电动汽车快速充电云平台的专利技术综述

电动汽车快速充电云平台的专利技术综述

周凤

（国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏 苏州 215163）

摘要：世界范围内的能源危机、环境污染与气候变化等问题日益突出，发展电动汽车已成为解决能源安全问题、防治大气污染的重要举措。布局和建设充电设施，推动和完善快速充电服务，是电动汽车产业发展的重要研究方向。云平台应用于电动汽车的运营管理，对推动快速充电发挥了重要作用。本文基于该技术发展的国内主要申请人，对其相关专利进行收集与分析，梳理了电动汽车快速充电中云平台的发展脉络，并重点对国内申请人的技术演进和发展进行了探讨。

关键词：电动汽车，快速充电，云平台，技术综述

1、引言

随着能源紧缺、环境污染与气候变化等问题日益突出，发展电动汽车已成为全球解决能源安全问题、防治大气污染的重要举措。我国高度重视电动汽车产业的发展，将其视为实施能源革命、实现电能替代与清洁能源提供以及完成“碳达峰、碳中和”目标的最主要方式。

众所周知，充电设施作为电动汽车必要的配套产品，是推动电动汽车产业发展的关键所在。常见的充电设施主要包括常规充电、快速充电和电池更换三种模式。快速充电很好地缓解了电动汽车里程焦虑和充电等待时间长的问题，成为目前电动汽车补充动力的主要方式。而云平台应用于快速充电，极大地促进了“互联网+技术”在电动汽车充电技术的融合，推动了充电各方主体的互动性和信息共享性[1]。

2、电动车快速充电云平台技术简介

电动汽车快速充电智能服务云平台建设整合了物联网、大数据、智能交通和互联网等技术，通过“互联网+充电设施”极大地推广了智能电网、电动汽车和用户之间的互联互通，提升了充电智能化服务水平[2]。

云平台技术主要包括云计算、云存储和云服务[3]，其中云存储作为云计算的核心基础，为云计算提供信息来源和算力支持，存储有充电桩/充电站、电动汽车、用户和电网的大量数据；云计算，基于收集到的充电、车辆、用户以及电网数据，计算剩余电量、分配充电功率，寻找最优充电桩和规划最佳充电路径等；云服务主要是接收来自手机APP或充电桩的请求信息，进行上述大量数据的交互，接收充电预约和发出停止充电指令、计算充电费用，实现远程监控和参与电网侧需求管理等。

3、国内申请的技术演进和发展

3.1 申请时间和申请量

以中国专利文献检索库CNTXT作为入口，对检索的400余篇国内专利申请进行分析，得出国内电动汽车快速充电云平台专利申请的时间的分析结果如图1所示。

图1 申请时间与申请量的关系图

由图1可知，在2011年以前，国内关于电动汽车快速充电云平台方面的专利申请几乎没有，原因在于我国电动汽车产业起步较晚。2011-2014年，国内关于电动汽车快速充电云平台方面的专利技术开始有少量申请，云平台主要用于数据存储和通信交互。随着国家和地方政府在战略规划、法规标准和补贴奖励等方面发布了一系列的扶持政策，以及国外电动汽车充电技术和充电设施建设的发展，2014-2017年电动汽车快速充电云平台的专利申请快速增长。随着移动互联网和大数据技术的发展以及市场对于电动汽车的认可度日渐增加，2017-2020年电动汽车快速充电云平台的专利申请总体呈增长趋势，其中2019年申请量有所下降原因在于电动汽车补贴政策门槛的提高和取消了地方政府补贴。2021-2022年的申请量还不能完全统计，因为从专利申请到公开需要一定的时间。随着电动汽车快速充电需求的持续增长、充电设施和充电服务的不断完善，预计2022年的申请量可能会超过2021年的申请量。

