电动汽车用户卡的应用模式和功能设计

郑正仙， 张 帆， 聂 亮

（1.杭州市电力局，杭州 310009；2.浙江浙电电动汽车服务有限公司，杭州 310012）

0 引言

我国新能源汽车产业兴起于21世纪初，以国家“863计划”中电动汽车重大专项为起点，建立了电动汽车“三纵三横”开发布局，颁布了一系列电动汽车产业规划及相关税费优惠政策，并大力推动“十城千辆”电动汽车示范推广，促进电动汽车产业发展[1]。作为电动汽车运营重点和运营示范点的浙江省，经过数年耕耘，其电动汽车智能充/换电服务运营网络已初具规模。截至目前，浙江省已在杭州、金华、绍兴、湖州、嘉兴等地建成89座充/换电站，城际互联工程完成第一阶段试运行。

在智能充/换电服务网络运营过程中，标识用户身份的用户卡具有重要作用。对用户而言，用户卡是其使用智能充/换电网络服务的凭证，承载着用户与电动汽车服务公司（以下简称服务公司）所约定的各项服务；对服务公司而言，用户卡是系统标识并定位用户的依据，用户卡的应用模式和功能架构设计，体现了服务公司对用户消费模式的理解、定义和对未来业务的规划设想。

1 电动汽车用户卡应用模式分析

国内电动汽车产业虽然已经发展多年，但总体仍处于起步阶段。关于电动汽车如何规范化、规模化、商业化运营的理念，尚无成熟经验可借鉴。国家电网公司在多年电动汽车智能充/换电服务网络建设的基础上，提出“换电为主、插充为辅、集中充电、统一配送”的商业运营模式。国家电网公司统一提供换电电池，并承担电池成本。电动汽车客户向国家电网公司租用电池，并享受充/换电服务[2]。因此，与使用汽油、柴油的普通汽车不同，作为能源提供商的国家电网公司与电动汽车客户之间，除能源供给、充/换电服务关系外，还存在电池租赁的合同关系。以上合同关系对双方的电池规格、使用、保养等方面均有限定，其约束性高于普通汽车和加油站之间的关系。因此，使用国家电网公司租赁电池和换电服务的电动汽车客户，通常需要与国家电网公司签订相关租赁、换电服务合同，并申领标识其身份的用户卡。

1.1 用户卡应用顶层模型分析

当前，电动汽车客户主要是出租车、公交车、旅游接送车、政府公车等具有公共性质的大客户。由于这些客户具有集中签约、离散消费、行驶区域较为固定等特性，在电动汽车应用中更乐于接受并租用国家电网公司提供的标准化电池和配套的充/换电服务。

目前国内多采用基于RFID（射频识别）的IC卡作为电动汽车用户卡[3]。射频识别利用无线射频信号，通过读写器、天线和安装在载体上的RFID卡，实现对载体的非接触识别和数据交换[4]。

以杭州市为例，目前共有约200辆电动出租车[5]，均采用预付费换电里程计费模式运营。这种计费模式要求客户使用换电服务之前要先行购买相应的里程套餐。在使用服务时，按行驶里程为计量单位扣除相应的套餐余额。出于管理上的考虑，出租车运营公司以集团客户的名义在电动汽车智能充/换电运营系统统一开户，同时能够单独打印每辆车的充值消费明细，彼此间帐务独立，并能满足离散消费要求。

为满足以上需求，电动汽车服务商可以按出租车运营公司集团客户的要求办理一定数额的用户卡，每张卡有单独的账户，并与每辆电动汽车一一对应。这些卡所对应的账户预先充值一定金额的里程，出租车司机可以凭各自的用户卡进行充/换电，直至预付费里程余额耗尽。每辆车的历次充值消费均记录在用户卡所对应的账户中。用户卡因遗失等原因更换后，只需与原卡对应的账户和电动汽车进行映射，即可使用原卡账户中的余额，也可查询账户中的历史充值消费记录。集团客户可使用客户编号查询其下挂账户的所有充值消费明细记录。

