電動(dòng)汽車(chē)充電服務(wù)柔性管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

朱意霞，李紅霞，史文強(qiáng)，陳志剛，鄧建慎，徐怡山

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電動(dòng)汽車(chē)充電服務(wù)柔性管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

朱意霞1，李紅霞1，史文強(qiáng)2，陳志剛1，鄧建慎1，徐怡山1

(1.許繼電氣股份有限公司，河南 許昌 461000；2.許繼集團(tuán)有限公司，河南 許昌 461000)

針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)施的運(yùn)營(yíng)模式和用戶多樣化需求，提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的充電設(shè)施柔性管理解決方案。構(gòu)建了真正面向不同用戶的充電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)城市散布式充電樁、獨(dú)立充電站等其他相關(guān)設(shè)施的全面智能監(jiān)控運(yùn)營(yíng)管理。管理系統(tǒng)平臺(tái)解決了充電卡消費(fèi)過(guò)程中的余額不足和逃費(fèi)問(wèn)題，化解了充電設(shè)施經(jīng)營(yíng)商的金融風(fēng)險(xiǎn)，深度挖掘充電運(yùn)營(yíng)歷史數(shù)據(jù)并輔助運(yùn)營(yíng)商決策運(yùn)營(yíng)，加強(qiáng)了充電設(shè)施的運(yùn)營(yíng)管理和客戶服務(wù)水平，研究?jī)?nèi)容具有明顯的實(shí)用意義。

電動(dòng)汽車(chē)；充電卡；充電樁；交易結(jié)算；發(fā)卡；運(yùn)營(yíng)管理；應(yīng)用分析

0 引言

國(guó)家電網(wǎng)呼吁市場(chǎng)投資放開(kāi)，欲吸引更多社會(huì)資本共同建設(shè)充電設(shè)施市場(chǎng)。由于缺乏明確的盈利模式，電動(dòng)汽車(chē)充換電設(shè)施市場(chǎng)很難吸引社會(huì)資本[1]。只有充電站/樁網(wǎng)點(diǎn)建設(shè)到位并且充電服務(wù)質(zhì)量有保障，才能瓦解消費(fèi)者對(duì)電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航里程的擔(dān)憂、消除消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)電動(dòng)汽車(chē)的顧慮，電動(dòng)汽車(chē)快速發(fā)展必然降低充電站的閑置率，運(yùn)營(yíng)商就會(huì)扭虧為盈[2]。

如何為電動(dòng)汽車(chē)充電服務(wù)運(yùn)營(yíng)及管理提供信息化堅(jiān)強(qiáng)支撐，保障充電服務(wù)安全、可靠、高效運(yùn)行，為電動(dòng)汽車(chē)用戶提供智能、方便快捷的充電服務(wù)成為研究的重點(diǎn)。

1 運(yùn)營(yíng)需求分析

充電設(shè)施的運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)[3-5]：

(1) 在便民地點(diǎn)設(shè)置辦卡、充值等卡務(wù)網(wǎng)點(diǎn)，便于普及充電卡；

(2) 充電站/樁正常運(yùn)行中無(wú)人值守，車(chē)主持卡充電、自動(dòng)收費(fèi)，全過(guò)程實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理，提高交易效率，并且可以遠(yuǎn)程管理維護(hù)充電站/樁；

(3) 運(yùn)營(yíng)商需要靈活定制經(jīng)營(yíng)策略，比如調(diào)整電費(fèi)+服務(wù)費(fèi)的收取標(biāo)準(zhǔn)，定期推出套餐優(yōu)惠等活動(dòng)，發(fā)放政府補(bǔ)貼；

(4) 實(shí)現(xiàn)消費(fèi)透明化，讓用戶隨時(shí)了解詳細(xì)的消費(fèi)明細(xì)，提高客戶消費(fèi)的信任度；

(5) 運(yùn)營(yíng)商可以增加廣告等增值服務(wù)。

另外，充電站/樁的運(yùn)營(yíng)歷史數(shù)據(jù)，也具備深度挖掘價(jià)值，分析結(jié)果可以輔助運(yùn)營(yíng)商合理制定商業(yè)運(yùn)營(yíng)決策[6]，旨在提高設(shè)施利用率、優(yōu)化站內(nèi)設(shè)施資源、降低充電站運(yùn)行維護(hù)成本，使得運(yùn)營(yíng)商盈利最大化，促進(jìn)充電設(shè)施的快速發(fā)展。

