淺談物業(yè)小區(qū)電動車充電服務(wù)平臺技術(shù)方案及應(yīng)用

時間：2020-09-04作者：江蘇安科瑞電器制造有限公司瀏覽：86

摘要：為了解決城市居民小區(qū)的電動自行車、電動慢速車等電動車充電面臨的充電模式單一、支付手段單一、充電設(shè)施缺乏有效運營管理和充電設(shè)施無法實現(xiàn)共享等問題，提出了構(gòu)建小區(qū)電動車充電服務(wù)平臺的設(shè)想。通過小區(qū)電動車充電服務(wù)平臺總體目標、方案、架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的分析探討，提出了小區(qū)電動車充電服務(wù)平臺技術(shù)解決方案，通過小區(qū)電動車充電服務(wù)平臺網(wǎng)站及手機 APP 的**應(yīng)用解決了小區(qū)電動車充電面臨的問題。**應(yīng)用結(jié)果表明，居民小區(qū)電動車充電服務(wù)平臺技術(shù)方案有效地解決了小區(qū)充電面臨的問題，為居民小區(qū)電動車充電服務(wù)業(yè)務(wù)發(fā)展提供了重要的理論依據(jù)和應(yīng)用探索，具有重要的研究和應(yīng)用**。

關(guān)鍵詞：電動自行車;電動慢速車;小區(qū);充電服務(wù)平臺;手機 APP

在我國 2015—2020 年電動汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南中，分場所建設(shè)目標已經(jīng)明確了在居民小區(qū)等單位內(nèi)部停車場建設(shè)**過 150 萬個用戶充電樁，因此居民小區(qū)與使用者居住地充電成為電動汽車補給能源的主要方式，但這種模式目前存在以下問題：

1)居民小區(qū)面向電動自行車/電動三輪車、電動慢速車等電動車提供充電服務(wù)的充電設(shè)施，存在充電模式單一、支付手段單一，同時充電設(shè)施缺乏有效的運營管理和服務(wù)共享模式，充電設(shè)施無法實現(xiàn)共享，存在信息孤島。

2)居民小區(qū)個人停車位和公共停車位自建的充電樁僅僅是自用，充電設(shè)施的利用率低，造成充電資源浪費，并且相對于公共充電站而言，居民小區(qū)個人自建的充電樁缺乏專業(yè)的運維管理，難以實現(xiàn)基于互聯(lián)網(wǎng)/移動互聯(lián)網(wǎng)的遠程智能化服務(wù)和統(tǒng)一管理。

3)居民小區(qū)建設(shè)充電樁，對整個小區(qū)而言引入了新的用電負荷，造成居民小區(qū)已有供電容量不足， 需要綜合考慮居民小區(qū)已有配電容量、小區(qū)負荷用電特性、電動車充電特性和車主用戶充電習慣與需求等多種因素，實現(xiàn)居民小區(qū)已有用電需求和新增電動汽車充電需求的能源生態(tài)平衡。

針對上述問題，如何快速尋找解決對策和方案成為制約小區(qū)電動車充電服務(wù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。

以居民小區(qū)為基本單位，基于互聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)，結(jié)合居民小區(qū)電動車(電動自行車/電動三輪車、電動慢速車)的充電需求，提出涵蓋交直流充電設(shè)施系統(tǒng)集成、監(jiān)控與運營管理和公共服務(wù)平臺的三級架構(gòu)居民小區(qū)電動車充電整體解決方案，構(gòu)建居民小區(qū)電動車充電服務(wù)平臺(以下簡稱小區(qū)充電平臺), 通過信息互動、協(xié)調(diào)一致的就地控制策略以及智能化的服務(wù)和消費引導(dǎo)，解決居民小區(qū)電動車充電設(shè)施存在的充電模式與支付手段單一、缺乏有效的運營管理和服務(wù)共享模式等問題， 從而提高充電設(shè)施的利用率，實現(xiàn)充電設(shè)施智能化的遠程服務(wù)和統(tǒng)一管理。

