研究人员提高电动汽车充电的可靠性

美国司机长期以来习惯于在有充足燃料的加油站快速加油，电动汽车司机希望他们的进站能够模仿这种体验。尽管美国努力通过改变更多的驾驶员来应对气候变化，但驾驶员在长途旅行中对充电的不确定性仍然是电动汽车更广泛采用的障碍。

美国能源部橡树岭国家实验室的研究人员正在努力提高电动汽车充电的弹性。 “主要重点是制造充电器即使充电器内部或外部存在电气干扰或硬件故障，也能为电动汽车提供。” “我们希望驾驶员一到达充电站就能够使用电动汽车充电器。”

在确定了主要挑战后，橡树岭国家实验室的研究人员找到了解决充电器故障的两个关键原因的解决方案——第一个是由电网电压变化触发的，另一个是充电器本身引起的。

Kim 和他的团队开发了新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。这些转换器设计为当功率流偏离标准范围时关闭。如果电网中的小故障导致电压短暂下降，电动汽车充电就会停止。同样，一个内部组件的故障也可能导致所有设备停止运行。重新激活这些充电器通常需要维护，从而导致无人值守充电站大量停机。

为了应对短暂的电压骤降，橡树岭国家实验室的研究人员实施了一种“穿越”控制算法，该算法可以快速降低充电功率，然后在几秒钟后电压恢复正常时恢复充电功率。该团队创建了一个实时、自动化的测试设置，以模拟转换器硬件如何响应各种电压脉冲。穿越控制可以快速恢复充电功率。

还有更广泛的好处。如果电网故障导致许多电动汽车充电器在大功率快速充电期间断开连接，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，穿越能力不仅可以保护充电器，还可以保护更广泛的电网。

有时，充电器本身会发生干扰。单个电动汽车充电器包含三个电源模块，它们协同工作来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，而不是将其关闭。

“现在，当一个模块出现故障时，转换器可以通过将负载分配给其余两个模块来尝试继续提供尽可能多的功率，”Kim 说。 “我们正在努力让充电器在等待维修期间以较低的功率运行。”

研究人员还开发了一种新的多层方法，用于跨大型电动汽车充电系统的控制和通信，该充电系统类似于具有许多泵的加油站：系统范围内的控制器会自动通知各个充电器的问题。然后，它可以改变设备设置以获得最佳的客户充电体验。

这项研究适合与合作伙伴太平洋西北和爱达荷国家实验室合作的一个更大的项目，其中包括充电车队的自动管理，例如送货或长途卡车，以及监控潜在的网络攻击。车站控制器可以控制车辆充电顺序和充电费率，平衡能源成本和货物优先级。

金表示，下一步将是对集成电池存储和太阳能如何进一步确保充电站的电动汽车充电性能进行建模。

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