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对电动汽车智能充电的思考

发布时间:2019-01-18 11:35所属分类:理工论文浏览:1

摘要:使用常规石化燃料不仅会严重污染大气,且石化燃料属于不可再生的能源,储量不断减少,所以人们积极努力研发并生产电动汽车,发展电动汽车成为满足节能环保要求的必经之路。为推动电动汽车的广泛使用与持续发展,通过思考电动汽车智能充电要求,从智能充

  摘要:使用常规石化燃料不仅会严重污染大气,且石化燃料属于不可再生的能源,储量不断减少,所以人们积极努力研发并生产电动汽车,发展电动汽车成为满足节能环保要求的必经之路。为推动电动汽车的广泛使用与持续发展,通过思考电动汽车智能充电要求,从智能充电的模式、系统与服务这三个主要方面探究其实现策略,希望能起到参考作用。

  关键词:电动汽车,节能环保,智能充电

电子世界

  电动汽车凭借驾驶简单、零污染和零噪音等优势成为大家关注的焦点,然而电动汽车续航能力较弱,充电也不太方便,使得其大范围使用受到限制。如今,电动汽车将蓄能电池视作动力来源,如果电压较低就必须补给电能,只是电动汽车充电时间较长,通常为5~8h,必然会影响充电桩负荷、排队等候时间等,有必要实现智能充电,这对电动汽车的使用与发展有重要意义。

  一、电动汽车智能充电要求

  对电动汽车而言,要想安全快速的充电,就应满足几项智能充电要求。[1]这主要包括:一是智能充电应有安全性保障,在电动汽车充电环节保证不会使电网和四周的人、物等受到伤害;二是智能充电应具有快速充电的特性,快速提高电动汽车续航能力;三是智能充电要便于携带,方便电动汽车随时随地充电,提升充电便捷性;四是智能充电要拥有实时监测和保护的功能,实时采集、监控电动汽车安全状态和电池电量等数据,预防在充电时因过压或者是过流而损坏充电系统。

  二、电动汽车智能充电的策略建议

  (一)应用集中智能充电模式

  随着电动汽车使用数量持续增多,建设配套充电设施势在必行,不仅要有快速充电桩,还应建设大型充电站、有充电功能的停车场等集中充电设施,电动汽车集中智能充电模式也因此得到大力的研究,应用也越来越广泛。在集中智能充电模式中,通过控制器管理充电站接入的电动汽车的充电行为。[2]

  假设每一辆电动汽车在智能电网的环境下驶入充电站,就会对应一台充电机,通过控制器就能检测、记录充电机上关于电动汽车的信息,涵盖驶入时间、预计离开时间、荷电状态、电池额定容量等。其中的预计离开时间主要由电动汽车充电用户选择,向控制器反馈信息,其他参数就由充电机自动检测。该智能控制器还可以和电网交换信息,获得负荷预测信息,且在收集信息之后进行计算,得出每一辆电动汽车在每一个时间段的充电功率,把相应的指令发送给充电机,由其执行。

  在开始每一个时段时,集中智能充电模式中的控制器都会刷新数据,只要电网负荷的预测值发生变化,抑或是检测到接入新的电动汽车或有新的电动汽车离开,就会更新控制器数据库,进行优化计算,得到电动汽车在各个时段的充电安排,严格执行。在结束一个时段之后再次将数据刷新,如果数据不变,就基于上一次优化结果继续安排充电,如果数据有变,则要依据数据再次优化,明确下一个时段的电动汽车充电安排。

  (二)加强智能充电系统建设

  当下的电动汽车智能充电系统分为无线充电、依托机械臂自动充电这两种,前者虽然节省空间,但电磁损耗较大,后者虽然充电效率高,但成本高昂,占地面积较大。为解决该难题,应尝试设计依托水平关节机器人实现智能充电的自动化系统。

