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  • FCA组建电动汽车车队，测试车辆到电网技术

    FCA组建电动汽车车队，测试车辆到电网技术

    据外媒报道，菲亚特-克莱斯勒汽车公司（FCA）将在欧洲建立一支由700辆电动汽车组成的实验车队，以测试车辆到电网（V2G）技术。 据悉，该项技术测试是由FCA与意大利国家电网运营商Terna联手并开展合作项目。测试中的电动汽车可借助V2G技术，通过充电基础设施来实现电动汽车与电网的交互式供电。值得一提的是，该技术还能允许电网使用存储于电动汽车的电池电量，从而满足用电高峰时的需求。 双方日前还宣称，合作项目将包括一项可行性研究，将FCA旗下车队的实验电动汽车连接到FCA的Mirafioni工厂内的V2G基础设施，从而确保电动汽车与国家电网的连通。 “未来数月内，公司将先调用500辆电动汽车来启动该项目。”FCA欧洲公司负责人Pietro Gorlier表示，“公司计划在2020-2021年间，将旗下车队的规模扩充至600-700辆电动车。” 按照FCA规划，到2020年第二季度，FCA旗下的Mirafiori工厂将开始生产500辆微型纯电动汽车。此外，Jeep指南者和Jeep自由侠的插电式混动版、阿尔法·罗密欧Tonale插电式混动版紧凑型SUV，以及菲亚特Panda(参数|询价)轻混版紧凑型车型也将在2020年推出。 FCA正迈出向电动汽车转型的第一步。据悉，此前FCA曾试图以350亿美元的价格与雷诺合并，但以失败告终。

    时间：2020-05-23 关键词： 电动汽车 v2g

  • 车载双向充电器是如何助力V2G的？

    车载双向充电器是如何助力V2G的？

    V2G 是Vehicle-to-grid的简称，它描述了这样的一个系统：当混合电动车或是纯电动车不在运行的时候，通过联接到电网的电动马达将能量输给电网，反过来，当电动车的电池需要充满时，电流可以从电网中提取出来给到电池。 据外媒报道，现代摩比斯研发了一款供插电汽车使用的车载双向充电器。该款双向车载充电器(OBC)允许车辆将电池内的电能输向电网。 车辆提供的电量可作为家用应急电源。若能提供充足的电量，可防止出现大型停电事故(large power outage)。在韩国，因停电而导致的工业破坏(industrial damage)较为严重，其造成的经济损失预计达到6500亿韩元/年(约合5.7亿美元/年)。 双向车载充电器采用了交-直变流器(AC↔DC converter)及升压/降压转换器(Step-up / step-down converter)，可实现直流电与交流电的双向转换，并与电网的压力与电源频率(power frequency)同步。 在实现V2G前，车辆须先在专用充电站进行相关验证，充电站会对车辆的电量进行诊断，确认电池组效率(battery efficiency)及电池容量。根据假设性情境(hypothetical scenarios)提供最优的车辆到电网(V2G)方案，将仔细分析电源供给、成本、载荷等客观因素。车辆在收到数据信号后，将根据既定方案重复充放电。 现代摩比斯的双向车载充电器的尺寸与现代Ioniq的充电器尺寸相同，但其能效得到了提升。此外，其充放电输出值均达到了6.6kW，与日本的技术水平相当。 据业内人士估计，若配置10万辆搭载V2G设备的车辆，将能产生500 MW的电量，相当于一座火电厂的发电量。目前，在日本、丹麦、美国及中国均有V2G试点项目。 现代摩比斯于2015年参加了由韩国电力公司(KEPCO)发起的V2G示范项目，负责研发双向车载充电器。现代摩比斯率先在韩国研发插电式汽车双向车载充电器，通过各类示范项目验证其安全性能并实现商业化运作。 现代摩比斯生态设计部执行董事Ahn Byung-ki表示：“据估计，2020年将实现V2G的商业化运作。公司将削减双向车载充电器的尺寸，使其缩小一半，并进一步降低能量损失率。” 现代摩比斯自2016年起开始向现代Ioniq及起亚Niro提供车载充电器。

