基于融合通信的电动汽车充/换电服务互动化技术应用研究

曾娟+王雅雯+李魁雨

【摘 要】 研究电动汽车充换电服务互动技术应用是电动汽车商业化的推广应用的迫切需求，互动化技术与通信技术相融合更是趋势所向。本文以电动汽车充换电服务为平台，结合物联网技术、GIS技术、GPS技术以及通信安全技术等，研究基于融合通信的多种途径渠道、智能服务、智能电卡等用户互动化技术应用，为用户需求提供充/换电解决方案。论文最后介绍互动化应用成果，并进行总结。

【关键词】 电动汽车  用户互动  融合通信  服务渠道  车载终端

在当前全球汽车工业面临能源环境问题的巨大挑战下，电动汽车已经成为世界各国应对能源和环境危机的必然战略选择[1]。随着电动汽车商业化的推广应用，为电动汽车用户提供方便优质的服务，已经成为我国电动汽车事业发展的有效推动力。

本文通过分析电动汽车用户进行充换电服务行为，融合通信技术、物联网技术、GIS技术、GPS技术，结合车载终端、智能电卡等硬件设施，研究多项互动化技术，并兼顾考虑其安全防范性能，为用户提供方便快捷、安全可靠的充换电服务解决方案。

1 技术原理介绍

文中所涉及的技术原理介绍如下：

GIS即地理信息系统，它以测绘测量为基础，以数据库作为数据储存和使用的数据源，以计算机编程为平台[2]，能有效地管理各种资源环境信息，并对其进行动态监测和分析对比。

GPS即空间卫星导航定位系统，是利用卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统。可利用GPS 信号进行动态定位，测得运动载体的状态参数，并导引运动载体准确地运动到预定的后续位置[3]。

物联网技术，利用RFID（射频自动识别技术）、无线数据通信等技术，在物品间进行信息交换和通信，实现物品的自动识别和信息的互联与共享。

融合通信，通过实现IT信息技术与传统通信业务和应用的整合，将计算机网络与传统通信网络融合到一个网络平台上，充分发挥电信网与互联网各自的优势，实现众多应用服务融合一体的新通信模式[4]。

2 互动化充/换电服务技术研究

2.1 多种服务渠道应用研究

（1）手机应用app。用户安装手机应用app，以GPRS通信方式访问充换电终端平台，实现业务信息的查询和办理。用户电量不足或充电完成时也可以通过短信形式对用户进行提醒。

（2）车载终端应用。开发车载终端应用程序，用户可通过车载终端访问系统，实现业务信息查询、办理，电池运行信息的监控。

（3）PC机应用。开发WEB应用程序，用户可通过访问服务网站，进行业务查询与办理。

2.2 智能服务提醒和引导及负载显示应用研究

（1）智能服务提醒和引导。车载终端采集器与BMS系统相结合，可以实时获取车辆电池的剩余电量信息[5]，并将其以图片（如图1所示。）形式展示给用户，在剩余电量过低时会发出警告提示用户。用户可根据车量行驶位置，查找附近充换电设施，动态规划运行线路，寻找最优路径到达充换电设施所在地[6-7]。该功能需要应用GIS对导航所需的各类空间信息与数据进行组织和管理，建立路网拓扑关系，并对其进行符号化表达[8-9]。

（2）充换电负载展示。通过GIS技术为用户快速查找充换电站位置，同时将充换电站的充换电服务负载能力展示到车载终端中，并结合站内导引系统分析出该站当前工作状态（忙碌、空闲）[10]，为用户选择充换电站提供可靠依据。

2.3 基于统一智能电卡支付技术应用研究

电动汽车充换电业务选用双界面智能卡，智能电卡集身份识别、电子钱包功能为一体，采用国家密码局认可的国产SM1算法对数据进行加解密，具有射频开关，保证交易数据的完整性、私密性，防止数据被非法攻击和篡改。智能电卡与用户家庭购电卡兼容统一，并支持圈存功能，实现“一处充值，多处使用”。

3 互动化通信技术安全防护

3.1 3G/GPRS网络安全防护

手机终端以及车载终端app与充换电服务平台通信主要采取3G/GPRS方式。对于3G/GPRS网络传输方式，在其传输安全方面需采取以下防护措施：

（1）无线专网接入充换电设备时应建立APN/VPDN专用加密传输通道;

（2）在接入充换电平台系统的边界部署安全接入平台，该平台实现终端身份认证、安全准入、数据交换、终端监测等功能。

3.2 移动终端安全防护

（1）传输数据加密。针对移动终端和充电换平台之间通信的重点内容，输出方将数据通过加密算法密钥将数据转变为密文，接收方通过解密算法和密钥将收到的密文恢复为明文数据。

（2）数字签名认证及授权。在终端app安装程序里打包数字签名，以确保官方正式的安装文件不会被其他恶意文件锁覆盖。之后，终端app通过OAuth认证使得访问能被服务端所识别。

3.3 安全芯片技术

电动汽车安全加密芯片在硬件方面，具有防攻击的DES协处理器、国密算法SM1单元、硬件随机数发生器、电压和频率监测等多种安全保护机制;在软件方面，芯片内操作系统支持包括透明文件、定长记录文件、电子钱包文件等多种文件类型，支持多级密钥分散的密钥管理体系，支持包括明文、密文、明文+MAC、密文+MAC四种认证方式，支持为电动汽车应用专门设计的多次预冻结功能，保证数据安全。