切合這些市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)需求，依據(jù)多年來(lái)在電動(dòng)汽車(chē)充換電站監(jiān)控運(yùn)營(yíng)領(lǐng)域積累的豐富經(jīng)驗(yàn)，采用先進(jìn)的通信、數(shù)據(jù)采集、Web技術(shù)，設(shè)計(jì)一套基于互聯(lián)網(wǎng)的B/S架構(gòu)的電動(dòng)汽車(chē)充電服務(wù)運(yùn)營(yíng)管理網(wǎng)絡(luò)化平臺(tái)，面向城市電動(dòng)公交車(chē)輛、集團(tuán)公司車(chē)輛、私家電動(dòng)汽車(chē)、出租車(chē)等提供分散服務(wù)、集中管理。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)及功能圖

電動(dòng)汽車(chē)充電服務(wù)運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)主要由電動(dòng)汽車(chē)充電樁、通信網(wǎng)關(guān)、傳輸網(wǎng)絡(luò)、后臺(tái)服務(wù)模塊單元(數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、處理)、Web應(yīng)用以及充電支付卡組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1系統(tǒng)架構(gòu)圖

該系統(tǒng)基于靈活開(kāi)放的物聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)，支持各運(yùn)營(yíng)商的設(shè)施規(guī)模配置，運(yùn)營(yíng)商可以單獨(dú)運(yùn)營(yíng)幾個(gè)離散的充電樁，也可以以城市為單位，實(shí)現(xiàn)城市散布式充電樁、獨(dú)立快充站等其他相關(guān)設(shè)施的全面智能監(jiān)控運(yùn)營(yíng)管理。

充電樁具備高速CAN (Controller Area Network) 2.0接口，充電樁控制器與通信網(wǎng)關(guān)之間利用CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，每個(gè)通信網(wǎng)關(guān)最多負(fù)責(zé)10個(gè)交流樁的通信或者4個(gè)直流樁的通信；通信網(wǎng)關(guān)與數(shù)據(jù)采集單元之間利用有線互聯(lián)網(wǎng)或者無(wú)線GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交互。

充電樁具備專用于抄讀電能表的485 接口，結(jié)算功能就是充電樁控制器通過(guò)電能表 (計(jì)量單元)進(jìn)行充電電量計(jì)量計(jì)費(fèi)，計(jì)費(fèi)后的消費(fèi)金額需要進(jìn)行安全加密。認(rèn)證加密功能通過(guò)對(duì)樁讀卡器(ESAM模塊插接)的操作，實(shí)現(xiàn)樁和卡的雙向相互認(rèn)證、充電計(jì)費(fèi)結(jié)算數(shù)據(jù)的安全存儲(chǔ)和后臺(tái)通信數(shù)據(jù)加密。

同時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)統(tǒng)一發(fā)放充電卡，以卡為傳輸介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)一卡通行，跨充電點(diǎn)、跨運(yùn)營(yíng)商在充電樁上刷卡充電并完成便捷支付。整個(gè)軟件系統(tǒng)分為三層。

通信層：負(fù)責(zé)從站點(diǎn)接收站內(nèi)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)采集層：負(fù)責(zé)存儲(chǔ)從站內(nèi)獲取的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為歷史數(shù)據(jù)，提供現(xiàn)場(chǎng)一手?jǐn)?shù)據(jù)；

Web頁(yè)面展示層：提供友好的人機(jī)交互界面，包括充電卡管理、客戶管理、計(jì)量計(jì)費(fèi)、清分結(jié)算、資產(chǎn)管理、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分析及管理、運(yùn)維安排等。