1小區(qū)充電平臺需求

居民小區(qū)充電設(shè)施服務(wù)的車輛類型眾多，包括電動自行車、電動三輪車、電動慢速車等，需要從電動車輛的運行特點、車輛的充電模式、充電接口及支付方式等多個方面進行充電需求分析，為后續(xù)居民小區(qū)充電平臺提供必要的支撐。

1)電動自行車：晚上集中停放充電，白天存在補電的情況，需要交流慢速充電模式、充電接口220 V/AC、配套充電適配器 48 V/10 A、充電功率100~350 W、充電卡支付方式等。

2)電動三輪車：晚上集中停放充電，白天存在補電的情況，需要交流慢速充電模式、充電接口220 V/AC 、 配套適配器 60 V/20A 、充電功率500~1400 W、充電卡支付方式等。

3)電動慢速車：晚上集中停放充電，白天存在補電的情況，需要交流慢速充電模式、充電接口220 V/AC 、配套適配器 60 V/20 A 、充電功率2 kW~3 kW、充電卡或者手機掃描支付方式等。




2小區(qū)充電平臺方案設(shè)計

2.1總體目標

小區(qū)充電平臺通過掌握居民小區(qū)電動車充電需求與分析技術(shù)，提出了涵蓋交直流充電設(shè)施系統(tǒng)集成、監(jiān)控與運營管理和公共服務(wù)平臺的三級架構(gòu)小區(qū)電動車充電整體解決方案，滿足居民小區(qū)電動車充電設(shè)施的建設(shè)與運營管理需求;通過基于“互聯(lián)網(wǎng)+二維碼”的移動 APP 充電技術(shù)，解決了目前小區(qū)充電模式單一、支付手段單一的問題;通過基于互聯(lián)網(wǎng)+的充電樁遠程運維管理技術(shù)，解決了目前小區(qū)充電設(shè)施缺乏有效的運營管理模式問題，解決了個人自建的充電樁缺乏專業(yè)的運維管理，難以實現(xiàn)基于互聯(lián)網(wǎng)/移動互聯(lián)網(wǎng)的遠程智能化服務(wù)和統(tǒng)一管理問題，通過設(shè)計居民小區(qū)電動車有序充電策略，實現(xiàn)了居民小區(qū)電動車有序充電。滿足小區(qū)電動車有序充電需要，實現(xiàn)充電設(shè)施的較優(yōu)化利用，如圖 1 所示。







2.2總體方案設(shè)計

小區(qū)充電平臺系統(tǒng)涵蓋了從“端”到“云”兩個層次的設(shè)計內(nèi)容。端層指的是電動汽車充電樁/ 群，云層則是面向“互聯(lián)網(wǎng)+充電樁”的公共服務(wù)平臺;同時在端層和云層之間組建充電樁有線/無線GPRS/3G/4G 網(wǎng)絡(luò)通道，通過移動/公共互聯(lián)網(wǎng)，采用標準開放的充電設(shè)施接入?yún)f(xié)議將充電樁/群接入小區(qū)充電服務(wù)平臺。

小區(qū)電動車充電設(shè)施通過公共互聯(lián) 網(wǎng)(Internet)，采用基于 Internet 的充電設(shè)施開放接入?yún)f(xié)議接入充電系統(tǒng)。每個充電樁通過智能控制器與系統(tǒng)進行安全認證、充電消費結(jié)算、狀態(tài)監(jiān)視等信息交互。對于散布充電樁，智能控制器通過無線??GPRS/3G/4G 上網(wǎng)與系統(tǒng)進行通信;對于群布充電樁(或者充電站)，智能控制器通過集中的上網(wǎng)設(shè)備(ADSL、光纖上網(wǎng)等)與系統(tǒng)進行通信。

充電運營管理者使用手機 APP 或者 PC 瀏覽器對充電設(shè)施進行監(jiān)控;電動汽車充電用戶使用手機APP 或者 PC 瀏覽器搜索并查看充電樁狀態(tài)，如圖2 所示。







圖 2 小區(qū)電動車充電平臺系統(tǒng)圖

Fig. 2 Platform architecture of energy charging system

2.3關(guān)鍵技術(shù)及方案

基于上述系統(tǒng)方案設(shè)計，采用移動 APP 充電技術(shù)、充電樁遠程運維管理技術(shù)和小區(qū)電動車與配網(wǎng)互動的有序充電技術(shù)，提出了目前小區(qū)電動車充電存在問題技術(shù)解決方案。

