Battery Charger for Electric Vehicles based on a Wireless Power Transmission

In this paper,the case of a battery charger for electric vehicles based on a wireless power transmission is addressed.The specificity of every stage of the overall system is presented.Based on calculated and measured results,relevant capacitive compensations of the transformer and models are suggested and discussed in order to best match the operating mode and aiming at simplifying as much as possible the control and the electronics of the charger.

Overview of multi-stage charging strategies for Li-ion batteries

To reduce the carbon footprint in the transportation sector and improve overall vehicle efficiency,a large number of electric vehicles are being manufactured.This is due to the fact that environmental concerns and the depletion of fossil fuels have become significant global problems.Lithium-ion batteries(LIBs)have been distinguished themselves from alternative energy storage technologies for electric vehicles(EVs) due to superior qualities like high energy and power density,extended cycle life,and low maintenance cost to a competitive price.However,there are still certain challenges to be solved,like EV fast charging,longer lifetime,and reduced weight.For fast charging,the multi-stage constant current(MSCC) charging technique is an emerging solution to improve charging efficiency,reduce temperature rise during charging,increase charging/discharging capacities,shorten charging time,and extend the cycle life.However,there are large variations in the implementation of the number of stages,stage transition criterion,and C-rate selection for each stage.This paper provides a review of these problems by compiling information from the literature.An overview of the impact of different design parameters(number of stages,stage transition,and C-rate) that the MSCC charging techniques have had on the LIB performance and cycle life is described in detail and analyzed.The impact of design parameters on lifetime,charging efficiency,charging and discharging capacity,charging speed,and rising temperature during charging is presented,and this review provides guidelines for designing advanced fast charging strategies and determining future research gaps.

Review on Optimization of Forecasting and Coordination Strategies for Electric Vehicle Charging

The rapid development of electric vehicles(EVs)has benefited from the fact that more and more countries or regions have begun to attach importance to clean energy and environmental protection.This paper focuses on the optimization of EV charging,which cannot be ignored in the rapid development of EVs.The increase in the penetration of EVs will generate new electrical loads during the charging process,which will bring new challenges to local power systems.Moreover,the uncoordinated charging of EVs may increase the peak-to-valley difference in the load,aggravate harmonic distortions,and affect auxiliary services.To stabilize the operations of power grids,many studies have been carried out to optimize EV charging.This paper reviews these studies from two aspects:EV charging forecasting and coordinated EV charging strategies.Comparative analyses are carried out to identify the advantages and disadvantages of different methods or models.At the end of this paper,recommendations are given to address the challenges of EV charging and associated charging strategies.

考虑奖励机制的电动汽车充电优化引导策略

随着电动汽车(electric vehicle,EV)的大规模推广,其无序充电严重威胁电网的安全稳定运行,积极引导EV用户参与充电优化策略,对于提高电网的安全稳定性具有重要意义。为此,基于充电优化管理调度思路,提出一种考虑奖励机制的EV充电优化引导策略,在分时电价的基础上,计入用户在降低电网负荷波动中的奖励机制,考虑充电位置固定、不确定用户的出行需求,确定EV的充电时间及充电位置,达到用户满意度最高的目的;利用EV动态响应的实时优化算法,对所提的优化调度模型进行求解。仿真结果验证了所提策略的有效性和可行性,该优化调度策略不仅能有效改善负荷低谷时段集中充电形成新的负荷高峰的问题,而且可明显降低用户的充电成本及电网负荷波动。

考虑电动汽车充放电的输配协同能量-灵活性市场出清机制

为应对输电网对灵活性资源的迫切需求,挖掘配电网分布式资源的灵活性支撑潜力,首先,构建市场环境下电动汽车的车-网互动响应模型,分析不同充放电方式下电动汽车的需求响应能力,为电动汽车参与市场环境下电网调度控制提供模型基础;然后,计及配电网运营商对需求侧灵活性资源的聚合作用,以购买电力和灵活性资源总成本最低为目标,构建考虑电动汽车充放电方式的输配协同能量-灵活性市场出清模型,通过协调控制输配电网中各类灵活性资源来满足输电网的灵活性需求;最后,通过修改的IEEE 33节点输电网与2个IEEE 33节点配电网耦合的测试系统对所提输配协同能量-灵活性市场出清方法的有效性进行分析与验证。结果表明,所提方法可提升电力系统的运行经济性和灵活性。