4 基于融合通信的互动化应用成果

电动汽车充换电服务平台采用智能电卡，用户可通过营业厅、网站、车载终端、手机应用等多种渠道访问充换电终端平台。车载终端及GIS技术接入系统后，实现了实时获取用户账户信息、电池信息、地理位置信息以及充换电站负载信息，可明显提升充/换电效率。

（1）多渠道互动化应用成果。用户可以通过手机APP应用、车载终端查看用户信息、车辆信息、账户信息以及交易信息等。endprint

（2）智能服务提醒和引导及负载应用成果。快速定位车辆位置信息，通过GIS获取附近充换电站位置信息，并提供引导，同时展示充换电站负载信息。

（3）统一智能电卡应用成果。集身份识别、电子钱包功能、用户电卡为一体，方便用户进行刷卡交易，同时提供圈存功能，支持离线交易。

5 结语

本文依托电动汽车充换电终端平台，学习并使用GIS、GPS以及物联网技术，在手机应用、车载终端、智能电卡等方面进行的互动化技术研究，并提出一系列解决方案。经过苏沪杭城际互联示范工程应用验证，本文提出的基于融合通信的互动化技术应用解决了电动汽车用户便捷性、安全性、互动性的服务需求，对电动汽车充/换电服务的进一步优化具有重要意义。

参考文献：

[1]张文亮，武斌，李武峰，来小康.我国纯电动汽车的发展方向及能源供给模式的探讨[J].电网技术，2009，33（3）：1-5.

[2]武东战，张光，何万凯，王罡.信息化电站建设中的GIS应用[J].沈阳工程学院学报，2006，2（2）：162-164.

[3]王惠南.GPS导航原理与应用[M].北京：科学出版社，2003.

[4]白嘉.融合通信系统及业务的设计与实现[J].北京邮电大学，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]谢添卉，等.GIS在电动汽车充换电设施建设运行中的应用[J].中国科协年会论文集，2012.

[9]黄蔚.车载导航系统中GIS应用的关键技术浅析[J].地理信息世界，2009，10（5）：64-68

[10]张其善，吴今培，杨东凯.智能车辆定位导航系统及应用[M].北京：科学出版，2002.endprint

（2）智能服务提醒和引导及负载应用成果。快速定位车辆位置信息，通过GIS获取附近充换电站位置信息，并提供引导，同时展示充换电站负载信息。

（3）统一智能电卡应用成果。集身份识别、电子钱包功能、用户电卡为一体，方便用户进行刷卡交易，同时提供圈存功能，支持离线交易。

5 结语

本文依托电动汽车充换电终端平台，学习并使用GIS、GPS以及物联网技术，在手机应用、车载终端、智能电卡等方面进行的互动化技术研究，并提出一系列解决方案。经过苏沪杭城际互联示范工程应用验证，本文提出的基于融合通信的互动化技术应用解决了电动汽车用户便捷性、安全性、互动性的服务需求，对电动汽车充/换电服务的进一步优化具有重要意义。

参考文献：

[1]张文亮，武斌，李武峰，来小康.我国纯电动汽车的发展方向及能源供给模式的探讨[J].电网技术，2009，33（3）：1-5.

[2]武东战，张光，何万凯，王罡.信息化电站建设中的GIS应用[J].沈阳工程学院学报，2006，2（2）：162-164.

[3]王惠南.GPS导航原理与应用[M].北京：科学出版社，2003.

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[8]谢添卉，等.GIS在电动汽车充换电设施建设运行中的应用[J].中国科协年会论文集，2012.

[9]黄蔚.车载导航系统中GIS应用的关键技术浅析[J].地理信息世界，2009，10（5）：64-68

[10]张其善，吴今培，杨东凯.智能车辆定位导航系统及应用[M].北京：科学出版，2002.endprint

（2）智能服务提醒和引导及负载应用成果。快速定位车辆位置信息，通过GIS获取附近充换电站位置信息，并提供引导，同时展示充换电站负载信息。

（3）统一智能电卡应用成果。集身份识别、电子钱包功能、用户电卡为一体，方便用户进行刷卡交易，同时提供圈存功能，支持离线交易。

5 结语

本文依托电动汽车充换电终端平台，学习并使用GIS、GPS以及物联网技术，在手机应用、车载终端、智能电卡等方面进行的互动化技术研究，并提出一系列解决方案。经过苏沪杭城际互联示范工程应用验证，本文提出的基于融合通信的互动化技术应用解决了电动汽车用户便捷性、安全性、互动性的服务需求，对电动汽车充/换电服务的进一步优化具有重要意义。

参考文献：

[1]张文亮，武斌，李武峰，来小康.我国纯电动汽车的发展方向及能源供给模式的探讨[J].电网技术，2009，33（3）：1-5.

[2]武东战，张光，何万凯，王罡.信息化电站建设中的GIS应用[J].沈阳工程学院学报，2006，2（2）：162-164.

[3]王惠南.GPS导航原理与应用[M].北京：科学出版社，2003.

[4]白嘉.融合通信系统及业务的设计与实现[J].北京邮电大学，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]谢添卉，等.GIS在电动汽车充换电设施建设运行中的应用[J].中国科协年会论文集，2012.

[9]黄蔚.车载导航系统中GIS应用的关键技术浅析[J].地理信息世界，2009，10（5）：64-68

[10]张其善，吴今培，杨东凯.智能车辆定位导航系统及应用[M].北京：科学出版，2002.endprint