TOPOLOGY OF EFFICIENT USE OF ENERGY BY A CHARGING STATION FOR ELECTRIC VEHICLES

Володимир Нерубацький; Денис Гордієнко

doi:10.20535/1813-5420.1.2024.297520

Автор(и)

Володимир Нерубацький Український державний університет залізничного транспорту, Україна https://orcid.org/0000-0002-4309-601X
Денис Гордієнко Український державний університет залізничного транспорту, Україна https://orcid.org/0000-0002-0347-5656

DOI:

https://doi.org/10.20535/1813-5420.1.2024.297520

Ключові слова:

активний випрямляч, зарядна станція, електромобіль, енергоефективність, літій-іонний накопичувач.

Анотація

Наведено результати дослідження напівпровідникових перетворювачів зарядних станцій для електромобілів на основі літій-іонних елементів. Наведено базові енергетичні параметри та зарядно-розрядні характеристики літій-іонних та літій-залізо-фосфатних акумуляторів. Наведено топологію запропонованої зарядної станції для електромобілів на основі схем активного випрямляча. Описано параметри схеми заміщення акумуляторного відсіку електромобіля Tesla S. Описано метод швидкого заряду батареї постійною напругою і постійним струмом, при якому забезпечується більша кількість циклів заряду-розряду батареї. Представлено імітаційну модель запропонованої структури зарядної станції з системою автоматичного керування. Проведено розрахунок ККД запропонованої системи зарядної станції при різних параметрах струму заряду та частоти комутації.

Посилання

Dell’Amico M., Hadjidimitriou N. S., Renzi G. Assessing the Impact of Shared L-Category Electric Vehicles in six European cities. 2020 IEEE 23rd International Conference on Intelligent Transportation Systems (ITSC). 2020. P. 1–5 DOI: 10.1109/ITSC45102.2020.9294355.

Matanov N., Zahov A. Developments and Challenges for Electric Vehicle Charging Infrastructure. 2020 12th Electrical Engineering Faculty Conference (BulEF). 2020. P. 1–5. DOI: 10.1109/BulEF51036.2020.9326080.

Pareek S., Sujil A., Ratra S., Kumar R. Electric Vehicle Charging Station Challenges and Opportunities: A Future Perspective. 2020 International Conference on Emerging Trends in Communication, Control and Computing (ICONC3). 2020. P. 1–6. DOI: 10.1109/ICONC345789.2020.9117473.

Pliakostathis K. Research on EMI from Modern Electric Vehicles and their Recharging Systems. 2020 International Symposium on Electromagnetic Compatibility – EMC EUROPE. 2020. P. 1–6. DOI: 10.1109/EMCEUROPE48519.2020.9245742.

Oliinyk M., Dzmura J., Pal D. The impact of a electric vehicle charging on the distribution system. 2020 21st International Scientific Conference on Electric Power Engineering (EPE). 2020. P. 1–5. DOI: 10.1109/EPE51172.2020.9269213.

Weiss M., Zerfass A., Helmersb E. Fully electric and plug-in hybrid cars. An analysis of learning rates, user costs, and costs for mitigating CO2 and air pollutant emissions. Clean Prod. 2019. Vol. 212. P. 1478–1489. DOI: 10.1016/j.jclepro.2018.12.019.

Taylor A., Lu J., Zhu L., Bai K., McAmmond M., Brown A. Comparison of SiC MOSFET-based and GaN HEMT-based high-efficiency high-power-density 7.2kW EV battery chargers. IET Power Electronics. 2018. Vol. 11, No. 11. P. 1849–1857. DOI: 10.1049/iet-pel.2017.0467.

Kim D.-H., Kim M.-J., Lee B.-K. An Integrated Battery Charger With High Power Density and Efficiency for Electric Vehicles. IEEE Transactions on Power Electronics. 2017. Vol. 32, No. 6. P. 4553–4565. DOI: 10.1109/tpel.2016.2604404.

Lee W.-S., Kim J.-H., Lee J.-Y., Lee I.-O. Design of an Isolated DC/DC Topology With High Efficiency of Over 97% for EV Fast Chargers. IEEE Transactions on Vehicular Technology. 2019. Vol. 68, No. 12. P. 11725–11737. DOI: 10.1109/TVT.2019.2949080.

Nerubatskyi V. P., Plakhtii O. A., Tugay D. V., Hordiienko D. A. Method for optimization of switching frequency in frequency converters. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2021. Vol. 1, No. 181. P. 103–110. DOI: 10.33271/nvngu/2021-1/103.

Aggarwal S., Bajaj M., Singh A. K. Analysis of Electric Vehicle Charging Station Allocation in Deregulated Electric Power System. 2020 IEEE 9th Power India International Conference (PIICON). 2020. P. 1–6. DOI: 10.1109/PIICON49524.2020.9113022.

Plakhtii O., Nerubatskyi V., Hordiienko D. Efficiency analysis of DC-DC converter with pulse-width and pulse-frequency modulation. 2022 IEEE 41st International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO). 2022. P. 571–575. DOI: 10.1109/ELNANO54667.2022.9926762.

Nuamkoksung P., Buayai K., Kongjeen Y. Impact of Fast Charging on Lithium-ion Battery in Electric Vehicle Application. 2020 8th International Electrical Engineering Congress (iEECON). 2020. P. 1–4. DOI: 10.1109/iEECON48109.2020.244120.

Srdic S., Lukic S. Toward Extreme Fast Charging: Challenges and Opportunities in Directly Connecting to Medium-Voltage Line. IEEE Electrification Magazine. 2019. Vol. 7, No. 1. P. 22–31. DOI: 10.1109/mele.2018.2889547.

Park M., Seo M., Song Y., Kim S. W. Capacity Estimation of Li-Ion Batteries Using Constant Current Charging Voltage With Multilayer Perceptron. IEEE Access. 2020. Vol. 8. P. 180762–180772. DOI: 10.1109/ACCESS.2020.3028095.

Huang X., Li Y., Acharya A., Sui X., Meng J., Teodorescu R., Stroe D.-I. A Review of Pulsed Current Technique for Lithium-ion Batteries. Energies. 2020. Vol. 13. 2458. DOI: 10.3390/en13102458.

Plakhtii O., Nerubatskyi V., Mykhalkiv S., Hordiienko D., Shelest D., Khomenko I. Research of energy characteristics of three-phase voltage source inverters with modified pulse width modulation. 2021 IEEE 2nd KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek). 2021. P. 422–427. DOI: 10.1109/KhPIWeek53812.2021.9570071.

Chao C.-H. Tesla Model S Induction Motor Analysis. 2023 IEEE 3rd International Conference on Power, Electronics and Computer Applications (ICPECA). 2023. P. 1462–1464. DOI: 10.1109/ICPECA56706.2023.10075690.

Plаkhtіі О., Nеrubаtskyі V., Hоrdііеnkо D. Еffіcіеncy аnаlysіs оf DC-DC cоnvеrtеr wіth pulsе-wіdth аnd pulsе-frеquеncy mоdulаtіоn. 2022 ІЕЕЕ 41st Іntеrnаtіоnаl Cоnfеrеncе оn Еlеctrоnіcs аnd Nаnоtеchnоlоgy (ЕLNАNО). 2022. P. 571–575. DОІ: 10.1109/ЕLNАNО54667.2022.9926762.