基于深度强化学习的住宅区电动汽车充电策略

为降低电动汽车(Electricvehicle,EV)充电成本、缓解用户里程焦虑,提出了一种基于深度强化学习算法的EV充电控制策略。首先,使用数学模型定量分析EV用户的充电成本、里程焦虑以及电池老化;然后,将EV充放电问题转化为状态转移概率未知的马尔可夫决策过程,使用强化学习算法得到离散的充放电决策。与传统的基于模型预测控制算法相比,在用该策略得到充电策略时可以不依赖充电环境的精确模型以及EV用户行为等不确定性因素的预测结果。实验结果表明,应用该策略可以在满足用户充电需求的同时降低充电成本、保护电池,其控制性能相比基于模型预测控制的充电策略也更为优异。

基于“车-路-站-网”信息耦合的电动汽车有序充电策略

为了消解规模化电动汽车(electrical vehicle,EV)无序充电对交通路网、充电站和配电网运行稳定性带来的负面影响,提出一种基于“车-路-站-网”信息耦合的电动汽车有序充电策略。首先,构建“车-路-站-网”信息耦合模型和动态Floyd最短时间路径搜索模型,为EV用户搜寻最短耗时路径。其次,基于“车-路-站-网”实时状态预测EV用户选择不同路径前往各充电站快充产生的充电决策因素,通过层次分析法和改进CRITIC法综合EV用户充电决策因素的主客观权重,利用Topsis方法决策EV用户的最优充电路径。最后,提出EV用户慢充优化策略,对返程EV用户的慢充负荷进行优化,结合EV慢充和快充负荷,进一步实现配电网负荷的削峰填谷。仿真结果表明,所提出的EV有序充电策略能够同时提升“车-路-站-网”多方运行水平。

考虑充放电激励机制的电动汽车聚合商参与能量-调频市场多阶段运营策略

完善电动汽车(EV)主动参与充放电双向互动调频的激励机制,综合考虑EV充放电行为在能量-调频市场中的多阶段交互影响,有利于准确评估聚合商参与电力市场的收益。提出了EV聚合商参与多品种市场的多阶段运营策略,以实现聚合商的运营收益最大化。基于充电行为特征的统计数据,建立单体EV的功率及能量响应边界,并考虑用户参与充电和放电控制的差异性,结合用户自身偏好、电池损耗,提出EV集群的充放电激励机制,并在此基础上建立EV集群功率及能量的响应边界约束。基于EV充放电调节控制的时序性和多阶段市场的调频需求,建立考虑多阶段时序交互的多品种市场运营收益优化模型。结合PJM市场的运营案例,验证所提充放电激励机制和运营策略的有效性,结果表明其能在保障用户充电需求的基础上,有效提升聚合商参与能量-调频市场的收益。

含分布式电源和电动汽车的配电网可靠性评估

针对目前大规模分布式电源和电动汽车接入配电网后,给配电网可靠性带来一定影响的问题,提出了一种含有分布式电源和电动汽车的新型配电网的可靠性评估方法。首先,考虑到风光出力的不确定性和相关性,选择拟合性最优的Frank-Copula函数,建立了风光联合出力概率模型。其次,分析了电动汽车用户行为特征,提出了基于动态分时电价的电动汽车有序充放电控制策略。最后,基于改进IEEE-RBTS Bus6测试系统的主馈线F4,对系统的可靠性指标进行计算分析,结果表明所提的风光联合出力模型和有序充放电控制策略可以有效降低对配电网可靠性的影响。

