電動(dòng)汽車(chē)充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)

1、電動(dòng)汽車(chē)充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)摘要：本文介紹了電動(dòng)汽車(chē)充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)架和運(yùn)營(yíng)方式，有一定參考價(jià)值。 關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車(chē)；充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)；分層設(shè)計(jì) 中圖分類(lèi)號(hào)：F407.471 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： 1 引言 隨著世界工業(yè)水平加速發(fā)展以及群眾生活水平的不斷提高，社會(huì)對(duì)汽車(chē)的需求量逐年增加；隨著汽車(chē)產(chǎn)量和使用量的增加，社會(huì)對(duì)石油能源的依賴(lài)變得越來(lái)越嚴(yán)重。石油等不可再生能源的不斷開(kāi)采，將會(huì)帶來(lái)能源枯竭，造成能源危機(jī)，與此同時(shí)，石油、煤炭等一次能源的消耗會(huì)增加碳的排放量，給環(huán)境保護(hù)帶來(lái)挑戰(zhàn)。為了減少石油等能源消耗，提高環(huán)境質(zhì)量，汽車(chē)行業(yè)推出使用電池作為動(dòng)力的電動(dòng)汽車(chē)。隨著電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展，需要建設(shè)電

2、動(dòng)汽車(chē)的充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)為其提供電池充換電服務(wù)，這滿足電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)營(yíng)的需求，為電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展提供基礎(chǔ)保障。本文介紹了電動(dòng)汽車(chē)充換電網(wǎng)絡(luò)的整體架構(gòu)，每一層的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，最后通過(guò)實(shí)際項(xiàng)目進(jìn)行應(yīng)用驗(yàn)證。 2 整體架構(gòu) 電動(dòng)汽車(chē)充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)智能電網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和交通網(wǎng)的“三網(wǎng)”技術(shù)融合，實(shí)施信息化、自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò)化的“三化”管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)用戶跨區(qū)域全覆蓋的同網(wǎng)、同質(zhì)和同價(jià)的充換電服務(wù)。電動(dòng)汽車(chē)充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)按照分層設(shè)計(jì)方法將其分為終端層、網(wǎng)絡(luò)層、系統(tǒng)層，其整體架構(gòu)如圖 1 所示。 2.1 系統(tǒng)層 系統(tǒng)層主要有電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)，為電動(dòng)汽車(chē)充換電服務(wù)提供全面業(yè)務(wù)管理和技術(shù)支持的軟件系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)

3、運(yùn)營(yíng)的必備要件。 2.2 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)層是連接終端層與系統(tǒng)層的紐帶，其主要功能是實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)中各類(lèi)站點(diǎn)（終端）與電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)的互聯(lián)互通。 2.3 終端層 終端層是電動(dòng)汽車(chē)實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)支撐，主要是指構(gòu)成電動(dòng)汽車(chē)充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施及設(shè)備，包括電動(dòng)汽車(chē)各類(lèi)充換電站（集中充電站、電池配送站、電池更換站）、交流充電樁、電動(dòng)汽車(chē)及其車(chē)載終端等設(shè)備。下文將重點(diǎn)闡述系統(tǒng)層、網(wǎng)絡(luò)層及終端層中車(chē)載終端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 3 系統(tǒng)層設(shè)計(jì) 系統(tǒng)層的運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)依托一體化數(shù)據(jù)交換平臺(tái)和數(shù)據(jù)中心，完成國(guó)網(wǎng)總部、省之間的信息和數(shù)據(jù)交互，涵蓋總部、省、地市和充換電站等四級(jí)應(yīng)用，充分實(shí)現(xiàn)充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)的

4、智能化管理，保障充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行高效、可靠、安全，為電動(dòng)汽車(chē)提供智能、方便快捷的充換電服務(wù)。 3.1 系統(tǒng)物理部署架構(gòu) 運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)采用總部、省兩級(jí)部署模式，能夠符合總部、省、地市、站點(diǎn)不同層次運(yùn)營(yíng)管理的特點(diǎn)，滿足統(tǒng)一建設(shè)、分步實(shí)施的要求，其物理部署架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖 2 所示。 運(yùn)營(yíng)管理主要是監(jiān)控和管理經(jīng)營(yíng)區(qū)域內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)，匯集所轄區(qū)域的結(jié)算信息、運(yùn)行信息以及客戶信息等，并對(duì)這些信息提供海量存儲(chǔ)。在深度分析的基礎(chǔ)上，負(fù)責(zé)區(qū)域內(nèi)全局性業(yè)務(wù)的決策和調(diào)度。同時(shí)，與營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)、95598 供電服務(wù)系統(tǒng)、總部容災(zāi)系統(tǒng)以及 GIS 空間服務(wù)平臺(tái)等進(jìn)行信息交互的統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口，并實(shí)現(xiàn)與英

