电动汽车充放电特性及其对配电系统的影响分析

合集下载

动力电池充放电效率测试方法及特性

电动汽车能量流研究需要考虑电池充放电效率的影响，然而目前针对不同充放电模式下的充放电效率研究并不充分，实验方法、测试系统与分析结果仍不具备普遍适用性。

因此，本文提出了一种电动汽车充放电效率表征方法和试验方法，并搭建了测试台架系统；在此基础上，针对某款电动汽车动力电池，定量研究了不同充电模式、放电工况下充放电效率的变化规律，从而为整车能量流研究提供了一种有效的动力电池充放电效率测试方法，接下来就为大家详细的讲解一下希望对大家有所帮助。

1 动力电池及其充放电效率动力电池是电动汽车的能量来源，锂离子电池以其高能量密度和功率密度、长循环寿命、低自放电率等优势，成为电动汽车的首选动力电池；其中，磷酸铁锂电池（LiFePO4）和三元锂离子电池（NCA、NMC）等具有更高的安全性能，因此广泛应用于电动汽车领域。

图1 所示为锂离子电池的基本结构与工作原理示意图，其充放电过程是通过Li+在正负极柱之间嵌入和脱出实现的。

2 实验平台和测试方法实验平台结构包含试验箱、电池模拟器、12V 开关电源、冷却循环水机、上位机等试验仪器及设备。

其中，动力电池系统在实验过程中放置于试验箱内，由高压线连接至电池模拟器，通过控制电池模拟器的功率及电流方向，实现动力电池不同模式下的充放电；同时电池充放电数据通过CAN 总线进行通讯，并上传至上位机系统。

实验过程中，电池模拟器及电池管理系统BMS 实时检测动力电池组总电压、单体电压、电池组温度等参数并设置保护措施，从而保证实验过程电池处于安全工作状态。

3 实验及结果分析实验用动力电池系统采用三元电芯作为单体电池，整体模块标称能量为46kwh。

充放电过程中，设置系统总电压、单体电压、温度等参数的安全范围；一旦检测到参数超出上下限安全阈值，将电池模拟器输出电流设置为0，并切断电池模拟器与动力电池系统的连接。

实验过程中，分别采用2.6kw 慢充、6.6kw 定功率充电、快充、1/3C 标准充电（15.3kw）以及1C 充电（46kw）对电池包进行充电，并通过变功率、45kw、6.5kw 、14.9kw 以及28.4kw 等效模拟车辆NEDC 工况、1C 放电、60km/h 等速、90km/h 等速、120km/h 等5 种驾驶工况。

关于电动汽车电气特性的探讨

关于电动汽车电气特性的探讨摘要随着我国经济的发展和人们生活水平的提升，人们对生活环境的要求也逐渐提高，绿色环保理念深入人心，电动汽车是一种无污染的交通方式，是高科技的产物，本文从电动汽车能源系统、驱动系统以及能量管理系统三个方面来对电动汽车的电气特性进行了探讨，旨在为促进电动汽车的开发，优化人们的出行方式，改善人们的生活环境做出贡献。

关键词电动汽车；电气特性；探讨中图分类号U46 文献标识码 A 文章编号1674-6708（2015）146-0136-02相较于燃油汽车，电动汽车有着噪声小、无污染、节能高效等特点，我国人口众多，城市道路电动汽车的开发和利用至关重要，基于以上，本文简要探讨了电动汽车的电气特性，旨在提升电动汽车的竞争力，为解决当今世界突出的能源问题和环境问题做出贡献，促进人类社会的可持续发展。

1 电动汽车的能源系统能源系统一直是制约电动汽车发展和推广的主要因素，充电后的续驶里程至关重要，电动汽车对能源系统的要求较高，例如充电效率高、成本低、寿命长等，为了满足这些要求，当前电动汽车多使用多种能源系统组合的方式来提供动力。

