网联电动汽车中基于CPS的充电调度与充电策略

摘要

国务院印发的《中国制造2025》报告中明确提出智能化、网联化、低碳化将是未来汽车发展的主要方向。在国家战略规划的引导下，网联电动汽车的研究将是大势所趋。随着网联电动汽车数量的增加，如果不对网联电动汽车的充电问题进行考虑，就会衍生出许多问题，比如，用户到达充电站后因为充电站无空闲充电桩可用而造成不必要的等待时间；以及大规模网联电动汽车充电对电网稳定运行造成的影响。
　　信息物理融合系统（Cyber-Physical System,CPS）是集感知、通信、计算和控制于一体的智能集成系统。在电价实时变化的情况下，本文基于CPS理论围绕网联电动汽车充电建模和降低电动汽车充电成本展开了研究和分析，主要研究成果如下：
　　1.基于CPS，建立网联电动汽车的充电模型（NEVCC）。针对网联电动汽车无序充电所带来的问题，首先建立了网联电动汽车充电预定模型。其次为了降低大规模网联电动汽车充电对电网的影响，构建了网联电动汽车充电监控模型。结合上述两个模型及CPS理论建立了网联电动汽车充电的CPS（NEVCC）模型。
　　2.基于NEVCC模型及模糊理论，设计网联电动汽车具体的充电策略。为了降低网联电动汽车的充电成本同时在用户给定的时间内尽量将网联电动汽车充满电，本文创新性的提出了以实时电价、网联电动汽车充满电所需的理论时间与用户给定的时间之差以及它的变化率为输入，以充电功率为输出的模糊逻辑充电策略。当充电站的需求充电功率大于充电站所允许的最大充电功率时，提出了以充电站中所有网联电动汽车的充电成本之和最小和充电站中所有网联电动汽车的标准偏差时间最小的多目标优化功率分配问题，最后创新性的采用模糊多目标优化算法优化了充电功率的分配。
　　3.在MATLAB/Simulink中建立了NEVCC仿真模型，并在充电站无功率限制和有功率限制两种情况下对电动汽车的充电过程进行了仿真。当充电站无功率限制时，比较了模糊逻辑充电和恒定功率充电，仿真结果表明网联电动汽车采用模糊逻辑充电产生的费用更低。当充电站有功率限制时，比较了模糊多目标优化功率分配方法和已有的功率分配方法，实验结果表明模糊多目标优化功率分配方法更符合用户的充电需求和经济利益。

目录

声明

第1章 绪论

1.1研究背景和意义

1.2网联电动汽车研究现状

1.3 CPS的研究现状

1.4本文主要研究内容

1.5本文组织结构

第2章 相关知识和理论

2.1网联电动汽车充电模式

2.2网联电动汽车充电对电网的影响

2.3 CPS理论

2.4模糊控制理论

2.5本章小结

第3章 基于CPS的电动汽车充电调度模型

3.1网联电动汽车充电预定模型

3.2网联电动汽车充电监控模型

3.3网联电动汽车充电的CPS(NEVCC)模型

3.4本章小结

第4章 基于NEVCC模型的模糊充电策略

4.1模糊充电控制器的设计

4.2基于模糊多目标优化的功率分配方法

4.3电动汽车充电过程的算法分析

4.4本章小结

第5章 网联电动汽车充电仿真和实验分析

5.1网联电动汽车充电建模

5.2充电站无功率限制

5.3充电站有功率限制

5.4本章小结

结论

1. 本文工作总结

2. 下一步研究展望

参考文献

附录A（攻读硕士学位期间发表的学术论文目录）

附录B （攻读硕士学位期间参与项目目录）

致谢