陳舒婷

摘 要：使用常規(guī)石化燃料不僅會(huì)嚴(yán)重污染大氣，且石化燃料屬于不可再生的能源，儲(chǔ)量不斷減少，所以人們積極努力研發(fā)并生產(chǎn)電動(dòng)汽車(chē)，發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)成為滿(mǎn)足節(jié)能環(huán)保要求的必經(jīng)之路。為推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的廣泛使用與持續(xù)發(fā)展，通過(guò)思考電動(dòng)汽車(chē)智能充電要求，從智能充電的模式、系統(tǒng)與服務(wù)這三個(gè)主要方面探究其實(shí)現(xiàn)策略，希望能起到參考作用。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車(chē)；節(jié)能環(huán)保；智能充電

電動(dòng)汽車(chē)憑借駕駛簡(jiǎn)單、零污染和零噪音等優(yōu)勢(shì)成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)，然而電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航能力較弱，充電也不太方便，使得其大范圍使用受到限制。如今，電動(dòng)汽車(chē)將蓄能電池視作動(dòng)力來(lái)源，如果電壓較低就必須補(bǔ)給電能，只是電動(dòng)汽車(chē)充電時(shí)間較長(zhǎng)，通常為5～8h，必然會(huì)影響充電樁負(fù)荷、排隊(duì)等候時(shí)間等，有必要實(shí)現(xiàn)智能充電，這對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的使用與發(fā)展有重要意義。

一、電動(dòng)汽車(chē)智能充電要求

對(duì)電動(dòng)汽車(chē)而言，要想安全快速的充電，就應(yīng)滿(mǎn)足幾項(xiàng)智能充電要求。[1]這主要包括：一是智能充電應(yīng)有安全性保障，在電動(dòng)汽車(chē)充電環(huán)節(jié)保證不會(huì)使電網(wǎng)和四周的人、物等受到傷害；二是智能充電應(yīng)具有快速充電的特性，快速提高電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航能力；三是智能充電要便于攜帶，方便電動(dòng)汽車(chē)隨時(shí)隨地充電，提升充電便捷性；四是智能充電要擁有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和保護(hù)的功能，實(shí)時(shí)采集、監(jiān)控電動(dòng)汽車(chē)安全狀態(tài)和電池電量等數(shù)據(jù)，預(yù)防在充電時(shí)因過(guò)壓或者是過(guò)流而損壞充電系統(tǒng)。

二、電動(dòng)汽車(chē)智能充電的策略建議

（一）應(yīng)用集中智能充電模式

隨著電動(dòng)汽車(chē)使用數(shù)量持續(xù)增多，建設(shè)配套充電設(shè)施勢(shì)在必行，不僅要有快速充電樁，還應(yīng)建設(shè)大型充電站、有充電功能的停車(chē)場(chǎng)等集中充電設(shè)施，電動(dòng)汽車(chē)集中智能充電模式也因此得到大力的研究，應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。在集中智能充電模式中，通過(guò)控制器管理充電站接入的電動(dòng)汽車(chē)的充電行為。[2]假設(shè)每一輛電動(dòng)汽車(chē)在智能電網(wǎng)的環(huán)境下駛?cè)氤潆娬荆蜁?huì)對(duì)應(yīng)一臺(tái)充電機(jī)，通過(guò)控制器就能檢測(cè)、記錄充電機(jī)上關(guān)于電動(dòng)汽車(chē)的信息，涵蓋駛?cè)霑r(shí)間、預(yù)計(jì)離開(kāi)時(shí)間、荷電狀態(tài)、電池額定容量等。其中的預(yù)計(jì)離開(kāi)時(shí)間主要由電動(dòng)汽車(chē)充電用戶(hù)選擇，向控制器反饋信息，其他參數(shù)就由充電機(jī)自動(dòng)檢測(cè)。該智能控制器還可以和電網(wǎng)交換信息，獲得負(fù)荷預(yù)測(cè)信息，且在收集信息之后進(jìn)行計(jì)算，得出每一輛電動(dòng)汽車(chē)在每一個(gè)時(shí)間段的充電功率，把相應(yīng)的指令發(fā)送給充電機(jī)，由其執(zhí)行。

在開(kāi)始每一個(gè)時(shí)段時(shí)，集中智能充電模式中的控制器都會(huì)刷新數(shù)據(jù)，只要電網(wǎng)負(fù)荷的預(yù)測(cè)值發(fā)生變化，抑或是檢測(cè)到接入新的電動(dòng)汽車(chē)或有新的電動(dòng)汽車(chē)離開(kāi)，就會(huì)更新控制器數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，得到電動(dòng)汽車(chē)在各個(gè)時(shí)段的充電安排，嚴(yán)格執(zhí)行。在結(jié)束一個(gè)時(shí)段之后再次將數(shù)據(jù)刷新，如果數(shù)據(jù)不變，就基于上一次優(yōu)化結(jié)果繼續(xù)安排充電，如果數(shù)據(jù)有變，則要依據(jù)數(shù)據(jù)再次優(yōu)化，明確下一個(gè)時(shí)段的電動(dòng)汽車(chē)充電安排。

（二）加強(qiáng)智能充電系統(tǒng)建設(shè)

