物联网技术在电动汽车电能供给网络中的应用

时间：2021-10-20 23:28:21

关键字：物联网电能供给网络系统 A-GPS RFID WSN

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[导读]摘要：物联网是物物相连的互联网，它的用途极其广泛，被认为是第三次信息革命的推动者和下个10年的经济增长点。文章在介绍了物联网、电动汽车电能供给网络概念的基础上，阐述了物联网技术在电动汽车电能供给网络中的应用方法。

引言

计算机及网络通信技术的快速发展，极大地缩短了人与人之间在时间和空间上的距离。物联网则更进一步引入人与物之间的交流，其发展目标是使人们可以在任意时间、任意地点与任何物品相联系。时至今日，绝大部分人都相信，物联网将是继计算机、互联网与移动通信之后的又一次信息产业浪潮,是下一个10〜20年新的经济增长点。物联网的概念一经提出，立即受到各国政府、企业和学术界的重视，在需求和研发的相互推动下，迅速热遍全球。这里综述了物联网、电动汽车电能供给网络的概念及关键技术，研究了物联网技术在电动汽车电能供给网络系统中的应用。

1物联网和电动汽车电能供给网络的概念

1.1物联网的概念

物联网的概念是在1999年提出的。同年，在美国召开的移动计算和网络国际会议就提出“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”2003年，美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上，国际电信联盟(ITU)发布了《ITU互联网报告2005:物联网》，正式提出了“物联网”的概念。

物联网指的是将各种信息传感设备，如射频识别(RadioFrequencyIdentification，RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等多种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。在此基础上，利用全球统一标识系统编码技术给每一个实体对象一个唯一的代码，构造了一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网(简称物联网)。物联网就是'物物相连的互联网”这一概念有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。

1.2电动汽车电能供给网络的概念

电动汽车电能供给网络是把新一代IT技术充分运用在电动汽车能源供应运营管理之中，同时把各类感应器融入到电动汽车电能供应体系的电网设备、电动汽车、充电桩、电池等装置中。通过“物联网”与现有互联网的整合，实现人与系统的融合。在这个整合的网络中，存在能力超级强大的中心计算机群，能够对网络内的人员、机器、设备和基础设施实现实时的管理和控制。管理者可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”的状态，提高资源利用率，改善人

与自然之间的关系。

2关键技术

2.1电动汽车电池管理芯片

动力电池是电动汽车的核心部件之一，其性能的好坏，直接影响到电动汽车的使用，也影响着电动汽车的发展。电动汽车动力电池，目前有磷酸铁锂、锰酸锂、铅酸电池等几种。由于电动汽车电池一般采用串并联相结合的方式，在电池充放电时，每节电池由于自身内阻和其他参数的差异，会导致电池之间不能同时充满或者放完。这就需要电池管理芯片对电池的充电、放电、运行等状态进行管理和监控，使每节电池工作于最佳状态，提高电池的利用效率，延长电池的使用寿命。电池管理芯片，包括均衡充电、均衡放电，充放电及使用时监控电池内部温度的变化，充放电时监控电池SOC(StateofCharge)状态等核心技术。

2.2A-GPS技术

A-GPS技术是一种结合网络基站信息和GPS信息对移动台进行定位的技术，可以在GSM/GPRS、WCDMA和CDMA2000网络中使用。该技术需要在手机内增加GPS接收机模块，并改造手机天线，同时要在移动网络中增加位置服务器、差分GPS基准站等设备。

A-GPS具有信号覆盖范围广受外部环境影响小、定位速度快、定位精度高等特点，在电动汽车电能供给系统中，A-GPS技术应用于电动汽车动力电池的定位。在电动汽车的动力电池内部安装有A-GPS定位模块，通过移动、联通、电信等公用网络运营商的基站进行定位，能够较为准确地定位动力电池的位置。

2.3无线传感网技术

无线传感网技术(WirelessSensorNetwork，WSN)被视为是继计算机、互联网之后的下一代互联网——泛在网络——的重要组成部分。主要包含先进条码自动识别、射频标签、基于多种传感信息的智能化信息处理技术。在电动汽车电能供给网络系统中，无线传感网技术主要有以下几个方面的应用：

(1)RFID技术

RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。RFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器(或阅读器)和很多应答器(或标签)组成。RFID在系统中的具体应用有用户身份识别和电动汽车行驶信息自动读取等几个方面。用户身份识别，当用户充电时，使用射频卡完成刷卡操作，由读卡器读取用户账号信息，并上传服务器进行相关业务操作。汽车行驶信息自动读取，在电动汽车上安装有RFID电子标签,汽车以一定速度在道路上行驶，行驶到安装有RFID读卡器的充电桩RFID读取范围内时，由充电桩RFID读卡器自动读取电动汽车行驶信息(如行驶里程、行驶状态、电池编号、电池SOC、电池状态等)。

(2)微功率无线组网技术

在无线公共频段(如433MHz频点、470MHz频点、500MHz频点、510MHz频点、2.4GHz频点等)，通过微功率无线收发器，建立安全稳定的网络管理体系。

2.4网络数字视频监控技术

数字视频监控引入了先进的数字信号处理技术，在信号的传输、控制和存储方面都与模拟视频监控有本质的区别。在数字视频监控系统中，利用MPEG-4、H.264等高效视频编码技术,监控图像能够以较低的带宽占用实现在各类现有数字传输网上的远距离传输。前端摄像机的PTZ控制和图像显示都可以通过计算机来完成，图像的存储则基于计算机硬盘。

数字视频监控是安防领域的一次革新，在远距离传输、工程布线、操作维护以及应用灵活性等方面都远远超越了模拟视频监控。在电动汽车充电站和配送站中，网络数字视频监控主要应用于安全监控，监控人员操作、电池状态、设备安全等方面。通过数字信号处理技术，具有对异常信息进行触发报警功能，确保视频监控设备和操作人员的安全。

2.5在线测温技术

使用红外线测温技术，获得被测物体的温度值，并通过网络通道将被测物体温度实时上传到服务器。在线测温技术具有实时性好、无需人工干预，能够方便地设置温度报警值，具有温度超限报警功能等优点。

在电动汽车充电站和配送站中，大量的电池集中进行充放电，电池温度的测量必不可少。电池BMS系统中，含有对单体电池的温度测量，能够保证对电池温度的监控。外部通过红外测温装置或热电偶测温装置实时测量接插件和线路上的温度，从而保证系统在工作温度范围内的可靠运行。

3电动汽车电能供给网络框架

电动汽车电能供给网络系统从结构层次上可分为智能电网交互层、运营管理层和用户业务层。其系统框架如图1所示。

智能电网交互层负责电动汽车电能供给网络与外部电网之间的交互，包括交互运营过程中的必要技术信息以及处理智能电网的关联影响。例如，利用电动汽车电能供给网络中的大容量标准电池建设储能电站，发挥对电网调峰、调频等作用；电动汽车电能供给网络与分布式清洁能源联合形成微电网；利用电动汽车电能供给网络的负荷特性优化配网运行等。