電動(dòng)公交車充換電站電池儲(chǔ)存及集中充電優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電動(dòng)公交車充換電站電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于電動(dòng)公交車充 換電站電池存儲(chǔ)及集中充電優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電動(dòng)汽車具有低噪聲、幾乎零排放、綜合利用能源等突出的優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)今解決能 源、環(huán)保等問(wèn)題的重要途徑。電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的性能在很大程度上決定了電動(dòng)汽車的性 能，與動(dòng)力電池相關(guān)的技術(shù)是電動(dòng)汽車研宄的一個(gè)重要課題。
[0003] 通過(guò)調(diào)研分析，電動(dòng)公交車充換電站在電池存儲(chǔ)及集中充電方面存在以下問(wèn)題：
[0004] (1)設(shè)計(jì)冗余度過(guò)大。充換電站有關(guān)備用電池?cái)?shù)量、配電容量、更換裝備及更換通 道數(shù)量等核心參數(shù)設(shè)計(jì)值和實(shí)際使用數(shù)量之間存在設(shè)計(jì)冗余度過(guò)大的問(wèn)題，這主要是因 為有關(guān)充換電站相關(guān)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)少，可用于設(shè)計(jì)改進(jìn)的運(yùn)行數(shù)據(jù)較少。為保證換電站能滿足 車輛的運(yùn)行需要，往往設(shè)計(jì)過(guò)程基于車輛和鋰電池的的極限參數(shù)設(shè)計(jì)，對(duì)公交車運(yùn)行參數(shù) 及運(yùn)行模式對(duì)充換電站核心參數(shù)的影響模式理解不深入，比如電池充電時(shí)間基本按照電池 100 %放電的充電時(shí)間設(shè)計(jì)、充換電站配電功率簡(jiǎn)單的按運(yùn)行充電機(jī)的最大輸出功率計(jì)算、 不同車輛運(yùn)行模式對(duì)車輛更換頻率的影響未考慮等。
[0005] (2)車輛充電管理策略簡(jiǎn)單。目前實(shí)際運(yùn)行的公交車充換電站一般釆用車輛回站 即換電，換電后立即充電管理策略。并未考慮公交車運(yùn)行特點(diǎn)、電池充電安全性以及換電站 負(fù)荷特性，造成充換電站備用電池儲(chǔ)備量較大，集中充電風(fēng)險(xiǎn)高、負(fù)荷波動(dòng)大等問(wèn)題。實(shí)際 上在充換電站內(nèi)進(jìn)行以降低集中充電危險(xiǎn)性和改善負(fù)荷特性為目標(biāo)的充電控制策略是可 行的，因?yàn)楣卉嚧嬖诟叻搴推椒宓倪\(yùn)行規(guī)律，而備用電池的數(shù)量、充電時(shí)間和功率是可在 一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而可在很大程度上改善充換電站的負(fù)荷特性和充電安全可靠性。
[0006] 目前對(duì)電動(dòng)車充換電站來(lái)說(shuō)，最主要的目標(biāo)是在電動(dòng)汽車電池管理上進(jìn)行優(yōu)化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明要解決的是現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，其目的是：降低電池存儲(chǔ)及集中充 電的設(shè)計(jì)冗余，優(yōu)化形成簡(jiǎn)單高效的車輛充電管理策略。
[0008] 為解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明電動(dòng)公交車充換電站電池儲(chǔ)存及集中充電優(yōu)化方 法所采用的技術(shù)方案是：
[0009] -種電動(dòng)公交車充換電站電池儲(chǔ)存及集中充電優(yōu)化方法，包括：制定優(yōu)化目標(biāo)的 基礎(chǔ)上制定優(yōu)化原則，以及在基于換電站為單條線路服務(wù)，并且車輛只運(yùn)行一圈就換電充 電的前提下，確定不同條件下車輛數(shù)、備用電池?cái)?shù)、換電工位數(shù)及充電功率；該優(yōu)化原則包 括，充換電站備用電池設(shè)計(jì)時(shí)，選取早高峰及上下午平峰時(shí)間段，作為備用電池需求量最大 的時(shí)間段；所述備用電池的計(jì)算滿足車輛回站后換電時(shí)間和排隊(duì)等待換電時(shí)間小于車輛回 站允許時(shí)間的前提下庫(kù)存量最小的原則。
[0010] 與【背景技術(shù)】相比，本發(fā)明所具有的效果是：
[0011] I、保證了充換電站運(yùn)行的安全可靠性。
[0012] 2、合理構(gòu)建了電動(dòng)汽車充電電池安全庫(kù)存。