  这一系统主要由车载部分和地面部分组成。对于车载部分,它由充电插座、充电口防护门共同组成,后者具备开门与关门两个状态。充电口防护门的开门过程为:控制器接收开门信号之后通过电机带动丝杠进行正转,平行四边形机构也向右运动,同时受到弹簧拉力的作用向上运动,下连杆和前竖直连杆的夹角减小,分离门盖和密封圈。

  当连杆在丝杠的带动下推拉向右运动一段距离之后,下连杆有限位功能的凸起就和前竖直连杆有限位功能的凸起接触,夹角不再减小,推拉轴向右继续运用,达到一定距离之后触发滑槽后限位开关,使电机停止转动,完全打开充电口门。

  充电口防护门的关门过程为:控制器在接收关门信号之后,丝杠在电机的带动下反转,连杆向左运动,在达到一定距离之后,前竖直连杆接触挡块,向下滑动,下连杆也因此向下运动,夹角减小。此时连杆推拉轴接着向左运动,由上销轴将前限位开关触发,使电机停止转动,将门盖和密封圈压紧,前竖直连杆上限位凸起接触上竖直连杆上限位凸起,夹角不再减小,闭合充电口门并将其锁死。

  通过使用弹簧和平行四边形机构的组合,由一个电机对两个自由度运动进行控制,减轻控制难度。对于地面部分,它由辅助定位块、自动充电装置、保护装置共同组成。辅助定位块的作用依次是辅助定位,降低电动汽车充电口波动范围,从而缩短对接时间,而保护装置的作用在于保护地面智能充电装置,避免误压。

  自动充电装置则由升降机构和旋转机构、导轨、插头组成,升降机构的原动机是直流减速电机,通过丝杠螺母把旋转运动变成直线运动,不仅结构紧凑,并且运行平稳;旋转机构的原动机是步进电机,易于控制,定位精确度较高;导轨的原动机也是步进电机,传动元件则是同步齿形带,把旋转运动变成直线运动,控制简单,能实现高精度定位。

  (三)提供有序智能充电服务

  以最优经济运行为基础的电动汽车有序智能充电主要是基于智能充电模式下电压偏移与功率损耗最小化展开的,也可基于充电成本最小或负荷波动最小为目标进行优化。有序智能充电服务策略不仅能减小功率损失,还能降低峰荷需求,从而提高负荷率,减小充电对电力系统经济运行与可靠性的不利影响。

  以时空维度为基础的有序智能充电则突出电力系统侧应对电动汽车充电负面影响的策略,从时间和空间这两个维度加以调控,提供控制电动汽车充电时间、实施电价政策引导、最优充电站选址定容等,减小峰谷差,降低电压偏移与功率损耗,使充电成本达到最小化,在各个充电站之间实现有序均衡充电,提升电力系统运行的经济性、可靠性与电能质量,服务于大量电动汽车接入充电。

  三、结语

  电动汽车能解决石化燃料消耗问题,它在不久的将来会广泛存在于人们的生活当中,相比无序充电情景,智能充电策略能有效降低用户充电成本,改善配网电压状况。对电动汽车应用集中智能充电模式,加强智能充电系统建设,同时提供有序智能充电服务,能更好的满足其安全、快速、便捷等充电要求,提高电动汽车续航能力,为电动汽车的广泛使用和可持续发展提供强有力的支撑。

  参考文献:

  [1]孙景,李建华,王利强.试论电动汽车智能充电桩管理方案[J].电子世界,2017(14):90.

  [2]郑言冲,肖新平,文江辉,等.电动汽车智能充电策略研究综述[J].集成技术,2015(01):83-91.

  推荐期刊:中国电子学会主办的《电子世界》月刊,2002年版96页,期发行量近十万份,读者遍及全国30个省,市、自治区。《电子世界》全方位推崇E时代大众电子科学意识,传播电子领域的新知识,新技术及新信息。适合具有初级以上电子学知识的各阶层人士阅读。

  

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