5、大智能支付卡系統(tǒng)的業(yè)務(wù)交互。 3.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì) 運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)，通過(guò)綜合利用傳感網(wǎng)、智能標(biāo)簽、全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）和無(wú)線寬帶移動(dòng)通信等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)、動(dòng)力電池、充電設(shè)施網(wǎng)絡(luò)等資產(chǎn)的在線監(jiān)控和全壽命周期管理，提供包括客戶管理等各項(xiàng)功能，提升電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)營(yíng)管理的智能化水平，優(yōu)化資源配置，確保電動(dòng)汽車(chē)充換電服務(wù)等相關(guān)業(yè)務(wù)高效運(yùn)行。 4 網(wǎng)絡(luò)層設(shè)計(jì) 根據(jù)各類(lèi)站點(diǎn)（終端）的實(shí)際情況，網(wǎng)絡(luò)層采用符合站點(diǎn)（終端）實(shí)際需求的通信方式，為充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)中信息數(shù)據(jù)交互提供通道。 4.1 通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 通信網(wǎng)絡(luò)能夠?yàn)橛脩籼峁┏鞘袇^(qū)域、省內(nèi)城際和省際城際區(qū)域無(wú)縫的電動(dòng)汽車(chē)服務(wù)，覆蓋

6、總部數(shù)據(jù)中心、省級(jí)數(shù)據(jù)中心以及各類(lèi)站點(diǎn)（終端）。 4.2 通信通道設(shè)計(jì) 對(duì)各類(lèi)站點(diǎn)（終端）的部署位置、通信需求進(jìn)行綜合分析，設(shè)計(jì)集中充電站、電池更換站、電池配送站、充電樁等的通信通道。 （1）集中充電站通信通道。集中充電站一般在 110/220 kV 變電站附近，該類(lèi)站點(diǎn)作為電池集中充電和供應(yīng)站點(diǎn)，數(shù)量較少，對(duì)安全性和實(shí)時(shí)性要求較高，采用自建光纖網(wǎng)絡(luò)方式就近接入電源引入的 110/220kV 變電站傳輸網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。 （2）電池更換站通信通道。電池更換站分為城區(qū)和高速公路兩種，城區(qū)電池更換站一般在交通樞紐、公共服務(wù)設(shè)施附近，高速公路電池更換站一般在服務(wù)區(qū)。電池更換站對(duì)安全性和實(shí)時(shí)性要求高，應(yīng)采用自

7、建電力光纖通信網(wǎng)絡(luò)方式接入具備通信資源的 110/220 kV 變電站、35 kV 變電站和 10 kV 開(kāi)閉所節(jié)點(diǎn)。對(duì)確實(shí)不具備自建網(wǎng)絡(luò)條件的站點(diǎn)，可臨時(shí)租用公網(wǎng)專(zhuān)線進(jìn)行組網(wǎng)，在省級(jí)數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)接入。 （3）電池配送站通信通道。電池配送站是電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)營(yíng)的末端服務(wù)站點(diǎn)，數(shù)量較多，分布在社區(qū)的公共停車(chē)場(chǎng)、公共設(shè)施附近，對(duì)安全性和實(shí)時(shí)性要求較高，可充分利用城區(qū) 10kV 配網(wǎng)光纖網(wǎng)絡(luò)資源實(shí)現(xiàn)接入?？刹捎米越ü饫w網(wǎng)絡(luò)就近接入城區(qū) 10kV 配電光纖網(wǎng)絡(luò)；在不具備接入光纖網(wǎng)絡(luò)的條件下，可以采用租用公網(wǎng)專(zhuān)線進(jìn)行組網(wǎng)，并在省級(jí)數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)接入。 （4）充電樁通信通道。充電樁是電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)的末端充電設(shè)施