2.2充電卡在系統(tǒng)中的應(yīng)用

為了實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)車(chē)主無(wú)縫充電并提高充電樁的實(shí)用性，本系統(tǒng)把充電卡劃分個(gè)人記名卡、個(gè)人不記名卡和大客戶卡三種卡類(lèi)型，用戶可以根據(jù)實(shí)際充電需要選擇卡類(lèi)型，個(gè)人卡需要先充值再消費(fèi)，不允許透資，而大客戶卡不需要充值，采用先消費(fèi)再統(tǒng)一結(jié)算的模式。按照卡片應(yīng)用模式的不同又分為一卡一車(chē)和一卡多車(chē)充電模式，一卡一車(chē)充電模式指一張卡只能給一輛車(chē)充電，一卡多車(chē)充電模式指一張卡可同時(shí)給多輛車(chē)同時(shí)充電，下面詳細(xì)介紹兩種模式的消費(fèi)流程。

2.2.1一卡一車(chē)模式

該類(lèi)模型可以適應(yīng)在私家車(chē)或者出租車(chē)司機(jī)采用個(gè)人卡充電場(chǎng)景中，個(gè)人卡啟動(dòng)充電之后個(gè)人卡將被鎖定。個(gè)人卡充電消費(fèi)流程如圖2所示。

(1) 啟動(dòng)充電之前，需要驗(yàn)證充電卡是否已經(jīng)掛失、余額是否充足，先從充電卡余額中預(yù)扣最大消費(fèi)金額，防止逃費(fèi)，需要再次刷卡結(jié)賬，此時(shí)根據(jù)實(shí)際充電金額進(jìn)行沖正支付，支付完畢。采用這種方式有效解決充電支付過(guò)程中的逃費(fèi)和余額不足的情況；通過(guò)檢驗(yàn)黑名單機(jī)制，有效防止卡片丟失造成的經(jīng)濟(jì)損失，保證資金安全。

(2) 啟動(dòng)充電后，個(gè)人卡被鎖定(只有充電結(jié)束后，在本充電樁上再次刷卡結(jié)算后，該卡才能再次在其他充電樁上使用)。

(3) 開(kāi)始充電，充電樁進(jìn)入充電狀態(tài)，禁止任何操作，只有再次刷啟動(dòng)該次充電的卡才能進(jìn)行操作。充電過(guò)程中可在顯示屏上實(shí)時(shí)查看充電狀態(tài)及參數(shù)。

(4)?充電結(jié)束，用戶將卡再次放置在讀卡感應(yīng)位置，確認(rèn)充電狀態(tài)已完成，或者手動(dòng)終止正在進(jìn)行的充電過(guò)程，刷卡結(jié)賬。充電結(jié)束后，充電樁將解除對(duì)該卡的鎖定。

圖2個(gè)人充電卡消費(fèi)流程

2.2.2一卡多車(chē)模式

該類(lèi)模式適用在公交公司的公交車(chē)采用大客戶卡充電的場(chǎng)景中，一條線路甚至同一個(gè)公交公司下的車(chē)輛都可以用一張卡啟動(dòng)充電，大客戶卡充電消費(fèi)流程如圖3所示。

圖3大客戶充電卡消費(fèi)流程

與個(gè)人卡不同的是，大客戶卡不需要預(yù)扣，不鎖定充電卡，支持多輛車(chē)同時(shí)充電。

3 交易結(jié)算

依據(jù)上述設(shè)計(jì)架構(gòu)，運(yùn)營(yíng)監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)與樁之間的交易結(jié)算包括鑒權(quán)認(rèn)證、密鑰更新、取隨機(jī)數(shù)、計(jì)費(fèi)模型請(qǐng)求和查詢、下發(fā)黑名單、異樁解扣、刷卡支付、遠(yuǎn)程維護(hù)管理等不同的交互業(yè)務(wù)。

密鑰更新：當(dāng)運(yùn)營(yíng)監(jiān)控密鑰有變化時(shí)，主動(dòng)向樁發(fā)送密鑰更新指令，樁收到密鑰數(shù)據(jù)完畢后開(kāi)始ESAM密鑰更新，更新完成后返回結(jié)果。

取隨機(jī)數(shù)：樁在運(yùn)行過(guò)程中定時(shí)向監(jiān)控運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)索取隨機(jī)數(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，目的是保證數(shù)據(jù)的安全性。

計(jì)費(fèi)模型請(qǐng)求：當(dāng)樁的結(jié)算單元需要時(shí)主動(dòng)向運(yùn)營(yíng)平臺(tái)請(qǐng)求計(jì)費(fèi)模型。

