电动汽车充电服务柔性管理系统的构建与实现

电动汽车充电服务柔性管理系统的构建与实现

张江辉刘越房金灿

（新疆希望电子有限公司新疆乌鲁木齐830013）

摘要：随着绿色电动车的增长，绿色电动车充电问题逐渐现象。为了满足电动汽车用户的充电需求，利用物联网技术，设置充电服务柔性管理系统，构建了真正面向不同用户的充电服务网络管理平台架构，实现了对城市散布式充电桩、独立充电站等其他相关设施的全面智能监控运营管理。本文主要分析了电动汽车运营服务市场需求、柔性管理系统的架构和实现。

关键词：电动汽车；充电服务；柔性管理系统

引言：

近年来，新能源汽车之间成为了交通领域的宠儿。然而与电动汽车相关的配套措施却并不完善，给出行的司机和乘客带来了很多不便。目前我国的电动汽车充电桩设施建设需要大量的资金支持，但是由于充电桩的监管和服务等方面还存在不少问题，所以很多资本家不愿意进入到充电汽车充电设施建设中。如果不解决电动汽车充电这个问题，那么则无法真正将新能源汽车推向市场。

一、电动汽车充电运营服务市场需求

电动汽车充电服务必须具备以下需求：应该设置在办卡、充值等卡务网点，这样方便司机充电。我国交通运输总里程位居世界前列，充电桩布置的十分密集，如果每一个充电桩安排一个人值守，这会大大增加企业的运营成本，所以充电桩必须实现无人值守运营。必须保证车主能够实现持卡充电，系统自动收费的功能，整个过程全部实现网络化管理，从而提高交易效率。收费系统必须公开透明，每一小时收费多少？还是根据充电量进行收费，系统必须设置收费明细，让用户详细了解收费标准，从而增加用户对企业的信用度。此外运营商必须制定灵活的经营策略，不能采取一刀切的收费模式，并定期推出一些优惠活动，增加用户的粘合度。在经营过程中，运营商还需要深度挖机充电桩的运营数据。比如在某一时段充电桩充电汽车比较多，那么运营商可以扩大充电桩的经营模式，从而满足用户的需求。

二、电动汽车充电服务柔性管理系统构建

（一）系统构建

电动汽车充电服务柔性管理系统主要由电动汽车充电桩、传输网络、通信网关、后台服务模块单元、web应用、支付卡等组成。该系统是基于物联网技术上，方便各个运营商自由配置，运营商可以以城市为单位护或者单独运行几个离散的充电桩。从而快速实现城市充电桩和充电站的智能化管理。第一，充电站的接口必须采用高速的CAN2.0接口，用CNA总线控制通信网关和充电站控制器，为了保证系统正常运行，每一个通信网关最多只能负责4个直流桩和10个交流桩的通信。通信网关数据采集系统用有线互联网或者无线GPS网络进行远程传输交互。第二，充电桩还需要能够拥堵抄读电表的接口，方便充电桩控制器通过电表计算用户充电量，从而正确充电收费，加密处理收费金额。采用认证加密的方式，实现卡与桩双向认证。第三，发放统一的充点卡，将卡作为充电桩传输的介质，实现充电服务网点一卡通通行的模式，实现一卡通跨点、跨省消费。充电服务柔性管理系统一共有三层：数据采集层，主要采集服务网点数据信息，并将数据信息及时传给总服务系统。通信层：收集充电桩运行的数据信息。web网页展示层：主要负责客户管理、充点卡管理、计费、资产管理、运维管理等，可以实现人机互动，为用户带来更好的体验。

（二）充点卡在系统中的应用

为了提高充电电桩的实用性，柔性管理系统将充点卡分成了个人不记名卡、个人记名卡和大客户三种类型，用户可以根据实际需求选择充电卡的种类。个人卡是先交费后充电，而大客户卡则不需要充值，可以先消费后结算的模式。不同的卡使用权限和模式也不同。

（三）交易结算系统

这是整个系统最关键的模块，如果结算系统出现问题，则会影响用户体验。该模块用于运营监控系统与桩之间的交易结算。主要包括包括取随机数、密钥更新、鉴权认证、计费模型查询和请求、异桩解扣、下发黑名单、刷卡支付、远程维护和管理等不同的业务。

