摘要：随着人们生活水平的提高，对汽车的需求量也在逐年增多。新能源车取代传统燃油车是大势所趋，全球汽车行业领先的企业早已在电动汽车上布局。与传统燃油车加油过程相比，充电速度慢、不方便已成为电动汽车使用中存在的一个主要痛点。因此，克服充电瓶颈将成为电动汽车进一步打开市场，被更多的消费者接受的一个重要因素。本文就电动汽车充电及家庭能源的变革展开探讨。
关键词：电动汽车；电池；充电
引言
随着经济多年来的高速发展，各国的能源消耗量与日俱增，逐渐出现了能源紧张的问题，可运用到生产中的化石能源也越来越少。受全球变暖的影响，各国也都推出了相应的应对政策，提倡节能减排，严格控制碳排放量。在这种社会背景下，节能又环保的电动汽车慢慢地进入了人们的视野，成为了交通领域研发的主要对象。
1纯电动汽车结构
纯电动汽车主要由三大模块组成，即车载电源模块、电力驱动模块、以及辅助模块构成。其中，电力驱动模块是纯电动汽车的核心部分，主要包括控制单元、驱动控制器、电动机、车轮以及机械传动装置，其主要功能即将车载蓄电池的电能转变成汽车行驶的动能，并在汽车减速行驶时，将车轮的动能回收转化为电能。由车载蓄电池、充电控制器以及能量管理系统组成的车载电源模块，其主要功能是保证对电动机进行稳定供电，并实时监测反馈车载电源的消耗情况，以便及时控制充电设备对车载蓄电池进行充电。辅助模块主要由动力转向单元、驾驶室操纵台、辅助动力源以及其他辅助装置组成，其主要是为了提高汽车操控性、舒适性、安全性而设置的。
2智能电网环境下电动汽车的充电模式
智能电网环境下，变压器和居民用户之间不仅有能量流，而且还存在双向的信息流。用户和变压器器之间的通信通过小区网络(neighborhoodareanetwork)实现。每个用户安装有家庭能源管理系统(homeenergymanagementsystem，HEMS)，它对包括电动汽车在内的用电设备进行状态监测，并按调度算法对它们的工作过程进行控制。HEMS通过智能电表与外界进行能量和信息交换。比如，HEMS通过智能电表接收电力公司发布的电价信号，接收配电变压器负荷管理系统发布的电动汽车充电功率上限值等信息。同时，HEMS也可以通过智能电表向配电变压器报告电动汽车的充电状态和充电功率需求值等数据。电动汽车充电的基本过程为各个用户首先根据电价信号独自优化调度区间内电动汽车的充电功率序列，然后将数据上报给变压器负荷管理系统;变压器负荷管理系统计算电动汽车的总充电负荷值，并根据变压器容量识别超限时段，采用注水算法计算超限时段内各电动汽车的充电功率上限，并将上限值下发给电动汽车;用户接收到新的充电功率上限值后，重新启动调度算法计算最优充电功率序列，并将该值上报变压器负荷管理系统;当调度区间内各电动汽车的充电功率上限不再变化时，上述循环结束，同时得到调度区间内各个电动汽车的最优充电功率序列。实际充电过程中，各个用户根据最优序列给电动汽车充电，可以在保证变压器不过载的情况下，最小化各自的用电费用。
3电动汽车充电需求将带来中国家庭能源的变革
对家庭而言，使用电动汽车带来大量的电力需求。电动汽车既是一个大型的家用电器，也可以在电网出现问题时作为一个备用的家庭储能系统。电动汽车结合屋顶太阳能、风能等家用新能源发电设备、家用储能系统等，可以为家庭形成一个从电力生产、存储到电力消费的闭环。在这些系统慢慢普及的前提下，未来家庭，尤其是远离城市的家庭，对电网的依赖可能会慢慢减弱，甚至可以完全不需要电网。这将导致未来家庭能源的深刻变革。
3.1普通家庭依赖电网供电，并按时付给电力公司电费
随着家庭用太阳能等新能源系统的逐步普及，家庭用电的模式可能会发生很大的改变。例如，特斯拉电动车的车主可以在白天用Tesla–SolarCity的屋顶太阳能系统发电，除了供家用电器使用外，多余的电力可以储存在特斯拉的家庭储能系统中，以备在夜晚或阴雨天等不利于太阳能发电的时候使用。
3.2配合新能源发电
随着减能减排理念的兴起和人们环保理念的提升，绿色出行成为了越来越多人的选择，新能源的发展和应用也是必然的选择。运用新型能源发电，既可以缓解非可再生能源缺乏的现象，还可以减少二氧化碳的产生，减轻温室效应，起到保护环境的作用。如果可以借助科技力量，将充电设备与新型能源完美融合，既可以降低新型能源融入电力系统时造成的不良影响，还可以削减充电设备在工作时带给电力系统的压力。在实际推广过程中，可以采用充电站和电池组更换服务相结合的方式，郊区可用面积大，新能源管丰富，可建立充电站以供电动汽车使用，市区可利用的公共面积较小，且服务人数众多，可以为电动汽车提供替换电池组的服务，满足电动汽车在郊区与市区之间的双向行驶需求。二者的相互融合，既可以起到推进电动汽车快速普及和发展，还能为新能源的开发和使用提供助力，有助于资源的整合和优化。
结语
随着中国人均住宅面积及家庭用电量的不断增加，家用太阳能等清洁能源发电系统的大量采用且成本降低，以及电动汽车逐渐普及带来大量电力需求的情况下，使用家庭储能系统，利用成本更低廉的清洁电力，形成家用电能的生产、储存、使用的闭环，其经济可行性会慢慢增加。
参考文献
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