安科瑞充电桩收费云平台系统设计与应用研究
摘要：随着新能源汽车产业的快速发展，充电基础设施成为支撑产业落地的核心环节。本文以安科瑞电气股份有限公司充电桩收费云平台为研究对象，系统分析其应用背景与政策环境，深入剖析平台的技术标准、整体架构、硬件产品特性及软件功能模块，并结合实际应用场景与案例，验证系统的实用性与可靠性。研究表明，该系统通过物联网技术实现充电桩的远程监控与智能管理，具备高精度计量、多维度运维、灵活计费等核心优势，可有效适配住宅、商业综合体、公共设施等多场景需求，为新能源汽车充电基础设施的智能化升级提供可行方案。
关键词：充电桩；云平台；物联网；能效管理；智能运维
1 引言
1.1 研究背景
在“双碳”目标与能源结构转型的双重驱动下，新能源汽车凭借节能环保的核心优势，已成为交通运输领域绿色发展的主流方向。据中国汽车工业协会数据显示，2024年我国新能源汽车产销分别完成958.7万辆和949.5万辆，同比分别增长35.8%和34.5%，市场渗透率达到36.7%。随着新能源汽车保有量的快速攀升，充电基础设施的供给质量与管理效率成为制约产业发展的关键瓶颈——传统充电桩存在计量精度不足、运维响应滞后、计费方式单一等问题，难以满足规模化运营与精细化管理的需求。
安科瑞电气股份有限公司作为国内能效管理领域的领军企业，依托近二十年的电力监测技术积淀，研发推出充电桩收费云平台系统。该系统通过物联网技术实现对充电桩站点的实时数据采集与远程管控，融合精准计量、智能保护、灵活计费等功能，为充电设施运营提供“硬件+软件+服务”的一体化解决方案。本文基于该系统的技术方案与应用实践，开展系统性研究，为充电基础设施的智能化发展提供技术参考。
1.2 研究意义
理论意义：本文通过梳理安科瑞充电桩收费云平台的技术架构与功能设计，构建充电设施智能化管理的技术框架，丰富新能源汽车基础设施领域的研究成果，为同类系统的研发提供理论借鉴。
实践意义：结合多地区政策要求与不同应用场景的实际需求，验证系统的适配性与实用性，解决传统充电设施运营中的管理难题，助力运营商降本增效，推动充电基础设施的规范化、智能化建设。
1.3 研究内容与框架
本文研究内容包括：一是分析系统的应用背景与政策环境，明确充电基础设施建设的标准要求；二是剖析系统的技术标准与整体架构，阐述硬件组成与软件功能模块；三是聚焦核心产品特性，开展技术参数与性能优势分析；四是结合实际应用案例，验证系统的运营效果；五是总结系统优势并展望未来发展方向。
论文框架遵循“背景-设计-分析-应用-结论”的逻辑，依次展开论述，确保研究的系统性与连贯性。
2 充电桩收费云平台应用背景与政策环境
2.1 应用背景
新能源汽车的普及推动充电基础设施进入规模化建设阶段，但传统充电模式存在诸多痛点：其一，设备分散导致运维难度大，故障响应不及时，影响用户体验；其二，计量精度不足易引发运营方与用户的纠纷；其三，计费方式单一，难以适配不同场景的运营需求；其四，缺乏对变压器等配套设施的负荷监控，易引发用电安全隐患。
安科瑞充电桩收费云平台针对上述痛点，采用“云端集中管理+终端智能控制”的模式，通过WIFI/4G/以太网等多通信方式实现充电桩与云端的实时交互。系统可实现故障预警、远程控制、精准计费等功能，用户通过微信小程序扫码即可完成支付与充电操作，大幅提升充电便利性与运营效率。
2.2 政策环境
充电基础设施的建设与运营需遵循国家与地方的双重标准，为系统设计提供明确的政策依据。国家层面，《电动汽车充电基础设施发展指南（2015-2020年）》《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》等文件明确要求加强充电基础设施的标准化建设，提升智能化水平与运营效率。其中，《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》提出“构建智能高效的充电基础设施体系”，为云平台的研发提供政策导向。
地方层面，各省市结合区域特点制定了差异化的建设标准，具体如表1所示。由表可知，一线城市对充电设施的配建比例要求更高，如深圳市新建住宅停车位需建设30%充电设施并预留100%安装条件；上海市则按一、二、三类地区分级制定配建标准，同时要求快充车位占比不低于总充电车位的30%。安科瑞系统的设计严格遵循各地政策要求，可根据不同区域的配建标准提供定制化方案。
