基于边缘计算的电动汽车换电电池冗余度建模分析

针对电动汽车换电站电池冗余度和充电成本过高的问题,基于边缘计算建立了电动汽车换电电池冗余度分析模型。结合边缘计算与云计算技术,建立电动汽车换电电池冗余度分析的边缘计算平台,利用边缘节点A采集电动汽车用电信息,并将采集数据上传至云平台。云平台利用电动汽车换电电池充电优化控制模型,分析边缘节点B关联电动汽车换电电池冗余度;利用自适应遗传算法求解模型,实现电动汽车换电电池的充电优化。实验结果表明,该模型可有效分析电动汽车换电电池冗余度,将该模型应用于电动汽车换电站,换电站月充电费用降低幅度大于13%。     

基于有序充电的换电站电池冗余度研究

电动汽车大规模接入电网后,有序充电优化控制具有便于集中管理、抑制负荷波动、降低峰谷差和充电费用等优势,但同时也带来换电站电池冗余度增大的问题。文中针对换电模式,以抑制电网总体负荷波动为有序充电主要目标,采用自适应遗传算法,建立有序充电模式下换电站电池冗余度模型,并使用蒙特卡洛方法模拟电动汽车用户的用车需求。对比分析无序充电和有序充电模式下换电站电池冗余度仿真结果,表明该有序充电策略能够有效削减负荷波动,减小峰谷差,但也相应提升了换电站电池冗余度。     

换电模式下电动汽车电池充电负荷建模与有序充电研究

为了建立换电模式下电动汽车电池充电负荷及优化模型,对2种电动汽车换电模式即充换电模式和集中充电统一配送模式的结构、运营流程进行了分析。在满足用户换电需求的约束下,基于分时电价机制,提出考虑2种换电方式的以总充电费用最小为目标的第1阶段优化模型。第2阶段优化以第1阶段求取的最小充电费用为总充电费用的上限,以日负荷曲线波动最小为目标。以中国2020年充电负荷为例进行计算,对不同类型电动汽车采用不同的换电方式,并将换电模式与充电模式的充电负荷进行比较。计算结果表明,换电模式下无序充电情景峰荷较充电模式时增加较小,有序充电情景电网峰荷将不会增加,所提出的换电模式下有序充电模型能够有效减少充电费用及日负荷曲线波动。     

电动汽车充换电站换电池的有序充电优化

大规模的电动汽车充电负荷具有大功率、波动性和不确定性的特点,将给电网带来峰值增高、电压波动等不利影响。为了降低电动汽车充电负荷对电网的不利影响,建立了电动汽车充换电站换电池的充电优化模型。通过对换电池在充电过程中充电时间、充电功率和电池电量的实测数据进行拟合,得到了电动汽车换电池的充电特性。以此为基础,建立了电动汽车充换电站的换电池有序充电模型,该模型在满足充电机数量、电动汽车对换电池的需求、充换电站容量和变电站容量约束的前提下,最小化所属变电站负荷曲线的离差平方和,并应用遗传算法实现了有序充电模型的快速求解。以山东省某电动汽车充换电站为算例,证明了该模型的快速性、正确性和有效性。     

电动汽车电池及其充电问题

本文阐述了电动汽车电池的发展状况,并提出了各种充电方法,指出了大电流充电存在着多种问题。     

电动汽车车载电池充电控制器

在未来电动汽车将会占主导地位,采用车载电池充电控制器比非车载充电控制器具有更多的优势。本文提出了充电控制器的硬件设计方案,采用CAN总线与电池组通信,RS485与开关电源模块通信,传感器对电路进行监测,功率管对电流电压进行调节。采用一定的软件算法实现对功率管控制。电池组模块与充电控制器之间的通信采用SAE J1939协议。通过实验测试,该系统能够正常的运转,达到了预期的效果。充电控制器不仅可以根据电池组的特性采用合适的充电方案实现智能充电,而且能够监控电池组进行实时的保护。     

电动汽车整车充电模式与集中充电+换电模式的比较

对国内电动汽车发展期内整车充电模式与集中充电+换电模式进行比较,分别从用户使用、电池维护、车辆运行、电网影响、商业运营、站点建设7个角度进行研究分析,提出在现有条件下,电动汽车的电能供应方式宜以集中充电+换电模式为佳。     

