一種電動汽車公共智能充電樁的管理系統(tǒng)

易遠超　桂康哲　卜小兵

【摘? 要】本文基于現(xiàn)國內市場對智能充電樁管理系統(tǒng)需求，從智能充電樁管理系統(tǒng)常見功能模塊及其移動應用進行研究探討。

【關鍵詞】電動汽車；公共智能充電樁；系統(tǒng)

中圖分類號：U469.72? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：1003-8639（ 2023 ）08-0001-02

The Utility Model Relates to a Management Platform of Public Intelligent Charging Pile for Electric Vehicles

YI Yuan-chao，GUI Kang-zhe，BU Xiao-bing

（SAIC GM Wuling Automobile Co.，Ltd.，Guangxi New Energy Vehicle Laboratory，

Guangxi Key Laboratory of Automobile New Four Modernizations，Liuzhou 545007，China）

【Abstract】Based on the current domestic market demand for intelligent Charging station management system，this paper studies and discusses the common functional modules and mobile applications of intelligent Charging station management system.

【Key words】electric vehicle；public intelligent charging pile；system

隨著電動汽車的快速普及，電動汽車車主最關心的用車問題是整車續(xù)航和充電便利性，電動汽車充電和充電樁不足之間的矛盾日漸突出。為了搶占更多的市場份額，響應國家新建公共充電站的政策要求，主流的整車企業(yè)和充電樁企業(yè)都在積極參與開發(fā)設計充電樁的充電流程及相關的運營管理平臺，但由于各整車和充電樁廠商采取的運營策略、付費模型、適配車型不同，公共智能充電樁的管理系統(tǒng)、充電APP也不相同，且并不互聯(lián)互通，電動汽車用戶為了充電方便有時需要下載多個APP，使用和管理都十分麻煩，急需一種充電操作簡便并能夠集成主流充電樁的充電流程，這對公共智能充電樁的管理系統(tǒng)提出了更高的要求。

1? 智能充電樁管理系統(tǒng)介紹

根據(jù)《中電聯(lián)互聯(lián)互通的協(xié)議》要求，考慮到充電樁接入量、用戶使用充電樁次數(shù)和頻率不斷增加的情況，基于高并發(fā)數(shù)據(jù)搭建的公共智能充電樁的管理系統(tǒng)，需要側重考慮數(shù)據(jù)量大的問題，加上目前智能充電樁上傳管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)包大小和頻率不斷增加，這些因素對公共智能充電樁管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接收、緩存、計算等能力都提出了更高要求。由于分布式結構具有容量大、系統(tǒng)穩(wěn)定性高、系統(tǒng)模塊重用度高、擴展性強等優(yōu)勢，因此目前大多數(shù)的公共智能充電樁管理系統(tǒng)都采用分布式結構。

從部署架構上看，公共智能充電樁管理系統(tǒng)目前主要由通信服務器集群、應用服務器集群、存儲服務器集群組成。通信服務器用于支撐系統(tǒng)和充電樁的信息交互，通過負載均衡，應用加權最小連接策略，根據(jù)通信服務器資源的使用情況，合理地將充電樁分攤連接到通信服務器上，在保證服務器資源得到充分合理利用的同時也能保證通信服務的穩(wěn)定性；應用服務器用于支撐充電用戶、運營商用戶和平臺管理方訪問、下發(fā)充電相關指令以及相關運營操作，保證平臺和人之間的正常交互；通過通信服務器集群和應用服務器集群的交互，保證了人能正常訪問和操控智能充電樁，通信服務器、應用服務器產生的數(shù)據(jù)根據(jù)調用需求分別存儲在MySQL、Redis、MongoDB中。公共智能充電樁管理系統(tǒng)部署架構見圖1。

2? 智能充電樁管理系統(tǒng)常見功能模塊

2.1? 充電運營管理模塊

充電運營管理模塊是智能充電樁運營管理系統(tǒng)的基礎模塊，主要包含：電站管理模塊、電樁管理模塊、收費標準管理模塊和優(yōu)惠活動管理4個模塊。

1）電站管理模塊主要包含了整個電站的信息，包括：電站的位置、收費標準、電站狀態(tài)、電樁數(shù)量及電樁狀態(tài)等基礎信息，是用戶能在APP或小程序上看到的最小單位。

2）電樁管理模塊主要包含了電樁的基本信息，如：電樁的序列號、所屬電站、電樁類型、通行狀態(tài)、運行狀態(tài)和軟硬件版本信息，是用戶可直接操作的最小單位。

3）收費標準管理模塊主要用來制定充電站的收費標準，目前常見的收費項有：電費、服務費和停車費，這些費用的制定都需要嚴格遵守相關法規(guī)和行業(yè)標準，在用戶使用充電樁前向用戶展示，避免產生糾紛。