1.1 电动汽车电源种类1）蓄电池：蓄电池是常见的电动汽车电源，例如镍基电池、锂电池等等。

2）燃料电池：燃料电池能够将电化学能转化为电能，属于能量生成装置，其工作噪声小、排放低，比能量高能够在燃料耗尽前一直产生能量，例如酸燃料电池、碱燃料电池等等。

3）超级电容：由于比能量较低，超级电容一般作为电动汽车的辅助能源系统，其能够实现刹车或下坡时的动能回收[1]。

4）超级高速飞轮：超级高速飞轮是电动汽车的一种储能方式，其比功率较大，寿命长，能够快速充电，且电能转化效率较高，能够作为单独的电动汽车能源系统。

1.2 蓄电池的电源特性本文以蓄电池为例，研究了蓄电池的电源特性。

1）放电特性：在放电时间和放电率增加时，蓄电池端电压会随之下降，不同放电率会改变蓄电池的容量，或大于或等于或小于额定容量，此外放电特性与温度有关，温度较低电池内部化学物质活性降低，从而影响放电特性，温度较高，则其内部化学物质会减少，致使蓄电池丧失部分容量。

锂电池充放电特性及模型分析

锂电池充放电特性及模型分析1.1锂电池的介绍1.1.1工作原理锂是锂电池的核心，是自然界最轻的金属，想获得高比能量的铿，需让锂电池的电极材料嵌入大量的锂。

锂电池的种类虽多，工作原理却均相似。

如图2-1,锂电池充电时，锂离子从正极材料的晶格中脱离出来，经电解质溶液和隔膜，嵌入负极材料的晶格中;放电时，则是相反过程。

在充放电全过程中，钾离子往返于负极材料间，称为“摇椅式电池。

锂电池充放电的化学反应公式:正极反应（2-1) 负极反应: （2-2 )电池充电的总反应: （2-3）锂电池放电则是逆反应。

图2-11.1.2结构主要由正极、负极、电解质溶液、隔膜及外壳组成，主要材料组成如下:1)正极材料:活性物质是钻酸铿、锰酸铿、磷酸铁锂、镍钻锰酸锂、镍钻酸锂等及其混合物。

导电集流体厚度是0.1-0.2mm的电解铝箔;2)负极材料:活性物质由人造石墨或近似于石墨结构的碳。

导电集流体厚度是0.07-0.15mm的电解铜箔;3)隔膜材料:是聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜或由两者组成的复合膜，通锂离子阻电子;4)电解质溶液:电解质盐和碳酸酷溶液的混合液;5)外壳:钢壳、铝壳、镀镍铁壳、铝塑膜等。

1.1.3充放电特性在不同倍率的充放电条件下，锂电池的充放电特性曲线也存在差距性。

图2-2为苏州星恒电源有限公司生产的XH-lOAh型铿离子电池组，在不同倍率下的充放电特性曲线图。

(a)倍率不同时的充电曲线 (b)倍率不同时的放电曲线(c)不同温度下的放电曲线图2-21.2充电技术1.1.1理论依据美国科学家马斯(JosephA " Mas )，在第二届国际电动车辆会议上，提出了著名的马斯三定律，为电池快速充电提供了理论依据。

如图2-3，充电时，任何超过充电接受曲线的电流，不仅不能提高充电效率，反而会增加析气量和极化现象;低于充电接受曲线的电流，才是电池允许的充电电流，不会对电池造成伤害。

图2-3 图2-4如图2-4，电池在充电过程中，适当的对其大电流放电或停充，可加快充电速度、提高充电效率、消除极化现象等。

电力电子在电动汽车中的应用

电力电子在电动汽车中的应用电力电子是现代电动汽车中不可或缺的核心技术之一。

本文将从电力电子在电动汽车中的应用方面进行探讨，分析其作用和优势，以及对电动汽车性能和可持续发展的影响。

一、电力电子技术概述电力电子技术广泛应用于电动汽车的各个环节，包括能量转换、传输和控制等方面。

其主要功能是将电能转换为适合电动汽车使用的形式，并对电动汽车的供电系统进行调控和保护。

1. 电能转换：电力电子技术可以实现电能的直流与交流之间的相互转换，其中最重要的是通过逆变器将储存在电池中的直流电能转换为交流电供电给电动机。

2. 能量传输：在电动汽车中，电力电子技术可以通过控制充电桩和电动汽车之间的直流或交流电能传输，实现电动汽车的充电和放电。

3. 系统控制：电力电子技术可以对电动汽车的供电系统进行控制和保护，例如通过控制器对电池的充放电进行管理，保证电池的使用寿命和安全性。

二、电力电子在电动汽车中的应用1. 电能转换系统电动汽车的核心部件之一是电动机，它需要将电能转换为机械能驱动车辆。

电力电子技术通过逆变器将储存在电池中的直流电能转换为交流电，供给电动机使用。

逆变器中的IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）功率器件能够实现高效的电能转换，提高电动汽车的整体能效。