[0013] 3、擬定了電動(dòng)汽車充換電站最佳充電方案。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1是公交車營(yíng)運(yùn)時(shí)間與運(yùn)行時(shí)間關(guān)系圖；
[0015] 圖2是充換電站參數(shù)設(shè)計(jì)模型示意圖；
[0016] 圖3是充換電站運(yùn)作模式示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明 本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各 種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0018] 電動(dòng)車鋰電池具有一定的燃爆特性，因此考慮儲(chǔ)存量的時(shí)候，不能單一考慮滿足 電動(dòng)汽車運(yùn)行過(guò)程中換電的需要，還需要考慮充電模式（即換即充、集中充電、分批充電）、 電網(wǎng)負(fù)荷、運(yùn)行成本以及電動(dòng)車鋰電池本身的危險(xiǎn)特性。這樣的復(fù)雜情況，給電動(dòng)車充換 電站的電池儲(chǔ)存管理增加了較大的難度。本發(fā)明針對(duì)電動(dòng)車充換電站，在汽車電池管理上 進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而可達(dá)到以下目標(biāo)：
[0019] (1)保證充換電站運(yùn)行的安全可靠性
[0020] 電動(dòng)汽車充電電池瞬時(shí)儲(chǔ)量過(guò)大或電池集中充電電網(wǎng)負(fù)荷過(guò)大，都會(huì)造成充換電 站風(fēng)險(xiǎn)過(guò)高，然而任何環(huán)節(jié)發(fā)生問(wèn)題一旦造成安全生產(chǎn)事故都會(huì)給企業(yè)和社會(huì)帶來(lái)較大的 負(fù)面影響，因此確保充換電站運(yùn)行的安全可靠性，也是保證社會(huì)的安全性，這是電動(dòng)汽車 充換電站管理的首要目標(biāo)。
[0021] (2)合理構(gòu)建電動(dòng)汽車充電電池安全庫(kù)存
[0022] 零庫(kù)存是一種理想的狀態(tài)，但是對(duì)于電動(dòng)汽車充換電站電池的儲(chǔ)存必須以確保公 交電動(dòng)汽車正常營(yíng)運(yùn)為前提，即公交車無(wú)論是在運(yùn)行峰時(shí)還是平時(shí)回站，電池儲(chǔ)存能滿足 換電的需要，因此，就電動(dòng)汽車充換電站而言，約束零庫(kù)存存在的量和車輛運(yùn)行關(guān)系達(dá)不到 這種理想狀態(tài)。合理構(gòu)建電池安全庫(kù)存既降低充換電站事故風(fēng)險(xiǎn)和庫(kù)存成本控制，又能滿 足車輛運(yùn)行的要求，這才是充換電站的理想狀態(tài)。
[0023] (3)擬定電動(dòng)汽車充換電站最佳充電方案
[0024] 目前充換電站的即換即充模式未考慮充電風(fēng)險(xiǎn)、運(yùn)行成本、電網(wǎng)負(fù)荷等因素，而最 佳充電方案應(yīng)綜合考慮這些影響因素，能降低充電時(shí)大功率電流對(duì)充換電站的風(fēng)險(xiǎn)、削弱 集中充電給電網(wǎng)造成的負(fù)荷以及減少充電運(yùn)行成本。
[0025] 技術(shù)方案：
[0026] 1優(yōu)化原則
[0027] (1)充換電站備用電池設(shè)計(jì)時(shí)要考慮最嚴(yán)峻的情況，也就是要選取一天中高峰時(shí) 間最長(zhǎng)的那一段及與它相鄰的平峰時(shí)間段。從圖1所示為公交車營(yíng)運(yùn)時(shí)間與運(yùn)行時(shí)間關(guān)系 圖可知，現(xiàn)在普遍城市的早高峰時(shí)間更長(zhǎng)，所以選取早高峰及上下午平峰作為備用電池需 求量最大的時(shí)間段。
[0028] (2)備用電池的計(jì)算滿足車輛回站后換電時(shí)間和排隊(duì)等待換電時(shí)間小于車輛回站 允許時(shí)間的前提下庫(kù)存量最小的原則。
[0029] 2基本設(shè)計(jì)模型
[0030] 本優(yōu)化方法是在現(xiàn)有充換電站和假設(shè)公交車調(diào)度系統(tǒng)不受充換電站控制作為前 提的，充換電站電池安全庫(kù)存優(yōu)化時(shí)主要考慮的關(guān)鍵參數(shù)包括：公交車輛數(shù)N。、備用電池組 數(shù)Nb、換電工位數(shù)Ng、集中充電工位數(shù)％、充電粧數(shù)Nz和配電功率P 5等六個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。而這 些關(guān)鍵參數(shù)又和車輛運(yùn)行時(shí)間Ty、高峰持續(xù)時(shí)間Th、車輛單次充電運(yùn)行周期T a、高峰發(fā)車間 隔thi、平峰發(fā)車間隔、換電時(shí)間tg、電池集中充電時(shí)間tj。、充