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(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 106427634 A(43)申请公布日 2017.02.22
(21)申请号 201610951313.4(22)申请日 2016.11.02
(71)申请人 中国电力科学研究院
地址 100192 北京市海淀区清河小营东路
15号
申请人 国家电网公司
国网天津市电力公司(72)发明人 李斌 刘畅 张晶 陈企楚
李晓强 张静 邹丹萍 于露 马源 李昊 赵新 刘涛 李磊 (74)专利代理机构 北京安博达知识产权代理有
限公司 11271
代理人 徐国文(51)Int.Cl.
B60L 11/18(2006.01)
权利要求书2页 说明书4页 附图1页
G06Q 20/14(2012.01)G08G 1/017(2006.01)
(54)发明名称
一种适用于电动汽车快充站的运营监控系统及其实现方法(57)摘要
本发明提供一种适用于电动汽车快充站的运营监控系统，其特征在于，所述系统包括：设备层、间隔层和站控层，所述设备层由底层硬件设备构成，所述间隔层由子系统控制模块构成，所述站控层协调控制所述间隔层的各个子模块。本发明提供的技术方案大大提升了快充模式下电动汽车用户体验，推动了快充模式下电动汽车充电设施运营模式创新，以及电动汽车快充模式的推广应用。
CN 106427634 ACN 106427634 A
权 利 要 求 书
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1.一种适用于电动汽车快充站的运营监控系统，其特征在于，所述系统包括：子系统和站控层，所述子系统包括：充电监控子系统、身份识别子系统、计量计费子系统和车辆引导子系统，每个子系统都包括设备层和间隔层；所述设备层包括底层硬件设备；所述间隔层包括子系统控制模块；所述站控层协调控制所述间隔层的子系统控制模块，所述站控层内包括应用服务器，所述应用服务器安装部署所述运营监控系统的软件和数据库，所述站控层通过所述间隔层的子系统控制模块对所述设备层各个硬件设备进行管理和远程控制，同时，对所述间隔层各个子系统控制模块产生的数据进行处理分析和存储。
2.根据权利要求1所述运营监控系统，其特征在于，所述充电监控子系统包括设备层的充电设施数据采集装置、协议转换器和间隔层的充电监控控制模块，所述充电监控控制模块收集并处理充电设施的采集数据发送到站控层，同时下发站控层的控制命令。
3.根据权利要求1所述运营监控系统，其特征在于，所述身份识别子系统包括设备层车牌识别摄像头、停车场道闸、远距离RFID读卡器和间隔层的身份识别控制模块，所述身份识别控制模块采集设备层的数据，处理后转发到站控层，由站控层完成身份信息比对。
4.根据权利要求1所述运营监控系统，其特征在于，所述计量计费子系统包括设备层的智能电卡读卡装置、银联卡刷卡装置和间隔层的计量计费控制模块，所述计量计费控制模块根据快充站有序充电策略来计算充电费用并通知计费人员或者刷卡装置来收取费用，同时将收费结果上报站控层系统。
5.根据权利要求1所述运营监控系统，其特征在于，所述车辆引导子系统包括设备层的LED导引屏、智能语音模块、车位检测器和间隔层的车辆导引控制模块，所述车辆导引控制模块接收站控层转发的车辆身份识别信息以及车辆分配信息，然后控制设备层设备对车辆进行导引。
6.根据权利要求2所述运营监控系统，其特征在于，所述充电监控子系统通过接口获取站级监控系统充电数据，为用户提供充电完成提醒功能。
7.根据权利要求4所述运营监控系统，其特征在于，所述计量计费子系统用于城区快速充电站、城区停车场快速充电站和高速公路服务区快速充电站场景的充电费用一体式结算；所述城区快速充电站和所述高速公路服务区快速充电站的计费包含充电计费，费用计算如下式所示：
充电费用＝分时优惠计费系数×(尖峰电价×尖峰电量+峰电价×峰电量+平电价×平电量+谷电价×谷电量+脊谷电价×脊谷电量)+充电服务费；
所述城区停车场快速充电站充电费用包含充电电费和停车费用如下式所示：
充电费用＝分时优惠计费系数×(尖峰电价×尖峰电量+峰电价×峰电量+平电价×平电量+谷电价×谷电量+脊谷电价×脊谷电量)+停车费用。
