电动汽车充电系统的优化设计研究

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电动汽车充电优化研究现状

作者：陈浩然

来源：《科学导报·学术》2020年第16期

摘 ;要：能源转型是目前全球面临的重要挑战，而交通行业电气化是能源转型的重要环节。近些年全球电动汽车得到快速发展。而随着电动汽车保有量的增加，诸多由于电动汽车充电产生的问题开始浮现，如集中性充电对电网负荷的增加等。因此需要对电动汽车的充电行为进行优化。本文对电动汽车充电行为优化进行相关分析及研究总结，为相关研究提供借鉴。

1.引言

随着经济发展，传统化石能源的快速消耗伴随着大量的污染排放，造成全球气候变暖，引发严重气候灾害，同时，传统化石能源日益枯竭，导致全球环境恶化和能源紧张。为了缓解气候变化，全球能源系统必须经历深刻的转变，从主要基于化石燃料的能源系统转变为效率更高的基于可再生能源的系统。终端能源部门的数字化、分散化和电气化是被国际能源署认为的推动能源转型的三大趋势。其中交通运输行业的电气化是重要部分。电动汽车在运输领域有两个主要优势：首先，电动汽车以电作为动力驱动汽车使用更便宜的燃料，这意味着每公里的电力成本通常低于汽油或柴油的成本。其次，电动汽车几乎无污染排放。它们有助于减少颗粒物质和噪音排放。

随着交通运输行业的转型，电动汽车提供了一个可以将更多的可再生能源引入整体发电组合可行的机会。然而，与传统电网负荷性质不同的电动汽车充电负荷，受到电动汽车充电行为与用户使用习惯的影响，在时间上和空间上均有随机性。随着电动汽车产业的发展，电动汽车占比越来越高，大规模电动汽车同时接入电网进行不受控制的充电，将会带来突然性的高峰负荷，不利于电网的安全运行。因此，通过不同的策略手段，充分利用电动汽车负载灵活性，调控电动汽车充电，使无序充电向有序充电转化，进而缓解对电网运行产生的不利影响。

2.电动汽车有序充电策略研究

目前，充电功率控制和充电时间控制是电动汽车有序充电策略的两大方向。

电动汽车智能充电系统设计

【摘要】随着电动汽车的普及，智能充电技术也受到了广泛关注，如何设计出可靠、安全的充电系统是解决电动汽车高压安全和延长续驶里程的关键技术。本文设计了一种以220V交流慢充为核心的智能充电系统，围绕该系统开发了硬件接口、软件控制策略和故障容错控制策略。

【关键词】电动汽车;智能充电;充电桩

1.引言

高速发展的汽车工业与高速增长的汽车保有量使我国能源与环境正面临着严峻挑战，发展电动汽车已成为保障我国能源安全和转型低碳经济的重要途径。电动汽车必将成为未来的主要交通工具之一。近年来，随着各国政府和社会各方面对电动汽车重视程度的不断提高，电动汽车技术得到发展，成本得到控制，一批装备了先进动力电池的电动汽车已进入市场销售。因此，随着电动汽车的大批量产业化，作为电动汽车核心技术的充电技术，对电动汽车产业的发展、整车安全及可靠性至关重要，建立完善的充电策略对电动汽车的发展与产业化有着重要意义。本文对目前较为流行的充电方式的优缺点进行了系统分析，提出了220V交流慢充是适合我国发展现状的充电方式，并设计了一种以220V交流慢充为核心的智能充电系统，围绕该系统开发了硬件接口、软件控制策略和故障容错控制策略。

2.系统设计

目前电动汽车的电力补充方式有三种，分别为220V交流慢充、直流快速充电和电池快换。220V交流慢充又分为家庭式充电与充电桩充电两种方式。家庭式充电为使用家用供电插座（即两相三线交流220V），一般充电时间为3～6小时。它可充分利用电力低谷时段进行充电，降低充电成本，适用于电池容量不大的乘用电动车。其优点是可延长电池的使用寿命，且不需要增加额外的充电设备，对电网的改造最小。但充电时间较长，且用电量统计困难。

充电桩充电是使用220V/32A供电能力的充电桩充电，一般充电时间为3～6小时，适用于乘用电动车进行充电。其优点为充电地点更具有灵活性[1]，且易于统计用电量。但需增加充电设施，需要专用充电场地。直流快速充电是以较大电流短时间为电动汽车提供充电服务，在几十分钟内就可充电70%～80%。