    时间：2017-08-17 关键词： 电动汽车 v2g 车载双向充电器

  • 电动汽车入网技术工作原理及系统介绍

    电动汽车入网技术工作原理及系统介绍

    V2G是Vehicle-to-grid的简称，它的核心思想在于：电动汽车和电网的互动，利用大量电动汽车的储能源作为电网和可再生能源的的缓冲。当电网负荷过高时，由电动汽车储能源向电网馈电;而当电网负荷低时，用来存储电网过剩的发电量，避免造成浪费。通过这种方式，电动汽车用户可以在电价低时，从电网买电，电网电价高时向电网售电，从而获得一定的收益。   国内外研究现状 这块国内外，目前只有少数机构涉足此领域。国内就是国网和学校有一些研究，都还比较皮毛吧。总的来说，国内外都只是一些初步研究，研究框架是明确的，但离实际应用还很远。 工作原理 原理挺简单，就是双向互动，难点还是在电池、电动汽车V侧的控制、以及电网G侧的调度控制。 互动效果   目前的研究方向 充电负荷计算 充电负荷是研究电动汽车充电问题的基础。   电动汽车规模接入对电网产生的影响 电动汽车大规模接入配电网，由于其充电时间地点的高度随机性，会对配电网网损，电能质量，可靠性，稳定性等方面产生影响国内外专家学者在该方面做了大量的研究工作，迄今为止，大部分研究集中在网损和电能质量两方面。 电动汽车有序充电控制 这个方向比较热门些，大多数此方向的人都在研究这个。电动汽车有序充电控制，可以有效缓解大规模电动汽车接入电网所带来的负面影响。   基于V2G的电网规划调度 新能源汽车与电动汽车均有高度的随机性特点，研究其联合调度不仅可以降低新能源的随机性对电网的影响，增加新能源消纳，更可以实现电动汽车的清洁化低碳化。这部分个人感觉挺难的，数量级上去了，对平台和调度策略的要求非常高。其他的还有，比如电池双向传输对电池的要求，电价政策什么的。

