電動公交車充換電站電池儲存及集中充電優(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公交車充 換電站電池存儲及集中充電優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電動汽車具有低噪聲、幾乎零排放、綜合利用能源等突出的優(yōu)點，是當(dāng)今解決能 源、環(huán)保等問題的重要途徑。電動汽車動力電池的性能在很大程度上決定了電動汽車的性 能，與動力電池相關(guān)的技術(shù)是電動汽車研宄的一個重要課題。
[0003] 通過調(diào)研分析，電動公交車充換電站在電池存儲及集中充電方面存在以下問題：
[0004] (1)設(shè)計冗余度過大。充換電站有關(guān)備用電池數(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)計值和實際使用數(shù)量之間存在設(shè)計冗余度過大的問題，這主要是因 為有關(guān)充換電站相關(guān)設(shè)計經(jīng)驗少，可用于設(shè)計改進(jìn)的運行數(shù)據(jù)較少。為保證換電站能滿足 車輛的運行需要，往往設(shè)計過程基于車輛和鋰電池的的極限參數(shù)設(shè)計，對公交車運行參數(shù) 及運行模式對充換電站核心參數(shù)的影響模式理解不深入，比如電池充電時間基本按照電池 100 %放電的充電時間設(shè)計、充換電站配電功率簡單的按運行充電機(jī)的最大輸出功率計算、 不同車輛運行模式對車輛更換頻率的影響未考慮等。
[0005] (2)車輛充電管理策略簡單。目前實際運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。并未考慮公交車運行特點、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備量較大，集中充電風(fēng)險高、負(fù)荷波動大等問題。實際 上在充換電站內(nèi)進(jìn)行以降低集中充電危險性和改善負(fù)荷特性為目標(biāo)的充電控制策略是可 行的，因為公交車存在高峰和平峰的運行規(guī)律，而備用電池的數(shù)量、充電時間和功率是可在 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] 目前對電動車充換電站來說，最主要的目標(biāo)是在電動汽車電池管理上進(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：降低電池存儲及集中充 電的設(shè)計冗余，優(yōu)化形成簡單高效的車輛充電管理策略。
[0008] 為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明電動公交車充換電站電池儲存及集中充電優(yōu)化方 法所采用的技術(shù)方案是：
[0009] -種電動公交車充換電站電池儲存及集中充電優(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)、備用電池數(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)計時，選取早高峰及上下午平峰時間段，作為備用電池需求量最大 的時間段；所述備用電池的計算滿足車輛回站后換電時間和排隊等待換電時間小于車輛回 站允許時間的前提下庫存量最小的原則。
[0010] 與【背景技術(shù)】相比，本發(fā)明所具有的效果是：
[0011] I、保證了充換電站運行的安全可靠性。
[0012] 2、合理構(gòu)建了電動汽車充電電池安全庫存。
[0013] 3、擬定了電動汽車充換電站最佳充電方案。
【附圖說明】
[0014] 圖1是公交車營運時間與運行時間關(guān)系圖；
[0015] 圖2是充換電站參數(shù)設(shè)計模型示意圖；
[0016] 圖3是充換電站運作模式示意圖。
【具體實施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖和具體實施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實施例僅用于說明 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)人員對本發(fā)明的各 種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0018] 電動車鋰電池具有一定的燃爆特性，因此考慮儲存量的時候，不能單一考慮滿足 電動汽車運行過程中換電的需要，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、運行成本以及電動車鋰電池本身的危險特性。這樣的復(fù)雜情況，給電動車充換 電站的電池儲存管理增加了較大的難度。本發(fā)明針對電動車充換電站，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)保證充換電站運行的安全可靠性
[0020] 電動汽車充電電池瞬時儲量過大或電池集中充電電網(wǎng)負(fù)荷過大，都會造成充換電 站風(fēng)險過高，然而任何環(huán)節(jié)發(fā)生問題一旦造成安全生產(chǎn)事故都會給企業(yè)和社會帶來較大的 負(fù)面影響，因此確保充換電站運行的安全可靠性，也是保證社會的安全性，這是電動汽車 充換電站管理的首要目標(biāo)。
[0021] (2)合理構(gòu)建電動汽車充電電池安全庫存
[0022] 零庫存是一種理想的狀態(tài)，但是對于電動汽車充換電站電池的儲存必須以確保公 交電動汽車正常營運為前提，即公交車無論是在運行峰時還是平時回站，電池儲存能滿足 換電的需要，因此，就電動汽車充換電站而言，約束零庫存存在的量和車輛運行關(guān)系達(dá)不到 這種理想狀態(tài)。合理構(gòu)建電池安全庫存既降低充換電站事故風(fēng)險和庫存成本控制，又能滿 足車輛運行的要求，這才是充換電站的理想狀態(tài)。
[0023] (3)擬定電動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、運行成本、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，能降低充電時大功率電流對充換電站的風(fēng)險、削弱 集中充電給電網(wǎng)造成的負(fù)荷以及減少充電運行成本。
[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)計時要考慮最嚴(yán)峻的情況，也就是要選取一天中高峰時 間最長的那一段及與它相鄰的平峰時間段。從圖1所示為公交車營運時間與運行時間關(guān)系 圖可知，現(xiàn)在普遍城市的早高峰時間更長，所以選取早高峰及上下午平峰作為備用電池需 求量最大的時間段。
[0028] (2)備用電池的計算滿足車輛回站后換電時間和排隊等待換電時間小于車輛回站 允許時間的前提下庫存量最小的原則。
[0029] 2基本設(shè)計模型
[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存優(yōu)化時主要考慮的關(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等六個關(guān)鍵參數(shù)。而這 些關(guān)鍵參數(shù)又和車輛運行時間Ty、高峰持續(xù)時間Th、車輛單次充電運行周期T a、高峰發(fā)車間 隔thi、平峰發(fā)車間隔、換電時間tg、電池集中充電時間tj。、充