CN105576755A - 一种电动汽车充电集中化计费管理系统及方法 - Google Patents

一种电动汽车充电集中化计费管理系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电动汽车充电集中化计费管理系统及方法，包括移动客户端、充电装置和集中计费服务平台；充电装置与集中计费服务平台连接。本发明基于移动客户端操作，方便快捷，能够解决单装置独立计费、无法实现分布式集中化计费的问题，并进一步简化充电装置的制造难度和制造成本，在大规模部署中，可大幅降低运营成本。

Description

一种电动汽车充电集中化计费管理系统及方法
技术领域
本发明涉及数据传输与处理领域，特别涉及一种电动汽车充电集中化计费管理系统及方法。
背景技术
随着环境污染不断恶化，特别是汽车尾气排放对环境影响的加重，减少尾气排放，降低环境压力，是当前世界各国所面临的共同挑战。电动汽车作为传统燃油汽车的替代品，由于电力能源获得方式的多样性、清洁性，逐渐被社会所普遍重视，并成为各国汽车发展的主要趋势。电动汽车充电装置作为支撑电动汽车发展的最重要的基础设施，也在不断发展。
电动汽车的推广和普及依赖于充电基础设施的增加，而充电基础设施快速发展离不开市场化的运作。在充电基础设施市场化运作中，计费的统一管理是制约电动汽车充电装置建设运营的主要障碍之一，但是，现有技术存在无法实现分布式集中化计费的问题，如申请号为201110378141.3的发明专利公开了一种用于电动汽车的充电计费装置及其实现方法，通过在充电设施中嵌入一个智能终端，包括处理器、通信单元和消费处理单元，在给电动车充电时实现准确收费计量。但是该专利申请在充电计费方式方面采用单装置独立计费方式，计费单元由充电装置单独控制，后台监控系统仅对装置的状态和计费信息进行收集和呈现，存在无法实现分布式集中化计费的问题。
发明内容
为了解决现有技术中电动汽车充电装置均采用单装置独立计费，无法实现分布式集中化计费的问题，本发明提供了一种电动汽车充电集中化计费管理系统及方法。
本发明的技术方案是，一种电动汽车充电集中化计费管理系统包括移动客户端、充电装置和集中计费服务平台，所述充电装置包括所述充电装置包括控制模块、通信模块、显示模块、电力转换模块、充电接口；
所述控制模块用于控制显示模块的信息显示，控制充电装置开始充电与结束充电，控制转发充电装置状态信息，控制转发电动汽车电池状态信息；
所述通信模块用于充电装置与集中计费服务平台的数据传输；
所述显示模块用于用户设置充电信息，显示用户信息；
所述电力转换模块用于电压、电流的整流与控制，提供充电装置中各功能模块的供电，并根据控制模块的控制信息提供适配电动汽车的充电电压和充电电流；
所述充电接口用于连接充电装置和电动汽车，主要包括电气触头和通信控制连接触头；
所述电量计量模块用于充电电量的计量；
所述集中计费服务平台包括数据存储单元、系统管理单元、用户管理单元、支付管理单元；
所述数据存储单元用于存储用户信息、充电装置信息等；
所述系统管理单元用于集中计费系统的管理员进行账户的建立、权限的设定与修改以及历史操作的记录；
所述用户管理单元用于对用户的注册、上报用户信息的解析和认证、用户信息的修改与注销等；
所述支付管理单元用于计费策略的制定、充电完成后的支付金额核算、以及对数据存储单元中用户账户信息的重写等；
所述充电装置与集中计费服务平台连接。
进一步地，所述充电控制模块与其余模块通信连接；所述充电接口与电量计量模块、所述电量计量模块与电力转换模块电连接。
进一步地，所述用户信息包括用户个人信息或用户的车辆信息。
进一步地，所述充电接口还包括充电枪，所述充电枪一端固定连接于充电接口，另一端与电动汽车充电插头连接。
进一步地，所述充电接口通过单独配置的充电枪与电动汽车连接。
一种基于上述系统的电动汽车充电集中化计费管理方法，包括以下步骤：
步骤1，用户将电动汽车与充电装置连接；
步骤2，打开移动客户端，登录个人账户；
步骤3，用户个人信息传输至集中计费服务平台，集中计费服务平台中的用户管理单元对用户信息进行解析与认证；如果认证失败，在移动客户端显示认证失败提示，并提示返回步骤2，重新登录；如果认证成功，在数据存储单元调取该用户的账户信息，并在移动客户端显示该用户的账户信息；
步骤4，用户扫描提供充电服务的充电装置上的二维码，并上传至集中计费服务平台；
步骤5，集中计费服务平台中的用户管理单元对充电装置的二维码信息进行解析与认证；如果认证失败，在移动客户端显示提示非正常充电装置,并返回步骤4；如果认证成功，在支付管理单元调取充电装置的计费策略，并在移动客户端显示该充电装置的计费单价信息；