    时间：2016-03-24 关键词： 电动汽车 电池技术 v2g

  • 基于simulink的V2G充放电机建模与仿真

    摘要：基于对V2G功能的初步研究，建立了V2G(Vehicle to Grid)充放电机的模型，并进行了建模仿真研究。文章分别从结构和控制两方面对充放电机的各个部分进行了详细的叙述，搭建了实现紧急电源功能时的充放电机simulink仿真模型，并对这一模型的仿真结果进行了分析。结论证明该模型能够实现V2G功能，满足用户的需求。 关键词：充放电；电动汽车；变换器；整流器     目前，随着智能电网项目的启动和大规模建设充电站规划的实施，V2G(Vehicle to Grid)正成为研究热点。V2G是指电动汽车作为移动储能单元在受控状态下实现与电网的能量和信息的双向交换功能。文献对V2G的可行性进行了详细分析。     根据文献的描述，具有V2G功能的充电站应实现调频、调峰和应急电源3项基本功能。文献提出了一种电动汽车充放电系统模型，但是这种模型功能单一，只能并网运行运用于电动汽车电池充放电维护，满足不了文献介绍的具有V2G功能充电站的应用。     笔者在文献的基础上对文献提出的充放电系统进行了改进和完善，建立了能够实现充电站调频、调峰和应急电源3项基本功能的充放电机仿真模型。 1 V2G充放电机的拓扑结构     为实现能能量的双向流动和各个功能，主电路的拓扑由无隔离双向半桥DC／DC结构和以IGBT为开关管的三相桥式结构组成，如图1所示。充放电机的交流测与三相电网或重要负荷连接，直流侧与电动汽车连接。     直流变换部分是无隔离双向半桥DC／DC结构。放电时VT2处于常断状态，VT1处于开关状态，相当于BOOST变换器。通过控制VT1的通断调节占空比来控制输出电压。充电时VT1处于常断状态，VT2处于开关状态，相当于BUCK变换器，这一结构可以灵活的根据充电的具体要求转换控制方式，实现控制输出电压或电流的目的。该结构具有使用元件少、体积小、效率高的优点。     交直变换部分是以IGBT为开关管的三相桥式结构。传统的相控桥式电路虽然在过去数十年中，为满足不同的工作应用场合已经起到了不可或缺的作用，但是传统的变换方法存在若干问题，如：功率因数低，使得线路损耗较大；注入电网的谐波过大，产生电磁干扰等。为解决这些问题并适应这些，采用以全控器件作为开关管的三相桥式拓扑结构成为趋势。这种结构可以通过PWM控制方便的实现AC／DC、DC／AC的转化。与传统的相控整流电路相比，此结构还具有体积小、重量轻和动态响应速度高的优点。 2 控制模型的建立 2．1 总体控制模型     充放电机模型全部采用simulink模块塔建，根据V2G充放电机的功能，控制部分主要分为恒流控制、BUCK恒压控制、BOOST恒压控制、电流电压双闭环控制、电压PID控制和功率电流双闭环控制6个子模块。各个阶段的功能由不同的子模块组合完成，根据指示完成各个功能的转换。 2．2 交直变换控制部分     在充电整流阶段，电能从电网经过PWM整流桥，PWM的控制采用为达到功率因数正弦波电流的双闭环控制。电流内环的作用是按电压外环输出的电流指令进行电流控制，为了达到较快的电流跟随性能，本文按典型I型系统设计电流PI调节器。电压外环的作用是控制三相PWM整流器的直流侧电压，应着重考虑电压环的抗扰性能，因此按照典型Ⅱ型系统设计电压外环PI调节器。     实现调峰、调频功能时充放电机与电网并联通过调节电流可以实现调节输出功率的目的，所以采用直接电流跟踪控制，使用功率电流双闭环控制。电流内环是按功率外环输出的电流指令进行电流控制，功率外环的作用是稳定输出功率同时根据电压频率，以实现单位功率因数，改善系统的动态响应。     紧急电源功能在电网故障的情况下使用，这是充放电机就失去了电网的电压嵌位作用。所以为了实现一功能时，采用电压环PID控制，实时检测输出电压与指定信号比较，控制输出电压幅值与频率跟踪给定信号。 2．3 直直变换控制部分     为实现充电模式的选择，分别建立恒流和恒压两个不同的控制模块。