2.3.1基于“互聯(lián)網(wǎng)+二維碼”的移動 APP 充電技術(shù)， 解決小區(qū)充電模式單一、支付手段單一的問題

小區(qū)充電用戶利用手機掃描充電樁上的 APP 二維碼下載 APP 并安裝，通過手機 APP 注冊到小區(qū)充電站系統(tǒng)，并通過微信或支付寶自助完成賬戶的充值，充電用戶用充電線纜將電動車與充電樁連接后，充電用戶直接掃描充電樁上充電接口端的充電二維碼，完成支付同時對充電樁開啟充電，通過該技術(shù)解決了目前小區(qū)充電模式單一、支付手段單一的問題，同時通過該技術(shù)方案減少了充電用戶充電的操作次數(shù)，提升了充電用戶充電過程的體驗， 提高了充電服務(wù)水平。

2.3.2基于互聯(lián)網(wǎng)+的充電樁遠程運維管理技術(shù)，解決目前小區(qū)充電設(shè)施缺乏有效的運營管理模式

充電運營商通過小區(qū)充電站系統(tǒng)遠程進行充電樁的配置升級維護、遠程較新升級軟件、遠程診斷充電樁的預(yù)警故障信息，同時小區(qū)充電站系統(tǒng)通過運維人員手中的運維 APP 下發(fā)檢修工單并及時通知運維人員，運維人員在運維工作完成后將充電樁檢修的結(jié)果上報。該技術(shù)解決了目前小區(qū)充電設(shè)施缺乏有效的運營管理模式問題，解決了個人自建的充電樁缺乏專業(yè)的運維管理，難以實現(xiàn)基于互聯(lián)網(wǎng)/移動互聯(lián)網(wǎng)的遠程智能化服務(wù)和統(tǒng)一管理，同時通過該技術(shù)方案降低了充電樁運行維護成本，提高了充電樁運維能力水平。

2.3.3小區(qū)電動車與配網(wǎng)互動的有序充電技術(shù)，解決小區(qū)新建設(shè)充電樁引入了新的用電負荷，造成居民小區(qū)已有供電容量不足的問題。

通過設(shè)計限制功率和充電用戶**級的算法策略，實現(xiàn)小區(qū)電動車與配網(wǎng)間協(xié)調(diào)互動功能。該系統(tǒng)通過能源互聯(lián)充電終端采集并實時分析小區(qū)配用電特性，追蹤出小區(qū)配電臺區(qū)除小區(qū)用電負荷以外的限制功率，結(jié)合電動車主的充電時間和電動車的SOC，利用限制功率和充電用戶**級算法，動態(tài)調(diào)整電動車有序充電。該技術(shù)解決了居民小區(qū)新建設(shè)充電樁，對整個小區(qū)而言引入了新的用電負荷， 造成居民小區(qū)已有供電容量不足的問題，同時通過該技術(shù)方案實現(xiàn)居民小區(qū)已有用電需求和新增電動汽車充電需求的能源生態(tài)平衡。

3小區(qū)充電平臺功能設(shè)計

小區(qū)充電平臺對外提供三大板塊功能：一是向社會公眾發(fā)布充電設(shè)施運行及運營信息，主要包含充電設(shè)施分布及狀態(tài)監(jiān)測、車主手機 APP 下載服務(wù)、平臺服務(wù)幫助、資訊活動等;二是向充電車主提供充電預(yù)約、充電導(dǎo)航、充電狀態(tài)管理等快捷方便的充電服務(wù);三是向充電運營商提供設(shè)施監(jiān)控、發(fā)卡管理、充電收益等經(jīng)濟方便的互聯(lián)網(wǎng)充電設(shè)施監(jiān)控運營服務(wù)。

小區(qū)充電平臺功能主要涵蓋充電設(shè)施 GIS 全景檢測、充電設(shè)施狀態(tài)實時監(jiān)視及報警、運營商管理、充電用戶管理、充電設(shè)施運營管理功能等功能。