步骤6，用户在移动客户端上选择充电设置，移动客户端将选择的充电设置上传至集中计费服务平台的用户管理单元；
如果用户选择固定电量方式充电，用户管理单元将根据计费单价计算设置充电电量所需的支付金额，判断是否超出余额；所需的支付金额未超出账户余额，则进入步骤7；所需的支付金额超出账户余额，在移动客户端提示电量超额，重新进入充电设置界面；
如果用户选择固定金额方式充电，用户管理单元将判断是否超出余额；所需的支付金额未超出账户余额，用户管理单元将设置金额换算为固定电量，进入步骤7；所需的支付金额超出账户余额，在移动客户端提示设置金额超额，重新进入充电设置界面；
如果用户选择直接开始充电，用户管理单元将用户余额换算为固定电量，进入步骤7；
步骤7，用户管理单元将固定的充电电量需求下发给充电装置的充电控制模块，充电控制模块控制电力转换模块开始充电，电量计量模块同时开始电量计量；
步骤8，充电过程中，充电控制模块根据充电接口接收到的电动汽车电池管理信息，控制电力转换模块实时调整充电电压和充电电流；同时充电控制模块充电电压、充电电流、充电电量和电动汽车电池电量周期性上传至用户管理单元；
步骤9，出现以下情况之一时，系统判断充电结束：
（1）按照充电设置固定电量信息完成充电；
（2）账户余额为零；
（3）电动汽车电池管理系统反馈电池电量已充满；
（4）充电装置由于故障原因停止供电；
（5）充电装置与集中计费服务平台通信中断；
（6）充电装置与电动汽车的连接断开；
（7）用户通过移动客户端主动终止充电；
步骤10，充电结束后，集中计费服务平台的支付管理单元完成扣费，用户管理单元更新数据存储单元内该用户的账户信息，并将扣费信息传输至移动客户端；移动客户端显示本次充电电量、充电时间、消费金额、账户余额等消费信息。
进一步地，步骤4所述的输入提供充电服务的充电装置信息的方式为通过扫描提供充电服务的充电装置上的二维码。
进一步地，步骤4所述的输入提供服务的充电装置信息的方式为在移动客户端输入充电装置的编码。
本发明的有益效果：与现有的技术相比较，应用本发明，用户可直接在移动客户端进行充电设置，方便操作，且充电装置无需在充电装置侧单独设置计费模块，所需的用户识别和计费生成等均由集中计费服务平台完成，从根本上解决了采用单装置独立计费，无法实现分布式集中化计费的问题。本发明由于采用计费、控制、监控进行服务器集中管理方式，充电装置仅需根据集中计费服务平台下发的控制信息进行充电、断电、信息显示，进一步简化了充电装置的制造难度和制造成本，在大规模部署中，可大幅降低运营成本。
附图说明
附图1一种电动汽车充电集中化计费及管理系统结构图；
附图2一种电动汽车充电集中化计费及管理方法流程图。
101充电装置，201集中计费服务平台，1011控制模块，1012电量计量模块，1013通信模块，1014显示模块，1015电力转换模块，1016充电接口，2011数据存储单元，2012系统管理单元，2013用户管理单元，2014支付管理单元。
具体实施方式
实施例一
一种电动汽车充电集中化计费及管理的系统如图1所示，包括移动客户端（图中未示出）、充电装置、集中计费服务平台。
移动客户端，用于用户信息的输入，充电信息的设置及显示。
充电装置101，用于完成充电过程的执行和状态信息的收集与显示。主要连接电动汽车、集中计费服务平台。该装置包含充电控制模块1011、电量计量模块1012、通信模块1013、显示模块1014、电力转换模块1015、充电接口1016。
控制模块1011用于控制显示模块的信息显示，控制充电装置开始充电与结束充电，控制转发充电装置状态信息，控制转发电动汽车电池状态信息；
通信模块1013用于充电装置与集中计费服务平台的数据传输；
显示模块1014用于用户设置充电信息，显示用户信息；
电力转换模块1015用于电压、电流的整流与控制，提供充电装置中各功能模块的供电，并根据控制模块的控制信息提供适配电动汽车的充电电压和充电电流；
充电接口1016用于连接充电装置和电动汽车，主要包括电气触头和通信控制连接触头；
电量计量模块1012用于充电电量的计量。
集中计费服务平台201，用于完成用户信息的查询和认证、账户信息的存储与修改、计费单价的管理与下发、充电信息的收集与通知以及对充电装置充放电的控制等，集中计费服务平台201可采用X86架构服务器实现。集中计费服务平台201内还包含数据存储单元2011、系统管理单元2012、用户管理单元2013、支付管理单元2014。