8.一种电动汽车快充站的运营监控系统的实现方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)车辆入站，为车辆提供充电车位；(2)车辆入站时，识别和引导车辆；(3)车辆入站后，告知车主充电信息车位和区域信息，且根据当前站内充电车位情况以及目的车位位置生成车辆行驶路线图，提示车辆行驶路线和车位信息；
(4)当车辆行驶到正确停车位并开始充电后，删除该车辆的导引信息；
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权 利 要 求 书
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(5)车辆出站时，计算费用并记录。9.根据权利要求8所述方法，其特征在于，所述步骤(5)包括如下步骤：步骤5-1、对车辆进行身份认证；步骤5-2、启动摄像机抓拍整车车图和适合车牌识别的局部车图，确定车辆牌照信息和智能卡内信息是否一致；
步骤5-3、信息一致后，根据车辆入站与出站的时间计算停车费用，该费用包括停车费用和充电费；
步骤5-4、通过收费显示屏和语音两种方式进行提示，完成收费后记录本次收费相关数据。
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说 明 书
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一种适用于电动汽车快充站的运营监控系统及其实现方法
技术领域[0001]本发明涉及一种运营监控系统及其实现方法，具体涉及一种适用于电动汽车快充站的运营监控系统及其实现方法。
背景技术[0002]近年来，我国电动汽车快速发展，电动汽车快速补电需求日益剧增，快速充电方式将成为电动汽车能源补给的重要方式。我国现有的电动汽车充电设施大部分服务于特定对象，尚未达到商业运营的期望。如电动公交等专用充电站属于企业电动汽车示范运行的配套工程，没有对社会开放充电服务；车辆多为电动大巴、电动出租车、电动环卫车等，服务于公共市政，私人乘用车用户规模小。在电动汽车私人乘用车规模化应用前景下，充电设施必然由示范运行向商业运营转变，需要对充电设施进行监控和管理，建立快速充电运营监控系统，为私人用户提供充电服务，支持规模化私人乘用车的快速充电需求。发明内容[0003]为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种适用于电动汽车快充站的运营监控系统及其实现方法，本发明提升了快充模式下电动汽车用户体验，推动了快充模式下电动汽车充电设施运营模式创新，以及电动汽车快充模式的推广应用。[0004]实现本述发明目的的技术方案如下：[0005]一种适用于电动汽车快充站的运营监控系统，所述系统包括：子系统和站控层，所述子系统包括：充电监控子系统、身份识别子系统、计量计费子系统和车辆引导子系统，每个子系统都包括设备层和间隔层；所述设备层包括底层硬件设备；所述间隔层包括子系统控制模块；所述站控层协调控制所述间隔层的子系统控制模块，所述站控层内包括应用服务器，所述应用服务器安装部署所述运营监控系统的软件和数据库，所述站控层通过所述间隔层的子系统控制模块对所述设备层各个硬件设备进行管理和远程控制，同时，对所述间隔层各个子系统控制模块产生的数据进行处理分析和存储。[0006]优选的，所述充电监控子系统包括设备层的充电设施数据采集装置、协议转换器和间隔层的充电监控控制模块，所述充电监控控制模块收集并处理充电设施的采集数据发送到站控层，同时下发站控层的控制命令。[0007]优选的，所述身份识别子系统包括设备层车牌识别摄像头、停车场道闸、远距离RFID读卡器和间隔层的身份识别控制模块，所述身份识别控制模块采集设备层的数据，处理后转发到站控层，由站控层完成身份信息比对。[0008]优选的，所述计量计费子系统包括备层的智能电卡读卡装置、银联卡刷卡装置和间隔层的计量计费控制模块，所述计量计费控制模块根据快充站有序充电策略来计算充电费用并通知计费人员或者刷卡装置来收取费用，同时将收费结果上报站控层系统。[0009]优选的，所述车辆引导子系统包括设备层的LED导引屏、智能语音模块、车位检测器和间隔层的车辆导引控制模块，所述车辆导引控制模块接收站控层转发的车辆身份识别