3.1充電設(shè)施 GIS 全景監(jiān)視功能

充電基于 GIS 技術(shù)搜索和監(jiān)視充電設(shè)施的運行工況，通過充電設(shè)施名稱、運行狀態(tài)、距離范圍等多種組合條件搜索。

3.2充電設(shè)施實時監(jiān)視報警功能

實時監(jiān)視充電設(shè)施運行工況，主要包括充電樁運行狀態(tài)、充電過程中的充電電量、充電電壓/電流、充電樁告警信息等。

3.3運營商管理功能

通過互聯(lián)網(wǎng)，系統(tǒng)平臺建立運營商基礎(chǔ)賬戶， 運營商利用該基礎(chǔ)賬戶建立和管理其運營所需的其他賬戶及其權(quán)限管理(系統(tǒng)管理員、設(shè)施及客戶管理員、發(fā)卡管理員、監(jiān)控管理員、財務(wù)管理員等)。

3.4充電設(shè)施運營管理功能

通過系統(tǒng)平臺，從充電站點、充電設(shè)施、充電用戶、充電時間、充電方式等不同角度，查詢充電交易詳細信息、充電交易統(tǒng)計信息。

3.5充電設(shè)施信息交互和監(jiān)控

從“運營商”、“充電站點”、“充電設(shè)施”三個層次實現(xiàn)對充電設(shè)施的全面監(jiān)控。完成充電設(shè)施充電狀態(tài)、運行信息、故障和告警信息、充電交易信息、充電控制命令信息、設(shè)施收費策略信息等的交互。

3.6充電用戶管理功能

充電用戶通過用戶手機 APP 注冊、充值、查詢賬戶余額;用戶基本信息維護;已注冊用戶的信息查詢和分組管理。充電卡的用戶綁定、發(fā)卡、充值、解灰、退卡、綜合業(yè)務(wù)查詢、收支明細查詢、操作記錄查詢、充電記錄查詢等管理。

4小區(qū)充電平臺模式創(chuàng)新

4.1“互聯(lián)網(wǎng)+充電樁”的充電運營服務(wù)模式

充電用戶利用手機 APP，方便快捷地掃描充電樁上的二維碼，并完成支付同時對充電樁開啟充電， 此種模式減少了充電用戶充電的操作次數(shù)，提升了充電用戶充電過程的體驗，提高了充電服務(wù)水平。

4.2基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的充電樁遠程智能診斷模式

充電運營商通過運維平臺遠程實時診斷充電樁預(yù)警故障信息，同時通過運維 APP 通知運維人員，運維人員在運維工作完成后將結(jié)果上報。此種模式降低了充電樁運行維護成本，提高了充電樁運維能力水平。

5小區(qū)充電平臺**應(yīng)用

小區(qū)充電平臺已成功在河南省許昌市電動汽車智能充電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)項目中上線運行，目前已接入包括廣匯君悅城、駿景*公園等 6 個居民小區(qū)的共72 套充電設(shè)施，該小區(qū)充電平臺支持手機掃描和充電卡兩種充電方式，已注冊充電用戶近 500 人。

傳統(tǒng)小區(qū)充電系統(tǒng)主要指小區(qū)充電樁，整個系統(tǒng)封閉，沒有上層服務(wù)系統(tǒng)，全部采用離線充電卡方式進行充電，用戶通過物業(yè)公司辦理充電卡，無法實現(xiàn)自動結(jié)算，不同小區(qū)充電樁無法實現(xiàn)充電共享;新型充電平臺主要包括充電樁和上層充電服務(wù)系統(tǒng)兩個部分，支持用戶充電 APP 方式，支持微信、支付寶等多種支付方式，用戶*通過物業(yè)可通過手機自助辦理開戶充值業(yè)務(wù)，用戶能夠跨小區(qū)充電， 并且小區(qū)充電服務(wù)平臺自動完成結(jié)算，無須人工參與;下面通過充電方式、支付方式、運維管理、設(shè)施共享及有序充電等方面對比分析傳統(tǒng)小區(qū)充電系統(tǒng)與新型小區(qū)充電平臺，如表 4 所示。