2. 充电系统电力电子技术在电动汽车的充电系统中起到重要作用。

充电桩通过充电机和电力电子变流器对电网的交流电进行变换和调节，将适合电动汽车充电的电能输出。

同时，电力电子调节和控制充电过程，实现对电动汽车充电速度和充电方式的灵活控制。

3. 驱动控制系统电力电子技术还在电动汽车的驱动控制系统中发挥作用。

电动汽车的驱动控制系统包括电池管理系统（BMS）、电机控制系统和车辆控制系统。

BMS利用电力电子技术对电池进行监测和管理，确保电池的安全和寿命。

电机控制系统通过电力电子技术对电机的转速、转矩进行控制，实现对电动汽车的动力输出和行驶特性的调节。

电动汽车充放电优化管理

电动汽车充放电优化管理作者：林学星陈瑞张浪谭艳祥来源：《神州·上旬刊》2018年第09期摘要：首先分析电动汽车充电行为特征量，从而计算了1万辆车年需用电量为2163720kWh，然后对数据作一步处理，通过调优计算，得出当充电站交流1级、交流2级、直流充电这三个充电功率等级比例为0：6.9：1时，既能满足用户的需求（即在充电连接时长内获取预期的充电电量），也能减少设备投资。

关键词：电动汽车；充电站；电网0.引言电动汽车的能量主要来源于电网，其大规模发展离不开电力系统的支撑。

电动汽车无序充电行为具有随机性强、同时率高等特性，将给配电网带来负荷峰谷差增大、电压下降及损耗增加等挑战。

同时，电动汽车作为移动式储能，在削峰填谷、提供电力系统辅助服务、协同消纳新能源等方面具有广阔的应用前景。

[1]本文以2018年全国大学生电工数学建模竞赛A题为背景，对该问题附件1的100辆车用户充电记录的数据进行处理，分析电动汽车充电行为特征量。

1.问题分析电动汽车具有很多优点，比如降低石油的消耗，减少温室气体的排放，但电动汽车毕竟是电能转变为机械能，提供动力的。

电源由电动汽车上的蓄电池提供，而蓄电池又要考虑到重量大小问题，方便携带问题，成本问题，所以我们现在的蓄电池所提供的电源都是极其有限的，电池的储能少，充电的行程里数就会减少，那么对电池的充电问题显得尤为重要。

对此，就必须考虑到以下三个问题：①充电站的规模直接关系到可以同时进行电动汽车充电的汽车的数量多少，和排队等候的汽车数量的多少，要讲究时效性原则，每个人的时间都是有限的，所以在用车高峰期的排队等候时间是我们需要研究的问题之一；②在多少距离范围内设立一个充电站，因为电动汽车的蓄电池的储能较少，所以续航能力较弱，为了避免特殊的汽车电力不足问题，需要在短距离内设立充电站，通过对汽车充电过程进行数据研究分析，还要考虑到发电站对充电站的电力输送配送的距离、成本，选取一个合适的距离建立一个充电站，才能达到资源的充分利用，不至于设立过多的充电站而浪费；③因为早晚上下班时期是用车的高峰期，这个时候充电的汽车数目比平时要多，所以为了避免因为负载过多而导致电压下降，这个时候应对电力输送的电力进行提高。

基于V2G技术的电动汽车充放电控制的研究

基于V2G技术的电动汽车充放电控制的研究作者：谢华伟来源：《科技风》2018年第10期摘要：针对由于电动汽车的人均保有量逐渐增大，大量的汽车无规律的充电会给电网系统带来很大的波动、严重的影响。