計(jì)費(fèi)模型查詢：當(dāng)運(yùn)營(yíng)監(jiān)控需要時(shí)，向樁查詢計(jì)費(fèi)模型。

下發(fā)黑名單：監(jiān)控運(yùn)營(yíng)平臺(tái)需要時(shí)向樁下發(fā)黑名單，樁上的黑名單由充電樁保存。

刷卡支付：用戶使用刷卡結(jié)賬進(jìn)行充電卡支付。

遠(yuǎn)程維護(hù)管理：充電樁能夠遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)更新計(jì)費(fèi)模型，動(dòng)態(tài)下裝廣告等增值服務(wù)信息，支持遠(yuǎn)程更新配置及程序組件版本信息，支持遠(yuǎn)程診斷功能。

下面詳細(xì)介紹鑒權(quán)認(rèn)證和異樁解扣兩個(gè)業(yè)務(wù)模塊的交互流程。

3.1 鑒權(quán)認(rèn)證

充電樁與監(jiān)控運(yùn)營(yíng)平臺(tái)重連時(shí)，確認(rèn)充電樁的合法性，通過(guò)連接時(shí)取隨機(jī)數(shù)方式完成鑒權(quán)認(rèn)證。

(1) 主站隨機(jī)數(shù)由運(yùn)營(yíng)平臺(tái)端的ESAM芯片產(chǎn)生，用于監(jiān)控運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)加密和樁上數(shù)據(jù)解密。

(2) 終端隨機(jī)數(shù)由樁上ESAM芯片產(chǎn)生，用于樁上數(shù)據(jù)加密和監(jiān)控運(yùn)營(yíng)平臺(tái)數(shù)據(jù)解密。

(3) 監(jiān)控運(yùn)營(yíng)或者樁鑒權(quán)失敗，樁會(huì)重新發(fā)起認(rèn)證，在認(rèn)證未通過(guò)的情況下，樁是不能進(jìn)行刷卡充電的。

(4) 鑒權(quán)碼是用來(lái)判斷對(duì)方隨機(jī)數(shù)的正確性。

(5) 樁的資產(chǎn)編號(hào)和充電端口號(hào)在充電控制器界面上設(shè)置，設(shè)置保存到充電樁上。

具體流程如圖4所示。

步驟1上送數(shù)據(jù)：樁資產(chǎn)編號(hào)，充電端口號(hào)，ESAM卡卡號(hào)。

步驟2通知界面正在認(rèn)證。

步驟3下發(fā)數(shù)據(jù)：樁資產(chǎn)編號(hào)，充電端口號(hào)，主站隨機(jī)數(shù)。

步驟4上送數(shù)據(jù)：樁資產(chǎn)編號(hào)，充電端口號(hào)，終端隨機(jī)數(shù)，ESAM 安全模塊鑒權(quán)碼。

步驟5下發(fā)數(shù)據(jù)：樁資產(chǎn)編號(hào)，充電端口號(hào)，成功標(biāo)識(shí)，運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)鑒權(quán)碼。

圖4鑒權(quán)認(rèn)證流程示意圖

步驟6上送數(shù)據(jù)：樁資產(chǎn)編號(hào)，充電端口號(hào)，成功標(biāo)識(shí)。

步驟7認(rèn)證結(jié)果通知界面。

3.2 異樁解扣

異樁解扣的對(duì)象是刷卡充電過(guò)程中，充電結(jié)束時(shí)沒(méi)有刷卡，形成異常交易記錄，該交易記錄會(huì)送往運(yùn)營(yíng)監(jiān)控和鎖在卡里面。如圖5所示。

圖5異樁解扣流程示意圖

(1) 操作員刷卡，充電樁控制器判斷卡里是否有異常記錄，并通知界面顯示。

(2) 卡里有異常記錄把所有異常的交易記錄信息送往運(yùn)營(yíng)后臺(tái)。

(3) 監(jiān)控運(yùn)營(yíng)平臺(tái)輪詢歷史庫(kù)里的異常交易記錄，將查詢到相應(yīng)的異常交易記錄發(fā)送給充電樁的存儲(chǔ)單元并通知界面顯示。