多次部分充电策略下双车型车辆配送路径研究

针对物流配送过程中燃油车和电动车并存的实际情况,综合考虑多次部分充电策略下双车型、充电设施、碳排放等因素,构建了以车辆使用成本、运输成本(含充电成本)、燃油车碳排放成本之和最小为目标的混合整数线性规划模型。选择某市配送中心为算例进行研究,采用CPLEX求解算例。结果表明:采用多次部分充电策略能进一步缓解“里程焦虑”,提高电动车装载率。之后进行单因素灵敏性分析,分析电动车的续航里程、额定载重量、充电站位置与数量对双车型路径优化结果的影响。

新能源汽车储能系统快速充电策略研究综述

电动汽车在近十年得到大力发展与推广,但续航里程一直限制着电动汽车的进一步发展。车载储能系统快速充电技术能够有效缓解现阶段电动汽车用户续航里程焦虑,同时提高车辆安全性。电动汽车快速充电技术包括基于经验的充电策略和基于优化的充电策略。本文首先总结了各种传统充电方法的优点和缺点,其次根据应用场景优化目标的不同,归纳了不同优化目标的快充策略的应用,此外总结了电池内部的电极材料、电解质和电极/电解质界面(EEI)对快充性能的影响,并归纳了不同材料的改良措施,并对该领域未来发展方向进行了展望。

多态场景下考虑出行链重构的电动汽车多目标协同优化调度

电动汽车用户日内的充电计划具有规律性,但在突发事件影响下,电动汽车用户的充电行为则具有突发性和主观性。突发事件由用户影响到电动汽车的充放电过程,最终波及电力系统的稳定运行。首先,考虑实际出行中距离变化时用户的充电意愿,提出充电意愿模型,模拟用户的充电意愿区间;然后,基于电动汽车出行时空特性,将影响调度计划的突发事件分为4类,模拟4种事件对既定调度计划的影响,并综合考虑气温和电价等因素,对电动汽车进行充放电调度;最后,提出多态场景下储能站协同电动汽车的能量管理策略,对常态及两种极端条件下的电动汽车进行充放电调度。采用区域电网进行仿真,分析出行链重构在行为场景、事件类型、调度策略、集群规模、用户参与度和风电规模的条件中对电动汽车充放电调度的影响,验证了所提模型的合理性和有效性。

基于充电行为电量规划的自适应能量管理策略

为提高插电式混合动力汽车(PHEV)的燃油经济性,以并联式PHEV为研究对象,考虑驾驶员充电行为,提出基于充电行为电量规划和等效燃油消耗最小策略(ECMS)的自适应能量管理策略。构建了包含不同类型工况的组合工况。根据驾驶员的充电行为特征(充电频率、充电上限、放电下限)进行充电行为分析,并进行4类工况电量消耗与燃油消耗ECMS策略下的离线仿真数据获取。根据驾驶员充电行为以及离线数据进行SOC轨迹的规划。结果表明:在电池SOC初始值分别为0.9、0.6时,提出的能量管理策略相较于基于电量消耗维持的等效燃油消耗策略,整车燃油经济性分别提升7.87%和13.1%。

电动汽车双层优化模型的充放电调度策略

传统的分时电价策略虽然一定程度上可以改善电动汽车无序充电所产生的电网日负荷峰谷差加大、负荷率降低等状况,但易产生新的负荷高峰,并且当前多目标优化等策略削峰填谷效果欠佳或用户参与度不高。针对上述问题,提出一种基于双层优化模型的调度策略以充分考虑电网和用户两侧需求。第1层模型以优化电网日负荷方差最小为目标函数;第2层优化模型建立以车主充电成本最小以及保证用户出行需求的目标函数,然后用改进的粒子群-模拟退火算法对双层优化模型进行循环迭代求解,并将第2层优化后的结果反馈给第1层,以此循环优化,输出最终结果。对比优化前后的负荷曲线,结果表明:与当前优化策略相比,所提出的基于双层优化模型的V2G调度策略能有效降低新的负荷高峰及负荷峰谷差,减少参与V2G的用户成本,实现两侧双赢。

