电动汽车直流充电桩通信协议测试系统探索与设计

随着电动车日益普及,直流充电桩(非车载充电机)快速充电的主要充电基础设施被广泛普及,文章结合电动汽车直流充电桩充电流程、通信协议测试需求及基本流程,提出电动汽车直流充电桩通信协议测试系统设计构想,介绍其主要功能及实现过程。     

电动汽车交流充电桩测得值的不确定度评定

电动汽车交流充电桩是一种专为电动汽车动力电池充电的设备,随着中国新能源汽车的快速发展,大量充电站加速建设,对电动汽车交流充电桩充电工作误差的计量电桩检定、校准的需求越来越迫切,其检定、校准工作也成为了电能计量的新挑战。结合实际工作,对电动汽车交流充电桩测得值的不确定度进行评定具有重要意义。     

浅谈电动汽车充电桩设计思路

近年来,电动汽车凭借其零噪音、零污染、驾驶方便的优势赢得了越来越多的青睐,但电动汽车在长距离行驶过程中,存在充电不方便和续航能力较弱等缺点,进而限制了它的使用范围。目前所使用的电动汽车大多利用蓄能电池作为动力来源,蓄电池在持续供电之后会使电压变低,必须进行及时充电,否则会因亏电对蓄电池造成一定程度的损害。因此,进行电动汽车充电桩设计和建设具有非常重要的现实意义。本文从电动汽车发展概况出发,分析了电动汽车充电桩的设计要求,提出了电动汽车充电桩设计的思路,希望能对我国电动汽车充电桩设计建设起到一定的参考和借鉴作用。     

电动汽车充换电站系统优化设计

本文针对目前国内电动汽车充换电站建设设备优化选择方面存在的不足,结合传统充换电设备配置,从换电设备、充电设备的特点以及充电站的调试管理出发,深入浅出地进行探讨.分析、比较了目前几种换电模式的特点,为换电系统的优化设计提供了参考依据.在充电设备方面,提出了直流功率总线式充电系统(DPbus)的概念和设想.该系统可以优化充电系统的配置,降低功率损耗,实现电动汽车和电网之间的能量双向流动,为新能源的接入提供方便的接口,也为电动汽车产业和智能电网有机结合提供一个很好的解决方案.     

直流充电桩自动测试平台设计

近些年,为了推进新能源电动汽车行业的发展,国内各大城市都在着力建设直流充电桩等基础设施。由于传统人工或半自动化测试技术效率较低,且充电桩测试相对于电源测试来说复杂很多。企业迫切需要高效的自动检测平台快速检测大批量的充电桩,从而满足生产的需求。因此,研究与设计直流充电桩自动测试平台对解决上述问题具有重要意义。该文按照国家标准设计两代电动汽车直流充电桩自动测试系统。第一代测试平台每次仅可测试一台直流充电桩,第二代自动测试站可以同时测试多台直流充电桩。同时该文在自动测试软件的优化问题上提出组合测试及电气特性测试的优化策略。     

电动汽车AC-DC电能变换器整流方式介绍及仿真

首先对电动汽车的充电装置和其电能变换部分进行了介绍,并分析了半波整流、全波整流和桥式整流3种整流方式各自的原理和优缺点,重点介绍了桥式整流这种在汽车充电装置上应用较多的整流方式,最后运用MATLAB软件对功率较大的直流和交流充电桩桥式整流过程进行了仿真模拟。     

电动汽车充电桩设计智能优化

随着石油资源的枯竭和全球能源结构的战略转型,以电动汽车为代表的新能源汽车将逐步取代传统的燃油车成为轿乘用车市场上的主流。电动汽车作为新能源车的代表在其中占据着较大的比例,做好电动汽车充电站的建设将会对电动汽车市场的快速发展提供强大的助推力。电动汽车充电桩是电动汽车充能的重要设备,应当积极开展对于电动汽车充电桩的研究以便提高电动汽车充电桩的智能化水平,将电动汽车充电桩输出的电能曲线控制在电动汽车车载电池所能接受的最佳曲线,提高电动汽车的使用寿命。     

基于区块链技术的充电桩运维系统研究

随着环保节能理念的不断深入,电动汽车得到了人们的青睐,电动汽车的推广范围和规模越来越大,在该趋势下,人们对充电桩的需求也在不断提高,因此加强运维系统建设,提高管理水平具有重要的现实意义。基于此,该文首先对区块链技术的应用原理展开分析,在该基础上探讨区块链技术和充电桩运维系统融合的应用价值,并且探讨了基于区块链技术的充电运维系统相关功能的优势,推动区块链技术在充电运维系统中的应用。     

