摘要：本文中，根据电动汽车传导充电系统国际标准IEC 61851-1研制出一种用于智能充电的充电控制器。通过将控制器插入到商用充电电缆中，可以轻松地将充电功率设置为所需值。此外，通过同时使用频率计数器和功率计测量了电源线的频率和电压,以及车载充电器的功率因数和有功功率,然后成功地在0.6s的时间内按照10-kW/Hz的斜率对充电功率进行了控制。智能充电的测量响应时间约为1s，相当于英国国家电网提出的增强频率响应时间，其中约一半时间用于与频率计数器进行通信处理。

关键字：电动汽车，车载充电器，智能充电，响应时间测量，增强频率响应

背景

随着可再生能源引入的增加，作为调整力的火力发电设备不断减少，但频率变动的增大令人担忧。虽然正在讨论引进蓄电池等储电设备作为备用服务，但需要大量的初期投资。关于今后有望得到普及的电动汽车，虽然每台汽车的车载充电器容量较小，但近年来，有人提出通过控制多台EV的充电以吸收剩余功率的变动^注1)，从而实现利用EV的简易快速响应充电系统。

目的

构建根据系统频率控制充电功率的智能充电系统，并测量其响应时间。

主要成果

1. 智能充电系统的构建

基于EV的普通充电标准IEC 61851-1（图1）试制了用于智能充电的充电控制器（图2）。通过将该控制器插入市售的AC 200V充电电缆中^注²⁾，能够设定任意值的充电功率。

经确认，在使用该控制器的智能充电系统中，可以通过频率计数器^注³^）和功率计^注⁴^）测量系统的频率和电压，以及充电时的功率因数和有功功率，这些值每变动0.1Hz就会进行1kW的补偿（图3），另外，该系统的控制周期为0.6s^注5^）。

2. 智能充电系统的响应时间评估

在图3中，相同时刻的充电功率指令值（计算值）和实测值中包括由响应时间引起的偏差。如果使实测值的时刻向指令值的时刻偏移，则可以得到偏差的最小值，此时的偏差量（即智能充电的响应时间）约为1.0s（图4）。因此，实际测得的智能充电响应时间与英国EFR^注6^）所要求的增强频率响应时间1s是相同的。另外还调查了其响应时间的详细内容，发现约一半的时间即0.5s是频率测量所需的时间，该时间成为实现快速化的阻碍（图5）。

注：

1. 高木他、《通过系统连接的插电式混合动力车的充电控制的风力发电连接可能性的评价》，IEEJ Trans. PE, Vol.128 No. 12pp .1513-1521 (2008)

2. 雪田、《微电网中的新一代汽车充电控制方法》，电学论B, Vol.133 No. 6pp .501-504 (2013)

3. 设定门控时间为0.1s，功率的有效数字为6位（50.0000Hz）。

4. 设定更新间隔为0.2s，功率的有效数字为4位（2000W）。

5. 本报告中假定无调节/负荷特性的区域，在本端完成了从测量到控制的过程。

6. 在由2016年8月26日宣布了招标结果的英国系统运营商国家电网公司提供的增强频率响应服务中，合计容量为20万kW，实施期为4年。

用于将车载充电器应用于智能充电的充电控制器试制与响应时间测量