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1、Ac a d e m ic 学术 对于 电动汽车在换 电模式下换 电充裕 度模型研究 4 6 1 0 0 0许继集团许继电源有限公司 河南 许昌 一 于国鼎 摘要 随着市场经 i l l 科学技术的不断发展 电动汽车行业的发展速度也是不可小觑的 特别是电动汽车规模化出现之后 电动汽车行业的发展 已经取得了比较显著的成就 然而 对变 换 电站而言 应该不同的时段储备不同数量的蓄电池才能符合电动汽车的换电需求 这是一个值 得深思的重要问题 本文重点分析了电动汽车换电充裕度的含义以及换电发生时需要的具体条件 并研究了充电时间以及蓄电池容量等因素对 换电充裕的具体影响 以此希望可以促进电动汽车行业的不
2、断发展 现如今 能源和环境问题 已经受到了世界 各国的普遍关注 相 比较而言 过去的汽车使 用的都是传统的化石燃料能源 其产生的化学 污染 以及噪声污染是有 目共睹的 因此 发展 新型 电动汽车已经成为了迫在眉 睫的一项艰巨 任务 作为电动汽车主要能源的电池 在系统 化和规范化的电动汽车运行以后 势必会带来 新 的蓄 电池的充电问题 因此 对 电动汽车的 充 电需求 以及其 自身的管理进 行系统的研究是 很有必要的 1 解析电动汽车换电充裕度的含义 一 般而言 我们所说的电动汽车充裕度的 含义都是指在换电模式下 的 所谓 的换 电充裕 度 其实质就是 明确不同时刻 t 换 电站 内所 储 备的
3、电池 电量是满级 的电池数 目 并且可 以 使这些 电池在规定的概率条件下 满足各种电 动汽车 的换 电需求 如果对这一概念进行仔细 的剖析 不难看出 换 电充裕度 的主要影响因 素就是 t时刻内电动汽车的换电数量 以及是否 可以提供足够数量的满 电蓄电池 具体 的数学 公式如下 f砂 公式 1 在这 一公式 中 r f j 指 的是在 t时刻换 电 站内存贮的电量是满级的蓄电池数 目 R 表示 的则是 t时刻内需要换蓄 电池的电动汽车的数 量 lr f J 和 是 随机变化的 如果进 行详细 分解 f f j 就可 以划分为 r 时刻内充满 电的蓄电 池的实际数量 c o 在 卜1 时刻没有
4、完成的满 电 蓄电池数量可以表示为 t 它的大小实际 上是受到 电动汽车的充电需求和蓄电池充 电的 管理策略直接影响的 因此还可 以将 上述公式 转变为 C t C i n t 1 R f 公式 2 但 是 一 定要注 意 的是 如果 换 电站是 第一天进行运营 也就是时间 t是 0时刻时 C t 1 表示的具体 内容就有所不同了 一般 情况下 它指的是换电站为 了开始运营准备 的 蓄 电池的数量 用 N O 就可 以表示 了 但是 N 0 如果出现了数量不足的情况 还必须得 满足未来所有 时段 内的 电动汽车 的实际供电需 求 通常换 电站都会采 取连续不断的供应满 电 蓄电池的方法 直至最
5、终的电池数量可以满足 电动汽车的充电需求以后才可以停止下来 2 重 点分析换 电充裕度 的影响因素 以及建 立相应的数学模型 2 1 对换电充裕度的影响因素的具体分析以 及利用假设条件的研究重点 由上述的公式 2可知 换 电充裕度的主要 影响因素就是在 f 时刻电动汽车具体的充电需求 R 以及换电站内的蓄电池的充电管理两方面 通常情况下 c o和 c jt 的大小主要是由换 电站 内的蓄 电池的充 电管理策略决定 的 本文 在深入结合了换电模式 自身的主要特点 以后 对充 电需求以及对蓄 电池的充电管理作出了一 系列合理的假设分析 具体情况如下 2 1 1 主要分析 的内容是 以某一 知名类
6、型 的电动汽车为例 假设这种类 型的 电动汽车 的 行驶 1 0 0公里以后 消耗的 电量是w 单位是 k W h 其动力 电池充满 电量之后 的平均恒定 的容量用 C表示 一旦 电池的容量达不到 k c值 时 其 中的 k表示 的是小于 1的系数 电动 汽车的车主就有必要给 电池进行更换了 2 1 2任何一辆电动汽车的每 日行驶里程以 及其 自身的初始电池数量都是不一致的 彼此 之间是相互独立的随机变化量数 2 1 3在对 电池进行更换的时候 配送 电池 的远近是可以忽略不计的 2 1 4假如所有车 主更 换下来 的蓄电池被 送往充电站后 采用的都是慢充模式进行充电 那么实际的充 电时间大概
7、需要 5 8 个小时左右 并且是按照均匀分布的方式进行划分的 其中 在假设 1的情景中 尽管针对的是 某种特定类 型的电动汽车 但文章中阐述 的模 型和方法也是适用其他类型 的电动汽车的 与 本文实质的研究意义是没有任何冲突的 对第 三种设想的情形 着重想设想换电模式下进行 的换 电 充 电等相应的操作都是在短时间内就 可以完成的 我们研 究的是任何时间段提供的 电池数量 换 电的时间也是按分钟计算的 最 后的计算结果一般都比较准确 对假设4的情景 实质上给出的是 种最为直接的蓄电池充 电管 理模式 2 2 建立单 台电动汽车换 电时刻的对应模式 从公式 1中可 以看 出 如若想准确的计算 出
8、 t时刻 内需要更换蓄 电池的电动汽车的数量 R 首先就需要先建立电动汽车每目功率的消 耗模型 然后在参照假 设 1的情景 当 电动汽 车的蓄电池数量已经低于 k c的时候 也就是到 了需要换电的时候 了 如果从蓄电池 电量这方 面的因素进行分析 从最初的 t n 时刻开始直到 换 电结束这 一段时间 可 以用如下公式表示这 辆车的总共的行驶里程 公 3 z 公 瓦J l l 一 k g o 其中的 w 表示 的是在 t 时刻 内的蓄 电池 所生的电量 3 结语 总而言之 电动汽车换 电的安全性与可靠 性 的主要影响因素就是其换 电站 内储备 的蓄 电 池数量 本文通过对换 电充裕度的含义进行
9、 了 充分的研究之后 又详细 的调查分析了部分车 主 的用车习惯 所采用 的分析依据是统计学建 模和充 电的管理策略 并相应的建立了换 电充 裕度的数学模拟类 型 换言之 如果对 蓄电池 的充 电管理放任 自流或者是采取 了不正 当的管 理方法 就一定会导致换 电站 内储备的蓄电池 数 目不一致 所 以 必须要投入一定的科技和 人力进行蓄电池充电管理的系统研究 参考文献 1 张文亮 武斌 李武峰 我国纯 电动汽 车 的发展方向及能源供给模式的初探 J 电网 技术 2 0 0 9 3 3 2 康继光 卫振林 程丹 明 电动汽车充 电模式与充电站建设研究 J 电力需求侧管理 2 0 0 9 U 3 许凡 俞国勤 顾林峰 电动汽车充电 站布局规划浅析 J 华东电力 2 0 0 9 3 7 作者简介 于 国鼎 男 辽宁大连 本科 职称 结 构工程师