(4) 將監(jiān)控運(yùn)營(yíng)平臺(tái)下發(fā)的異常交易記錄從卡中解扣，將解扣的交易記錄存在充電樁的存儲(chǔ)單元里，并加密上送。

(5) 監(jiān)控運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)對(duì)收到交易記錄進(jìn)行解密確認(rèn)，若某條交易解密失敗，則控制器會(huì)將該記錄重新加密上送，確認(rèn)記錄上送結(jié)果。

(6) 控制器通知界面解扣結(jié)果，界面提示用戶解扣結(jié)束取卡。

4 層級(jí)密鑰管理及實(shí)現(xiàn)

充電卡應(yīng)用系統(tǒng)使用的CPU卡根據(jù)功能及使用環(huán)境的不同，運(yùn)行中使用的CPU卡包括母卡控制卡、各種母卡和各種應(yīng)用卡，各級(jí)卡片發(fā)行采用3級(jí)管理機(jī)制：母卡控制卡負(fù)責(zé)生成各種應(yīng)用密鑰，并將生成的密鑰保存在CPU卡中；然后，根據(jù)實(shí)際需要制作不同的各種母卡，每種母卡根據(jù)實(shí)際需要只安裝母卡控制卡中的部分密鑰，從而有效保證母卡控制卡中的總體密鑰的安全性，不至于一張母卡出現(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致所有的母卡甚至母卡控制卡出現(xiàn)安全問(wèn)題?？ㄉ厦荑€的生成、發(fā)行、存儲(chǔ)于更新直接關(guān)系到充電卡發(fā)行及應(yīng)用系統(tǒng)的安全控制[7]。卡中的密鑰一鑰一用，對(duì)電子錢(qián)包圈存對(duì)應(yīng)采用圈存子密鑰，消費(fèi)功能對(duì)應(yīng)采用消費(fèi)子密鑰，更新數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)采用卡片應(yīng)用維護(hù)子密鑰，用戶開(kāi)戶時(shí)根據(jù)業(yè)務(wù)需要開(kāi)通相應(yīng)的功能。支付卡內(nèi)部文件結(jié)構(gòu)[8-9]如圖6所示。

圖6充電卡內(nèi)部文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

舉例說(shuō)明持卡人基本信息文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)說(shuō)明如表1所示。

用戶通過(guò)向讀卡器發(fā)送相應(yīng)串口命令來(lái)完成對(duì)這些字段的訪問(wèn)。

上述管理卡和支付卡的發(fā)行步驟如圖7所示。

各種卡的發(fā)行，需要有開(kāi)發(fā)套件業(yè)務(wù)軟件支撐，套件構(gòu)成如表2所示，主要用于支付卡、PSAM、ESAM之間的交互。

表1字段說(shuō)明

Table 1 Field description

圖7 CPU卡發(fā)行步驟

表2開(kāi)發(fā)套件

Table 2 Development Kit

在讀卡器提供的接口函數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行充電卡讀寫(xiě)程序的開(kāi)發(fā)，說(shuō)明如下。

(1) 充電卡初始化：根據(jù)己經(jīng)確定的卡上文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初始化充電卡；己經(jīng)初始化的充電卡在母卡的控制下輸入各級(jí)密鑰(外部認(rèn)證密鑰、應(yīng)用維護(hù)密鑰和消費(fèi)子密鑰等)，通過(guò)與ESAM模塊交互灌入外部認(rèn)證密鑰、應(yīng)用維護(hù)密鑰；通過(guò)與PSAM模塊交互灌入消費(fèi)子密鑰、解鎖子密鑰；

(2) 充值：通過(guò)和PSAM模塊交互，向支付卡錢(qián)包充值。以滿足支付卡刷卡充電操作。

(3) 聯(lián)機(jī)解扣：用于支付卡灰鎖之后解扣，扣除實(shí)際交易金額，使支付卡恢復(fù)正常使用狀態(tài)。

(4) 驗(yàn)證PIN：客戶不確定支付卡PIN碼時(shí)，可進(jìn)行3次驗(yàn)證操作。驗(yàn)證成功，找回原來(lái)的PIN碼。如果3次驗(yàn)證失敗，則只能執(zhí)行重裝PIN命令，設(shè)置新的PIN碼。

