电动汽车动态无线充电路段优化建模方法

doi:10.12141/j.issn.1000-565X.230261

华南理工大学学报(自然科学版) ›› 2023, Vol. 51 ›› Issue (10): 135-151.doi: 10.12141/j.issn.1000-565X.230261

所属专题： 2023绿色智慧交通系统专辑

电动汽车动态无线充电路段优化建模方法

裴明阳朱宏昱

华南理工大学土木与交通学院，广东广州 510640

收稿日期:2023-04-10 出版日期:2023-10-25 发布日期:2023-07-03
通信作者: 裴明阳（1990-），女，博士，副教授，博士生导师，主要从事交通系统优化研究。 E-mail:mingyang@scut.edu.cn
作者简介:裴明阳（1990-），女，博士，副教授，博士生导师，主要从事交通系统优化研究。
基金资助:
广东省基础与应用基础研究基金资助项目(2020A1515111024)

Modeling Method for Optimizing Dynamic Wireless Charging Lane of Electric Vehicles

PEI Mingyang ZHU Hongyu

School of Civil Engineering and Transportation，South China University of Technology，Guangzhou 510640，Guangdong，China

Received:2023-04-10 Online:2023-10-25 Published:2023-07-03
Contact: 裴明阳（1990-），女，博士，副教授，博士生导师，主要从事交通系统优化研究。 E-mail:mingyang@scut.edu.cn
About author:裴明阳（1990-），女，博士，副教授，博士生导师，主要从事交通系统优化研究。
Supported by:
the Basic and Applied Research Foundation of Guangdong Province(2020A1515111024)

摘要/Abstract

摘要：

随着能源危机和环境压力的加剧，电动汽车被认为是降低石化资源依赖、应对气候变化、维持能源与环境可持续发展和实现“双碳”目标的有效措施。在多方政策的鼓励下，电动汽车市场的推广规模不断得到拓展，由此带来的巨大充电需求对充电设施的布局和运营提出了挑战。电池容量限制造成的“里程焦虑”和现有充电网络建设不完善导致的“一桩难求”，使得充电设施可用性低和用户充电不便成为电动汽车的行业痛点，阻碍着电动汽车的普及，而动态无线充电技术的成熟为上述问题带来了极具前景的解决方案。电动汽车动态无线充电路段的合理配置是满足用户需求、解决“里程焦虑”、提高设施利用率、降低社会成本的关键。为提供该研究领域较为全面的综述视角，本文首先概述国内外动态无线充电路段技术的发展情况，根据优势及其面临的挑战总结技术特点；然后从建模方法、决策变量、优化目标、约束条件、模型假设、求解算法等维度，分析无线充电路段的优化配置模型，列举国内外研究成果及测试情况；最后对动态无线充电领域现有的方法、技术问题进行总结，并对无线充电路段优化配置与电网影响分析、充电负荷管理、电力市场分析、充电策略、电池管理系统、电池容量预测、电池均衡控制及无人驾驶的多学科交叉融合发展应用前景进行展望。

关键词: 电动汽车, 动态无线充电, 充电路段, 优化配置

Abstract:

With the aggravation of energy crisis and environmental pressure, electric vehicles （EVs） are considered as an effective measure to reduce petrochemical resource dependence, combat climate change, maintain sustainable energy and environmental development and achieve the carbon peaking and carbon neutrality goals. The growing EV market, fueled by policy incentives, has led to increasing charging demands, posing challenges for charging infrastructure deployment and operation. “Range anxiety” caused by limited battery capacity and difficulties in finding available charging stations contribute to low accessibility and inconvenience for users. This issue has become the pain point of the EV industry, hindering the popularization of EVs. However, the maturation of dynamic wireless charging (DWC) technology has brought very promising solutions to the above problems.To provide a more comprehensive review perspective of the research field, this paper provided a comprehensive overview of DWC development and summarized the technical characteristics according to the advantages and their challenges. Then, from the dimensions of modeling method, decision variables, optimization objectives, constraints, model assumptions, solution algorithm and so on, this paper analyzed the optimal configuration model of dynamic wireless charging lanes (DWCLs) and enumerated the research results and test conditions at home and abroad. Finally, it summarized existing methods and technical issues in the dynamic wireless charging domain and offered insights into future prospects, including its impact on the power grid, charging load management, electricity market analysis, charging strategies, battery management systems, battery capacity prediction, battery equalization control, and interdisciplinary integration with autonomous driving technologies.

Key words: electric vehicle, dynamic wireless charging, charging lane, optimal deployment

中图分类号:

U491

裴明阳, 朱宏昱. 电动汽车动态无线充电路段优化建模方法[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2023, 51(10): 135-151.

PEI Mingyang, ZHU Hongyu. Modeling Method for Optimizing Dynamic Wireless Charging Lane of Electric Vehicles[J]. Journal of South China University of Technology(Natural Science Edition), 2023, 51(10): 135-151.

图/表 7

图1

表1

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表2

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88	RAISEMCHE A， BOUKHNIFER M， LAROUCI C，et al ．Two active fault-tolerant control schemes of induction-motor drive in EV or HEV［J］．IEEE Transactions on Vehicular Technology，2014，63（1）：19-29.
89	DUNN B， KAMATH H， J-M TARASCON ．Electrical energy storage for the grid：a battery of choices［J］．Science，2011，334：928-935.

系列	标准	内容
IEC	IEC 61980-3：2022	磁场无线充电系统的具体要求
	IEC 61980-1：2020	电动汽车无线充电系统的通用要求
	IEC TS 61980-2：2019	电动汽车和基础设施之间通信协议
	IEC TR 62905：2018	WPT系统的暴露评估方法
ISO	ISO 19363：2020	安全和互操作性要求
ISO	ISO 15118-8：2020	无线通信物理层和数据链路层要求
SAE	SAE J2954-202208	对位方法论
SAE	SAE J2836/6-202104	无线通信实例
GB	GB/T 38775—2021	电磁兼容性要求和试验方法；互操作性要求及测试
GB	GB/T 38775—2020	通用要求；通信协议；特殊要求；电磁环境限值与测试方法

文献	最小化建设成本	最小化时间成本	最小化环境成本	最小化电力成本	最小化维修成本	最大化系统效率
［73］						√
［40］	√^1）
［52］		√
［42］	√	√		√
［74］		√
［75］		√	√
［59］	√			√
［76］		√		√
［53］						√
［77］	√
［54］	√	√			√
［67］	√

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电动汽车动态无线充电路段优化建模方法

Modeling Method for Optimizing Dynamic Wireless Charging Lane of Electric Vehicles

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