地区 |
新建住宅配建要求 |
公共建筑配建要求 |
核心政策依据 |
|---|---|---|---|
北京 |
预留100%安装条件，建成时配建25% |
大于2万㎡公建配建10% |
《北京市电动汽车充电基础设施专项规划（2016-2020年）》 |
上海 |
预留100%安装条件，按区域配建10%-15% |
快充占比不低于30% |
《上海市电动汽车充电基础设施专项规划（2016-2020年）》 |
深圳 |
建设30%，预留100% |
建设30%，预留100% |
《深圳市城市规划标准与准则》 |
江苏 |
预留100%安装条件，建成时配建10% |
办公建筑配建10%-12% |
《江苏省电动汽车充电基础设施建设运营管理办法》 |
此外，电气安全领域的国家标准也对系统设计提出明确要求。如GB51348-2019《民用建筑电气设计标准》规定，电动车充电站的末端回路应设置限流式电气防火保护器；上海市地方标准DGJ08-2048-2016要求充电桩站点的末端配电箱需安装电气防火限流式保护器，安科瑞系统通过集成相关保护装置，完全符合上述安全标准。
3 安科瑞充电桩收费云平台技术标准与整体架构
3.1 核心技术标准
系统的设计与研发严格遵循国家与行业标准，确保产品的兼容性、安全性与可靠性，核心技术标准如表2所示。其中，GB/T 18487.1-2015《电动车辆传导充电系统 第1部分：通用要求》规定了充电系统的基本安全要求与通信协议；GB/T 27930-2015《电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议》明确了充电机与电池管理系统（BMS）的交互规范，保障充电过程的稳定性；NBT33008.2-2013《电动汽车充电设备检验试验规范 第2部分：交流充电桩》则为产品的检验测试提供依据。
标准编号 |
标准名称 |
核心作用 |
|---|---|---|
GB/T 18487.1-2015 |
电动车辆传导充电系统 第1部分：通用要求 |
规范系统安全与基本性能 |
GB/T 27930-2015 |
电动汽车非车载传导式充电机与BMS通信协议 |
保障充放电交互稳定性 |
NBT33008.2-2013 |
电动汽车充电设备检验试验规范 第2部分：交流充电桩 |
指导产品检验测试 |
GB 51348-2019 |
民用建筑电气设计标准 |
明确电气安全防护要求 |
3.2 系统整体架构
安科瑞充电桩收费云平台采用“云-边-端”三级架构，实现数据采集、传输、处理与应用的全流程管控，架构如图1所示（文字描述）。其中，“端”层为充电桩终端设备，负责电能计量、充电控制与数据采集；“边”层通过通信模块（WIFI/4G/以太网）实现终端与云端的数据交互，同时具备本地数据缓存与边缘计算能力；“云”层为收费云平台，实现集中监控、计费管理、运维分析等核心功能。
3.2.1 硬件架构
系统硬件由终端充电桩、通信模块、服务器集群三部分组成。终端充电桩涵盖交流与直流两大系列，适配不同功率需求；通信模块支持多协议接入，采用加密技术与密钥分发技术保障数据传输安全；服务器集群包括数据服务器、应用服务器与Web服务器，部署于阿里云平台，具备超大容量存储与高可靠性服务能力。
硬件架构的核心优势在于兼容性与扩展性：充电桩支持单枪与双枪配置，可根据场景需求选择壁挂式或立柱式安装；通信模块可灵活适配不同网络环境，满足偏远地区与密集城区的差异化需求；服务器集群采用分布式部署，可根据运营规模动态扩容。
3.2.2 软件架构
软件平台基于B/S架构设计，采用Java语言开发，支持多终端访问（Web端、小程序、APP）。平台核心功能模块包括：
设备管理模块：实现对充电桩站点与终端设备的全生命周期管理，包括设备注册、参数配置、状态监控、远程升级等功能，支持多运营商隔离管理，确保不同运营主体的数据独立性。
计费管理模块：支持按电量、时间、金额等多种计费方式，可设置峰谷分时电价与自定义折扣规则；集成微信、支付宝、刷卡等多支付渠道，实现交易流水的实时统计与对账。
运维监控模块：实时采集充电桩的运行参数（电压、电流、功率等）与状态信息，当出现过温、过压、绝缘故障等异常时，5-10秒内通过短信、小程序等方式推送告警信息；同时监控变压器负荷，当负荷超过50%时限制充电功率，超过80%时禁止新增充电任务，保障电网安全。