恒流阶段采用电流跟踪控制占空比，从而控制开关管的通断，控制输出电流恒定在一定值，电流值可根据需要和电池特性选择。恒压控制根据输出电压与输入电压计算占空比，然后根据计算所得占空比实时输出控制脉冲。同时对电池SOC进行监控，实现根据SOC情况切换充电方式，实现恒压恒流组合充电方式。     直直变换部分控制单元根据要求分为3部分，第一部分应用于放电阶段恒压控制单元，第二部分应用于充电阶段的恒压阶段控制单元，第三部分应用在充电阶段的恒流阶段控制单元。放电阶段直直变换部分相当于BOOST变换器，而充电阶段相当与BUCK变换器，所以放电阶段恒压控制单元采用公式(1)计算占空比，充电阶段采用公式(2)。         式中：U0是直流变换器输出电压；Ud是直流变换器输入电压；D是占空比；T是开关周期；toff关断时间；ton是开通时间。     恒压控制子单元分为两部分，如图2所示。第一部分采用前馈控制方法，根据输入的开关管开关频率、DC／DC变换器实测的电池端电压和给定的输出电压计算占空比并输出，计算开关管开通时间Ts和开关周期T。第二部分S2是脉冲波的产生与输出模块，可以根据出入的Ts和T实时控制脉冲的输出。 [!--empirenews.page--]     首先通过S函数计算仿真开始时刻，然后将仿真时刻减去开始时刻的到仿真时间t。Rem函数是一种采用fix函数的取余运算。公式如下：         将t和周期T分别带入rem函数计算t1，t1是在某一个周期内仿真执行的时间。通过t1和导通时间ts的差U判断输出类型，当U<0时，t1<ts开关管处于导通阶段，输出脉冲1。U>0时，t1>ts开关管处于关断阶段，输出脉冲0。将两股信号合并后输出连续脉冲波，控制开关管开断。控制流程如图3所示。 3 仿真结果分析     根据分析搭建了实现紧急电源功能的电动汽车充放电机的simulink仿真模型，如图4所示。控制单元主要由BOOST恒压控制和电压PID控制组成。     电动汽车的储能单元采用simulink内部自带的锂离子电池模型(300 V、100Ah)模拟。标称放电电流为0．4 C时的放电特性，如图5所示。 [!--empirenews.page--]     中间平衡电压采用700 V。提高开关管的开关频率可以减小变换器的体积和重量，降低变换器的工作噪音，而一般IGBT的开关频率为20 kHz，所以DC／DC变换的开关频率设为20 kHz，根据电压纹波系数计算，取C1=500μF、C2=200μF。根据电流纹波系数和连续临界值计算，取L1=0．1 mL。0．1 s内的仿真结果如图6所示。     设置SOC初始值为80％，根据图5所示电池端电压较长时间平衡在322 V左右，仿真结果可以模拟SOC降到20％时间内充放电机的情况，当SOC低于20％时退出运行。输出中间平衡电压范围是728～737 V，有效值为729．3 V，与设置值的误差为4．1％。根据公式(1)计算占空比值为0．558 4。实测占空比为D=0．538 6～0．539 5，如图6所示。根据设置的输出电压为700 V，占空比的计算值为0．543。与实测D的误差为0．6％～0．8％，与根据实测中间平衡电压计算的占空比误差是2．7％。图7和图8给出了输出三相电压、调制系数M、线电压Uab、相电压Ua波形。Ua的有效值为219．2，与实际值的误差为：0．36％。调制系数经过25 ms达到稳态，稳定值为0．856。对a相线电压进行了谐波分析，如图9所示。总谐波THD=1．68％，符合电网的入网要求。 4 结论     通过分析表明，该模型有很好的动态响应，实测值与计算值误差在允许的范围之内，输出三相波形能很好的跟踪参考波形，谐波含量少，波形平稳波动小，能够实现充放电机作为紧急电源这一功能。只要有足够的容量，完全可以满足用户的要求。     通过对充放电机拓扑结构和控制单元的建模分析，并对其中一种功能仿真，对电动汽车充放电机的模型有了初步认识，为进一步研究奠定基础。