(5) 重裝PIN：如果客戶忘記支付卡PIN碼，可執(zhí)行重裝PIN命令，設(shè)置新的PIN碼，以進(jìn)行后續(xù)正常交易。

最后，測(cè)試充電支付卡的操作安全性是否滿足數(shù)據(jù)傳輸和信息更改的安全要求。

5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮腏ava語(yǔ)言開(kāi)發(fā)Web功能，主要包括卡片管理、客戶服務(wù)、業(yè)務(wù)管理、計(jì)量收費(fèi)、清分結(jié)算、資產(chǎn)管理等功能，主要功能介紹如下。

5.1 數(shù)據(jù)接入

從充電樁接收充電消費(fèi)數(shù)據(jù)記錄，并存儲(chǔ)在本地商用數(shù)據(jù)庫(kù)中，支持本地歷史數(shù)據(jù)的拷貝同步，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，方便數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、處理、分析和未來(lái)應(yīng)用業(yè)務(wù)的拓展。

5.2 管理功能

客戶信息管理模塊：完成用戶檔案信息錄入、客戶信息和個(gè)人密碼的更改、客戶關(guān)聯(lián)卡的記錄查詢等功能；

卡片管理維護(hù)模塊：卡片發(fā)行、充值、注銷(xiāo)、掛失/解掛、補(bǔ)卡、解凍、解鎖、黑名單管理等；以及支持卡片臺(tái)賬信息的查詢及信息更改功能。充電卡發(fā)放如圖8所示。

設(shè)備管理模塊：資產(chǎn)管理主要涵蓋設(shè)備資產(chǎn)統(tǒng)一編碼，設(shè)備臺(tái)帳管理，設(shè)備出入庫(kù)管理、設(shè)備缺陷管理、設(shè)備檢修管理，通過(guò)對(duì)區(qū)域內(nèi)電池、設(shè)備的狀態(tài)轉(zhuǎn)變的各個(gè)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)進(jìn)行規(guī)范管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)資產(chǎn)的全生命周期狀態(tài)跟蹤管理；以及備品備件的需求計(jì)劃，及時(shí)補(bǔ)充易損件的庫(kù)存，保證設(shè)備零故障運(yùn)行。

圖8智能充電卡發(fā)卡界面

權(quán)限管理模塊：系統(tǒng)具備靈活的權(quán)限設(shè)置(充電服務(wù)參與方的權(quán)限)，具體權(quán)限可控制到具體功能點(diǎn)。

5.3 清分結(jié)算

在本系統(tǒng)中，最關(guān)鍵的就是資金一致問(wèn)題，不能出現(xiàn)資金收支不對(duì)賬的情況。

用戶在充電樁上刷卡充電產(chǎn)生的交易金額結(jié)算方式有以下兩種。

統(tǒng)一結(jié)算：指公司集團(tuán)客戶在全市范圍內(nèi)的任何充電站內(nèi)充電，之后采用結(jié)算賬戶定期統(tǒng)一結(jié)算。

獨(dú)立結(jié)算：指?jìng)€(gè)人充電客戶需要先充電再刷卡消費(fèi)，及時(shí)在樁上結(jié)賬。

這些消費(fèi)交易記錄和充值記錄，統(tǒng)一上傳到運(yùn)營(yíng)平臺(tái)中的賬務(wù)模塊，每天生產(chǎn)對(duì)賬單，進(jìn)行對(duì)賬統(tǒng)計(jì)處理和數(shù)據(jù)清分，針對(duì)每個(gè)運(yùn)營(yíng)商正確結(jié)算。

數(shù)據(jù)清分：對(duì)接銀行接口，定時(shí)劃撥給各充換電設(shè)施經(jīng)營(yíng)商指定的賬戶，例如每天結(jié)算劃撥打賬一次。

對(duì)賬統(tǒng)計(jì)：具備掛賬和銷(xiāo)賬功能，將尚未結(jié)算的錯(cuò)誤交易掛賬，調(diào)整交易后能銷(xiāo)賬，確保對(duì)賬處理的一致性，不出現(xiàn)誤差。