数据分析模块：从充电量、收入、故障频率等多维度生成统计报表，支持按日、月、年查询分析；通过大数据挖掘识别高能耗设备与闲置时段，为运营优化提供数据支撑。
4 核心硬件产品特性分析
安科瑞充电桩产品涵盖交流与直流两大系列，针对不同应用场景提供差异化解决方案。本节选取典型产品进行技术参数与性能优势分析，为场景适配提供依据。
4.1 交流充电桩系列
交流充电桩主要面向住宅、办公园区等慢充场景，核心型号包括AEV-AC007D系列与AEV200系列，额定功率均为7kW，适配单相三线制供电，技术参数如表3所示。
产品型号 |
安装方式 |
防护等级 |
通信方式 |
支付方式 |
核心保护功能 |
|---|---|---|---|---|---|
AEV-AC007D |
壁挂/立柱 |
IP55 |
4G/WiFi/蓝牙 |
刷卡/扫码 |
防雷、过载、短路、漏电 |
AEV200-AC007D |
壁挂/立柱 |
IP65 |
4G/以太网/WiFi/蓝牙 |
刷卡/扫码/即插即用 |
防雷、过载、短路、漏电 |
该系列产品的核心优势在于：其一，采用高精度电能表，计量精度达到0.5S级，符合国标要求；其二，具备宽温工作能力，适应-20℃~55℃的极端环境；其三，AEV200系列采用IP65防护等级，可适用于室外多雨、多尘场景；其四，支持远程升级功能，无需现场操作即可完成软件迭代。
产品设计细节彰显人性化与安全性：采用内凹式触摸屏，避光设计提升操作清晰度，同时避免蒙尘与进水；配备急停按钮与智能在位检测功能，当充电枪未归位或接触不良时，系统自动告警并阻止启动，防止拉弧打火等安全隐患。
4.2 直流充电桩系列
直流充电桩面向公共快充场景，包括30kW、60kW、120kW等功率型号，支持双枪同充与功率动态分配，技术参数如表4所示。该系列产品采用模块化设计，充电模块可灵活组合，满足不同功率需求的扩容升级。
额定功率 |
充电枪配置 |
输出电压范围 |
防护等级 |
功率分配方式 |
|---|---|---|---|---|
30kW |
单枪（3.5米新国标） |
200-750Vdc |
IP54 |
单枪独立输出 |
60kW |
双枪（4米新国标） |
200-750Vdc |
IP54 |
60/0、40/20、0/60 |
120kW |
双枪（5米新国标） |
200-750Vdc |
IP54 |
120/0、60/60、0/120 |
直流充电桩的核心技术优势体现在散热与安全防护方面：采用负压抽风散热系统，风向设计为抽取斜上方热空气，出风速度可达4.9m/s，当模块进风口温度达到55℃时自动线性降额，75℃时停止输出，有效保障设备寿命；配备绝缘检测装置与防反接保护功能，直流侧绝缘电阻低于设定阈值时立即停机，避免电池损坏。
4.3 安全防护设备
系统配备电气防火限流式保护器，作为充电设施的安全保障核心。该设备具备短路限流、过载限流、超温保护等功能，当线路发生短路时可在150μs内快速切断故障电路，抑制短路电流引发的火灾事故；同时支持线缆温度与漏电流监测，通过RS485接口将数据上传至云平台，实现安全状态的实时监控。
根据充电功率的不同，保护器与配套电气设备的选型存在差异。例如30kW直流充电机需搭配63A/3P断路器与ZR-YJV-0.6/1kV-4×16+1×10mm²电缆，120kW直流充电机则需搭配250A/3P断路器与ZR-YJV-0.6/1kV-4×95+1×50mm²电缆，确保电气回路的匹配性与安全性。
5 系统应用场景与案例分析
5.1 典型应用场景适配
安科瑞系统凭借灵活的架构设计与丰富的产品系列，可适配住宅、商业综合体、公共设施等多类场景，不同场景的方案设计重点如下：
5.1.1 住宅场景
住宅场景的核心需求是满足居民日常慢充与安全管理，方案采用AEV-AC007D系列交流充电桩，按“10%建成+100%预留”的标准配建。系统通过物联网技术实现车位与充电桩的绑定，支持业主刷卡或小程序启动充电，避免非业主占用；同时监控居民楼变压器负荷，高峰期自动调整充电功率，防止过载跳闸。例如某住宅小区配置20台交流充电桩，覆盖500个停车位（预留100%配电通道），运营数据显示，居民充电高峰集中在夜间20:00-次日8:00，系统通过负荷调节使变压器最大负荷控制在75%以内，未发生过载故障。