数据存储单元2011用于存储用户信息、充电装置信息等；
系统管理单元2012用于集中计费系统的管理员进行账户的建立、权限的设定与修改以及历史操作的记录；
用户管理单元2013用于对用户的注册、上报用户信息的解析和认证、用户信息的修改与注销等；
支付管理单元2014用于计费策略的制定、充电完成后的支付金额核算、以及对数据存储单元中用户账户信息的重写等。
充电装置101与电动汽车的连接通过充电接口1016连接，一种连接方式为充电枪一端固定连接于充电接口，另一端与电动汽车充电插头连接；另一种连接方式为，充电枪为单独配置，充电时将充电枪一端与充电接口连接，另一端与电动汽车连接。
充电装置101与集中计费服务平台201通过通信模块1013连接，采用无线通信或有线通信，无线通信包括但不仅限于移动蜂窝网、Wifi、Lifi等，有线通信包括但不仅限于光纤、五类线等。
应用所述集中化计费管理系统的方法如图2所示，其具体步骤根据不同的使用方式对应不同的实施流程，具体实施方式在以下的实施例二、实施例三中分别阐述。
实施例二
在移动客户端设置固定电量或金额方式，接入充电。
步骤1，用户将电动汽车与充电装置连接；
步骤2，打开移动客户端，登录个人账户；
步骤3，用户个人信息传输至集中计费服务平台201，集中计费服务平台201中的用户管理单元2013对用户信息进行解析与认证；如果认证失败，在移动客户端显示认证失败提示，并提示返回步骤2，重新登录；如果认证成功，在数据存储单元2011调取该用户的账户信息，并在移动客户端显示该用户的账户信息；例如该用户目前账户余额为100元；
步骤4，用户扫描提供充电服务的充电装置上的二维码或直接在移动客户端输入该充电装置的编码，并上传至集中计费服务平台201；
步骤5，集中计费服务平台201中的用户管理单元2013对充电装置的二维码信息进行解析与认证。如果认证失败，在移动客户端显示提示非正常充电装置,并返回步骤4；如果认证成功，在支付管理单元2014调取充电装置的计费策略，并在移动客户端显示该充电装置的计费单价信息，例如该充电装置计费单价为2.00元/度；
步骤6，用户在移动客户端上选择充电设置，移动客户端将选择的充电设置上传至用户管理单元2013；
情况一，用户选择固定电量方式充电，用户管理单元2013将根据计费单价计算设置充电电量所需的支付金额，判断是否超出余额。所需的支付金额未超出账户余额，则进入步骤7；所需的支付金额超出账户余额，在移动客户端提示电量超额，重新进入充电设置界面；
例如，用户设置充电电量为60度，用户管理单元2013根据计费单价计算所需金额为120元，但账户余额为100元，超出账户余额，用户管理单元2013将在移动客户端提示余额不足，重新进入充电设置界面。用户重新设置充电电量为30度，用户管理单元2013计算所需金额60元，未超出账户余额，则进入步骤7。
情况二，用户选择固定金额方式充电，用户管理单元2013判断是否超出余额。所需的支付金额未超出账户余额，用户管理单元2013根据计费单价计算充电电量，进入步骤7；所需的支付金额超出账户余额，在移动客户端提示电量超额，重新进入充电设置界面；
例如，用户设置充电金额为110元，但账户余额为100元，超出账户余额，用户管理单元2013在移动客户端提示金额超限，重新进入充电设置界面。用户重新设置充电金额为60元，未超出账户余额，用户管理单元2013根据计费单价计算充电电量30度，进入步骤7。
步骤7，用户管理单元2013将设置的充电电量需求下发给充电装置201的充电控制模块1011，充电控制模块1011控制电力转换模块1015开始充电，电量计量模块1012同时开始电量计量；
步骤8，充电过程中，充电控制模块1011根据充电接口1016接收到的电动汽车电池管理信息，控制电力转换模块1015实时调整充电电压和充电电流，同时充电控制模块1011将充电电压、充电电流、充电电量和电动汽车电池电量周期性上传至用户管理单元2013。
步骤9，出现以下情况之一时，系统判断充电结束：
（1）充电装置完成充电电量30度；
（2）电动汽车电池管理系统反馈电池电量已充满；
（3）充电装置由于故障原因停止供电；
（4）充电装置与集中计费服务平台通信中断；
（5）充电装置与电动汽车的连接断开；
（6）用户通过移动客户端主动终止充电；
当充电电量未达到设置充电电量时，根据充电控制模块1011最后一个上报周期上报的充电电量作为计费依据，由支付管理单元2014计算扣费金额；