8、，數(shù)量多，位置分散，分布在社區(qū)停車(chē)場(chǎng)、公共設(shè)施停車(chē)場(chǎng)等位置，對(duì)安全性要求較高，實(shí)時(shí)性要求一般。在充電樁區(qū)域不具備電力 0.4kV終端通信接入網(wǎng)絡(luò)（如電力光纖到戶網(wǎng)絡(luò)）或 TD-LTE 電力寬帶無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)資源時(shí)，租用公網(wǎng)無(wú)線方式進(jìn)行組網(wǎng)；在具備相關(guān)資源時(shí)，采用自建專(zhuān)網(wǎng)接入 0.4kV 終端通信網(wǎng)絡(luò)。 5 車(chē)載終端設(shè)計(jì) 5.1 工作原理 電動(dòng)汽車(chē)車(chē)載終端部署在電動(dòng)汽車(chē)內(nèi)部，需要與車(chē)內(nèi)整車(chē)控制系統(tǒng)及后臺(tái)管理中心的運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)進(jìn)行信息交互。電動(dòng)汽車(chē)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)使用 CAN 總線作為基本通信總線，采用總線型與星型相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接傳感器，通過(guò)車(chē)載網(wǎng)絡(luò)可進(jìn)行汽車(chē)控制以及實(shí)現(xiàn)車(chē)內(nèi)數(shù)據(jù)交換和信息共享。車(chē)載終端

9、可以接入整車(chē)的 CAN 網(wǎng)絡(luò)，與整車(chē)控制系統(tǒng)互連，實(shí)時(shí)獲取車(chē)及電池等相關(guān)信息；通過(guò)內(nèi)置的 GPRS/3G 通信模塊實(shí)現(xiàn)與運(yùn)營(yíng)后臺(tái)系統(tǒng)的信息交互。 6 應(yīng)用實(shí)例 電動(dòng)汽車(chē)充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)已在蘇滬杭城際互聯(lián)示范工程得到應(yīng)用，通過(guò)驗(yàn)收已正式投運(yùn)上線。在蘇滬杭互聯(lián)示范工程建設(shè)中，依托蘇滬杭之間高速公路配套基礎(chǔ)設(shè)施，建成 9 座智能充換電站，其中浙江 4 座，江蘇 3 座，上海 2 座。工程所涉及的上海、蘇州和杭州 9 個(gè)智能充換電站全部通過(guò)驗(yàn)收，標(biāo)志著我國(guó)第一個(gè)跨省區(qū)電動(dòng)汽車(chē)城際互聯(lián)工程竣工，并具備投運(yùn)條件。蘇滬杭城際互聯(lián)示范工程實(shí)現(xiàn)了華東地區(qū)和蘇滬杭三地的電動(dòng)汽車(chē)充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，形成融合運(yùn)營(yíng)與

10、管理的信息通信網(wǎng)。工程分別在蘇州和上海、杭州部署總部級(jí)、省級(jí)運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)，涉及 3 個(gè)省市充換電業(yè)務(wù)的互聯(lián)運(yùn)營(yíng)與清分結(jié)算。該電動(dòng)汽車(chē)充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用滿足了電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)營(yíng)的跨城際、跨區(qū)域要求，為充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)提供強(qiáng)力支撐，作為國(guó)家電網(wǎng)公司打造的電動(dòng)汽車(chē)智能充換電網(wǎng)絡(luò)的精品工程，為電動(dòng)汽車(chē)在蘇滬杭地區(qū)的跨城際交通創(chuàng)造條件，并將推動(dòng)蘇滬杭地區(qū)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 7 結(jié)論 本文給出基于分層設(shè)計(jì)方法的電動(dòng)汽車(chē)充換電網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)，對(duì)電動(dòng)汽車(chē)充換電網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)層、網(wǎng)絡(luò)層和終端層做了詳細(xì)設(shè)計(jì)說(shuō)明。最后介紹了國(guó)網(wǎng)公司電動(dòng)汽車(chē)智能充換電網(wǎng)絡(luò)試點(diǎn)工程項(xiàng)目，該項(xiàng)目采用本文所述的架構(gòu)和設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)汽車(chē)跨區(qū)、跨城際的運(yùn)營(yíng)功能，目前運(yùn)行穩(wěn)定，為電動(dòng)汽車(chē)在全國(guó)范圍內(nèi)推廣