電動汽車智能充電解決方案

電動汽車智能充電是指能夠監(jiān)控、使用和限制充電設(shè)備的使用以優(yōu)化能源消耗的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)可以由用戶（用戶管理充電，或 UMC）或供應(yīng)商（供應(yīng)商管理充電，或 SMC）管理。在第一種情況下，電動汽車的車主根據(jù)能源價格和自己的需要選擇充電時間。在另一種情況下，能源供應(yīng)商直接介入管理，通過V2G（Vehicle to Grid）技術(shù)，根據(jù)電網(wǎng)狀態(tài)、當(dāng)?shù)赜秒娏亢蜖顟B(tài)信息實(shí)時調(diào)節(jié)車輛的充放電電動汽車的充電。

介紹

整個交通部門正在發(fā)生根本性的變化，由于各種原因，這種轉(zhuǎn)變越來越多地轉(zhuǎn)向電動汽車或e-mobility。推動電動汽車轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵因素主要有以下三個：

環(huán)境——我們都知道氣候變化如何成為頭等大事，從而需要減少溫室氣體排放；

技術(shù)，尤其是汽車行業(yè)。由于成熟的技術(shù)以及一些政府組織決定的逐步脫碳的激勵措施和計(jì)劃，電動汽車 (EV) 正在獲得越來越大的市場份額。一旦克服了與降低自主性和不可忽視的充電時間相關(guān)的主要問題，電動汽車將成為比汽油和柴油汽車更可持續(xù)的替代品；

車輛電氣化可以在低碳電力（包括可再生能源）和清潔交通之間產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。為電動汽車充電所需的電力實(shí)際上可以通過可再生能源的巨大貢獻(xiàn)來生產(chǎn)：太陽能電池板產(chǎn)生的能源、風(fēng)能、水力發(fā)電、地?zé)帷?/p>

什么是智能充電？

術(shù)語智能充電是指能夠監(jiān)控、管理并最終限制充電設(shè)備的使用以優(yōu)化能源消耗的系統(tǒng)。形容詞“智能”強(qiáng)調(diào)了該解決方案如何能夠以智能和靈活的方式使充電策略適應(yīng)車輛用戶和電網(wǎng)的需求。

智能充電解決方案需要在電動汽車、充電站和電力供應(yīng)商（此處表示為云端服務(wù)）之間建立連接和數(shù)據(jù)交換。在云上運(yùn)行的專用和優(yōu)化的軟件算法允許通過實(shí)時了解任何連接的充電站的可用和所需功率水平來有效利用電網(wǎng)。由于其靈活性，該解決方案因此能夠處理高峰值在電力需求方面。還應(yīng)注意的是，充電時間可以輕松選擇或調(diào)整，因?yàn)榇蠖鄶?shù)車輛在 90% 的時間內(nèi)保持靜止。在圖 1 中還引用了OCPP數(shù)據(jù)交換協(xié)議（OCPP 代表開放充電點(diǎn)協(xié)議）：它是一個標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，定義了 EV、充電站和中央管理系統(tǒng)之間的通信，是實(shí)現(xiàn) EV 的參考智能充電解決方案。

我們可以確定智能充電的五個主要好處：

高效和優(yōu)化地利用電網(wǎng)；

它是一種能夠避免電網(wǎng)擁塞的解決方案；

它能夠平滑電力需求的峰值；

它可以直接在現(xiàn)場（即在充電站）利用太陽能電池板、風(fēng)能等可再生能源發(fā)電；

可以減少對電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的投資。

智能充電課程

根據(jù)圖 2，智能充電解決方案可分為兩類：

UMC（User Managed Charging）類，由 ?車主根據(jù)能源價格和需求選擇充電時間；

SMC（Supplier Managed Charging）類，是能源供應(yīng)商通過V2G技術(shù)，根據(jù)實(shí)時能源生產(chǎn)、本地電力消耗和電動汽車充電狀態(tài)信息直接管理車輛的充電和放電.

UMC可以通過車輛的單向控制來實(shí)現(xiàn)，而SMC則需要動力和控制的雙向流動（所謂的V2G技術(shù)）。

圖2：智能充電類

車輛到電網(wǎng)技術(shù)

V2G技術(shù)的總體含義如圖3所示，我們可以看到有：

一個在車輛上的控制單元，其與交互（ECU）的充電站上控制單元;

電動汽車內(nèi)部有一些高壓電池（HVB），它們通過直流高壓進(jìn)行充電和放電；

一個充電站，與電網(wǎng)和云端的“智能”互動。

實(shí)際上，這張圖指的是一種更一般的情況，即所謂的V2X（Vehicle to Anything）技術(shù)，因?yàn)檐囕v到電網(wǎng)和車輛到家都顯示了。

智能充電功能

智能充電的第一個重要特性是功率共享，也稱為均衡或負(fù)載平衡。此功能允許電網(wǎng)運(yùn)營商在所有活動充電站上按比例（這意味著平等）分配可用能量。因此，Power Sharing允許對可用能源進(jìn)行最佳分配，而無需對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行任何升級。三個用例，其中充電站的可用功率 (50 kW) 平均分配給所有電動汽車。我們還假設(shè)每輛車最多可以充電 43 kW（這是一個常見值）。在第一個用例中，只有一輛車，因此它將獲得最大可用功率，43 千瓦。在第二個用例中，有兩輛車，每輛車都將充電25 kW（可用最大功率的一半）。在最后一個用例中，有三輛車，每輛車將充電約16 kW（可用最大功率的三分之一）。

第二個相關(guān)功能是Power Boost，也稱為調(diào)峰。此功能可避免超過充電點(diǎn)可用的最大能量容量。當(dāng)然，這對于家用電動汽車充電器來說非常重要，因?yàn)樗苊饬斯?yīng)商向用戶收取額外費(fèi)用。如圖 5 所示，Power Boost 將功耗限制為用戶定義的閾值。在圖片中，紅色和灰色圖表示啟用和未啟用 Power Boost 的系統(tǒng)。正如我們所見，此功能通過限制或鉗制功率吸收來發(fā)揮作用。實(shí)際上，Power Boost 可以做更多的事情，因?yàn)樗梢詣討B(tài)平衡EV 充電器和其他設(shè)備（例如家用電器）之間的負(fù)載。

圖 5：功率提升功能

第三個也是最后一個顯著功能是動態(tài)電源共享或 DPS，它是電源共享和電源提升功能的組合。此功能與建筑物非常相關(guān)，對電力需求進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控可以避免超過最大容量。當(dāng)電力需求高于最大容量時，可用電力在負(fù)載點(diǎn)之間平均分配。相反，如果電力需求低于最大容量，剩余的可用電力可以直接反饋到電網(wǎng)。

結(jié)論

本文對電動汽車智能充電進(jìn)行了足夠詳細(xì)的概述。我們已經(jīng)看到，智能充電是一種智能且靈活的技術(shù)，能夠穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)、降低成本和開發(fā)可再生能源。實(shí)施智能充電帶來的最有價值的好處是：

電動汽車充電時間和速度的動態(tài)靈活調(diào)整；

提高效率；

無需對現(xiàn)有的電力網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行大量改造。

安全地平衡電動汽車充電站和其他電力需求設(shè)備之間的能源使用，確保根據(jù)可用電力容量對電動汽車進(jìn)行最有效的充電。

審核編輯：郭婷