充换电系统设计方案报告
北京航天光华电子技术有限公司20160330
1 概述
纯电动汽车要推向社会，走进寻常百姓家，除价格适中外，还必须建设完善的配套设施，首当其冲的便是充换电站。

充换电设施是新能源汽车示范推广的重要配套设施，在很大程度上决定示范推广成效。

因此，为有序推进纯电动汽车充换电设施的建设，政府各级部门多次召开专题会议研究，讨论确定布点方案及实施要求。

本方案主要是以“车电分离、换电为主；裸车销售、电池租赁；集中充电、分散配送” 的电动汽车换电商业模式为基础提出的一系统解决方案。

用户只需购买裸车，电池由运营商统一经管，换电过程如同去加油站加油。

2 设计原则
本系统设计需遵循以下设计原则。

（1）可靠性原则：采集和传输系统的可靠性是具有实用性的前提。

（2）实用性原则：充分考虑各业务层次、各管理环节数据处理的实用性，把满足用户生产和管理业务作为第一要素进行考虑。

用户接口和操作界面应尽可能考虑人体结构特征及视觉特征，界面力求美观大方，操作力求简便实用；建立统一的数据平台，满足未来数据利用以及原有数据的继承，为数据的再利用提供保障。

（3）先进性原则：在技术上采用业界先进、成熟的软件开发技术，面向对象的设计方法，可视化的、面向对象的开发工具；支持Internet/Intranet 网络环境下的分布式应用；客户层/服务器组件/资源管理器三层体系结构与浏览器/服务器体系结构相结合的先进的网络计算模式。

（4）灵活性和可维护性原则：具有良好的灵活性和可维护性。

软件设计尽可能模块化、组件化，并提供配置模块和客户化工具，使应用系统可灵活配置，适应不同的情况。

数据库的设计尽可能考虑到将来的需要。

系统可灵活地扩充业务功能，无缝互连其它业务系统，提供必要的系统外联接口和丰富的设备接口，能方便地进行软件客户化定制与维护。

（4）安全、可靠性原则：安全性一直是网络及系统管理的薄弱环节之一，而用户对网络安全的要求又相当高，因此安全性原则非常重要。

应用系统做统一的身份认证和权限管理。

实现单点登陆，多项访问；有限操作，保存痕迹；应用层与基础数据层均有访问限
制，做到安全可靠，防止非法用户的入侵
（5）标准化原则：采用 XML 、HL7 、ICD10、SNOMED 、IHE 等工业标准，软件的 数据字典遵循国际和国家数据字典的规范和准则。

（6）可配置性与可移植性：共性功能的平台化、模块化的结构、内置的模块配置规 范，实现系统的自由组合，适应不同系统平台和数据库环境，更便于系统升级换代。

（7）可扩展性与可集成性：独立的应用服务器处理系统间的集成问题，建立功能关 联关系，将不同既往和未来系统集成到一致的工作平台，适应业务变化和流程动态调整的 需要。

3 系统建设方案
3.1 系统架构
本方案以自动化设备、电气自动化控制理论、计算机控制、网络化信息管理为基础， 依托相对成熟的电池仓库系统、全自动智能视觉换电系统，建设集电池采购、物流配送、 电池自动更换、电池充电、电池维护、电池回收为一体的运营管理平台。

系统架构如图 1 所示。

系统架构图 1 图中，软件架构为：总部数据服务器负责所
有信息和数据存储处理与分析，地区数据 服务器负责本地区的所有信息和数据存储处理与分析，运营
区域物流 电池调配
中心：根据各 地区运营公司需求完成 电池板区域运输配送
总部（管理中心） 规则中心：
各种基本资料的编码和 信息处理规则 数据中心：数据的集中与交换 决策中心：信息分析并辅助决策
地区运营公司（地区调度中心）
运营中心：电池充换、维修、回收等调 度、营销策略制定、统计分析 数据中心：地区数据的集中与交换
结算中心：资金安排、内部结算、电池 供应商结算 核算中心：财务核算、业绩考核
采购中心
根据各地区 运营公司需 求采购电池
换电站 完成车 辆电池 板自动 更换
充电中心 对亏电电 池板进行 充电
维护中心 对不良电 池板进行 维护保养
回收中心 对到寿命 的电池板 进行销毁
物流中心 完成地区 内电池板 运输配送
管理平台软件采用B/S 架构，换电站、充电中心控制软件采用C/S架构。