电动汽车直流充电设施电能计量装置研发

电动汽车作为新能源汽车的主要成员,在目前环境污染、传统能源枯竭的背景下受到人们的广泛关注。电动汽车从提出以来一直受人推崇却没有得到推广的原因就是其充电的局限性,在这种情况下,电动汽车直流充电机应运而生,其以充电速度快的优势得到推广。本文主要对直流侧的计量方法进行研究,通过模拟含有带限白噪声的直流信号采用均值法选取直流计量时的样本量,利用瓦秒法计量电能,搭建精度在0.05%的直流电能计量系统。在上述理论分析和平台搭建的基础上,分别在实验室和充电站的现场进行了系统的测试。     

电动汽车智能充放电控制与应用综述

随着电动汽车规模的增大,电动汽车接入电网对电力系统运行与控制的影响不容忽视。电动汽车作为一种可控负荷,对其进行充放电控制可以有效削弱充电负荷带来的不利影响,同时还能起到削峰填谷、促进新能源消纳的作用,这将成为电力系统运行控制的一种重要手段。给出了充电负荷建模需要考虑的因素,总结了建立电动汽车负荷预测模型的方法。归纳了电动汽车参与电网调度的可行方法,并分析了不同方法的特点。同时,为了提高电动汽车参与调度的积极性,介绍了用区块链完成电动汽车电力交易的架构与方法。最后,对尚未解决的问题和可能的研究方向进行了讨论。     

An ultrafast electric vehicle charging station as an object of decentralized power engineering

In developing technologies of ultrafast (within 5 min) electric vehicle charging, problems occur related to the power supply. The charging station, an analog of a refueling station, should have an extremely irregular load with a high peak power. It might be located far from the possible point of connection to the power grid and should represent an object of decentralized power generation by means of an electrical energy storage system. We consider and compare an autonomous gas-turbine facility and a lead-acid battery as the possible power supply. We found an averaged statistically optimal relation between the gas turbine power (or the contracted power) and the battery capacity providing for minimum expenses, reduced to the service life, for creation and exploitation of the station of ultrafast charging of a given number of electric vehicles per day.     

考虑V2G模式的电动汽车与可再生能源协同调度

为减小地区电网负荷峰谷差,增强电力系统接纳可再生能源的能力,同时提高电动汽车用户响应积极性,以地区电网等效负荷波动最小和用户充电费用最低为目标函数,建立了考虑电动汽车与电网互动(vehicle-to-grid,V2G)模式并计及风电和光伏出力的多目标协同调度模型,以合理安排电动汽车的充放电行为.定义了各目标的隶属度函数,通过运用最大模糊满意度法,将该多目标优化问题转化为单目标非线性优化问题,并应用自适应权重粒子群寻优算法进行求解,得到最优调度方案.算例结果验证了模型的有效性和求解方法的可行性.     

加快我国新能源汽车动力电池回收利用的建议

在国家政策引导和支持下,我国新能源汽车产业发展迅猛,预计到2020年新能源汽车保有量将超过500万辆。随之而来的新能源汽车动力电池回收利用问题成为行业内的重大议题。动力电池如不进行有效回收处理,将造成严重的环境污染及资源浪费。美、德、日等发达国家均已提前布局动力电池回收领域。本文对我国新能源汽车动力电池回收利用存在的问题开展深入分析,为我国加快动力电池发展提出具体的建议。     

考虑电量消耗的车辆调度优化研究

基于电动汽车电量消耗特性,考虑电动车里程、载重、顾客服务时间窗等约束,建立以配送总成本最小为目标的电动车调度优化问题模型;利用自然数编码的遗传算法,求解出电动车的配送路线以及车辆的充电计划,再结合枚举法,在配送中心运营时间内以10 min为时间间隔,计算出配送车辆惩罚成本最小时的最优发车时刻。最后结合算例,验证该模型和方法的有效性、正确性。     

燃料电池汽车能量管理系统运用复合模糊逻辑控制的研究

合理分配不同动力源的输出功率是燃料电池汽车能量管理的重要环节。针对"燃料电池+蓄电池（FC+B）"混合动力汽车,提出一种用复合模糊逻辑控制的能量管理策略。该策略根据负载需求功率、蓄电池当前荷电状态（state of charge,SOC）以及目标区SOC动态调整功率分配。通过MATLAB/Simulink对所提出的复合模糊逻辑控制进行验证。仿真结果证明,当蓄电池SOC适中时（以H_SOC表示荷电状态值,当H_SOC=60%时）,SOC在复合模糊逻辑控制策略与功率追踪策略下变化基本相同,但前者的氢耗量减少0.54 g;当蓄电池初始SOC较低或较高时（分别以H_SOC=39.8%和H_SOC=80.2%为例）,相较于功率追踪策略,该策略使蓄电池SOC逐渐接近目标区。运用复合模糊逻辑控制可以降低混合动力系统的总能耗,提高系统的效率,控制更加灵活,具有一定的实用价值。     