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信息以及车辆分配信息，然后控制设备层设备对车辆进行导引。[0010]优选的，所述充电监控子系统通过接口获取站级监控系统充电数据，为用户提供充电完成提醒功能。[0011]优选的，所述计量计费子系统用于城区快速充电站、城区停车场快速充电站和高速公路服务区快速充电站场景的充电费用一体式结算；所述城区快速充电站和所述高速公路服务区快速充电站的计费包含充电计费，费用计算如下式所示：[0012]充电费用＝分时优惠计费系数×(尖峰电价×尖峰电量+峰电价×峰电量+平电价×平电量+谷电价×谷电量+脊谷电价×脊谷电量)+充电服务费；[0013]所述城区停车场快速充电站充电费用包含充电电费和停车费用如下式所示：[0014]充电费用＝分时优惠计费系数×(尖峰电价×尖峰电量+峰电价×峰电量+平电价×平电量+谷电价×谷电量+脊谷电价×脊谷电量)+停车费用。[0015]优选的，一种电动汽车快充站的运营监控系统的实现方法，所述方法包括如下步骤：[0016](1)车辆入站，为车辆提供充电车位；[0017](2)车辆入站时，识别和引导车辆；[0018](3)车辆入站后，告知车主充电信息车位和区域信息，且根据当前站内充电车位情况以及目的车位位置生成车辆行驶路线图，提示车辆行驶路线和车位信息；[0019](4)当车辆行驶到正确停车位并开始充电后，删除该车辆的导引信息；[0020](5)车辆出站时，计算费用并记录。[0021]优选的，所述步骤(5)包括如下步骤：[0022]步骤5-1、对车辆进行身份认证；[0023]步骤5-2、启动摄像机抓拍整车车图和适合车牌识别的局部车图，确定车辆牌照信息和智能卡内信息是否一致；[0024]步骤5-3、信息一致后，根据车辆入站与出站的时间计算停车费用，该费用包括停车费用和充电费；[0025]步骤5-4、通过收费显示屏和语音两种方式进行提示，完成收费后记录本次收费相关数据。[0026]与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：[0027]本发明提供的车辆导引子系统可自动识别车辆身份、动态分配充电车位并可自动导引到充电车位；本发明提出的计费子系统具备计量计费和一体式缴费功能，可在充电车辆出站时一次性收取各项费用，全方位、全过程引导电动汽车完成快速补电。电动汽车快充站运营监控系统可以大幅提升电动汽车用户体验和电动汽车快充站服务能力，推动电动汽车充电模式的创新，提高快充模式下电动汽车设施运营的可靠性。附图说明[0028]图1是发明提供的一种适用于电动汽车快充站的运营监控系统结构图。具体实施方式[0029]下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
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如图1所示，本发明提供的一种适用于电动汽车快充站的运营监控系统，所述系统
从功能上可分为充电监控子系统、身份识别子系统、计量计费子系统、车辆导引子系统，从物理设备层次上可以分为设备层、间隔层、站控层。设备层主要由底层硬件设备构成，间隔层由各个子系统的控制模块组成。站控层建立在最顶层，站控层物理设备主要包括数据服务器和应用服务器，安装部署了运营监控软件，通过间隔层控制模块对设备层各个硬件设备进行管理和远程控制，同时，对间隔层各个控制模块产生的数据进行处理分析和存储。另外，站控层通过WebService接口获取站级监控系统以及上层省级运营监控系统相关充电数据，并将数据用于各个功能。[0031]充电监控子系统：由设备层的充电设施数据采集装置、协议转换器和间隔层的充电监控控制模块组成。控制模块收集并处理充电设施的采集数据发送到站控层，同时下发站控层的控制命令，可为用户提供充电完成提醒功能。[0032]身份识别子系统：由设备层车牌识别摄像头、停车场道闸、远距离RFID读卡器和间隔层的身份识别控制模块组成。身份识别控制模块采集设备层的数据，处理后转发到站控层，由站控层完成身份信息比对。[0033]计量计费子系统：由设备层的智能电卡读卡装置、银联卡刷卡装置和间隔层的计量计费控制模块组成。控制模块可以根据快充站有序充电策略来计算充电费用并通知计费人员或者刷卡装置来收取费用，同时将收费结果上报站控层系统。计量计费子系统实现了城区专用快速充电站、城区停车场快速充电站和高速公路服务区快速充电站多种场景的充电费用一体式结算。城区专用快速充电站和高速公路服务区快速充电站的计费只包含充电计费，充电费用＝分时优惠计费系数*(尖峰电价*尖峰电量+峰电价*峰电量+平电价*平电量+谷电价*谷电量+脊谷电价*脊谷电量)+充电服务费。