表4 傳統(tǒng)充電系統(tǒng)與新型充電平臺對比表







與傳統(tǒng)的小區(qū)充電相比，該系統(tǒng)設(shè)計具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢和廣闊的推廣應(yīng)用**，通過手機充電APP 及運營管理網(wǎng)站向居民小區(qū)電動車使用者提供各類充電服務(wù)，隨著電動汽車數(shù)量的增長，系統(tǒng)應(yīng)用必將朝著較加全面、便捷、人性化的方向不斷發(fā)展，為用戶帶來較加舒適、**的使用體驗。

5.1 小區(qū)充電服務(wù)配套 APP

小區(qū)充電手機 APP 為個人用戶提供基于移動互聯(lián)網(wǎng)的電動車充電信息共享與支付服務(wù)，實現(xiàn)了包括我要充電、充電網(wǎng)絡(luò)、個人中心三大功能。“我要充電”主要包含充電導(dǎo)航、預(yù)約充電、充電狀態(tài)等功能;“充電網(wǎng)絡(luò)”主要包含資訊、用戶提醒等功能;“個人中心”主要包含賬戶充值，充電卡查詢、交易查詢、個人設(shè)置等功能。如圖 3 所示。







圖 3 手機APP 充電應(yīng)用圖

5.2 小區(qū)充電服務(wù)平臺

小區(qū)充電平臺實現(xiàn)了電動汽車用戶、充電運營商、小區(qū)物業(yè)管理者等多方需求信息互動共享的深度融合。通過充電信息和交易服務(wù)的互聯(lián)互通，推動多方需求開放共享、靈活轉(zhuǎn)化、智能協(xié)同，如圖4 所示。







圖 4 小區(qū)充電服務(wù)平臺網(wǎng)站應(yīng)用圖

Fig. 4 Application of residential charging service platform website

6安科瑞充電樁運營管理平臺

安科瑞電動自行車充電樁通過GPRS模塊與云端進行通信和數(shù)據(jù)交互。系統(tǒng)能夠?qū)﹄妱幼孕熊嚦潆姌兜娜粘顟B(tài)、充電過程進行監(jiān)控;實現(xiàn)充電支付對接：支持投幣、刷卡、微信支付等多種支付方式，保證支付交*程的完整性，對充電過程中的異常情況進行有效預(yù)警;實現(xiàn)對下游站級平臺的清算、對賬功能。平臺可對接消防物聯(lián)網(wǎng)平臺、小程序等，提供相關(guān)異常數(shù)據(jù)，實現(xiàn)電動車充電安全管理的網(wǎng)絡(luò)化、可視化。







①　安全預(yù)警

對平臺連接的所有充電樁狀態(tài)進行監(jiān)視，充電樁發(fā)生異常情況時可通過APP、短信及時向運營人員發(fā)出報警信號，及時消除火災(zāi)隱患。







②　交易結(jié)算管理

平臺為運營方提供充電價格策略管理，預(yù)收費管理，賬單管理，營收和財務(wù)相關(guān)報表等，支持投幣、刷卡和掃碼充電。







③　充電服務(wù)

