电动汽车智能充电解决方案

电动汽车智能充电是指能够监控、使用和限制充电设备的使用以优化能源消耗的系统。这些系统可以由用户（用户管理充电，或 UMC）或供应商（供应商管理充电，或 SMC）管理。在第一种情况下，电动汽车的车主根据能源价格和自己的需要选择充电时间。在另一种情况下，能源供应商直接介入管理，通过V2G（Vehicle to Grid）技术，根据电网状态、当地用电量和状态信息实时调节车辆的充放电电动汽车的充电。

介绍

整个交通部门正在发生根本性的变化，由于各种原因，这种转变越来越多地转向电动汽车或e-mobility。推动电动汽车转型的关键因素主要有以下三个：

环境——我们都知道气候变化如何成为头等大事，从而需要减少温室气体排放；

技术，尤其是汽车行业。由于成熟的技术以及一些政府组织决定的逐步脱碳的激励措施和计划，电动汽车 (EV) 正在获得越来越大的市场份额。一旦克服了与降低自主性和不可忽视的充电时间相关的主要问题，电动汽车将成为比汽油和柴油汽车更可持续的替代品；

车辆电气化可以在低碳电力（包括可再生能源）和清洁交通之间产生协同效应。为电动汽车充电所需的电力实际上可以通过可再生能源的巨大贡献来生产：太阳能电池板产生的能源、风能、水力发电、地热。

什么是智能充电？

术语智能充电是指能够监控、管理并最终限制充电设备的使用以优化能源消耗的系统。形容词“智能”强调了该解决方案如何能够以智能和灵活的方式使充电策略适应车辆用户和电网的需求。

智能充电解决方案需要在电动汽车、充电站和电力供应商（此处表示为云端服务）之间建立连接和数据交换。在云上运行的专用和优化的软件算法允许通过实时了解任何连接的充电站的可用和所需功率水平来有效利用电网。由于其灵活性，该解决方案因此能够处理高峰值在电力需求方面。还应注意的是，充电时间可以轻松选择或调整，因为大多数车辆在 90% 的时间内保持静止。在图 1 中还引用了OCPP数据交换协议（OCPP 代表开放充电点协议）：它是一个标准协议，定义了 EV、充电站和中央管理系统之间的通信，是实现 EV 的参考智能充电解决方案。

我们可以确定智能充电的五个主要好处：

高效和优化地利用电网；

它是一种能够避免电网拥塞的解决方案；

它能够平滑电力需求的峰值；

它可以直接在现场（即在充电站）利用太阳能电池板、风能等可再生能源发电；

可以减少对电网基础设施的投资。

智能充电课程

根据图 2，智能充电解决方案可分为两类：

UMC（User Managed Charging）类，由  车主根据能源价格和需求选择充电时间；

SMC（Supplier Managed Charging）类，是能源供应商通过V2G技术，根据实时能源生产、本地电力消耗和电动汽车充电状态信息直接管理车辆的充电和放电.

UMC可以通过车辆的单向控制来实现，而SMC则需要动力和控制的双向流动（所谓的V2G技术）。

图2：智能充电类

车辆到电网技术

V2G技术的总体含义如图3所示，我们可以看到有：

一个在车辆上的控制单元，其与交互（ECU）的充电站上控制单元;

电动汽车内部有一些高压电池（HVB），它们通过直流高压进行充电和放电；

一个充电站，与电网和云端的“智能”互动。

实际上，这张图指的是一种更一般的情况，即所谓的V2X（Vehicle to Anything）技术，因为车辆到电网和车辆到家都显示了。

智能充电功能

智能充电的第一个重要特性是功率共享，也称为均衡或负载平衡。此功能允许电网运营商在所有活动充电站上按比例（这意味着平等）分配可用能量。因此，Power Sharing允许对可用能源进行最佳分配，而无需对现有网络基础设施进行任何升级。三个用例，其中充电站的可用功率 (50 kW) 平均分配给所有电动汽车。我们还假设每辆车最多可以充电 43 kW（这是一个常见值）。在第一个用例中，只有一辆车，因此它将获得最大可用功率，43 千瓦。在第二个用例中，有两辆车，每辆车都将充电25 kW（可用最大功率的一半）。在最后一个用例中，有三辆车，每辆车将充电约16 kW（可用最大功率的三分之一）。

第二个相关功能是Power Boost，也称为调峰。此功能可避免超过充电点可用的最大能量容量。当然，这对于家用电动汽车充电器来说非常重要，因为它避免了供应商向用户收取额外费用。如图 5 所示，Power Boost 将功耗限制为用户定义的阈值。在图片中，红色和灰色图表示启用和未启用 Power Boost 的系统。正如我们所见，此功能通过限制或钳制功率吸收来发挥作用。实际上，Power Boost 可以做更多的事情，因为它可以动态平衡EV 充电器和其他设备（例如家用电器）之间的负载。

图 5：功率提升功能

第三个也是最后一个显着功能是动态电源共享或 DPS，它是电源共享和电源提升功能的组合。此功能与建筑物非常相关，对电力需求进行严密监控可以避免超过最大容量。当电力需求高于最大容量时，可用电力在负载点之间平均分配。相反，如果电力需求低于最大容量，剩余的可用电力可以直接反馈到电网。

结论

本文对电动汽车智能充电进行了足够详细的概述。我们已经看到，智能充电是一种智能且灵活的技术，能够稳定网络、降低成本和开发可再生能源。实施智能充电带来的最有价值的好处是：

电动汽车充电时间和速度的动态灵活调整；

提高效率；

无需对现有的电力网络基础设施进行大量改造。

安全地平衡电动汽车充电站和其他电力需求设备之间的能源使用，确保根据可用电力容量对电动汽车进行最有效的充电。

审核编辑：郭婷