城区停车场快速充电站充电费用包含充电电费和停车费用，充电费用＝分时优惠计费系数*(尖峰电价*尖峰电量+峰电价*峰电量+平电价*平电量+谷电价*谷电量+脊谷电价*脊谷电量)+停车费用。其中分时优惠计量系数根据不同时间不同阶段不同工作性质进行设置。当用户需要充电时，在充电机上刷智能卡，充电机根据卡内的信息进行用户身份确认，得到确认后提示用户进行正确的连接；然后用户把充电桩上的充电枪与车辆进行连接，同时在充电桩操作界面上进行充电参数设定，选择充电模式(定量充电、定金额充电、自动充满)等；当用户完成设定工作并启动充电后，充电桩执行相应的数据读取、记录等处理工作，并控制电气回路为输出连接器加电；充电过程启动后，充电桩自动进行充电及相关数据计量、记录处理；当充电过程达到结束条件后，充电桩停止充电。操作界面显示完整的充电信息，提示用户断开充电桩与车辆的连接，并进行有关费用结算。城区停车场快速充电站场景下，充电结束后，一定时间段内(具体时间，可根据运营商的需求进行调整)车未开出停车场，开始计算停车费用。停车、充电费用，在离开停车场时，统一刷卡扣除，或者将临时卡交给停车场出入口管理人员，进行一次性缴费。车辆入站时，RFID读卡器从智能卡读取用户身份及车辆相关信息，同时通过车牌识别摄像头识别车辆牌照信息并进行比对，完成车辆身份识别。动态分配车位功能适用于城区内停车场式快充站。由于停车场车位较多，需要根据车辆类型动态分配车位。对于新入站电动汽车，运营监控系统根据当前充电车位使用情况和就近原则自动为其分配充电车位，并通过车辆导引功能将车辆导引到所分配的车位上，避免车辆随机选择充电车位导致高峰期车辆寻找充电车位时间过长，停车场内道路拥堵的问题。车辆导引子系统主要设备包括出入
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口RFID识别设备、LED车位导引屏和语音模块。出入口RFID识别设备实时监测出入车辆安装的电子标签，并将电子标签信息上行导引后台。该部分由两套RFID识别设备组成，分别安装在大门的入口和出口。LED车位导引屏安装在入口和主要行驶路线交叉路口，实时接收导引后台的显示信息，指示车辆行进路线和停靠位置电子显示屏。语音模块：安装在入口，通过语音提示进场车辆车位信息。[0034]车辆导引子系统：可对车辆身份识别、动态分配车位和智能充电车位导引，由设备层的LED导引屏、智能语音模块、车位检测器和间隔层的车辆导引控制模块组成。车辆导引控制模块接收站控层转发的车辆身份识别信息以及车辆分配信息，然后控制设备层设备对车辆进行导引。[0035]本发明提供了一种适用于电动汽车快充站的运营监控系统的实现方法，具体步骤如下：[0036]步骤1、车主入站之前可通过手机APP预约充电车位；[0037]步骤2、车辆入站时，身份识别模块通过读取智能卡获取车主身份、车辆号牌等信息，智能导引模块通过LED车位导引屏、语音模块将车辆导引到预约车位或者临时分配的充电车位上。否则，运营监控系统根据车辆类型分配充电车位，并由智能导引模块对车辆进行导引。[0038]步骤3、车辆入站后，运营监控系统通过语音模块和电子显示屏告知车主充电信息车位和区域信息，例如：“车号-充电区域-停车位编号”。同时，运营监控系统根据当前站内充电车位情况以及目的车位位置生成车辆行驶路线图，并通过安装在车辆行驶路线上的LED车位导引屏来提示车辆行驶路线和车位信息.[0039]步骤4、当车辆行驶到正确停车位并开始充电后,运营监控系统将LED车位导引屏关于该车辆的导引信息删除。如果车辆到达的停车位不是分配的正确停车位，但是当前停车位并没有被其他车主预约，运营监控系统将原来分配的停车位分配给其他车辆，同时删除LED车位导引屏关于该车辆的导引信息。[0040]步骤5、车辆出站时，当到达出口处系统读到智能卡后，首先要进行身份认证，然后启动摄像机抓拍整车车图和适合车牌识别的局部车图，确定车辆牌照信息和智能卡内信息一致后，根据入场与出场的时间计算停车费用(针对室内停车场充电站等场景)，将停车费用和充电费用合计后，通过收费显示屏和语音两种方式进行提示，完成收费后记录本次收费相关数据。[0041]最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
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