步骤10，充电结束后，集中计费服务平台201的支付管理单元2014完成扣费，用户管理单元2013更新数据存储单元2011内该用户的账户信息，并将扣费信息传输至移动客户端；移动客户端显示本次充电电量、充电时间、消费金额、账户余额等消费信息。
实施例三
在移动客户端不设置充电电量，直接接入充电。
步骤1，用户将电动汽车与充电装置连接；
步骤2，打开移动客户端，登录个人账户；
步骤3，用户个人信息传输至集中计费服务平台201，集中计费服务平台201中的用户管理单元2013对用户信息进行解析与认证；如果认证失败，在移动客户端显示认证失败提示，并提示返回步骤2，重新登录；如果认证成功，在数据存储单元2011调取该用户的账户信息，并在移动客户端显示该用户的账户信息，例如该用户目前账户余额为100元；
步骤4，用户扫描提供充电服务的充电装置上的二维码或直接在移动客户端输入该充电装置的编码，并上传至集中计费服务平台201；
步骤5，集中计费服务平台201中的用户管理单元2013对充电装置的二维码信息进行解析与认证。如果认证失败，在移动客户端显示提示非正常充电装置,并返回步骤4；如果认证成功，在支付管理单元2014调取充电装置的计费策略，并在移动客户端显示该充电装置的计费单价信息，例如该充电装置计费单价为2.00元/度；
步骤6，用户在移动客户端上选择开始充电，用户管理单元2013将根据计费单价和账户余额计算可充电电量，移动客户端将选择的充电设置上传至用户管理单元2013；例如，用户账户余额100元，该充电装置计费单价为2.00元/度，计算可充电电量为50度；
步骤7，用户管理单元2013将可充电电量下发给充电装置201的充电控制模块1011，充电控制模块1011控制电力转换模块1015开始充电，电量计量模块1012同时开始电量计量。
步骤8，充电过程中，充电控制模块1011根据充电接口1016接收到的电动汽车电池管理信息，控制电力转换模块1015实时调整充电电压和充电电流。同时充电控制模块1011将充电电压、充电电流、充电电量和电动汽车电池电量周期性上传至用户管理单元2013；
步骤9，出现以下情况之一时，系统判断充电结束：
（1）充电装置完成充电电量50度；
（2）电动汽车电池管理系统反馈电池电量已充满；
（3）充电装置由于故障原因停止供电；
（4）充电装置与集中计费服务平台通信中断；
（5）充电装置与电动汽车的连接断开；
（6）用户通过移动客户端主动终止充电；
当充电电量未达到可充电电量时，根据充电控制模块1011最后一个上报周期上报的充电电量作为计费依据，由支付管理单元2014计算扣费金额。
步骤10，充电结束后，集中计费服务平台201的支付管理单元2014完成扣费，用户管理单元2013更新数据存储单元2011内该用户的账户信息，并将扣费信息传输至移动客户端；移动客户端显示本次充电电量、充电时间、消费金额、账户余额等消费信息。

Claims (8)

1.一种电动汽车充电集中化计费管理系统，其特征在于包括移动客户端、充电装置（101）和集中计费服务平台（201），所述充电装置包括控制模块（1011）、电量计量模块（1012）、通信模块（1013）、显示模块（1014）、电力转换模块（1015）、充电接口（1016）；
所述控制模块（1011）用于控制显示模块的信息显示，控制充电装置开始充电与结束充电，控制转发充电装置状态信息，控制转发电动汽车电池状态信息；
所述通信模块（1013）用于充电装置与集中计费服务平台的数据传输；
所述显示模块（1014）用于用户设置充电信息，显示用户信息；
所述电力转换模块（1015）用于电压、电流的整流与控制，提供充电装置中各功能模块的供电，并根据控制模块（1011）的控制信息提供适配电动汽车的充电电压和充电电流；
所述充电接口（1016）用于连接充电装置和电动汽车，主要包括电气触头和通信控制连接触头；
所述电量计量模块（1012）用于充电电量的计量；
所述集中计费服务平台包括数据存储单元（2011）、系统管理单元（2012）、用户管理单元（2013）、支付管理单元（2014）；
所述数据存储单元（2011）用于存储用户信息、充电装置信息等；
所述系统管理单元（2012）用于集中计费系统的管理员进行账户的建立、权限的设定与修改以及历史操作的记录；
所述用户管理单元（2013）用于对用户的注册、上报用户信息的解析和认证、用户信息的修改与注销等；
所述支付管理单元（2014）用于计费策略的制定、充电完成后的支付金额核算、以及对数据存储单元（2011）中用户账户信息的重写等；