第３６卷第４期　Ｖ０１３６　Ｎｏ．４　长春师范大学学报　

￣ｕｍａｌ　ｏｆ　Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　２０１７年４月　Ａｐｒ．２０１　７　

电动汽车车载充电系统逆变电路的研究　

陈丽颖　

（绥化学院，黑龙江绥化１５２０６１）　

［摘　要］电动汽车是环保和节能产品的研究热点之一。良好的充电技术水平是其稳定运行的前提　条件，并且直接影响汽车产业的发展前景。本文提出了车载充电系统的逆变电路主电路图，针对逆　变电路考虑输出谐波少并且减少噪声的设计原则，对逆变电路的主电路进行了设计，并对部分参数　进行了计算。然后利用ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ软件对逆变电路输出的电压和部分电路的损耗进行仿　真、对比，从而提　了系统电路的优化方法，验证了理论分析和方法的正确性。　［关键词］车载充电系统；ＤＣ／ＤＣ变换器；ＳｉＣ；ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ　［中图分类号］ＴＭ９１２　［文献标志码］Ａ　［文章编号］２０９５—７６０２（２０１７）０４—００３４～０４　

电动汽车环保节能的优越特性，使其成为当今世界工业产品研究的热点。充电技术一直是电动汽车稳定　运行的关键技术之一，也是当今研究者们关注的热点。而国内外文献较多研究充电系统的设计结构…，也有　对充电系统的充电程序进行详细研究与设计　Ｉ４　Ｊ。然而，对电动汽车充电系统的效率和控制精度相关问题的　

系统研究却很少。本文首先对车载充电系统进行整体设计，对部分电路进行参数计算及优化，并通过对逆变　电路输出电压波形及充电电压波形的仿真进行验证。　

１　系统整体设计　本文研究的车载充电系统的主电路输入电压为２２０Ｖ，最大功率值可输出为４ｋＷ，输出电压最高达４５０Ｖ，　最大输出电流可达１２Ａ；充电系统主电路结构前级为Ｂｏｏｓｔ型ＡＰＦＣ电路，对功率因数进行校正；可对充电系　统的控制精度进行全面调整，包括稳压精度和稳流精度都会有较大的提升；后端为全桥逆变电路　，由于其　

务Ｉ　匐　似　

纯电动汽车动力驱动系统参数优化设计及性能　

仿真研究　

Ｐｕｒｅ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｄｒｉｖｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｓｔｕｄｙ　

吴敏　大职　

ＷＵ　Ｍｌｎ　

（重庆工贸职业技术学院信息工程系。重庆４０８０００）　摘要：纯电动汽车动力驱动系统的参数设计，如电池容量、电动机功率、传动比以及它们之间的合理　匹配，对纯电动汽车的续驶里程和动力性等者隋显著的影响。本文主要研究将优化理论应用到　纯电动汽车动力驱动系统的优化设计中，以实现驱动系统各个部件参数的最佳匹配，充分发挥　纯电动汽车整体性能，通过仿真试验证明了该方法的正确性和有效性。　关键词：纯电动汽车；参数；设计；性能仿真　中圈分类号：ＴＨＩ　２２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１　００９—０１　３４（２０１　２）０５（下）一Ｏ１　２４—０５　

Ｄｏｉ：１　０．３９６￣ｌ／Ｊ．ｉｓｓｎ．１　００９－０１　３４．２０１　２．５（下）．３６　

０引言　

电动汽车动力驱动系统的设计应该满足车辆　

对动力性能和续驶里程的要求。车辆行驶的动力　

性能可以用以下四个指标来评价：　

１）起步加速性能。车辆在设定时间内由静止　

加速到额定车速或走过预定的距离的能力。　

２）以额定车速稳定行驶的能力。对电动汽车　

来说，蓄电池和电动机应该能提供车辆以额定车　

速稳定行驶的全部功率需求，并且根据我国的道　

路状况至少能克服坡度为３％的路面阻力。　

３）以最高车速稳定行驶的能力。在电动汽车　

上，电动机发出的功率应该能够维持车辆以最高　

车速行驶。　

４）爬坡能力。电动汽车能以一定的速度行驶　

在一定坡度的路面上。　

另外，电动汽车的蓄电池所输出的电能和电　

量应该能够维持电动汽车在一定工况下行驶额定　

的里程。　

本文项目以改造型纯电动汽车为例，对其驱　

动系统参数进行了的优化设计和性能仿真。