以上用户卡应用顶层模型适用于账户、车、卡为一一映射关系，即一车、一卡、一账户。在这种应用模式下，电动汽车虽然在同一客户名下，但彼此之间帐务独立，有各自的充值消费流水记录和账户余额，余额不可通用。这种模式对于出租车等具有统一管理要求、同时又彼此独立运营的公共性质客户较为合适。

对于政府公车、旅游接送车等客户，上述模式会因需要为每个账户单独充值且不能共享余额而带来一定程度的不便。因此，电动汽车服务商可以在客户的同一账户下发放多张用户卡，实现其名下指定车辆共享账户的需求。在这种应用模式中，每一张用户卡仍然对应不同的电动汽车，但隶属于同一账户。在进行充值消费时，持其中任何一张卡均可完成交易。交易流水可以追溯到不同的车辆所进行的交易，但账户中的余额可由其名下的所有用户卡共享，并统一出帐。此时，电动汽车与用户卡为一一对应关系，但用户与账户则为多对一关系。

1.2 用户卡应用模式分析

目前，浙江省内的电动汽车用户卡使用无线射频技术，主要用于身份识别。为了记录每辆电动汽车的充值消费情况，用户卡通常与电动汽车一一对应，而其余额、充值消费记录均归在卡所对应的账户下，卡内并不存余额。客户需要补发新卡或换卡时，只需重新进行用户卡与电动汽车和账户的关系对应，即可无缝使用原有余额，查询充值消费记录，或进行欠费结清。在客户销户退卡时，只需结清欠费，有余额时可以申请退费流程返还，但用户卡工本费不予退还。

考虑到安全性及浙江省内充电桩均为在线桩的情况，当前浙江省所使用的电动汽车用户卡尚不具备电子钱包功能。而从未来发展角度考虑，应扩展支持电子钱包业务，即在用户卡中存入一定金额的电子货币，用户可直接使用该电子货币进行消费支付。根据中国人民银行《电子货币发行和清算办法》，这类电子货币被定义为卡基电子货币，与在运营系统内存储、作为支付手段使用的预付价值在法理上存在区别。在业务处理时，作为电子货币存在用户卡中的余额，与客户预存在运营系统中的余额相互独立。客户消费时，运营商可以扣除客户预存在运营系统内的余额，但除非另有约定，不能自动扣除用户卡上的电子货币，而需要经过客户授权方可。卡基电子货币余额在运营系统中仅作备份记录，对账时以卡中余额为准。当客户挂失用户卡时，卡基电子货币上的余额不能挂失；但换卡时如果提供尚可使用的旧卡，可以将旧卡上的卡基电子货币余额转移到新卡。

预付费或后付费模式下，用户卡应用模式也有不同。目前出租车、公交车等公共性质的大客户主要采用预付费计费模式。而后付费的计费模式在未来可能会更受亲睐。

在预付费模式下，用户卡的使用类似于借记卡。用户每次使用时均需要鉴权，判断卡所对应的账户余额是否足够。通常预付费模式不允许欠费，如果用户余额不足，卡会一直处于锁定状态，直到用户结清费用并进行用户卡解锁操作。锁定状态的用户卡不能进行充/换电，但可以进行充值及充值消费记录查询等操作。

后付费模式的用户卡在应用上类似于贷记卡。在一定额度范围内允许用户欠费，并根据合同约定进行出帐和要求用户结清欠费。若超期后仍未结清费用则将根据合同约定收取违约金。使用后付费模式的客户，也可以在其用户卡对应的账户内存入一定金额的预付费（不包括卡基电子货币），消费时将优先使用预存费用。预存费用不计入额度内。

2 电动汽车用户卡功能设计

用户卡管理可分为库存管理、综合业务管理及辅助管理三大模块，功能架构如图1所示，功能管理模块概要如表1所示。

2.1 库存管理模块功能设计

完整的用户卡库存管理包括制卡、入库、领用、配送、返还、抽样检验、库存盘点等功能，以全方位保障用户卡库存、供给和配送的规范有序进行。

在试点运营阶段，电动汽车客户较少，用户卡发行量较低，且多为集团客户。若采用完整流程的用户卡库存管理会增加业务复杂性和运营维护成本，同时也降低了业务的灵活性。因此在试运营阶段，用户卡库存管理往往会采用一定程度的简化或外包，如将用户卡的制卡环节外包给第三方厂家。当发行量较低且仅有少量运营点提供发行用户卡业务的情况下，运营系统可以先行实现入库功能，进而再根据用户卡规模提升情况逐步建设完整的用户卡库存管理业务链。