所述充电装置与集中计费服务平台连接。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电集中化计费管理系统，其特征在于所述充电控制模块（1011）与其余模块通信连接；所述充电接口（1016）与电量计量模块（1012）、所述电量计量模块（1012）与电力转换模块（1015）电连接。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电集中化计费管理系统，其特征在于所述用户信息包括用户个人信息或用户的车辆信息。
4.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电集中化计费管理系统，其特征在于所述充电接口（1016）还包括充电枪，所述充电枪一端固定连接于充电接口（1016），另一端与电动汽车充电插头连接。
5.根据权利要求1所述的一种电动汽车充电集中化计费管理系统，其特征在于所述充电接口（1016）通过单独配置的充电枪与电动汽车连接。
6.一种基于权利要求1-5任一项的电动汽车充电集中化计费管理方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1，用户将电动汽车与充电装置连接；
步骤2，打开移动客户端，登录个人账户；
步骤3，用户个人信息传输至集中计费服务平台（201），集中计费服务平台（201）中的用户管理单元（2013）对用户信息进行解析与认证；如果认证失败，在移动客户端显示认证失败提示，并提示返回步骤2，重新登录；如果认证成功，在数据存储单元（2011）调取该用户的账户信息，并在移动客户端显示该用户的账户信息；
步骤4，用户通过移动客户端输入提供充电服务的充电装置的信息，并上传至集中计费服务平台（201）；
步骤5，集中计费服务平台（201）中的用户管理单元（2013）对充电装置的二维码信息进行解析与认证；如果认证失败，在移动客户端显示提示非正常充电装置，并返回步骤4；如果认证成功，在支付管理单元（2014）调取充电装置的计费策略，并在移动客户端显示该充电装置的计费单价信息；
步骤6，用户在移动客户端上选择充电设置，移动客户端将选择的充电设置上传至集中计费服务平台的用户管理单元（2013）；
如果用户选择固定电量方式充电，用户管理单元（2013）将根据计费单价计算设置充电电量所需的支付金额，判断是否超出余额；所需的支付金额未超出账户余额，则进入步骤7；所需的支付金额超出账户余额，在移动客户端提示电量超额，重新进入充电设置界面；
如果用户选择固定金额方式充电，用户管理单元（2013）将判断是否超出余额；所需的支付金额未超出账户余额，用户管理单元（2013）将设置金额换算为固定电量，进入步骤7；所需的支付金额超出账户余额，在移动客户端提示设置金额超额，重新进入充电设置界面；
如果用户选择直接开始充电，用户管理单元（2013）将用户余额换算为固定电量，进入步骤7；
步骤7，用户管理单元（2013）将固定的充电电量需求下发给充电装置（201）的充电控制模块（1011），充电控制模块（1011）根据固定的充电电量需求控制电力转换模块（1015）开始充电，电量计量模块（1012）同时开始电量计量；
步骤8，充电过程中，充电控制模块（1011）根据充电接口（1016）接收到的电动汽车电池管理信息，控制电力转换模块（1015）实时调整充电电压和充电电流；同时充电控制模块（1011）将充电电压、充电电流、充电电量和电动汽车电池电量周期性上传至用户管理单元（2013）；
步骤9，出现以下情况之一时，系统判断充电结束：
（1）按照充电设置固定电量信息完成充电；
（2）账户余额为零；
（3）电动汽车电池管理系统反馈电池电量已充满；
（4）充电装置由于故障原因停止供电；
（5）充电装置与集中计费服务平台通信中断；
（6）充电装置与电动汽车的连接断开；
（7）用户通过移动客户端主动终止充电；
步骤10，充电结束后，集中计费服务平台（201）的支付管理单元（2014）完成扣费，用户管理单元（2013）更新数据存储单元（2011）内该用户的账户信息，并将扣费信息传输至移动客户端；移动客户端显示本次充电电量、充电时间、消费金额、账户余额等消费信息。
7.根据权利要求6所述的一种电动汽车集中化计费管理办法，其特征在于步骤4所述的输入提供充电服务的充电装置信息的方式为通过扫描提供充电服务的充电装置上的二维码。
8.根据权利要求6所述的一种电动汽车集中化计费管理办法，其特征在于步骤4所述的输入提供服务的充电装置信息的方式为在移动客户端输入充电装置的编码。
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