Formation of free-charging industry alliance for new energy vehicles

At present, the further development of new energy vehicles industry is hindered by limited consumer’s participation or capital investment. Therefore, a new multilateral model of cross-industry alliance needs to arise. The advanced charging technology of Internet-distributed mobile energy can link up with many market participants closely and form an effective and multilateral win-win cross-industry alliance. This new industry alliance can realize unexpected multiple goals, for example, (1) consumers who have purchased new energy vehicles can avail free charging; (2) potential vehicle buyers can be encouraged to use new energy vehicles; (3) the new energy vehicle manufacturers can expand their production scale; (4) the new energy vehicles sellers (4S shop) can expand their sales volume; (5) large shopping malls can attain more income; (6) financial institutions can absorb more deposits; (7) governments can further promote low-carbon traffic. This article analyzes the cross-industry alliance and its forming mechanism.     

Electric vehicle battery charging framework using artificial intelligence modeling of a small wind turbine based on experimental characterization

The objective of this paper is to develop a generic electric vehicle battery charging framework using wind energy as the direct energy source. A robust model for a small vertical axis wind turbine based on an artificial neural network algorithm is used for predicting its performance over a wide range of operating conditions. The proposed framework can be implemented at any location worldwide where full prediction of the wind signature is perfectly obtained. In this paper, a small vertical axis wind turbine has been experimentally characterized at different operating conditions, where measured data, output power, and torque have been used to build the model. Once the model has been developed, the model is inserted into the MATLAB/Simulink software tool to predict the charging performance of a battery for an electric vehicle. An rpm controller has been used to achieve the maximum generated power from the wind turbine across the day with various wind speeds. Hence, the generated power is fed to the EV battery charger to implement the constant current constant voltage charging protocol. The charging current reached the desired value in a settling time of 4.5 s, whatever the intermittency of the wind energy. The proposed application of wind energy to EV provides sufficient constant power supported by the utility grid.

Graphical Abstract

     

纯电动汽车冬季冷启动阶段热管理策略影响续驶里程分析

针对纯电动汽车冬季续驶里程严重衰减的问题,本文通过建立以电池产热、空调负荷为参数的汽车续驶里程数学模型,仿真分析冬季冷启动时,美国高速公路燃料经济性测试工况(HWFET)、新欧洲行驶工况(NEDC)、中国乘用车行驶工况(CLTC-P)三种行驶工况下热泵供暖及环境温度(AT)、舱内温度(CT)对整车续驶里程和车载电池的影响。经与实测数据进行对比,仿真与实验匹配度较好。研究结果表明:三种工况下,AT下降、CT上升均使续驶里程逐渐衰减;AT为0℃,CT为15、20、25℃时,CLTC-P工况续驶里程分别衰减21.46%、27.74%、33.19%;纯电动汽车冷启动时,三种热量分配策略对续驶里程影响不同,当热泵热量全部用于加热电池时能适当恢复电池电量,在NEDC和CLTC-P工况下,电池最大荷电状态(SOC)相比初始SOC增加了1.52%、2.03%,使用热泵能增加一定的续航里程。     

7Li MRI of Li batteries reveals location of microstructural lithium

There is an ever-increasing need for advanced batteries for portable electronics, to power electric vehicles and to facilitate the distribution and storage of energy derived from renewable energy sources. The increasing demands on batteries and other electrochemical devices have spurred research into the development of new electrode materials that could lead to better performance and lower cost (increased capacity, stability and cycle life, and safety). These developments have, in turn, given rise to a vigorous search for the development of robust and reliable diagnostic tools to monitor and analyse battery performance, where possible, in situ. Yet, a proven, convenient and non-invasive technology, with an ability to image in three dimensions the chemical changes that occur inside a full battery as it cycles, has yet to emerge. Here we demonstrate techniques based on magnetic resonance imaging, which enable a completely non-invasive visualization and characterization of the changes that occur on battery electrodes and in the electrolyte. The current application focuses on lithium-metal batteries and the observation of electrode microstructure build-up as a result of charging. The methods developed here will be highly valuable in the quest for enhanced battery performance and in the evaluation of other electrochemical devices.