3.2 国内重要申请人和地区分布

通过对检索的400余篇国内申请进行分析，来自国内申请人的申请量占比约为95%，国内申请量排名前10的申请人分布结果如图2所示。

图2 国内申请量排名前10的申请人分布

根据图2可知，在电动汽车快速充电云平台专利申请中，国家电网的申请最多，约占国内申请总量的23%，来自蔚来汽车、奥动新能源、比亚迪、小鹏汽车的占比依次为19%、10%、10%、8%。可见，国家电网既是能源供应商也是电动汽车充电运营的参与者，以其在电动汽车行业的领先优势，积极布局和发展电动汽车快速充电基础设施建设，成为国内申请排名前列的申请人。蔚来汽车、比亚迪、小鹏汽车、北汽作为国内电动汽车的先行者，较早地开展了电动汽车充电基础设施和运营模式的探索研究，逐渐形成了以整车企业为主导的充电基础设施商业模式。

对电动汽车快速充电云平台专利申请的地区来源进行分析，国内申请量排名前10的地区分布结果如图3所示。

图3 国内申请量排名前10的地区分布

根据图3可知，来自广东的专利申请量最多，占比约为29%，其次来自北京、江苏、上海的专利申请量占比依次为15%、14%、12%。可见，在政策支持、财政奖励、市场需求和产业集群的影响下，北京、长三角、珠三角在电动汽车充电设施建设和充电服务方面优势明显，逐步推进建成覆盖京津冀、长三角和珠三角的快速充电网络，满足电动汽车城际、省际出行需求。

3.3 电动汽车快速充电云平台技术的演进

电动汽车快速充电云平台建设是电动汽车快速充电发展的重要研究方向。云平台应用于快速充电的运营管理，主要包括快速充电中的云存储、云计算和云服务。

随着国外电动汽车充电技术和充电服务模式的发展，国内对于电动汽车快速充电云平台技术的研究也进入了起步阶段。根据图2与图3可知，国内主要申请人包括来自北京、长三角、珠三角的国家电网公司、蔚来汽车、比亚迪、小鹏汽车和北汽。

国家电网较早地提出了智能充电桩，以CN205304272U为例，其在快速充电的基础上实现了云接入功能，将充电桩的数据上传至远方云端，用户可借助互联网查询充电桩位置信息，实现对充电桩的远程诊断以及现场重编程功能，合理安排需要充电的车辆与直流充电桩；随后，国家电网提出了关于电动汽车快速充电云平台的系列申请，在前述车辆与充电桩匹配充电的基础上，进一步引入了“云存储”、“云计算”和“云服务”，主要包括将地面道路、车辆信息上传并更新至“云端”，“云端”接收到充电请求后计算得出从当前行车路段到最近充电点的最优推荐路线/结合电网电价确定电动汽车有序充电的优选充电站。

蔚来汽车提出的电动汽车充电设施和快速充电系列申请中，利用了云端实现电动汽车和充电桩身份识别、查询可用充电设备和剩余可用功率、用户充电预约、记录充电数据、确定补能策略和调度引导，引导用户做出合理的充电决策。

比亚迪提出的电动汽车快速充电系列申请中，以CN108233443A、CN109598855A为例，云服务器接收电动汽车侧的电量、位置、路线、时速和充电请求，预判电动汽车行驶轨迹，选择距离最近且待充电动汽车较少的充电站；云服务器设置在运营商侧，还用于远程管理各个站点的充电装置，获取电池相关信息并对本次充电进行计费。

4.结语

综上可知，电动汽车快速充电云平台技术主要集中在国家电网和电动汽车领先企业中。随着我国电动汽车保有量逐年增长，电动汽车快速充电、超级充电、参与电网管理、参与碳交易市场互动、电池与电网安全、互联网+云技术公共服务平台建设等方面必将有着更深入的研究，相关的申请量还会持续上升；这对于加快建设高速公路快充设施和充电网络布局、加强对已有快充网络的运维和管理、形成国际竞争力的充电服务企业，以及进一步缩短充电时间、提升用户出行体验将发挥非常重要的作用。

参考文献：

[1]杨茜等，电动汽车公共服务与互动平台设计研究，电力系统保护与控制，2016年，44（10），137-144.

[2]唐甸广，“清洁能源岛”背景下海口WZ公司发展战略研究，2022年.

[3]崔彦等，基于云存储数据的充电桩控制系统设计，现代电子技术，2021年，44（02）,33-37.

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