    时间：2012-02-18 关键词： 电机 建模 仿真 simulink 电源技术解析 基于 充放 v2g

  • 电动汽车入网技术（V2G）在智能电网中的应用

    按照国家新能源汽车产业发展规划, 2010～2015年是电动汽车产业化和大规模推广应用的关键5年。相关研究表明, 2016年是电动汽车产业化发展的拐点,电动汽车发展进入高速成长期,预计到2020年,上海市电动汽车市场规模预计可达约35万辆(按市场渗透率15%计算) 。大量的车辆充电将带来新一轮的负荷快速增长,以每辆车配置12 kW·h电池计算,这些电动汽车日充电所用电量约为336万kW·h (按0. 8同时率计算) ,这对用电负荷峰谷差日益加大的电力系统而言,增加了巨大的发、输、配电压力。 智能电网的核心价值是提高能效,利用各种高科技手段提升发、输、配、用电各环节的运行管理水平,节约资源,保护环境;智能电网更加适应多种能量单元发电、配电、用电方式的需要,更加适应市场化的电力交易的需要,更加适应客户的自主选择需要。 电动汽车入网(Vehicle to Grid,简称V2G)技术就是电动车辆的能量在受控状态下实现与电网之间的双向互动和交换,是“智能电网技术”的重要组成部分,应用V2G和智能电网技术,电动汽车电池的充放电被统一部署,根据既定的充放电策略,在满足电动汽车用户行驶需求的前提下,将剩余电能双向可控回馈到电网。 1 　V2G系统信息流程 V2G体现的是能量双向、实时、可控、在车辆和电网之间流动,充放电控制装置既有与电网的交互,又有与车辆的交互,交互的内容包括能量转换信息、客户需求信息、电网状态、车辆信息、计量计费信息等。因此,V2G是电力电子、通信、调度和计量、需求侧管理等众多技术的高端综合应用,图1所示为V2G系统信息图。   SM:智能电表,双向计量、本地信息存储,以RS485与EV2PCS通信,通过EV2PCS向UT传送电量信息; EV2PCS:双向智能充放电装置,由低压控制器和本地管理机组成,用于实现车辆和电网之间的双向能量交互,是V2G系统的关键装置; UT:人机交互终端,是电动汽车用户与电网交流的界面,用户从中获取用电量和电费信息; BMS:电池管理系统,用于车辆电池数据的采集与传输,电池运行状态的监控,以CAN总线与EV2PCS通信,通过EV2PCS向后台传输车辆信息; EMS:后台管理系统,对上与电网调度系统通讯,获取电网负荷信息并执行电网调度指令,对下与EV2PCS通信,获取车辆状态信息,分配并下发电网调度指令。 2 　V2G系统各部件 2. 1　双向智能充放电装置 双向智能控制装置作为V2G技术中的关键功率部件,用于实现电网与电动汽车间的能量双向流动,可工作在充电模式和V2G模式:如果选择充电工作模式,即只是对车辆进行充电操作,不将车辆电池能量回馈至电网;如果选择V2G工作模式,装置根据用户在人机交互终端上选择的车辆SOC上下限门限值,或装置默认的SOC上下限门限值,将连接车辆可充放电的实时容量、受控时间等信息提供给后台管理系统,后台管理系统下发充放电控制指令,装置根据车辆电池当前SOC进行充、放电操作,实现能量的双向流动。图2所示为双向智能控制装置主回路拓扑。   其拓扑特点如下: (1) 采用三相全桥双向PWM变换,能对电池进行充放电; (2) 电网交流与电动汽车电池侧采用隔离变压器进行电气隔离 (3) 同时隔离变压器可进行交直流之间的电压匹配; (4) 交流侧和直流侧配置过载过流断路器; (5) 交流直流侧均配置有预充电回路,启动方式灵活; (6) 采用一级变换器,拓扑简单,可靠性高。 2. 2　人机交互终端 人机交互终端系统结构如图3所示,主要由嵌入式控制器、触摸显示屏、射频卡读卡器、CAN通信卡、远程监控通信扩展卡、微型打印机等部分组成。主要功能有:界面显示、身份识别、EV2PCS控制模式、票据打印、数据管理和查询、个性化参数设置、语言切换、以及用户操作帮助和异常信息提示等。    2. 3　后台管理系统 后台管理系统包括充放电策略控制子系统和能量管理子系统;充放电策略控制子系统主要功能是根据能量管理系统提供的可充放电总容量、电价以及当前电网的实时负荷信息,采用适当的充放电策略算法,计算出电网实际允许的充电或放电容量,从而动态地实现车辆车载电池组与电网的双向能量交换;能量管理子系统主要功能是实时监测车载电池组工作状况、提供充放电策略基础数据、为每台EV2PCS提供充电或放电容量二次分配指令。 2. 