过去几十年改变了全球经济、自然和人类的游戏规则。与新冠病毒相关的医疗保健问题、生态崩溃和欧洲能源危机是我们经历过的一些例子。
任何能够使人们乃至企业进入可持续运营状态的创新都会受到政府的特别关注并引起现代社会的兴趣。电动交通系统的开发就是此类创新之一，其生产受到国家机构的积极支持，同时受到严格监管。
这给利用可持续发展相关创新的制造商和技术提供商造成了障碍。一方面，他们有资格申请国家资助以促进其发展，另一方面，他们必须遵守不断变化的行业要求。
在本文中，我们讨论美国和欧洲的电动汽车标准。故事的中心部分将致力于电动汽车 (EV) 充电器作为全球电动汽车基础设施和智能汽车采用的关键要素。
电动汽车充电行业概况
国际能源署(IEA)今年的全球电动汽车展望报告显示，2021年电动汽车占全球汽车销量的近10%，是2019年市场份额的四倍。随后，公共电动汽车充电器的安装没有显示出放缓的迹象。 IEA 的数据显示，2021 年全球可用公共电动汽车充电器的数量比 2015 年增加了近 40%。
与此同时，麦肯锡观察到充电能力差距，预测到2030年，欧盟国家和美国每年的能源总需求将达到1320亿千瓦时。相比之下，2020年，这两个地区的总需求仅为100亿千瓦时- 小时。
正如我们所看到的，一方面，新兴的电动汽车行业创造了对新型电动汽车充电基础设施的需求，并为投资者提供了巨大的机会。另一方面，同时连接到充电基础设施的大量电动汽车会给电网带来巨大的负载，并使我们回到我们正在努力解决的能源消耗问题。
为什么要智能电动汽车充电？
智能充电已成为优化电动汽车充电站能源消耗的一种方式。智能充电是电动汽车和充电站之间数据驱动的通信模型，为相关各方提供有关充电过程和能源使用的见解。
智能电动汽车充电旨在创建智能基础设施，通过利用电动汽车并减轻电网运营商的压力来促进绿色能源运动。事实上，智能充电可以让数千万辆汽车在不破坏当地能源网络的情况下运行。
通过智能充电，每个人都可以通过更明智地利用可再生能源来获益：
对于电动汽车驾驶员来说，智能充电是一种通过了解何时是最佳充电时间来省钱的方法。
对于电网运营商来说，智能充电是监控电网负载变化并防止过载的一种方法。
对于政府而言，智能充电是通过优化当地企业和个人的能源消耗来促进可持续发展的一种方式。
政府通过发布规则来控制参与电动交通基础设施开发的各方来控制可持续发展运动。遵守这些电动汽车充电规则成为充电制造商必须遵守的要求，也是软件开发商必须考虑的问题。
欧洲和美国电动汽车充电标准
让我们概述一下改变游戏规则的标准和电动汽车智能充电法规，它们定义并伴随着美国和欧洲市场智能充电的采用。
欧洲
欧洲是电动汽车生产和采用的全球领导者之一。麦肯锡估计，欧洲公共电动汽车充电站的数量可能在短短几年内翻两番。
欧盟推出的一系列旨在减少未来几年交通运输二氧化碳排放的举措推动了欧洲智能电动汽车充电的采用。
2019年12月提出的《欧洲绿色协议》确认欧盟成员国认识到气候变化的紧迫性，并同意欧盟进一步转型为“资源节约型经济体”。特别是，这意味着减少温室气体排放并在不依赖不可再生资源的情况下实现经济增长。
欧洲绿色协议的结果是 Fit for 55 一揽子计划。这是一项明确的指令，要求到 2030 年将欧洲的二氧化碳排放量减少至少 55%。
为了帮助欧洲实现预期结果，2021年7月，欧盟委员会提出了替代燃料基础设施法规（AFIR）。这是对绿色协议的直接回应，其中包含未来十年公共收费的立法框架。根据这项规定，欧洲所有新的公共充电站都必须实现数字连接并具备智能充电功能。
整个智能充电概念和创建数字连接电动汽车基础设施的需求为技术提供商带来了开发分布式系统所需的复杂解决方案。
另请阅读：Rust 用于分布式系统开发和其他技术用例
美国
美国电动汽车的采用是在联邦目标的背景下进行的，该目标是到 2030 年使美国生产的所有汽车中有一半是电动汽车。麦肯锡表示，实现该目标将意味着美国的电动汽车保有量将接近 4800 万辆。