可通過軟件搜索附近充電樁，并查看充電樁狀態(tài)，并導(dǎo)航至可用充電樁?？赏ㄟ^在線自助支付實現(xiàn)充電。







④　運營分析

對訂單進行數(shù)據(jù)化分析，通過柱狀圖、報表方式直觀展示數(shù)據(jù)，并支持和第三方平臺對接。







⑤　微信小程序

可通過微信小程序掃碼充電，充電賬單支付。運營商和物業(yè)管理人員均可通過小程序管理，監(jiān)測充電樁狀態(tài)和充電交易情況。













充電樁型號

ACX10A-YH







(1)可同時充10輛電瓶車。

(2)尺寸空間大，投幣箱容量大，內(nèi)部空間充裕，具備充足的電氣穩(wěn)定性。

(3)實體按鍵設(shè)計，手感實在，使用壽命長。

(4)顯示投幣數(shù)、IC刷卡次數(shù)、IC卡余額，卡內(nèi)余額語音播報。

(5)每次扣費和充電時間可調(diào)，可多次投幣刷卡，充電時間自動累計。

(6)可根據(jù)客戶需求開通免費充電功能、月卡功能和刷卡退費。

(7)可使用微信支付、支付寶支付、APP 支付。

(8)自動識別出現(xiàn)故障的線路，并伴有字母和語音提示。

(9)具有斷電記憶功能，當出現(xiàn)斷電，來電后可以繼續(xù)使用剩余的時間充電。

(10)具有拔掉斷電功能，當用戶拔掉充電器，及時自動斷電。

(11)具有充滿自停功能，自動檢測電瓶車充電狀態(tài)，如充滿則停止供電，計費時間清零。

(12)具有過載保護功能，能識別大功率電器，自動暫停供電，防止用戶私接插線板給多臺電瓶車充電。

(13)具有短路保護功能，當出現(xiàn)短路，保險絲熔斷確保穩(wěn)定。

(14)具有按功率給時間功能，根據(jù)檢測到的功率，按照設(shè)定時間開啟充電。

(15)可選配聯(lián)網(wǎng)煙感，當出現(xiàn)火情，可發(fā)送短信給*責任人。

(16)過溫保護功能，當檢測機箱溫度過高，停止充電。

(17)夜間斷電功能，可設(shè)定夜間整機斷電黑屏，禁止夜間充電。

(18)遠程抄表，485電表數(shù)據(jù)采集上報。

7結(jié)論與展望

本文從當前居民小區(qū)電動車充電面臨的問題出發(fā)，通過小區(qū)電動車充電需求分析，采用居民小區(qū)電動車充電共享的理念，研究設(shè)計的居民小區(qū)電動車充電服務(wù)平臺，對當前電動汽車推廣發(fā)展具有及其重要的意義。

1)提供了多種充電方式和支付方式，實現(xiàn)了小區(qū)充電設(shè)施的共享，同時實現(xiàn)了跨小區(qū)充電，構(gòu)建了充電用戶和充電服務(wù)運營商、充電設(shè)施投資者和充電設(shè)施供應(yīng)商間的信息交互橋梁。

2)解決了居民小區(qū)充電設(shè)施利用率低，缺乏專業(yè)的充電樁運維管理，實現(xiàn)了基于互聯(lián)網(wǎng)/移動互聯(lián)網(wǎng)的遠程智能化服務(wù)和統(tǒng)一管理。

3)考慮了小區(qū)負荷用電特性、電動車充電特性和車主用戶充電習慣等因素，滿足小區(qū)已有用電需求和新增電動車充電需求的能源生態(tài)平衡。

通過居民小區(qū)電動車充電服務(wù)平臺的設(shè)計研究， 搭建了小區(qū)電動車充電用戶間的設(shè)施共享平臺，很好地解決了小區(qū)電動車在推廣發(fā)展過程中的各種瓶頸問題，加強了產(chǎn)業(yè)各方的互通互動。建設(shè)好面向居民小區(qū)電動車充電服務(wù)平臺，對電動汽車在國內(nèi)的*普及與健康發(fā)展具有至關(guān)重要的作用。

參考文獻

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[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2019.11版


江蘇安科瑞電器制造有限公司專注于導(dǎo)軌電能表,有源濾波柜,工礦用電監(jiān)管,電動機保護器廠家,環(huán)保用電監(jiān)測,物聯(lián)網(wǎng)電表,一體式電動機保護器,油煙在線監(jiān)控,智能電動機保護器等

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• 遠程預(yù)付費電能管理系統(tǒng)在華元63號地塊的設(shè)計與應(yīng)用

  摘要：介紹南京玄武常發(fā)廣場遠程預(yù)付費電能管理系統(tǒng)華元63號地塊遠程預(yù)付費電能管理系統(tǒng)，采用智能預(yù)付費儀表進行遠程分合控制，達到預(yù)付費使用功能。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-3200型遠程預(yù)付費電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)配電回路用電的收費和能效管理。關(guān)鍵詞：商業(yè)辦公樓商業(yè)綜合體; 南京玄武常發(fā)廣場;預(yù)付費電能表;Acrel-3200型;遠程預(yù)付費電能管理系統(tǒng)0