4　车辆电池管理系统 电池管理系统(BMS)是对车辆电池性能和状态了解最为全面的设备,将BMS和EV2PCS之间建立联系,使充电装置实时了解电池信息,改变自己的执行策略和输入输出电流,以保障车辆运行、电池安全和延长使用寿命。BMS主要功能包括:实现电池运行状态的实时监控;电压、电流、温度、SOC等数据采集、显示、传输;电池故障诊断、告警和安全保护;故障自检和诊断;充放电均衡;与车辆控制系统和智能充放电充电装置双向通讯等。 2. 5　智能电表 智能电表作为作为V2G应用的重要技术组件,工作原理如图4 所示,主要功能包括双向计量、双向通信、事件记录(记录电表断相、失压、过压、失流、电流不平衡、超功率、超需量、过压、开盖、逆相序等事件,记录时钟对时、记录数据清零、参数设置、电表上下电等事件)等。   3 　V2G充放电流程 V2G充放电流程分别见图5、图6。      用户首先插入IC卡, UT终端通过射频卡读卡器读取用户信息,在人机操作界面上显示卡上剩余电量和上次消费记录情况,待用户设置工作模式及其相关信息后,提示用户正确连接充电插头,并确认启动充电模式或V2G模式。 工作模式确定好后,UT将与EV2PCS确认充放电接口是否正确连接,确认后发送控制信号给EV2PCS,启动充电装置EV2PCS的工作为待机状态,等待后台控制指令。 EV2PCS按用户选择的运行模式执行后台充放电指令,在运行过程中,UT定时获取电表数据、电池组数据并进行计费以及保存数据。当达到用户设置的参数或用户自行终止时,发送停止指令给EV2PCS,控制EV2PCS断电,在人机操作界面上提示用户充放电完毕,用户拔下插头后,可以进行打印票据操作。 4 　V2G应用场景及充放电控制策略 4. 1　V2G应用场景 未来电力发展模式是向分布式发电、交互式供电的分散智能电网过渡,更加强调对环境的保护和可再生能源发电的应用,这要求建设更多更高效的分布式储能设施。储能技术是实现智能电网的关键技术之一, 2009年1月美国能源部电力咨询委员会咨询报告中,将储能作为智能电网容量管理的战略工具,由此可见储能技术的重要意义。电动车辆作为既有的分布式移动储能单元,通过智能电网技术,对车辆充放电进行长期、成功管理,V2G技术将在智能电网中得到广泛应用。研究表明,“与智能车辆和智能电网同步进展,插电式混合电动汽车( PHEV)和电动汽车( EV)将在20年之内成为配电系统本身不可分割的一部分,提供储能,紧急供电和电网的稳定性。”设想的V2G可能的应用模式和应用场景有: (1) 居民小区(V2H,Vehicle to Home) ; (2) 办公楼宇(V2B,Vehicle to Bulding) ; (3) 大型专用停车场; (4) 超市、大卖场或购物中心; (5) 政府、学校办公楼; (6) 利用清洁能源对车辆充电等。 4. 2　V2G充放电控制策略 电动汽车作为移动储能接入电网,实现与电网能量双向互动的前提是保障用户使用的便利性不受影响。当前纯电动小型乘用车的最大续驶里程一般都小于200 km,电池实际使用寿命小于1000次循环,远远低于传统燃油车,因此采取适当的控制策略至关重要。 策略的考虑涉及电网侧、车辆侧、用户侧,电网侧需考虑电网实时负荷、电价、调度中心指令;车辆侧需要考虑电池能量状态、输入输出功率、可用时间等;用户侧主要是考虑用户的行驶习惯、行使里程及特殊需求等。以充放电容量、电网负荷、电价等为基础数据,使用适当的充放电策略控制算法,得到辖区内电网所需要的能量信息和车辆电池可提供的能量信息,进行策略分配和发出调度指令。 5 　结语 电动汽车是汽车产业的最终发展方向,智能电网是经济和技术发展的必然趋势,将电动汽车和智能电网结合的V2G,既解决了电动汽车大规模发展带来的充电压力问题,又可将电动汽车作为移动的、分布式储能单元接入电网,用于削峰填谷、应急安保,旋转备用等,在提高电网供电灵活性、可靠性和能源利用效率的同时,延缓电网建设投资。上海市电力公司技术与发展中心是国内最早开展V2G技术研究的机构,收集掌握了大量V2G相关技术研究和进展动态,与国内外科研机构、企业建立了广泛合作关系,着手开展了V2G应用试点和示范。目前V2G的研究及应用尚处于起步阶段,其发展与电动汽车、储能、分布式电源等相关技术发展密切相关。

    时间：2011-12-26 关键词： 入网 智能电网 电动汽车 v2g

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