压的规模和更好的稳定性。EVT从车上配置12V铅酸电池电源。铅酸电池的输出电压与驾驶状态有关：在车辆行驶时，它是10到12伏;当车辆脉冲上，它是14到16伏。为了防止从输入电压的突然变化的异常，电源单元根据在汽车行业标准设计的。

车辆接口单元

车辆接口单元EVT和EV之间的通信接口。在汽车行业，CAN（控制器区域网络）总线如谚语所说已被用作内部总线的另一称谓。EVT的内部总线，是这个装置最重要的基本单位之一，以及电池的状态信息和状态信息通信数据的主要来源的工具。

存储单元

存储器单元由两部分组成：内部存储和外部存储设备。集成在EVT存储组件，例如SDRAM和FLASH前者驱动器;后者表示外部扩展存储组件，例如SD卡和TF卡。存储单元主要存储引导程序，嵌入式系统，用户参数，应用程序，用户数据，等等。同时，为了防止丢失有价值的实验数据，历史信息也可以存储在外部的扩展存储。

通信单元

通信单元包括GPRS、GPS（全球定位系统）和ZigBee。通过GPRS模块，EVT按规定的时间上传电池欧姆信息，并从OMS接收相关服务信息。通过GPS模块，获取车辆的位置信息，这将有助于导航软件来计算充电/电池交换基础设施的最短路径。设计站用ZigBee模块来实现的指导。通过与在站的短距离无线设备的通信，电动汽车被引导至目标位置。此外，为了通信安全，敏感数据被集成到安全芯片进行加密。

人机交互单元

人机交互单元包括显示器，输入/输出和音频，借助于该EVT与消费者沟通。此外，EVT与本机进行控制将实现。

结束语

EVT是OMS对相关服务打下显著设备。通过EVT，消费者可以方便的享受增值服务。此外，EVT在电动汽车和动力电池的研究上提供了有价值的实验数据。

参考文献

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