基于V2G（Vehicle to Grid）技术的电动汽车充放电实现了能量在供电系统和电动汽车储能电池之间的双向互动，鉴于电动汽车的充放电特性，通过仿真模拟实现了电动汽车的充放电功率变换过程，从而在合适的时间合理控制V2G的接入点以达到调控电控汽车充放电时序的目的。

关键词：电动汽车；V2G；充放电控制全球环境的日益恶化，全球都越来越重视新型清洁能源的突破。

然而随着用户数量的迅速增长，电动汽车的单项用电负荷日渐加重，同时鉴于用户的充电时间分布具有很大的随机性，因此成规模的电动汽车无规则充电过程会给电网该时段的负荷以及运行情况产生了严重的影响[1]。

电动汽车的储蓄电池不仅能够从电网系统侧吸收电能，而且在电网的负载荷电量处于高峰期时，能够通过利用电动汽车的电能双向变换技术（V2G）向电网系统反送电能。

因此，基于V2G技术合理的调控电动汽车的充放电时序，对于改善电网的可靠运行和大力推广清洁能源利用以及改善环境有重大的意义。

1 充电负荷模型对于整个电动汽车的现有存量来讲，占有率最大的车型是普通私家电动汽车。

影响电网负荷的最主要因素就是私家所有的纯电动汽车的充电负荷需求造成的。

车主的个人充电习惯、电动汽车车载电池性能参数等因素会使得电动汽车的充电受到的很大影响，因此单辆充电过程存在着较大的不确定性，然而规模化的电动汽车的充电过程特征将满足一定的数学概率模型[2]。

可以通过叠加计算得出的单台电动汽车的充电负荷的变化过程以及变化量，就可得到大规模电动汽车的充电负荷曲线图，从而详细的分析电动汽车充电过程。

本文在计算电动汽车充电所需求的负荷量的时候以天为单位。

由于电动汽车在充电时的功率需求和负荷需求受多种不确定因素的影响，如：气温、电压等。

电动汽车充放电优化管理分析

电动汽车充放电优化管理分析单知非;孙宇轩;张翔;陈强;郑之艺【摘要】随着电动汽车普及保有量逐年上升,电动汽车无序充放电将会对电力系统产生极大的冲击.文中首先对影响充电负荷的各个因素进行分析,建立数据特征函数,并通过最小二乘法拟舍得出电动汽车的函数模型.然后,根据数学模型特征,对多个电动汽车的负荷进行规划,建立多目标优化函数,并使用蒙特卡洛算法构造概率过程从已知概率分布中抽样建立对电动汽车充电负荷曲线.通过仿真验证,证明提出的模型能通过少量样本精确的模拟大规模电动汽车接入状况.文中对电动汽车充放电优化问题进行的改良,能有效减少设备投资、降低无序充电的峰谷差,维护系统稳定运行.【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2019(032)006【总页数】6页(P64-68,73)【关键词】电动汽车;数据拟合;多目标优化;蒙特卡洛算法;优化管理;充放电模型【作者】单知非;孙宇轩;张翔;陈强;郑之艺【作者单位】三峡大学电气与新能源学院,湖北宜昌443002;三峡大学电气与新能源学院,湖北宜昌443002;三峡大学电气与新能源学院,湖北宜昌443002;国网新疆电力有限公司阿勒泰供电公司,新疆阿勒泰836500;三峡大学电气与新能源学院,湖北宜昌443002【正文语种】中文【中图分类】TN91随着全球环境污染问题日益严重，低碳、经济、绿色、环保已经成为工业发展的主题。

以清洁环保、节能减排著称的新能源电动汽车正成为汽车工业发展的主要方向。

近年来，世界各国政府都在积极推广电动汽车(Electrical Vehicle，EV)的生产与应用。

电动汽车的能量主要来源于电网，其大规模发展对电力系统的安全稳定性提出了更高的要求。

电动汽车充电具有时间和空间上的不确定性，并且具有随机性强、同时性高、负荷量大等特点[1]。

基于大量实测数据的研究[2-3]表明，在自然充电状态下，电动汽车的日充电负荷曲线与配网日负荷曲线具有一致性[4]，这将给电网带来负荷峰谷差增大、电压下降及损耗增加等问题[5-6]。

