论文标题：Smart Charging and V2G: Enhancing a Hybrid Energy Storage System with Intelligent and Bidirectional EV Charging

论文链接：https://www.mdpi.com/2032-6653/16/3/121

期刊名：WEVJ

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/wevj

引言

在全球能源转型加速推进的背景下，可再生能源渗透率的持续提升与电动汽车 (EV) 的大规模普及，对能源系统的灵活性和可靠性提出了更高要求。混合储能系统 (HESS) 通过融合不同储能技术的优势 (如高功率密度与高能量密度的结合)，成为应对可再生能源间歇性、优化电网供需平衡的关键解决方案。而车辆到电网 (V2G) 技术则赋予电动汽车双向能量流动能力，使其从“用电终端”转变为 “移动储能单元”，进一步增强电网的调峰、调频及应急响应能力。然而，当前针对混合储能系统与V2G技术协同优化的实际应用研究较少，尤其是缺乏能够真实模拟复杂场景的测试环境与系统性策略。

近期，World Electric Vehicle Journal 期刊发表了题为“Smart Charging and V2G: Enhancing a Hybrid Energy Storage System with Intelligent and Bidirectional EV Charging”的研究论文。该论文提出了一种创新的测试平台，将固定式混合储能系统与智能双向充电基础设施深度融合，为探索“储能-充电”协同机制、验证V2G技术可行性及优化能源管理策略提供了全新路径。

研究内容

该论文构建了一个集“动能储能系统 (KESS) + 电池储能系统 (BESS) + 智能充电站”于一体的多能协同测试平台，其核心架构如下：KESS采用外转子飞轮结构，通过永磁同步电机实现能量的高速存储与释放。具备120 kW功率输出能力，支持高频次快速充放 (寿命超20年无衰减)，适用于电网瞬态响应。BESS基于NMC电池技术，容量122.4 kWh，提供高能量密度支撑，通过直流750 V母线与KESS互补，负责长期能量存储。智能充电站是能量交换的枢纽，配备3个单向交流桩 (22 kW/桩) 与2个双向直流桩 (40 kW/桩，支持CHAdeMO/CCS标准)，通过并联的隔离式DC/DC转换器实现EV与HESS的双向能量流动。

图1. HESS (左) 和充电站 (右) 的示意图。

在控制策略上，提出“最小电池循环”方案，优先调度KESS承担高频充放任务，将BESS的充放电频次降低30%，平衡经济性与可靠性；多时间尺度协同机制实现秒级KESS调频、分钟级BESS平滑可再生能源出力，提升系统整体效率。数据层面，高精度传感器 (电压/电流精度0.2%) 实时监测储能效率与电池健康状态 (SOH)，结合用户触控界面模拟的充电需求 (目标电量、离站时间)，实现“用户-储能-电网”三方联动，推动能源管理从单向控制转向双向互动。

实验结果

该研究通过实验验证了混合储能系统 (HESS) 与智能充电站在实际应用中的性能表现。在削峰填谷方面，充电站采用动态调整充电功率的策略，例如逐步降低充电电流或短暂中断充电，有效减少了电网负荷。实验数据显示，这种阶梯式降流策略能够降低约15%的峰值负载，同时不会显著影响用户的充电体验。值得注意的是，充电中断后的恢复时间因车辆类型而异，例如Nissan Leaf在短时中断后需要约30秒的“唤醒”时间。

图2. 交流充电点的设定和实际交流电流 (单相充电) 的示例充电曲线。

在车网互动 (V2G) 技术验证中，利用支持CHAdeMO标准的Nissan Leaf e+进行了双向充放电测试。在电网支持和紧急备用电源等场景下，DC双向充电的整体效率达到92%，响应速度在2秒以内，能够满足电网调频的需求。

图3. 日产聆风充电期间交流和直流电池电量的示例曲线。

该研究首次实现动能储能、电池储能与双向充电的硬件级协同，构建了“储能-充电”一体化平台，为V2G技术落地及混合储能优化提供了关键支撑。其创新价值不仅在于技术融合，更在于推动能源管理模式转型——从孤立的设备控制到用户、储能、电网的协同互动，为“光储充”一体化、社区微电网等场景提供可复制方案。

引用格式：

Franzelin, T.; Schwarz, S.; Rinderknecht, S. Smart Charging and V2G: Enhancing a Hybrid Energy Storage System with Intelligent and Bidirectional EV Charging. World Electr. Veh. J. 2025, 16, 121.

WEVJ 期刊简介

主编:Joeri Van Mierlo, Vrije Universiteit Brussel, Belgium

WEVJ（ISSN 2032-6653）是首个全面涵盖电池电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车相关研究的同行评审国际科学期刊。为响应学术界的需求，本刊旨在与国际电动汽车研讨会暨展览会（EVS）相辅相成。自1969年创办以来，国际电动汽车研讨会暨展览会（EVS）系列活动始终走在电动汽车领域的前沿，并已发展成为全球规模最大、最具影响力的电动汽车行业、学术界和研究盛会，展示了市场上已有的以及正在研发中的新兴技术。

2024 Impact Factor: 2.6

2024 CiteScore: 5.0

Time to First Decision: 21 Days

Acceptance to Publication: 3.8 Days