电动汽车换／充电服务模式分析与研究

电动汽车是一种发展前景广阔的绿色交通工具,电动汽车换／充电设施为电动汽车提供能量补给,是电动汽车发展的重要基础支撑,也是电动汽车商业化、产业化过程中的重要环节。通过研究电动汽车动力电池充放电特性、换／充电服务模式等,指出适合电动汽车换／充电服务模式建设发展的方向。     

电动汽车换电站有序充电调度策略研究

大规模电动汽车无序充电行为会对电网经济运行造成影响,迫切要求实现有序充电技术。根据电动汽车换电站特点,提出了以换电站充电功率为控制对象的有序充电调度策略,建立不同目标函数的调度策略数学模型,并采用粒子群算法求解,得到次日优化充电计划。基于某地区负荷曲线进行算例仿真,验证了算法的有效性,比较了不同优化目标的调度策略对负荷曲线的影响,分析了优化目标函数值随换电站容量的变化趋势。结果表明,提出的换电站有序充电调度策略能够有效地减小电网峰谷差,提高负荷率,起到平稳负荷波动的作用。     

电动汽车铅酸电池无损充电系统设计

通过研究电动汽车铅酸电池充电系统的设计方法及改进机制,分析了目前铅酸电池组在给汽车充电过程中遇到的问题,改进了充电电路设计,完成了包括主电路、信号控制电路、信号采集电路、PWM脉宽调制电路和辅助电源电路在内的无损充电系统。设计的充电过程能够按照蓄电池厂家给出的充电曲线进行充电,制定的充电策略对于减小电池不一致性增大的趋势具有一定的效果,同时可以有效防止过充,延长蓄电池使用寿命。     

电力现货市场环境下电动汽车充换电站的优化调控策略

在构建新型电力系统的战略目标下,电力现货市场不断对电动汽车充换电站等需求侧资源提出新的需求与要求。基于南方电力现货市场系列试点规则,考虑现货电能量、调频辅助服务、多阶段需求响应等交易品种,建立了电动汽车充换电站的调控模型,设计了日前-日内-实时多阶段优化调控策略。日前阶段针对换电需求、调频调用电量和各交易品种价格的不确定性构建鲁棒优化问题,并采用二阶锥规划算法进行求解;日内阶段构建基于模型预测控制的滚动优化环节,实现对需求响应日内邀约的有效响应,同时改善日前调控计划的保守性;实时阶段以调控成本最低为目标,考虑需求响应实时邀约和电价波动,求解电池功率分配策略。仿真算例表明,所提策略可充分发挥充换电站的调节潜力,提升其经济效益。     

计及天然气管网压力能消纳的电动汽车换电池集中充电-配送策略

针对城市天然气管网压力能利用率低以及“集中充电,统一配送”模式下的换电池调度问题,提出考虑天然气管网压力能发电的换电池集中充电-配送优化策略。采用?分析法构建了天然气压力能发电模型,结合电池放电深度和充放电区间对电池寿命的影响,设计了分组类别下的配送车和换电池调度策略。考虑配送车行驶时的电能转换效率和受到的空气阻力、滚动阻力等物理因素,建立了配送车非线性能耗模型。在此基础上,计及软时间窗、配送车载重和续航里程等约束,以运输成本和时间惩罚成本最低为目标进行优化调度。算例分析表明：所提策略对城市天然气管网压力能的消纳水平高,实现了天然气压力能回收利用与换电池调度的有机结合,为天然气压力能在电动汽车换电模式下的高效消纳提供了参考。     

一种基于单元数量控制的电动汽车充换电站电池充放电策略

电动汽车充换电站兼顾电力系统电源与负荷的双重属性,因而,充分挖掘其柔性、灵活的供需电特性,对其做出合理的充换电决策,具有十分重要的现实意义。传统的充放电控制策略以连续的充电电量为决策变量,然而,受电池荷电状态与数量限制,此类模型的最优解往往难以与现实对应。由此,基于日前分时电价,本文提出双向能量交换下以电池充放台数为决策变量的充换电站充放电二阶段优化控制方法,方法第一阶段以充换电站运行的最小支出费用为目标,在其基础上,第二阶段以站内满充电池数量最大为目标寻求最优充换电策略。以实际山东焦庄充换电站为例,比较了无序充电与本文有序充放电的充电负荷及费用支出,分析了本文提出的以电池充放台数为决策变量和传统方法以连续充电电量为决策变量的优化结果的区别,验证了本文提出方法的有效性。     

国内首座光储式电动汽车充换电实验站的建设

针对国家电网公司倡导的“换电为主,插充为辅”的电动汽车充电模式,黑龙江省电力科学研究院开展了将电动汽车充换电站与光伏发电系统结合的相关研究,并建成和投运了国内首座光储式电动汽车充换电实验站.同时,也介绍了构建实验站各系统组成及工作原理,如光伏发电系统、蓄电池储能系统、电动汽车充换电站和站用负荷等.阐述了构建该实验站的意义.     