这种加速电动汽车采用的愿望记录在两党基础设施法 (BIL) 中，并得到国家电动汽车基础设施 (NEVI) 公式计划的支持。他们描述了美国电动汽车提供商需要实施和遵循的电动汽车充电标准。
也就是说，引入这些新标准的前提是通过引入以下举措来重新思考电动汽车充电生态系统：
使用联邦政府分配的预算（75 亿美元）开发国家的电动汽车充电基础设施
安装 50 万个与所有车辆和技术兼容的公共充电器
通过将充电基础设施扩展到低收入城市地区和农村地区，使电动汽车充电变得容易
创建一个跨州网络，用于收费提供商之间的通信，并通过引入单一支付系统来确保互操作性
通过引入类似的技术要求（速度、容量等）来利用智能充电技术
为了建立统一的流程，电动汽车充电提供商应该明智地利用上述举措。另一方面，美国联邦政府为电动汽车充电提供商提供了利用联邦资金的机会。这就是技术提供商通常有兴趣获得 FedRAMP 认证的原因。
联邦风险和授权管理计划（FedRAMP）由美国政府设立，旨在实现云产品和服务的安全评估、授权和持续监控的标准化方法。
获得 FedRAMP 认证意味着遵守与第三方提供商和技术集成相关的一系列严格要求，这些要求被美国政府视为安全和进步。同时，FedRAMP 为服务提供商提供进入新市场并成为其中领导者的独特机会。
Volodymyr Dombrovskyi，Yalantis Node.js 技术主管
欧洲和美国对智能充电站的需求不断增长，为初创企业创造了机会，并为市场巨头制定了新规则。
全球采用的电动汽车充电标准，以符合
为了响应政府法规，在工程层面出现了一系列技术要求。总体而言，全球电动汽车开发商都满足这些电动汽车充电协议和标准。
OpenADR（开放式自动需求响应）是一种基本的智能充电标准，负责在需求高峰期间管理和平衡系统的能源。 OpenADR 定义了当电网突发事件威胁供需平衡且需要减少负载时要采取的一组具体行动。从技术角度来说，OpenADR 2.0 促进了需求响应（DR）和分布式能源（DER）的自动化和标准化。除了管理不断增长的能源需求外，该标准还允许分散能源生产，并允许客户控制未来的能源消耗。
OCPP（开放充电点协议）是定义电动汽车充电站与中央管理系统之间通信的协议。 OCPP 是开放充电联盟为电动汽车市场开发的标准。其主要目标是确保基础设施的互操作性，从而优化运营成本并保护系统免受最常见的攻击，例如服务器劫持、通信窃听和充电站假冒。最新的协议版本 OCPP 2.0.1 包括与协议安全、ISO 15118 和智能充电相关的改进。
OCPI（开放充电点接口）管理充电站运营商和电动汽车提供商之间的通信。 OCPI 是一种协议，可实现电动汽车驾驶员的漫游自动化，并确保他们与电动汽车充电网络的顺利通信。简而言之，这种电动汽车充电标准允许驾驶员在不同的网络上为电动汽车充电，而无需使用任何特定电动汽车网络提供商的移动应用程序。通过 OCPI，驾驶员可以访问充电站及其数据，包括充电站位置、无障碍定价和实时计费。
OSCP（开放智能充电协议）是一种电动汽车充电协议，允许实时预测当地电网容量并将其传达给充电点运营商。使用该协议，服务提供商可以接收电网充电容量的预测，并根据该预测生成电动汽车充电配置文件。这使得电网运营商能够优化可用充电能力的使用。
OCHP（开放清算所协议）支持计费管理系统和清算所系统之间的简单通信方法。使用此协议，清算所可以为与其连接的电动汽车充电提供商提供对其网络的访问。
OICP（开放式充电协议）是另一种电动汽车充电标准，它定义了全球最大的国际电子漫游网络 Hubject 上电动汽车服务提供商 (EMSP) 和充电点运营商 (CPO) 之间的通信。其目标是根据相关各方之间的合同关系，为电动汽车驾驶员提供可靠的漫游选项。