纯电动汽车动力系统参数匹配及性能分析

• 差速半轴方案和传统汽车的传动方式较为类似。不过由于某些电动汽车可以做的比较轻巧，以及电机的外特性特征，某些电动汽车可以取消多挡变速装置。
• 电动轮方案相对于传统汽车来说，是革命性的。电机直接和车轮耦合，或者通过轮边减速器和车轮耦合。取消了机械差速装置，而采取电子差速。其可以给电动汽车的动力性、通过性等表现带来巨大的改变。
传动系匹配思路
获得动力性要求和部分数据
选择传动系方案
研究思路
计算动力系统参数，选配电机
制作实车
合格
仿真，并进行结果分析
不合格
建立仿真模型优化匹配参数
名称加速性要求爬坡性要求最高时速
What do we have?
要求 45km/h加速时间小于10s
20%的爬坡度不小于50km/h
电机参数计算与电机选配
Pe 1 (G f ua G i ua )
3600 3600
根据最大速度计算最大功率
Ttq

(m
g
sin m g ig i 0
cos )
r
根据最大爬坡度计算最大转矩
T 9554 P n
根据额定功率计算额定转矩
t u ( dt ) du u M du
研究的意义
• 面对人类社会对于汽车的依赖，以及越来越严重的资源和环境压力，新能源汽车无疑是解决这一矛盾的利器。而电动汽车以其零排放、零污染、低噪声的特点，将新能源汽车的优势发挥到了极致。发展电动汽车必然能够为我国汽车工业的崛起起到深远的影响。
• 笔者认为电动汽车的发展是汽车工业必然需求。对于电动汽车的研发，计算机的应用必然要起到更重要的作用。计算机仿真技术是计算机技术在汽车设计领域的重要应用，以及更加广泛的影响。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

