Fast Charging and Smart Charging Tests for Electric Vehicles Batteries Using Renewable Energy

¹ Electrical Engineering Department-DTU, Frederiksborgvej 399, 4000 Roskilde – Denmark
² Politehnica University of Timisoara, V. Parvan 2, 300223 Timisoara – Romania
e-mail: oscarmforero@gmail.com – lmih@elektro.dtu.dk – lucian.mihet@upt.ro

^* Corresponding author

Abstract

Electric Vehicles (EV) technologies are still relatively new and under strong development. Although some standardized solutions are being promoted and becoming a new trend, there is an outstanding need for common platforms and sharing of knowledge and core technologies. This paper presents the development of a test platform, including three Li-ion batteries designed for EV applications, and three associated bi-directional power converters, for testing impacts on different advanced loadings of EV batteries. Different charging algorithms/profiles have been tested, including constant current and power, and forced and pulsed power. The aim of the tests has been to study the impact of smart charging and fast charging on the power system, on the battery state of health and degradation, and to find out the limitations of the batteries for a Smart Grid. The paper outlines the advantages and disadvantages of both tests in terms of regulation of the aggregated local power, power capacity and the power exchange with the grid. The smart charging tests performed have demonstrated that even with a simple control algorithm, without any forecasting, it is possible to provide the required charging and at the same time the power system services, reducing the peak power and the energy losses in the power connection line of the power exchange with the national grid.

Résumé

Les développements technologiques liés aux voitures électriques (EV, Electric Vehicles) sont encore relativement nouveaux et s’intensifient. Même si certaines solutions standardisées sont encouragées et deviennent une nouvelle tendance, il y a un besoin exceptionnel pour des plateformes communes, mais aussi pour le partage de connaissances et de technologies de base. Cet article présente le développement d’une plateforme de tests, comprenant trois batteries Li-ion rechargeables conçues pour des voitures électriques, et trois convertisseurs de puissance bidirectionnels associés, permettant de tester l’impact de différentes stratégies de recharge sur les batteries. Différents algorithmes / profils de charge ont été testés, y compris le courant et puissance constants, et la puissance pulsée et forcée. L’objectif de ces tests est d’étudier l’impact de stratégies de recharge intelligente et rapide sur le système électrique, sur la santé électrique et la dégradation de la batterie, et aussi pour découvrir les limites des batteries pour un réseau électrique intelligent (Smart Grid). Cet article présente les avantages et les inconvénients de ces deux tests en termes de régulation de la puissance agrégée locale, de la puissance électrique installée et de l’échange de puissance électrique avec le réseau. Les tests de recharge intelligente effectués ont aussi démontré que même avec un algorithme de contrôle simple, sans aucune prévision, il est possible de fournir la charge requise et dans le même temps les services du système d’alimentation, ce qui réduit la puissance de crête et les pertes d’énergie dans la connexion d’alimentation au réseau national d’électricité.