移动充放电设施技术及其规划与运营研究综述

目前,充放电需求区域性、时段性短缺,固定充电设施存在总量不足、扩容难、利用率低等问题,移动充电设施因其移动便捷性,受到广泛关注。阐明移动充放电设施的8种典型应用场景,阐述了“智能插座+移动充电桩”、不带储能装置的移动充电车、带储能装置的移动充放电车3种移动充放电设施类型。分析规划布局、调度运行、运营模式与价格机制、关键组件以及安全等关键技术。针对移动模式选取等7个关键方面对移动充放电设施的发展模式进行总结和展望。

考虑碳排放的电动汽车与光伏协同的调度策略

从负荷聚合商角度考虑,通过提高其运营负荷中电动汽车充电负荷与光伏的协同性,可以实现聚合商对光伏的及时消纳,降低碳排放水平。首先,结合光伏出力特点与需求响应形式提出两种电动汽车调度策略:“绿电”收费策略与“绿电”补贴策略。“绿电”收费策略即依据光伏出力情况,制定出高、中、低三档的充电价格引导电动汽车有序充电;“绿电”补贴策略是在“绿电”收费策略的基础上,对各时段的充电价格给予不同额度的补贴,进一步提高电动汽车响应积极性。通过将碳排放水平纳入经济性目标建立包含售电收益、服务费收益以及碳收益的综合收益最大的目标函数,并运用遗传算法进行优化求解。仿真结果表明,所提策略有效提高了电动汽车与光伏的协同性,实现了负荷聚合商的增收减排。

考虑EV充放电意愿的园区综合能源系统双层优化调度

随着电动汽车(electric vehicle,EV)普及度的不断提高,工业园区内的EV用户日益增多,其充放电行为给园区综合能源系统(park integrated energy system,PIES)的规划运行带来极大挑战。文中提出考虑EV充放电意愿的PIES双层优化调度。首先,基于动态实时电价、电池荷电量、电池损耗补偿、额外参与激励等因素建立充放电意愿模型,在此基础上得到改进的EV充放电模型;然后,以PIES总成本最小和EV充电费用最小为目标建立双层优化调度模型,通过Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件将内层模型转化为外层模型的约束条件,从而快速稳定地实现单层模型的求解;最后,进行仿真求解,设置3种不同场景,对比所提模型与一般充放电意愿模型,验证了文中所提引入EV充放电意愿模型的PIES双层优化调度的有效性和可行性。

Experiment Study on the Ending Criteria of Charge and Discharge of Nickel-Hydride Battery

Charge and discharge characteristics of Ni/MH batteries are investigated with experiments. During battery’s working, the voltage, capacity, temperature and internal resistance were recorded, corresponding curves were depicted. Variations of the aforementioned four parameters are differently obvious. Ending criteria of charge and discharge of Ni/MH batteries are discussed on the basis of the curves. Voltage, capacity and temperature of a battery can be used as ending criteria during charge. When discharge takes place, voltage, capacity and internal resistance can be chosen as ending criteria. As a whole, capacity is more suitable for being used as ending criteria of charge and discharge than the other three parameters. At last, the capacity of a battery is recommended to be ending criteria of charge and discharge. The conclusions will provide references to different capacity Ni/MH batteries for electric vehicles.

微型电动汽车动力电池充电保温系统设计研究

为解决微型电动汽车在低温环境下充电困难的问题,提出了一种动力电池充电保温系统。通过对加热部件-加热膜、电路以及热管理系统控制策略3方面进行设计,实现了充电保温功能和充电保温等待功能,确保充电时保持动力电池温度在适宜范围内的效用。实验结果表明,该充电保温系统可有效实现温度的调节,保证充电的正常运转。

基于Stackelberg博弈的电动汽车充电管理策略

电动汽车的充电效率和充电成本是电动汽车电源管理的重要问题,也是影响电动汽车推广的关键因素。对此,提出一种基于Stackelberg博弈模型的收费控制策略。在博弈中,电网、零售商和用户都参与决策,充电策略可以灵活地满足电网、零售商和用户的不同需求,采用逆归纳法得到博弈模型的均衡解。通过仿真、无序充电过程和基于静态分时电价的充电控制方法对其效益进行比较,分析博弈模型中参数对收费过程的影响,验证了该方法的有效性。