ｅｅｔｄｔｒｗａｄｙＴｈａｇ — ｃｌｅｌｙｅｆｅｅｔｃｖｈｉｌｓｗｉｌｈａｅｓｇｉｃｎｔｉｐｃｓｏｈｏｒｓｓｘｐｃｅｏｇｏｒｐｉｌ．ｅｌｒｅｓａｅｄｐｏｍｎｔｏｌｃｒｅｃｅｌｖｉｎｆａｍａｔｎｔｅｐｗｅｙ — ｉｉ
电动汽车充放电特性及其对配电系统的影响分析
王辉文福拴，，辛建波
（．江大学电气工程学院，浙江杭州３０２；２１浙１０７．江西省电力科学研究院，江西南昌３００）３０６摘要：随着电动汽车技术特别是电池技术的发展和一些发达国家在政策方面的大力支持，电动汽车在最近几年得到快速发展。大量电动汽车的广泛应用肯定会对电力系统尤其是配电系统产生影响，因此就很有必要研究电动汽车充电时的需求特性和电动汽车接入网络（ｅｉｅｔＧｄ２Ｖｈｌｏｒ，ＶＧ）时的放电容量曲线。在此背景ｃｉ下，采用蒙特卡洛仿真方法首先对此问题做了研究，之后分析了电动汽车单向无序充电和ＶＧ下对系统负２荷、网损和电压的影响。最后，以美国Ｐ＆９节点配电系统为例，通过仿真分析了在不同的电动汽车渗ＧＥ６透率下，电动汽车单向无序充电和ＶＧ方式下对系统负荷、网损和电压的影响。计算结果表明：在电动汽２车渗透率较高的情况下，无序充电会对配电系统的安全与经济运行带来比较明显的影响甚至挑战，而合理的
ｃｈｇｎｇａｄｄｓｈｒｉｈｒｃｅｉｔｃｆｅｅｔｉｅｉｈｓＣｈｒｉｎｉｃａｇｎｇｃａａｔｒｓｉｓｏｌｃｒ，ｖｈｃｅａａａｎｃｌ
ａｌａｈｉｍｐｃｓｏｉｔｉｕｔｎｓｓｅｓｓｗｅｌｓｔｅｒｉａｔｎｄｓｒｂｉｙｔｍｏ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｗｉｈｏｉｙｓｐｏｉｅｅｏｅｏｎｒｅｎｄａｃｓｉｌｃｒｃｖｈｃｅｔｃｎｌｇｅ，ｅｐｃａｌｔｔｅｐｌｕｐ￣ｎｄｖｌｐｄｃｕｔｓａｄａｖｎｅｎｅｅｔｅｉｌｅｈｏｏｉｓｓｅｉｌｈｃｉｉｙ
ｍｏｅｄ．Ｔｅｈｎ，ｔｅｉａｔｒｆｔｅｌａｒｆｅｐｗｒｌｓｅｎｏｔｇｅｉｔｎｒｎｌｚｄｉｏｈｔｅａ．ｈｍｐｃｓｉｔｍｓｏｄｐｏｌ，ｏｅｓｓａｄｖｌｅｄｖａｉｓａｅａａｙｅｂｔｈｎｎｅｈｏｉｏａｏｎｃｏｄｎｔｄｃａｇｎｄｎｈ２ｍｏｅｏｒｉａｅｈｉｇｍｏｅａｄｔｅＶＧｄ．ＦｎｌｒｉａｌｔｅＰｙ，ｈＧ＆Ｅ６一ｏｅｄｓｉｕｉｎｓｓｍｓｅｌｙｄｔｔｄ９ｎｄｉｔｂｔｙｔｉｍｐｏｅｏｓｕｙｒｏｅ
ＷＡＮＧＨｕＷＥＮＦ．ｈａ，ＸＩｉｎｂｉ，ｕｓｕｎＮＪａ．ｏ（．ＣｌｇｆｌｔｃｌｎｉｅｒｇＺｅａｇＵｉｅｉ，Ｈｎｚｏ１０７，Ｃｉａ１ｏｌｅｏｅｒａＥｇｅｎ，ｈｊｎｎｖｒｔｅＥｃｉｎｉｉｓｙａｇｈｕ３０２ｈｎ；２ｉｇｉｌｃｉＰｗｒｅｅｒｈＩｓｔｔ，Ｎｎｈｎ３０６ｈｎ）．ＪｎｘＥｅｔｃｏｅＲｓａｃｎｔｕｅａｃａｇ００，Ｃｉａａｒｉ９月
华北电力大学学报
ＪｕｎｌｏｏｉａＥｅｔｃＰｗｒＵｉｅｓｔｏｒａｆＮＡｈＣｈｎｌｃｒｏｅｎｖｒｉｉｙ
Ｖｏ．８，．１３Ｎｏ５Ｓｅｐ．，２１０１
充放电管理则可以改善这种状况。
关键词：电动汽车；配电系统；电动汽车接入网络；充电负荷特性；放电容量曲线；蒙特卡洛仿真中图分类号：Ｔ４Ｍ６１文献标识码：Ａ文章编号：１０２９（０１５—０１ —００７— ６１２１）００７８
ｈｇｎｒｎｏｅｅｓｙｂｔｒｓｈｅｅａｏｖｌｆｌｔｃｅｉｅＥｉｅｅｇａｄｐｗｒｎｉａｔｅ，ｔｅｎｔｔｎｌｅｏｅｒｈｃｓ（Ｖ）ｉａｏｅｓｓｍａｓｃｔｈｙｄｔｅｉｐｒｉｅｅｃｖｌｉｎｗｒｙｔｓｏｉｅｉｐｅａｄｓ
ｔｒ，ｅｐｃａｌｈｉｔｂｔｎｓｓｅａｓｃａｅ．ＴｅＭｏｔａｌｉｌｔｎｍｅｈｄｉｆｓｕｉｚｄｔｔｄｈｅｎｓｅｉｌｔｅｄｓｕｉｙｔｍｓｏｉｔｄｙｉｒｏｈｎｅＣｒｏｓｍｕａｉｔｏｓｉｔｔｉｅｏｓｕｙｔｅｏｒｌ
ｃａｇｇｏｄｉｔｎｏｒｉａｄｃａｇｇｍｄｎｈｉｈｒｉｇｃｐｃｙｃｒｎｔｅｖｈｌ－ —ｒ（２ｈｒｉａｎｈｕｃｏｄｎｔｈｒｎｏｅａｄｔｅｄｓａｇａａｉｕｖｉｈｅｉｅｔｇｄＶＧ）ｎｔｅｅｉｃｎｔｅｃｏｉ