5.4 查詢統(tǒng)計(jì)報(bào)表功能

運(yùn)營(yíng)商查詢某區(qū)域、某站、各充電樁的營(yíng)業(yè)概況和客戶的消費(fèi)概況。

用戶查詢卡片臺(tái)賬，包括交易卡號(hào)、交易號(hào)、充電站點(diǎn)、充電樁號(hào)、充電金額、分時(shí)充電電量、電度表電量起止底度、充電起止時(shí)間和充電時(shí)長(zhǎng)。

綜合報(bào)表分析與管理功能：日?qǐng)?bào)、周報(bào)、月報(bào)、季報(bào)、年報(bào)表。

5.5 應(yīng)用分析功能

該部分屬于運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)的高級(jí)應(yīng)用，針對(duì)消費(fèi)數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行分析、匯總，并以靜態(tài)表格和動(dòng)態(tài)圖表等方式進(jìn)行直觀化展示，輔助決策。集控站、各子站、樁以及客戶等各種運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)分析、匯總，很好地體現(xiàn)管理的科學(xué)性。

充電運(yùn)營(yíng)分析：對(duì)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、分析，以餅圖、棒圖形式直觀展示數(shù)據(jù)分布概況，給出各站運(yùn)營(yíng)收益圖，各站的負(fù)荷曲線分析，各樁設(shè)備利用率分析圖以及用戶行為分析圖等高級(jí)應(yīng)用分析結(jié)果輔助決策，比如調(diào)整和新建哪些充電站/樁。以充電樁的設(shè)備利用率分析為例，給出圖9。

圖9充電設(shè)施使用概況分析圖表

6 總結(jié)

本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具備對(duì)中小型充電站、小區(qū)內(nèi)充電樁以及分散型充電樁的管控，該系統(tǒng)具備以下優(yōu)勢(shì)：

(1) 系統(tǒng)具備豐富的結(jié)算、管理和應(yīng)用分析功能，有良好的功能擴(kuò)展和規(guī)模擴(kuò)展能力。

(2) 有利于加強(qiáng)運(yùn)營(yíng)管理和提升客戶服務(wù)水平，為運(yùn)營(yíng)商探索營(yíng)銷(xiāo)模式轉(zhuǎn)變，提供寶貴的借鑒經(jīng)驗(yàn)。

電動(dòng)汽車(chē)充換電設(shè)施市場(chǎng)很難吸引社會(huì)資本，該系統(tǒng)的應(yīng)用很大程度上提高了交易效率、減少了充電樁的人工損耗、節(jié)約了站的運(yùn)行成本，也給用戶帶來(lái)極大的便利性，必將會(huì)在電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)施市場(chǎng)吸引社會(huì)資本方面起到積極作用，從而進(jìn)一步推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的快速發(fā)展。

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(編輯 姜新麗)

Design and implementation of electric vehicle charging service flexible management system

ZHU Yixia1, LI Hongxia1, SHI Wenqiang2, CHEN Zhigang1, DENG Jianshen1, XU Yishan1

(1. XJ Electric Co., Ltd, Xuchang 461000, China; 2. XJ Group Corporation, Xuchang 461000, China)

Given the operation modes of electric vehicle charging facilities and the diverse needs of users, this paper puts forword the flexible management solutions for the charging facilities based on the internet of things, constructs the charging service network management platform for different user,realizes monitoring and control operation management comprehensively and intelligently for the spread type charging pile in the city, independent charging station and other related facilities. The management system platform solves the problem of inadequate balance in the consuming process of the charge card and fee evasion, resolves the financial risk about the charging facilities operators, studies in-deepth the history data about charge operating and gives assistance to the operators for operational decisions, and strengthens level about operation management of the charging facilities and customer service, which has obvious practical significance.

electric vehicle; charge card; charging pile; transaction settlement; card issue; operation management; application analysis

10.7667/PSPC151095

2015-06-29；

2015-09-01

朱意霞(1981-),女,碩士,工程師,主要研究方向?yàn)殡妱?dòng)汽車(chē)充換電站系統(tǒng)方案; E-mail: gracie-009@163.com

李紅霞(1977-),女,本科,工程師,主要研究方向?yàn)殡姎庾詣?dòng)化;E-mail: lihongxia5000@sina.com

史文強(qiáng)(1986-)，男，工程師，主要從事電子式互感器的研發(fā)工作。