图1 电动汽车用户卡总体功能架构

表1 电动汽车用户卡功能管理模块概要

2.2 综合业务管理模块功能设计

综合业务管理模块是用户卡管理的核心模块。根据现行业务发展，可以划分为基本业务管理和扩展业务管理2个子模块。

基本业务管理模块主要涉及面向客户的卡片管理业务，包括申领新卡、身份鉴权、挂失、锁定、解锁、换卡、销卡等业务操作。这些业务是电动汽车用户卡承担身份识别功能所必须具备的基础业务，也是用户卡管理模块的核心。

扩展业务管理模块用于为各类扩展业务提供定制服务。由于电动汽车业务属于新兴产业，其发展仍在探索之中，各地可能会根据当地运营环境而对用户卡有截然不同的定位，电子钱包业务支持即是一例。当前浙江省内的电动汽车运营站点几乎全部使用在线充电桩，可以直接扣除客户预存在运营系统内的余额，因而对用户卡电子钱包的功能实现考虑较少；江苏省等地则存在离线桩的情况，因而对电子钱包功能有所要求。在功能实现上，电子钱包的应用势必会影响到用户卡卡片种类的选择，以及卡基电子钱包相关的法律法规和具体业务操作等问题，毫无疑问会加大业务的复杂性和系统建设成本。因此，是否选用扩展业务管理模块中的相关功能，需要根据当地电动汽车产业发展背景和运营环境来选择。

2.3 辅助管理模块功能设计

辅助管理模块是用户卡管理的通用支撑管理模块，包括各种基础控件、接口管理、安全控制和通用信息查询等辅助功能。

3 电动汽车用户卡管理应用

基于本用户卡应用模型设计的电动汽车智能充/换电服务网络运营管理系统（以下简称运营系统）已在浙江省上线运营。经历“杭州试点示范运营”、“苏沪杭互联”及“杭嘉湖金绍五地互联”项目实践，实现了从地市运营管理至省级管理、跨省运营的蜕变，其设计理念在实践中不断趋于成熟。目前，浙江省运营系统管理充/换电站89座，纯电动汽车320余辆，充电桩1 026个，累计服务次数达114 539车次。

从实践效果来看，本用户卡应用模型能够较好地适应包括里程计费、电量计费在内的多种计费方式，并能根据客户需求实现灵活的账务处理和账单管理功能。从未来发展角度考虑，车、卡、账户三主体非固化的对应模式有利于电动汽车业务扩展，在探索租车服务或面向私人用户充/换电服务时，可根据需求个性化定制对应的业务关系；模块化的设计理念有助于在持续发展的智能充/换电网络服务体系中保障功能的稳定性及良好的适应性。

4 结语

作为新兴产业，电动汽车业务仍在不断发展，其业务模式根据不同发展阶段和业务需求也会发生变化。电动汽车用户卡管理模块在应用模式和功能设计上，必须兼顾业务的稳定性与灵活性，并具备良好的可扩展性，以适应业务发展变化。因此，结合电动汽车用户卡应用模型，设计用户卡功能体系，在保障当前业务运营稳定性的前提下，还要为未来业务发展预留足够的空间，满足未来业务发展变化需要，更好地促进电动汽车产业发展。

[1]辛克伟，周宗祥，卢国良.国内外电动汽车发展及前景预测[J].电力需求侧管理，2008（1）：75-77.

[2]胡伟，丁宇飞，刘芳.变直接售电为电池租赁服务——供电企业在电动汽车产业中的定位及相关问题[J].电力需求侧管理，2009（4）：63-64.

[3]严晓燕.基于RFID预付费支付系统在充电站中的应用[J].电力信息化，2010（7）：97-99.

[4]李元忠.射频识别技术及其在交通领域的应用[J].电讯技术，2002（5）：5-9.

[5]张伟华.杭州“换电模式”电动汽车商业化运营走向规模化[N].国家电网报，2012.9.17.