ISO 15118 是电动汽车与充电站之间数字通信的通用电动汽车充电器标准。它基于车辆到电网 (V2G) 技术，实际上定义了车辆与电网之间电力连接的通信接口。
上述所有协议都旨在通过遵循适用于电动汽车服务开发和分发的指南和开放标准，帮助充电过程中涉及的各方优化充电体验。
特定地区的电动汽车充电法规
总的来说，全球范围内所有电动汽车充电行业的要求都是为了简化驾驶员的充电过程以及智能利用能源。但各地收费标准和规定仍存在差异。
在美国，加利福尼亚州的电动汽车数量几乎占全国的 39%。加利福尼亚州被认为是最环保、最进步的州，遵循一系列与电动汽车基础设施开发和部署相关的要求。其中包括多单元住宅的电动汽车 (EV) 充电站政策、高速公路上的电动汽车充电站标志授权、住宅和商业租户的电动汽车充电站政策以及 CALGreen 建筑规范。
在英国，电动汽车充电基础设施的部署以及电动汽车的采用是由智能充电点法规定义的。遵守法规意味着在英国销售的家庭或工作场所使用的每个新标准电动汽车充电器必须配备一套智能功能，并满足与连接、隐私、非高峰充电和分阶段充电时间相关的一组特定要求。英国政府采用的电动汽车充电法规中要求充电器能够延迟充电最多 1800 秒，以防止电网过载。
荷兰已经采用了许多具体的电动汽车充电法规。该国每百公里电动汽车和充电桩的密度是欧洲最高的。荷兰电动汽车激励措施包括鼓励公司和个人采用电动汽车的补贴计划，以换取各种税收补贴。这些激励措施将该县的绿色能源运动提升到了一个新的水平，并促使地方当局通过引入需求驱动的方法来规范电动汽车充电基础设施的部署。这意味着所有充电器都应根据现有需求放置，并且它们的相关性应由充电点运营商验证。
在包括希腊在内的许多欧洲国家，所有电动汽车充电站都需要提供电子发票功能。这意味着司机为电动汽车充电后，发票应传输至互操作性中心并由总会计办公室 (GAO) 进行处理。希腊公共行政信息系统总秘书处发布了相应指令，旨在建立处理电子发票以进行费用审批、处理和支付的标准化流程。
这些和其他电动汽车充电法规影响充电提供商和基础设施开发商提供技术解决方案的方式，寻求扩大其全球影响力的电动汽车提供商应认真对待。
电动汽车充电器标准如何影响充电制造商和软件提供商
包括地方当局在内的各国政府不断推出的电动汽车法规旨在通过追求以下主要理念来重新思考充电体验：
让电动汽车充电变得触手可及
优化电动汽车充电站的能源效率
提供透明的电动汽车充电体验
为刺激快速有效的电动汽车采用提供额外条件
电动汽车充电制造商和软件提供商都必须遵守这些原则。对于充电器制造商来说，这意味着创建符合最新行业标准的充电站，而软件提供商则需要掌握前沿技术并找到智能架构解决方案来满足功能和技术要求。
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软件开发中如何遵守收费标准
让我们根据我们之前提到的特定地区行业标准的示例（电子发票）来了解如何构建兼容的电动汽车充电架构。
假设一家电动汽车提供商旨在将其地理覆盖范围扩大到希腊。在这种情况下，他们需要确保后端允许生成、发送和批准发票，然后将其发送给电动汽车驾驶员。此外，添加此类功能不应影响系统的性能指标，例如交易速度和吞吐量。
添加电子发票功能通常是通过与专用第三方服务（例如 Epsilon Net）建立集成来完成的。虽然实现的所有功能组件都以 API 的形式出现，但集成产生了一个严重的瓶颈，即同步数据处理。
为了确保在连接断开或系统遇到峰值负载时仍能生成、处理发票并返回给用户，集成还需要一些附加组件。从技术角度解决这个问题的一种方法是通过添加异步流并将部分操作移至队列来分配系统负载，如上图所示。
尽管每个实施都是独特的，并且满足任何特定要求都应该在开发开始之前进行彻底的业务分析，但与可靠的服务提供商合作是增强内部团队的一种方式。
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发布时间：2024年5月20日