基于GA-PSO的电动汽车换电站时空双层充电优化策略

针对电动汽车(Electric Vehicle, EV)用户换电体验不佳、换电站备用电池组空闲、充电成本过高及配电网负荷特性恶化的问题,建立了兼顾EV用户、换电站和电网公司三方利益的时空双层充电优化模型。该模型采用双层时空解耦结构,上层模型以满足EV用户个性化需求为目标,重点解决空间尺度上换电站的选择问题。下层模型在时间尺度上采用一种两阶段优化策略,第一阶段以充电成本最小为目标重点关注电池组充电方案的制定问题,第二阶段虑及电网激励以配电网负荷波动最小和峰谷差最小为目标重点关注充电方案的优化问题。最后,采用Monte Carlo法模拟EV用户的换电需求,采用GA-PSO(遗传-粒子群算法)对提出的时空双层优化模型进行迭代求解。以某典型城区为例,仿真验证了所提模型与方法的正确性。     

Contactless charging and communication for electric vehicles

Charging batteries in electric vehicles needs to cover several aspects including electrical safety, the weight of an onboard charger, different types of chargers needed by different types of batteries, low line disturbance with high efficiency, and the influence of the charging process on the lifetime of the battery. Another important problem is the communication between the vehicle and the outside world during the charging process. This article describes a system combining energy transfer and signal transmission in one unit, which is able to solve all of the above-mentioned problems. Minimal power electronic components are installed in the vehicle. The system uses contactless energy transmission employing an inductive high-frequency coupler. The charging process is monitored and controlled by an onboard charge meter, which can communicate with the converter outside the vehicle via the signal transmission included in the inductive coupler. A laboratory setup able to transfer up to 5 kW was built to demonstrate the performance of the system. The efficiency of the overall system, including all filters, converters, and rectifiers, is at a power level of 5 kW better than 92%. The used gelled lead acid battery, 35 Ah and 288 V, was made from 24 battery modules     

电动汽车大功率充电设备的多段恒流充电方法

目前大多数电动汽车充电设备输出功率有限,所采用的充电方法较为简单,造成电动汽车的充电过程存在时间长、能耗高、温升大等问题。为了解决这些问题,本文设计了一种大功率充电设备,基于最优充电曲线,提出了一种电动汽车的多段恒流充电方法,并将此充电方法应用于大功率充电设备中。首先,设计了大功率充电设备的电气结构图;其次,根据动力电池的充电特性,给出了多段恒流充电方法的实现流程;然后,在大功率充电设备上,与传统的恒流充电方法和恒流恒压充电方法进行了实验对比分析。结果表明,多段恒流充电方法与传统的1C恒流充电和1C恒流恒压充电方法相比,能够缩短5%以上的充电时间,与传统的2C恒流充电方法和2C恒流恒压充电相比,可以降低50%以上的充电温升,并且能够在比较短时间内使电池容量达到80%,满足电动汽车快速充电的要求。因此,本文提出的方法能够均衡电动汽车动力电池的充电时间和充电温升,延长电动汽车动力电池的使用寿命,综合性能更优。     

纯电动汽车充电机模型

针对纯电动汽车充电机,使用传统建模方法对之进行统一建模相当复杂的问题,将充电机划分为若干级联子模块,分别研究各子模块二端口T参数等效模型,利用二端口T参数级联特性和各参数间的转换关系,推导出充电机在不同充电模式下的等效二端口模型。考虑到动力电池的负载效应,针对不同充电模式分别建立其带动力电池负载的模型并推导出用于稳态、动态特性分析和控制器设计的开环传递函数。该建模方法的优点是针对不同充电模式、不同的动力电池模型无需从头开始建模,只需改变对应子模块的参数即可得到新的模型。仿真分析和实验表明,等效二端口法是一种对充电机进行统一建模的有效工具,为充电机的分析和控制奠定了基础。