一种电动汽车公共智能充电桩的管理系统

易远超　桂康哲　卜小兵

【摘  要】本文基于现国内市场对智能充电桩管理系统需求，从智能充电桩管理系统常见功能模块及其移动应用进行研究探讨。

【关键词】电动汽车；公共智能充电桩；系统

中图分类号：U469.72    文献标志码：A    文章编号：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

随着电动汽车的快速普及，电动汽车车主最关心的用车问题是整车续航和充电便利性，电动汽车充电和充电桩不足之间的矛盾日渐突出。为了抢占更多的市场份额，响应国家新建公共充电站的政策要求，主流的整车企业和充电桩企业都在积极参与开发设计充电桩的充电流程及相关的运营管理平台，但由于各整车和充电桩厂商采取的运营策略、付费模型、适配车型不同，公共智能充电桩的管理系统、充电APP也不相同，且并不互联互通，电动汽车用户为了充电方便有时需要下载多个APP，使用和管理都十分麻烦，急需一种充电操作简便并能够集成主流充电桩的充电流程，这对公共智能充电桩的管理系统提出了更高的要求。

1  智能充电桩管理系统介绍

根据《中电联互联互通的协议》要求，考虑到充电桩接入量、用户使用充电桩次数和频率不断增加的情况，基于高并发数据搭建的公共智能充电桩的管理系统，需要侧重考虑数据量大的问题，加上目前智能充电桩上传管理系统的数据包大小和频率不断增加，这些因素对公共智能充电桩管理系统的数据接收、缓存、计算等能力都提出了更高要求。由于分布式结构具有容量大、系统稳定性高、系统模块重用度高、扩展性强等优势，因此目前大多数的公共智能充电桩管理系统都采用分布式结构。

从部署架构上看，公共智能充电桩管理系统目前主要由通信服务器集群、应用服务器集群、存储服务器集群组成。通信服务器用于支撑系统和充电桩的信息交互，通过负载均衡，应用加权最小连接策略，根据通信服务器资源的使用情况，合理地将充电桩分摊连接到通信服务器上，在保证服务器资源得到充分合理利用的同时也能保证通信服务的稳定性；应用服务器用于支撑充电用户、运营商用户和平台管理方访问、下发充电相关指令以及相关运营操作，保证平台和人之间的正常交互；通过通信服务器集群和应用服务器集群的交互，保证了人能正常访问和操控智能充电桩，通信服务器、应用服务器产生的数据根据调用需求分别存储在MySQL、Redis、MongoDB中。公共智能充电桩管理系统部署架构见图1。

2  智能充电桩管理系统常见功能模块

2.1  充電运营管理模块

充电运营管理模块是智能充电桩运营管理系统的基础模块，主要包含：电站管理模块、电桩管理模块、收费标准管理模块和优惠活动管理4个模块。

1）电站管理模块主要包含了整个电站的信息，包括：电站的位置、收费标准、电站状态、电桩数量及电桩状态等基础信息，是用户能在APP或小程序上看到的最小单位。

2）电桩管理模块主要包含了电桩的基本信息，如：电桩的序列号、所属电站、电桩类型、通行状态、运行状态和软硬件版本信息，是用户可直接操作的最小单位。

3）收费标准管理模块主要用来制定充电站的收费标准，目前常见的收费项有：电费、服务费和停车费，这些费用的制定都需要严格遵守相关法规和行业标准，在用户使用充电桩前向用户展示，避免产生纠纷。

4）优惠活动管理模块主要根据公司的营销需求，在指定时间、指定电站、指定用户之间开展相关的折扣减免和赠送充电券等活动。

2.2  财务管理模块

财务管理模块主要由订单明细数据和用户充值情况两部分组成。

1）订单明细数据主要呈现了用户详细的充电情况，主要由用户信息、订单唯一编号、订单所属电站、订单所属电桩、充电开始时间、结束时间、产生的电费、服务费、停车费等信息组成，是核对充电收入的重要依据。

2）会员充值情况主要内容是：充电业务会员的一些充值以及消费的记录。

2.3  运行维护模块

运行维护模块主要由告警、报文监控和设备升级3个子模块组成。

1）告警模块主要对电桩上传的报文进行解析，将相关的预警规则维护至系统。当电桩上传数据满足预警规则时候则触发相关预警，触发预警后，平台会自动将预警信息推送至大区、城市、电站负责人，并更新该电桩为故障状态，直至该电桩修复、预警退出后，该电桩状态才会更新为空闲状态。

2）报文监控模块主要作用是实时接收电桩和平台、平台和用户的交互信息。一般而言，电桩和平台的交互是周期性事件，电桩上传的报文也是周期性的；平台和用户的交互是实时性的事件，即平台记录的报文是实时的。报文是智能公共充电桩提供服务的基础，报文格式一般都是按协议的要求执行。

3）设备升级模块负责充电桩的远程OTA，一般由上传升级文件和执行远程升级操作两部分组成。设备升级模块保证了充电桩的软件版本能实时满足业务需求，通过不断升级迭代不仅能提高充电桩的可用性，降低充电运营企业和整车企业的运营成本，同时还大幅度提升了用户的使用体验。

3  移动应用

移动应用可支持iOS和Android等多种平台，包括智能手机、平板电脑等。采用MVC（模型-视图-控制器）设计模式，调用百度或高德地图SDK或H5，与服务器进行数据交换，具有充电桩查找、充电桩工作状态查询、预约充电、充电桩推荐、路径导航、充电管理、账户管理、移动支付、账号管理等功能[1]。

整车、充电桩企业的移动充电业务通过充电H5和充电用户直接交互，用户通过H5可以直接享受查找电站、扫码充电、查看历史充电记录、开具发票等服务。一般来说，H5都嵌入到企業APP中，在满足用户充电需求的同时，也能为企业品牌带来更多的曝光度，吸引更多的用户，为企业引流。目前市面上由于充电逻辑不同，导致充电流程也不完全相同，整车企业可以根据业务的需求对流程设计做出适当修改。H5充电流程见图2。

4  结论

目前电动汽车公共智能充电桩充电服务作为电动汽车行业快速兴起而衍生的一项有巨大潜力的产业，凭借其受用群体大、可复用性高的特点，正在全国各大中小城市迅速崛起。伴随着电动汽车行业的发展，公共智能充电桩的相关法律法规将会更加严格，市场对充电服务的要求也将会更加明确、具体且多元，作为充电桩大脑的管理系统将面临更大的挑战。为满足市场需求，充电桩的管理系统仍需要不断进行迭代，不断更新计算方式和逻辑，以满足国家、企业和用户对公共充电服务的要求。

同时由于与充电桩、充电管理系统设计制造相关的法律法规仍未健全，各整车企业和充电运营厂商在设计和制造时执行不同的标准，导致在完全互联互通上仍存在着一些适配及运维方面的瓶颈，需要整个行业共同牵头完善相关的法律法规，执行统一的标准，为后续整合利用充电资源，减少用户充电操作，提升用户充电体验打下基础。

参考文献：

[1] 汪子夜. 电动汽车充电桩调度管理系统研究与设计[D]. 成都：电子科技大学，2016.

[2] 林少芳. 新能源汽车快速充电系统设计[J]. 湖南城市学院学报（自然科学版），2016，25（6）：91-92.

[3] 温丽娟，张丰源. 新能源汽车充电运营服务信息系统研究[J]. 企业科技与发展，2017（9）：31-33.

（编辑  杨凯麟）

作者简介

易远超（1996—），助理工程师，研究方向为新能源汽车数据采集。