电动汽车车载充电系统的设计和仿真

在电动汽车控制系统的研究中,针对满足电动汽车高功率因数的充电要求,设计了一种具有功率因数校正(PFC)功能的电动汽车车载充电系统.重点研究了充电系统PFC级平均电流控制的Boost变换器的电压、电流双闭环控制回路的设计方法和DC-DC级双管正激电路恒流回路恒压充电控制的设计方法.利用saber软件对整体充电系统模型进行仿真,并对其性能做出分析,充电系统功率因数相比传统无功率校正功能的充电系统得到显著提高.试验表明,充电系统PFC级很好地实现了功率因数校正和输出电压的预稳,DC-DC级也能够很好地实现恒流恒压充电.方案可以满足电动汽车充电的性能要求,并具有实际应用价值.     

面向成本优化的电动汽车弹性充电策略

电动汽车的续航里程和充电速度受电池技术的制约,由此产生的里程焦虑问题阻碍了电动汽车的普及.为了解决这一问题,降低用户成本,本文从用户的需求和使用方式出发,根据当前充电设施的发展趋势提出弹性充电策略,利用动态规划的方法在保障电量可靠供给的前提下优化充电成本.针对动态规划的复杂性,本文进而提出改进的近似算法,在降低计算复杂度的同时使充电策略更符合用户使用习惯.本文采用一辆主流型号的电动汽车对上述方法进行了实际测试,结果表明该方法能够有效降低用户充电成本.     

一种电动汽车有序充电的优化方法研究

针对当前电动汽车充电过程中电网侧以及用户侧的客观需要，设计了优化电动汽车有序充电的一种方法。以最小化电网侧负荷波动和用户侧最大限度地提高电动汽车的充电电量为目标函数，建立了电动汽车的时间维度调度模型。提出了基于改进的多目标粒子群优化算法，通过个体选择、正态分布自适应突变、模糊满意度决策等策略加快搜索效率以及跳出局部极值。实验结果表明，与MOGA和MOAFSA相比，IACO具有更高的搜索效率。     

电动汽车可调度能力的风车协同参与机组组合方法

为了提高用户评估电动汽车的利用效率,节省用户成本,提出了风车协同参与机组组合方法。通过构建出电动汽车可调度充电数据模型以及电动汽车可调度充电和放电数据模型,从整体上把握电动汽车运行过程中的容量范围,并且还能够及时、有效地评价电动汽车的风电功率、放电功率以及充电功率等。从而设计出不同汽车类型、不同容量的发电机组的启停机规划,实现用户的最大化利益。通过算例分析,在PEV电网应用环境下进行仿真试验,考虑了不同类型的电动汽车的出行特征,分析出各种不同类型的电动汽车出行数据,并测量、计算出不同时段的汽车输出功率,最终分析出汽车运行的最小成本,通过多次运算,整体误差较小。     

电动汽车非车载快速充电系统

为了满足电动汽车快速充电需求,设计了一款大功率非车载电动汽车充电系统.系统采用较为先进数字控制技术、电力电子器件、控制部件、PWM控制方法、参数与积分分离相结合的PI算法,并附加各种控制、保护和通讯电路,实现电动汽车的智能充电功能,并达到了输出大电流、高电压的技术指标,满足了电动汽车的快速充电要求,对电动汽车的普及具有一定的推动作用.     

电动汽车立体停车设备的控制系统

为了实现电动汽车在停车的同时进行充电,并解决城市停车难的问题,对电动汽车的充电方式和停车设备进行了研究,开发了能为电动汽车充电的立体停车库.车库控制系统采用PLC控制,充电收费管理系统采用IC感应卡、智能充电系统、安全充电插座和充电状态监测技术,其停车计费包括充电量和停车时间两部分.实现了汽车停车、充电的智能化和自动化,为电动汽车事业的发展提供了有效的保障.     

基于区块链的充电交易数据安全存储平台设计

电动汽车充电平台作为智能电网的重要组成部分,越来越多的用户使用充电平台内的充电桩进行充电,充电平台将会存储大量的用户交易信息。在现有的充电桩共享平台中,用户的充电交易数据被保存在中心化的数据库中,但这种过度中心化的存储方式极易遭受恶意攻击而引发单点失效以及重要交易数据被恶意篡改等信息安全问题,并因此可能造成大量用户隐私信息泄露。针对这些问题,利用区块链技术在电动汽车充电平台中选定若干充电站作为数据中心节点,设计了一个充电交易数据存储方案。用户可对交易后的个人数据进行加密控制数据使用权,各数据中心节点之间使用共识机制对加密数据进行去中心化地同步存储。安全分析表明所设计的数据存储平台能实现安全、有效的数据存储。     