电动汽车用户可以通过移动终端专用APP 链接数据服务器实时查看附件充电站情况，如果需要，数据服务器也可对网络上的移动终端推送消息（如服务或促销等消息）。

3.2 运营模式
总部总部公司为规则制定中心、数据中心、决策中心，另外，电池的采购、区域配送和区域运营公司的管理也为归总部公司统一管理和调配。

运营公司运营公司可通过加盟的方式进行经营，需在总部协助下，自建换电站、充电中心、维护中心、回收中心、物流中心，并对其进行运营管理。

在总部公司指导价原则上，享有一定的自主定价权。

3.3 系统各模块功能
3.3.1 总部
总部公司主要的功能如下：
（1）负责电池统一采购；
（2）负责各运营公司之间的电池配送；
（3）对运营公司进行管理，包括批准新运营公司成立，响应运营公司电池采购和配送、电价调整等计划；
（4）协助运营公司建设换电站、充电中心、维护中心、回收中心、物流中心等；
（5）可查看所有地区的电池和电动汽车实时信息；
（6）发布通知公告，更新公司新闻动态等。

3.3.2 运营公司
运营公司主要的功能如下：
（1）在总部公司协助下，建设换电站、充电中心、维护中心、回收中心、物流中心；
（2）制定电池采购计划，并完成新电池入库编码；
（3）及时响应各站点与中心的申请计划，如各站点与中心电池出入库申请，缺货登记等；
（4）制定营销策略，申请电价变更等；
（5）实时对本地区的电动汽车车况信息采集、通过无线传输技术接口方式反馈给运营管理平台；
（6）可查看本地区地区的电池和电动汽车实时信息；
（7）人员管理，对各站点和中心的人员进行配置和管理。

3.3.3 换电站
（1）完成车辆电池自动更换（换电流程控制与监控）；
（2）电池仓管理，包括电池出库入库管理，电池信息管理，换电策略控制（如电池采用先进先出模式）；
（3）车辆信息录入，为新车办卡；
（4）物流配送申请，电池缺货登记；
（5）销售统计分析。

3.3.4 充电中心
（1）电池仓管理，包括电池充电管理，电池出库入库管理，电池信息更新；
（2）电池维护申请；
（3）充电量统计分析；
3.3.5 维护中心
（1）电池仓管理，包括电池维修流程管理，电池出库入库管理，电池信息更新；
（2）电池回收申请；
3.3.6 回收中心
（1）电池出库入库管理；
（2）电池报废处理；
3.3.7 物流中心
根据各站点及中心的物流申请单，完成电池在各站点与中心的流转配送。

3.3.8 移动端app
（1）链接地区服务器，实时查看全区或附近换电站电池信息；
（2）预约换电服务；
（3）提前锁定换电站电池仓中需要更换电池的型号。

4 数据服务器软件子功能及业务流程4.1 软件子功能
4.2
（1）运营公司成立申请流程
2）运营商电池采购流程
3）换电站物流配送流程
换电站物流
配送
4）电池维护与回收流程
5）新建换电站流程
6）新建充电中心流程
5 数据安全与可靠性设计
本系统为保障数据安全与可靠性，同时为兼顾灵活性，数据存储采用三级存储方式，总部数据服务器存储所有数据，运营公司数据服务器存储本地区相关数据，各站点与中心存储各站点与中心的数据，为保障数据安全性，三级之间相关数据可双向同步。

为保障换电站在网络出现故障时也能工作，其控制客户端可在网络出现故障时，连接本站点服务器，进行读取相关信息，完成电池更换，同时更新数据库数据，当网络恢复时，第一时间把更改的数据同步到运营商和总部数据服务器中。

另外，本系统软件安全可靠性还采用如下方法进行保障：
（1）采用MD5 加密对用户密码进行处理，以暗文比对方式进行验证；
（2）简单加密对部分敏感信息进行处理，以解析成明文的方式读取加密信息；
（3）其他敏感信息采用自定义的加密算法进行加密，为明文加密；
（4）数据处理过程中，以文本流进行传输，各类功能实时响应；
（5）流程异常中断时有信息冗余处理，可多页面浏览系统；
（6）采用相应的网络安全技术保证数据传输的安全性，例如采用防火墙技术、病毒防护技术、入侵检测技术、安全扫描技术、认证和数字签名技术等来保证网络数据传输安
全；
7) 软件采取用户/角色/权限三级管理；
8)系统设置系统管理员、安全审计员角色对系统实施管理。