4）優(yōu)惠活動管理模塊主要根據(jù)公司的營銷需求，在指定時間、指定電站、指定用戶之間開展相關的折扣減免和贈送充電券等活動。

2.2? 財務管理模塊

財務管理模塊主要由訂單明細數(shù)據(jù)和用戶充值情況兩部分組成。

1）訂單明細數(shù)據(jù)主要呈現(xiàn)了用戶詳細的充電情況，主要由用戶信息、訂單唯一編號、訂單所屬電站、訂單所屬電樁、充電開始時間、結束時間、產生的電費、服務費、停車費等信息組成，是核對充電收入的重要依據(jù)。

2）會員充值情況主要內容是：充電業(yè)務會員的一些充值以及消費的記錄。

2.3? 運行維護模塊

運行維護模塊主要由告警、報文監(jiān)控和設備升級3個子模塊組成。

1）告警模塊主要對電樁上傳的報文進行解析，將相關的預警規(guī)則維護至系統(tǒng)。當電樁上傳數(shù)據(jù)滿足預警規(guī)則時候則觸發(fā)相關預警，觸發(fā)預警后，平臺會自動將預警信息推送至大區(qū)、城市、電站負責人，并更新該電樁為故障狀態(tài)，直至該電樁修復、預警退出后，該電樁狀態(tài)才會更新為空閑狀態(tài)。

2）報文監(jiān)控模塊主要作用是實時接收電樁和平臺、平臺和用戶的交互信息。一般而言，電樁和平臺的交互是周期性事件，電樁上傳的報文也是周期性的；平臺和用戶的交互是實時性的事件，即平臺記錄的報文是實時的。報文是智能公共充電樁提供服務的基礎，報文格式一般都是按協(xié)議的要求執(zhí)行。

3）設備升級模塊負責充電樁的遠程OTA，一般由上傳升級文件和執(zhí)行遠程升級操作兩部分組成。設備升級模塊保證了充電樁的軟件版本能實時滿足業(yè)務需求，通過不斷升級迭代不僅能提高充電樁的可用性，降低充電運營企業(yè)和整車企業(yè)的運營成本，同時還大幅度提升了用戶的使用體驗。

3? 移動應用

移動應用可支持iOS和Android等多種平臺，包括智能手機、平板電腦等。采用MVC（模型-視圖-控制器）設計模式，調用百度或高德地圖SDK或H5，與服務器進行數(shù)據(jù)交換，具有充電樁查找、充電樁工作狀態(tài)查詢、預約充電、充電樁推薦、路徑導航、充電管理、賬戶管理、移動支付、賬號管理等功能[1]。

整車、充電樁企業(yè)的移動充電業(yè)務通過充電H5和充電用戶直接交互，用戶通過H5可以直接享受查找電站、掃碼充電、查看歷史充電記錄、開具發(fā)票等服務。一般來說，H5都嵌入到企業(yè)APP中，在滿足用戶充電需求的同時，也能為企業(yè)品牌帶來更多的曝光度，吸引更多的用戶，為企業(yè)引流。目前市面上由于充電邏輯不同，導致充電流程也不完全相同，整車企業(yè)可以根據(jù)業(yè)務的需求對流程設計做出適當修改。H5充電流程見圖2。

4? 結論

目前電動汽車公共智能充電樁充電服務作為電動汽車行業(yè)快速興起而衍生的一項有巨大潛力的產業(yè)，憑借其受用群體大、可復用性高的特點，正在全國各大中小城市迅速崛起。伴隨著電動汽車行業(yè)的發(fā)展，公共智能充電樁的相關法律法規(guī)將會更加嚴格，市場對充電服務的要求也將會更加明確、具體且多元，作為充電樁大腦的管理系統(tǒng)將面臨更大的挑戰(zhàn)。為滿足市場需求，充電樁的管理系統(tǒng)仍需要不斷進行迭代，不斷更新計算方式和邏輯，以滿足國家、企業(yè)和用戶對公共充電服務的要求。

同時由于與充電樁、充電管理系統(tǒng)設計制造相關的法律法規(guī)仍未健全，各整車企業(yè)和充電運營廠商在設計和制造時執(zhí)行不同的標準，導致在完全互聯(lián)互通上仍存在著一些適配及運維方面的瓶頸，需要整個行業(yè)共同牽頭完善相關的法律法規(guī)，執(zhí)行統(tǒng)一的標準，為后續(xù)整合利用充電資源，減少用戶充電操作，提升用戶充電體驗打下基礎。

參考文獻：

[1] 汪子夜. 電動汽車充電樁調度管理系統(tǒng)研究與設計[D]. 成都：電子科技大學，2016.

[2] 林少芳. 新能源汽車快速充電系統(tǒng)設計[J]. 湖南城市學院學報（自然科學版），2016，25（6）：91-92.

[3] 溫麗娟，張豐源. 新能源汽車充電運營服務信息系統(tǒng)研究[J]. 企業(yè)科技與發(fā)展，2017（9）：31-33.

（編輯? 楊凱麟）

作者簡介

易遠超（1996—），助理工程師，研究方向為新能源汽車數(shù)據(jù)采集。