5.1.2 商业综合体场景
商业综合体的需求是兼顾顾客快充与运营收益，方案采用“交流+直流”混合配置，直流桩占比不低于30%。例如上海某商场配置10台7kW交流桩与5台60kW直流桩，支持双枪同充；系统通过分时计费功能，在工作日高峰时段（10:00-18:00）设置电价1.2元/度，低谷时段（18:00-次日10:00）设置0.8元/度，既引导错峰充电，又提升运营收益。运营数据显示，该站点日均充电量达320kWh，月均收入超1.2万元。
5.1.3 公共设施场景
公共设施（如医院、数据中心）对可靠性要求极高，方案采用高防护等级的直流充电桩，配备双重绝缘检测与应急停机装置。例如某三甲医院配置4台120kW直流桩，支持双枪同充，系统与医院应急供电系统联动，当医院发生停电时，充电桩立即停止输出并切换至备用电源；同时通过云平台实时监控充电状态，确保急救车辆的快速补能需求。该站点故障响应时间平均不足5分钟，设备可靠性达99.5%。
5.2 案例效果分析
选取江苏某工业园区充电站点作为典型案例，该站点配置8台7kW交流桩、4台60kW直流桩，服务园区内200余家企业的新能源车辆。系统运行6个月后的核心数据如下：
运营效率：日均充电次数45次，日均充电量480kWh，设备利用率达68%；远程解决故障占比72%，现场运维成本降低40%。
安全性能：共监测到过载、绝缘异常等告警12次，均在10秒内推送信息并处理，未发生安全事故；变压器负荷最大控制在78%，未出现过载情况。
用户体验：小程序扫码充电占比85%，平均充电等待时间缩短至15分钟；用户满意度调查显示，92%的用户对充电便利性与计费透明度表示认可。
案例表明，安科瑞系统通过精准的负荷管理、快速的故障响应与便捷的用户操作，有效提升了充电设施的运营效率与安全性，为工业园区等规模化场景提供了可靠的解决方案。
6 结论与展望
6.1 研究结论
本文通过对安科瑞充电桩收费云平台的系统设计与应用研究，得出以下结论：
系统设计严格遵循国家与地方标准，采用“云-边-端”三级架构，实现数据采集、传输、处理的全流程管控，具备良好的兼容性与扩展性，可适配多类应用场景。
核心硬件产品（交流/直流充电桩）具备高精度计量、宽温适应、高防护等级等优势，搭配电气防火限流式保护器，形成全方位的安全防护体系，设备可靠性达99.5%以上。
软件平台的多模块设计实现了设备管理、计费运营、运维监控等功能的一体化，远程运维可降低40%的成本，分时计费可提升20%的运营收益，具备显著的经济价值。
多场景应用案例表明，系统可有效解决传统充电设施的运维难、安全性低、用户体验差等问题，为充电基础设施的智能化升级提供可行方案。
6.2 未来展望
结合新能源汽车与能源互联网的发展趋势，未来系统可从以下方向优化升级：
光储充一体化融合：集成光伏发电与储能系统，实现“自发自用、余电上网”，降低对电网的依赖，提升能源利用效率。
智能调度优化：基于大数据与人工智能算法，实现充电桩与电网的协同调度，根据电网负荷动态调整充电功率，参与虚拟电厂运营。
用户服务升级：开发V2G（车辆到电网）功能，支持新能源汽车反向输电，为用户提供峰谷套利收益；优化小程序功能，增加充电预约、导航寻桩等个性化服务。
随着“双碳”目标的深入推进，充电基础设施的智能化、网联化发展将成为趋势，安科瑞充电桩收费云平台有望通过技术迭代，为新能源汽车产业的高质量发展提供更强劲的支撑。
参考文献
[1] 中华人民共和国国务院. 新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）[Z]. 2020.
[2] 国家市场监督管理总局. GB/T 18487.1-2015 电动车辆传导充电系统 第1部分：通用要求[S]. 北京：中国标准出版社，2015.
[3] 安科瑞电气股份有限公司. 充电桩收费云平台技术手册[Z]. 2024.
[4] 王健. 电动汽车充电基础设施智能化运维系统设计[J]. 电力自动化设备，2023，43（5）：189-195.
[5] 上海市住房和城乡建设管理委员会. 上海市电动汽车充电基础设施专项规划（2016-2020年）[Z]. 2016.