ORNL研究人员开发“穿越”控制算法 可提高电动汽车充电的可靠性

  盖世汽车讯 一直以来，美国驾驶员习惯于在燃油充足的加油站快速加油，电动汽车（EV）驾驶员也希望能在充电站获得这种体验。尽管美国正通过让更多的驾驶员改用电动汽车来应对气候平均状态随时间的变化，但驾驶员对长途旅行中能否获得充电的不确定性仍然阻碍着电动汽车的普及。

  4月4日，美国能源部橡树岭国家实验室（Department of Energy’s Oak Ridge National Laboratory，ORNL）的研究人员致力于提高电动汽车充电的适应性。该项目的首席研究员、ORNL的Namwon Kim表示：“我们的重点是，即使内部或外部出现电力干扰或硬件故障，充电器也能为电动汽车提供服务。我们大家都希望驾驶员能够在到达充电站后立即使用电动汽车充电器。”

  在确定了主要挑战后，ORNL研究人员开发出解决方案，以解决导致充电器故障的两个关键原因——其一是电网电压偏差，其二则源自充电器本身。Kim及其团队开发出新的算法来管理电力电子转换器的运行参数（电力电子转换器是电动汽车充电硬件的基石）。这些转换器的设计目的是在电力流动超出标准范围时关闭。如果电网中的一个小故障导致电压瞬间下降，电动汽车充电就会停止。同样，一个内部组件的故障也有一定可能会导致所有组件停止运行。重新激活这些充电器常常要维护，因此导致无人值守充电站严重停机。

  为了应对短暂的电压骤降，ORNL研究人员采用了一种“穿越（ride-through）”控制算法，能够迅速降低充电功率，然后在几秒钟后电压回到正常状态时恢复充电功率。该团队创建了一个实时自动测试装置，以模拟转换器硬件对各种电压波动的响应。这种穿越式控制装置可迅速恢复充电功率。

  这样做还有其它好处。如果电网故障导致许多电动汽车充电器在大功率快充期间断开连接，电网中的电压水平可能会突然升高。这种情况可能会损坏其他未受保护的电气设备。因此，穿越功能不但可以保护充电器，还可保护更广泛的电网。

  有时充电器内部会发生干扰。单个电动汽车充电器包含3个共同工作的电源模块，用于转换和控制充电功率。ORNL团队创建了另一种算法，允许转换器检测并调整内部故障，而非直接关闭充电器。

  Kim表示：“现在，当1个模块出现故障时，转换器能通过将负载分配给其余2个模块来继续提供尽可能多的功率。我们正试图让充电器在等待维修期间以较低的功率运行。”

  研究人员还开发出一种新的多层方法，用于跨大型电动汽车充电系统的控制和通信，这种系统类似于有许多加油泵的加油站：当各个充电器出现一些明显的异常问题时，系统范围内的控制器会自动收到通知。然后，控制器可以更改设备设置，为客户提供最佳的充电体验。Kim 表示，下一步将对如何通过集成电池存储和太阳能发电进一步确保充电站的电动汽车充电性能进行建模。