當(dāng)下的電動(dòng)汽車(chē)智能充電系統(tǒng)分為無(wú)線充電、依托機(jī)械臂自動(dòng)充電這兩種，前者雖然節(jié)省空間，但電磁損耗較大，后者雖然充電效率高，但成本高昂，占地面積較大。為解決該難題，應(yīng)嘗試設(shè)計(jì)依托水平關(guān)節(jié)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)智能充電的自動(dòng)化系統(tǒng)。這一系統(tǒng)主要由車(chē)載部分和地面部分組成。

對(duì)于車(chē)載部分，它由充電插座、充電口防護(hù)門(mén)共同組成，后者具備開(kāi)門(mén)與關(guān)門(mén)兩個(gè)狀態(tài)。充電口防護(hù)門(mén)的開(kāi)門(mén)過(guò)程為：控制器接收開(kāi)門(mén)信號(hào)之后通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)絲杠進(jìn)行正轉(zhuǎn)，平行四邊形機(jī)構(gòu)也向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)受到彈簧拉力的作用向上運(yùn)動(dòng)，下連桿和前豎直連桿的夾角減小，分離門(mén)蓋和密封圈。當(dāng)連桿在絲杠的帶動(dòng)下推拉向右運(yùn)動(dòng)一段距離之后，下連桿有限位功能的凸起就和前豎直連桿有限位功能的凸起接觸，夾角不再減小，推拉軸向右繼續(xù)運(yùn)用，達(dá)到一定距離之后觸發(fā)滑槽后限位開(kāi)關(guān)，使電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，完全打開(kāi)充電口門(mén)。充電口防護(hù)門(mén)的關(guān)門(mén)過(guò)程為：控制器在接收關(guān)門(mén)信號(hào)之后，絲杠在電機(jī)的帶動(dòng)下反轉(zhuǎn)，連桿向左運(yùn)動(dòng)，在達(dá)到一定距離之后，前豎直連桿接觸擋塊，向下滑動(dòng)，下連桿也因此向下運(yùn)動(dòng)，夾角減小。此時(shí)連桿推拉軸接著向左運(yùn)動(dòng)，由上銷(xiāo)軸將前限位開(kāi)關(guān)觸發(fā)，使電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，將門(mén)蓋和密封圈壓緊，前豎直連桿上限位凸起接觸上豎直連桿上限位凸起，夾角不再減小，閉合充電口門(mén)并將其鎖死。通過(guò)使用彈簧和平行四邊形機(jī)構(gòu)的組合，由一個(gè)電機(jī)對(duì)兩個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，減輕控制難度。

對(duì)于地面部分，它由輔助定位塊、自動(dòng)充電裝置、保護(hù)裝置共同組成。輔助定位塊的作用依次是輔助定位，降低電動(dòng)汽車(chē)充電口波動(dòng)范圍，從而縮短對(duì)接時(shí)間，而保護(hù)裝置的作用在于保護(hù)地面智能充電裝置，避免誤壓。自動(dòng)充電裝置則由升降機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、導(dǎo)軌、插頭組成，升降機(jī)構(gòu)的原動(dòng)機(jī)是直流減速電機(jī)，通過(guò)絲杠螺母把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)，不僅結(jié)構(gòu)緊湊，并且運(yùn)行平穩(wěn)；旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的原動(dòng)機(jī)是步進(jìn)電機(jī)，易于控制，定位精確度較高；導(dǎo)軌的原動(dòng)機(jī)也是步進(jìn)電機(jī)，傳動(dòng)元件則是同步齒形帶，把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)，控制簡(jiǎn)單，能實(shí)現(xiàn)高精度定位。

（三）提供有序智能充電服務(wù)

以最優(yōu)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行為基礎(chǔ)的電動(dòng)汽車(chē)有序智能充電主要是基于智能充電模式下電壓偏移與功率損耗最小化展開(kāi)的，也可基于充電成本最小或負(fù)荷波動(dòng)最小為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化。有序智能充電服務(wù)策略不僅能減小功率損失，還能降低峰荷需求，從而提高負(fù)荷率，減小充電對(duì)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與可靠性的不利影響。以時(shí)空維度為基礎(chǔ)的有序智能充電則突出電力系統(tǒng)側(cè)應(yīng)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)充電負(fù)面影響的策略，從時(shí)間和空間這兩個(gè)維度加以調(diào)控，提供控制電動(dòng)汽車(chē)充電時(shí)間、實(shí)施電價(jià)政策引導(dǎo)、最優(yōu)充電站選址定容等，減小峰谷差，降低電壓偏移與功率損耗，使充電成本達(dá)到最小化，在各個(gè)充電站之間實(shí)現(xiàn)有序均衡充電，提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、可靠性與電能質(zhì)量，服務(wù)于大量電動(dòng)汽車(chē)接入充電。

三、結(jié)語(yǔ)

電動(dòng)汽車(chē)能解決石化燃料消耗問(wèn)題，它在不久的將來(lái)會(huì)廣泛存在于人們的生活當(dāng)中，相比無(wú)序充電情景，智能充電策略能有效降低用戶(hù)充電成本，改善配網(wǎng)電壓狀況。對(duì)電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用集中智能充電模式，加強(qiáng)智能充電系統(tǒng)建設(shè)，同時(shí)提供有序智能充電服務(wù)，能更好的滿(mǎn)足其安全、快速、便捷等充電要求，提高電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航能力，為電動(dòng)汽車(chē)的廣泛使用和可持續(xù)發(fā)展提供強(qiáng)有力的支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫景，李建華，王利強(qiáng).試論電動(dòng)汽車(chē)智能充電樁管理方案[J].電子世界，2017（14）：90.

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