面向用户行驶计划的电动汽车充电调度策略

充电站（桩）尚未普及以及电动汽车有限的行驶里程,使得大多数汽车用户关于是否选择电动汽车犹豫不决。为了减少用户对于电动汽车有限电池容量的担心,并且降低因频繁充电以及偏离原定行驶路线绕路进行充电所增加的电动汽车使用费用,提出一种基于匹配理论面向用户行驶计划的电动汽车充电调度方案TPCS。首先,分别根据电动汽车用户的行驶计划和对各充电站的电量需求构建电动汽车用户与充电站的偏好表;然后,建立电动汽车用户与充电站之间的多对一匹配模型;最后,以系统总效用为优化目标进行充电站接口分配。数值仿真结果显示,与随机分配（RCS）算法和仅考虑电动汽车效用分配（OEVS）算法相比,TPCS算法将系统总效用较RCS算法最多提高了39.3%,较OEVS算法最多提高了5%;而在电动汽车充电需求轻负载时,TPCS算法始终保证用户满意度在90%以上,高于RCS算法。所提算法能够有效地提高系统总效用和用户满意度,同时降低计算复杂度。     

移动终端Bootloader的开发与设计

为了缩短系统的响应时间和提高文件的下载速度,基于U-Boot设计和开发了CrystalBoot引导程序。通过在Bootloader中增加开机动画显示、充电管理和基于USB的文件下载功能,CrystalBoot能够快速地对用户的开机和充电操作进行响应,提高代码下载和调试效率,更好地满足了用户及开发人员的需求。     

基于阿里云的电动汽车充电站数据网关

随着电动汽车技术的发展,电动汽车决策研究中的数据来源成为一大难题,针对充电决策研究难以直接获取电动汽车充电站日 负荷曲线问题,设计并实现了一种用于电动汽车充电站的数据网关.设备以STM32F407主控系统以及EMW3080通信模块为核心,通过RS485总线接入电动汽车充电站现场总线监听总线的Modbus RTU数据包获取现场数据,并通过MQTT协议将充电桩运行数据上传到云平台,用户能够通过Web端数据显示界面查看各充电站相关运行数据,为电动汽车充电预约配对算法提供了一个可靠数据获取途径.     

基于窄带物联网的电动汽车智能充电系统

电动汽车充电基础设施建设尚不完善已经成为制约电动汽车发展的一个重要因素,面对电动汽车充电桩建设成本高以及监管难的困境,在"互联网+"的背景下提出了基于NB-IOT的电动汽车充电解决方案。分析了现阶段充电系统存在的问题,给出了智能充电桩+云平台管理的系统框架,定义了系统的功能需求,阐述了充电桩的硬件、软件设计方法以及云平台管理系统的设计思路。测试结果表明,系统运行稳定,较好地解决了充电桩建设运营中的组网及监管难题,节约了建设和维护成本,提升了充电服务水平,具有较好的应用前景。     

电动汽车车载智能快速充电器设计方案

为满足电动汽车蓄电池无损伤快速充电的需求,将大功率开关电源变换技术应用于智能充电器。结合实际充电要求,本文提出了电动汽车车载充电系统的总体方案,并就方案中涉及到的大功率充电电源拓扑结构的选择,控制电路设计及保护电路设计做了具体介绍。实验结果表明,该充电电源可以在短时间内实现对动力蓄电池的无损伤充电,满足快速充电的要求。该车载智能充电器的研发成功,将为新型电动汽车提供一种可靠高效的充电设备,具有较高的应用价值。     

基于区块链技术的电动汽车充电链

近年来,为了降低对石油能源的消耗、对环境的污染,中国积极推动新能源汽车的发展,取得了很好的成效,电动汽车保有量连年激增。但是针对电动汽车的配套基础设施(充电桩)的发展却严重落后,电动汽车与充电桩的布局极不均衡,充电难已经逐渐成为制约电动汽车发展的主要因素。区块链技术具有去中心化、可追溯、不可篡改等技术优势,被广泛应用到金融、地产、医疗、物联网、教育等各个领域。针对电动汽车面临的“有车无桩,有桩无车”的现象,对电动汽车充电联盟链的可行性与创新性进行了深入的分析。系统阐述了区块链的技术背景,在此基础上提出了基于区块链技术的充电桩共享方案。详细阐述了充电桩共享系统的各个模块,包括底层区块链类型、区块链节点类型以及系统所采用的共识机制。最后提出系统实现的整个系统架构,系统动态模型。充电联盟链的建设,有利于消除电动汽车企业与充电桩运营商之间的信任壁垒,实现电动汽车车主与充电桩运营商之间的公平的价值转移,有效缓解现阶段电动汽车充电难的困境。     

基于团队态势感知的汽车 HMI 评测与设计方法

随着汽车智能化和网联化技术发展,汽车人机界面作为人与车的媒介,对驾驶员的用户体 验十分重要。为了通过优化人机界面来提高人与车的团队协作,对汽车人机界面评测与设计方法进行研究。 26 名驾驶员参与了以 FM 为多路径界面范式的驾驶模拟器评测。评测方法依据团队态势感知理论和用户体 验要素,构建包含驾驶指标、行为指标、主观指标的多维度评价体系,通过实验前分析任务阶段和通道, 进一步分析态势感知与用户体验要素的关联,实验后分析汽车人机界面的用户体验五层级数据结果,定位 出现设计问题,推导出相应的设计优化方向,最后得到设计优化的方案,能帮助优化汽车人机界面设计, 提高用户体验。     