（四）层级密钥管理和实现

充电桩充电服务管理系统使用CPU卡，为了确保CPU卡的安全性，此卡包括三种卡：母卡控制、各种母卡、各种应用卡。卡片实现三级管理制度。母卡主要控制各种生产的应用密钥，同时将生成的密钥保存在CPU卡中。然后按照运营商的需求，制作各种母卡，每种母卡根据实际需求安装母卡控制卡的密钥，从而确保母卡中密钥的安全，不会出现一张母卡出现问题，影响整个母卡。卡上的密钥生成、存储、使用直接关系到应用系统的安全性，所以一般一张卡对应一个密钥：消费功能对应相应的消费子密钥，电子钱包圈存与相应的圈存子密钥。此外系统在更新的时候，更新数据对应卡片应用维护子密钥。持卡者通过读卡器发送相应的密码口令完成对系统的访问。

（三）交易结算系统

这是整个系统最关键的模块，如果结算系统出现问题，则会影响用户体验。该模块用于运营监控系统与桩之间的交易结算。主要包括包括取随机数、密钥更新、鉴权认证、计费模型查询和请求、异桩解扣、下发黑名单、刷卡支付、远程维护和管理等不同的业务。

（四）层级密钥管理和实现

充电桩充电服务管理系统使用CPU卡，为了确保CPU卡的安全性，此卡包括三种卡：母卡控制、各种母卡、各种应用卡，卡片实现三级管理制度。母卡主要控制各种生产的应用密钥，同时将生成的密钥保存在CPU卡中。然后按照运营商的需求，制作各种母卡，每种母卡根据实际需求安装母卡控制卡的密钥，从而确保母卡中密钥的安全，不会出现一张母卡出现问题，影响整个母卡。卡上的密钥生成、存储、使用直接关系到应用系统的安全性，所以一般一张卡对应一个密钥：消费功能对应相应的消费子密钥，电子钱包圈存与相应的圈存子密钥。此外系统在更新的时候，更新数据对应卡片应用维护子密钥。持卡者通过读卡器发送相应的密码口令完成对系统的访问。

三、电动汽车充电柔性管理系统和实现

整个管理系统使用Java语言进行开发，主要包括以下几个功能：数据接入、客户服务、卡片管理、计量收费、业务管理、资管管理等功能。数据接入主要是根据充电桩接收到的数据信息，存储到该地的充电桩服务数据库中，并支持该地数据信息同步更新和拷贝，从而实现数据共享、分析和处理。客户服务信息系统主要是记录和管理用户信息录入、用户个人密码的修改、客户关联卡的记录和查询等功能。计量结算最关键的是资金统一问题，不能出现资金收支不对等情况。充电桩刷卡充电交易金额有两种方式：一种是统一结算，一般是针对企业。某企业集团公司电动汽车在该市任何一个充电网点充电不需要当场结算，而是定期到企业财务进行统一结算。独立结算主要针对个人用户。用户在充电桩必须先充值后刷卡消费。查询统计报表功能：方便充电桩运营商对某地区和某站点充电情况进行盘点：包括营业情况和用户消费情况，从而帮助运营商的决策提供参考。

结语：

电动汽车充电柔性管理系统具有丰富的结算、管理、分析以及扩展功能，能够提高运营管理和服务水平，减少了人工损耗，为用户带来更好的服务体验，从而推动我国电动汽车的服务。

参考文献

[1]朱意霞,李红霞,史文强等.电动汽车充电服务柔性管理系统设计与实现[J].电力系统保护与控制,2016,44(10):91-97.

[2]黄煜鑫.浅析电动汽车充电服务相关技术探讨[J].建筑工程技术与设计,2014,(21):1147-1147.

[3]魏志宇.电动汽车充电服务浅析[J].中国高新技术企业,2016,(3):78-79.

[4]姚伟锋,赵俊华,文福拴等.集中充电模式下的电动汽车调频策略[J].电力系统自动化,2014,(9):69-76.