到 2024 年，售出的汽车中超过五分之一是电动汽车 (EV)。政府间机构估计，到 2035 年，全球销售的新车中有一半是电动汽车。

虽然更多的电动汽车上路听起来对环境来说是个好消息，但它可能会导致复杂化。电网尚未准备好支持电动汽车的涌入，未解决的容量限制可能会威胁电动汽车行业的未来。

佐治亚理工学院的研究人员开发了一种有助于避免电网过载的设备：革命性的电动汽车智能充电系统。

他们基于优化的方法不仅有助于减轻电网压力，还使用户能够定制充电过程并最大限度地降低成本，优先使用无碳能源，或调整充电速度。该技术甚至可能有助于促进电动汽车行业的发展。

乔治·W·伍德拉夫学院伍德拉夫教授兼研究生院主任迈克尔·J·利米 (Michael J. Leamy) 表示：“电动汽车革命发生得如此之快，电力公司将发现以足够快的速度更新电网来容纳这些车辆非常困难且成本高昂。”机械工业。

“我们想要研究一种智能充电方式，将电动汽车纳入考虑范围电网，我们已经知道它接近其最大容量。我们需要为电网运营商争取时间，这样当更多电动汽车进入市场时，他们就不会不知所措。”

减轻负担（电网）

在美国东南部，夏季期间，用电高峰从下午晚些时候到傍晚。那时，太阳的热量已经温暖了房屋和建筑物，人们也打开了空调。这也是大多数人下班回家并插入电动汽车的时间，电动汽车会立即开始充电。当插入电源时，电动汽车很容易成为家庭中最重要的电力消耗者。

“大量电动汽车在峰值电力负载期间充电可能会给公用事业带来问题，从而加剧电力需求电气与计算机工程学院 (ECE) 的博士毕业生、该技术的联合发明人卡蒂克·萨斯特里 (Kartik Sastry) 表示，“但你不需要一充电就开始充电。回家吧。在大多数情况下，夜间有充足的时间为电动汽车充满电。”

该团队着手利用夜间剩余充电时间来解决电网过载问题。他们开发了尖端的优化算法来随着时间的推移分配充电，从而最大限度地减少电网压力，同时为消费者带来好处。

该团队的智能充电算法不是在电动汽车插入后立即全速充电，而是允许逐步充电，或者随着时间的推移分几次充电，而不是一次全部充电。这些算法还降低了充电期间家庭的最大功耗，实现了研究人员所说的“调峰”。

该算法本身根据电网状态和消费者偏好来规划充电以及何时进行。该系统还可以在不需要任何集中控制的情况下做出这些决定，并且无需与附近或城市中的其他车辆进行通信。

“通过使用随机计时和家庭用电预测，我们的算法可以有效地分配负载，”ECE 教授兼充电系统联合发明人 David G. Taylor 说道。“这意味着，只要这些电动汽车使用我们开发的智能充电算法，社区中电动汽车的数量就可以增加，而当地公用事业公司无需承担巨额基础设施升级费用。”

可定制充电

该系统允许消费者定制他们的充电方式。使用该团队设计的应用程序，消费者可以控制充电的四个不同方面：成本、无碳能源、速度和电池健康状况。该应用程序的滑块小部件允许用户权衡每个小部件的偏好；根据用户的选择，算法确定如何最好地为车辆充电，同时最大限度地减少电网影响。

例如，为了快速为车辆充电，用户会将充电速度滑块一直移动到右侧。另一方面，优先考虑无碳充电，将充电器编程为仅当电网上有风能或太阳能等可再生资源时才为汽车充电。选择以最低成本充电将促使系统根据公用事业公司的价格表在低需求时间充电，从而允许用户避免任何需求费用。

向前行驶

该团队已在主要期刊上发表了多篇有关该项目的研究文章。他们还构建了原型硬件，完成了单个电动汽车的充电案例研究，并提交了该技术的专利。

该团队不仅将该系统的应用扩展到个人消费者，还开发了该技术以在商业环境中发挥作用。他们希望与一家电动汽车充电站公司和一家使用电动公交车的公立学校系统合作，展示他们的算法如何自动降低车队充电成本。

利米说，目标是让公司获得智能充电算法技术的许可。

研究人员还与汽车公司联系，将他们的技术整合到电动汽车本身中，这将允许用户直接从仪表板设置他们的充电偏好。

“我们希望证明智能充电在大规模上是可行的，并衡量这样做的好处，”利米说。“我们计划向消费者、公司和学校系统展示通过智能充电而不是简单地以临时方式充电可以节省多少钱。”

萨斯特里说：“我们预计电动汽车的采用率将大幅上升，这将导致对电网的需求更高。”“为了保护电网并帮助电动汽车行业蓬勃发展，我们必须以智能方式容纳这些电动汽车，这就是我们希望实现的目标。”