基于DeviceNet的电动汽车充电站控制系统的设计

对基于DeviceNet的电动汽车充电站控制系统进行了研究,在系统中设置中央控制计算机,通过DeviceNet总线控制由单片机系统组成的充电单元,并且充电单元配置温度传感器、数码管显示、按键等环节,从而实现对充电系统的实时监控,这就为将来电动汽车充电站建设的发展提供技术支持和依据。     

System design and user evaluation of Co-Star: An immersive stereoscopic system for cable harness design

The system design and results of a user evaluation of Co-Star an immersive design system for cable harness design is described. The system used a stereoscopic head mounted graphical display, user motion tracking and hand-gesture controlled interface to enable cable harnesses to be designed using direct 3D user interaction with a product model. In order to determine how such a system interface would be used by a designer and to obtain user feedback on its main features a practical user evaluation was undertaken involving ten participants each completing three cable harness design tasks with the system. All user interactions with the system were recorded in a time stamped log file during each of the tasks, which were also followed by questionnaire (5 point scale) and interview sessions with each participant. The recorded interaction data for the third task was analysed using functional decomposition techniques and used to construct a single activity profile for the task based on the mean results obtained from the participant group. The goal was to identify in general terms the relative distribution of user activity between specific purposes during practical system operation, and it was found that in this task Navigation accounted for 41%, Design 27%, System Operation 23% and looking at Task Instructions 9% of all user activity. The scored questionnaire data collected immediately after the completion of each task was used to rank the major features of the system according to user opinion. This was further enhanced by also collecting real interview comments from the user group about these same features. The combination of both quantitative performance analysis and subjective user opinion data obtained during a practical design exercise has enabled an in depth evaluation of the system, leading to a much greater understanding of many of the key user and interface requirements that should be considered during the development of immersive interfaces and systems for practical engineering applications.     

基于FPGA的高频逆变装置的变频移相控制实现

为实现电动汽车无线充电系统中逆变部分的有效控制,比较分析了高频逆变器移相控制和调频控制的特性,确定了移相和调频相结合的方案;提出了实现该方案的DSP+FPGA的控制硬件构架,主要描述了控制构架中FPGA根据DSP指令进行实时移相调频的实现原理,以及FPGA中的硬件语言设计,提出了该原理容易出现的窄脉冲的避免办法;最终在11 kW无线充电高效高密度地端功率装置中进行验证,实现了频率和相位更新时PWM波的无缝切换以及逆变器在系统中的有效控制,装置通过调节移相角可以稳定工作在不同功率范围,工作效率均超过国标要求的92.5%,证明了该控制方法的正确性,且满足了实际工程的需求。     

基于物联网的电动车智能充电系统

为了解决电动车充电管理不便、安全性低的问题,设计了一种基于物联网的充电系统。该系统智能充电节点通过RN8209模块实现对电动车充电电压、电流和功率的采集,并利用这些数据判断充电状态,异常时自动关闭。该设计不仅实现了电能的计量,而且确保了电动车充电的安全性。系统中控网关通过LoRa无线模块与多个智能充电节点通信,并通过4G模块实现了与服务器的数据交互。测试结果表明,LoRa无线能够穿透地下室,通信距离达到300m,网关与服务器通信稳定。该设计实现了对充电桩的远程监控,具有很好的应用前景。     

通讯技术在电动汽车充电站中的应用设计

针对智能充电站的应用要求,提出通讯技术在电动汽车充电站中的设计方案。论述充电站的监控系统三层通讯整体结构;提出充电机监控系统双CAN通讯网络;对充电站主要设备充电机、充电桩的内部多种通讯方式和功能进行描述和方案设计;对通讯过程中采用的CAN通讯、以太网和串行通讯接口进行设计并对其通讯协议进行讨论和说明。     

基于用户数据的电动汽车充电桩网络攻击模型

电动汽车(electrical vehicle, EV)的用户数据是优化EV充电成本的关键数据,对用户数据的操纵可能导致错误的充电成本,使充电桩运营商蒙受经济损失。针对EV充电桩,提出了一种基于用户数据的网络攻击模型,该模型通过篡改接入EV充电桩的用户数据生成虚假的充电计划,从而提高充电桩的充电成本。所提出的攻击模型为一种基于混合整数线性规划的两层优化模型,在上层生成注入EV充电桩的恶意用户数据,下层为EV充电计划优化算法,通过应用KKT条件使两层优化模型转化为单层优化攻击模型。仿真以一个虚拟充电站场景为例,相较于无攻击情况,该攻击模型通过提高EV的充电能量或移动EV的充电时段增加了充电站的总充电成本,验证了该攻击模型的可行性和危害性。