ELECTRIC, WITH AN EDGE
A medida que aumenta la cantidad de vehículos eléctricos (EV), las estación de carga eléctrica públicas públicas y privadas enfrentan desafíos como factores de carga de transformadores de distribución bajos y tasas bajas de utilización de pilas de carga. Un diseño de sistema de carga de EV compartido basado en redes de distribución pública tiene como objetivo abordar estos problemas. El sistema aprovecha la capacidad restante del transformador de distribución pública para asignar pilas de carga de CC, programa la carga en función de las reservas del propietario del vehículo y los modelos de estaciones de carga de vehículos eléctricos públicos, y regula dinámicamente la potencia operativa de cada pila de carga mediante la recopilación de datos de carga del transformador en tiempo real. Este sistema de carga compartido mejora las oportunidades de carga para los propietarios de vehículos, mejora las tasas de utilización del transformador de distribución y de la pila de carga, y estabiliza los factores de carga del transformador de distribución.
Tanto la estación de carga de CC de la estación de carga eléctrica pública como la estación de carga eléctrica privada tienen un bajo factor de carga del transformador de distribución y una baja tasa de utilización de las pilas de carga. Para abordar estos problemas, se propone el diseño de un sistema de recarga compartida de vehículos eléctricos basado en la red pública de distribución. El sistema utiliza la capacidad remanente del transformador de distribución pública para asignar pilas de carga de CC, las programa de acuerdo con el orden de reserva de los propietarios de los vehículos y el modelo de programación de las estaciones de carga eléctricas públicas, cambia los cargadores a los vehículos eléctricos correspondientes a su vez, y finalmente regula dinámicamente la potencia operativa de cada pila de carga mediante la recopilación de datos de carga del transformador en tiempo real. El sistema de carga compartida aumenta las oportunidades de carga para los propietarios de vehículos, mejora la tasa de utilización de los transformadores de distribución y las pilas de carga y estabiliza el factor de carga de los transformadores de distribución.
Con el aumento continuo de la propiedad de vehículos eléctricos, surge el problema creciente de las dificultades de carga, que se ve limitada por los equipos de carga, los sitios, la inversión y las condiciones de acceso a la red, lo que se traduce en un bajo número de pilas de carga, colas difíciles y la aparición de velocidades de carga lentas. y baja utilización del equipo. Hay dos modelos de carga tradicionales, uno es la estación de carga eléctrica pública y el otro es la estación de carga eléctrica privada;
La mayoría de las estaciones de carga eléctricas públicas son invertidas y planificadas por el sector comercial o el gobierno, y utilizan pilas de carga de CC de varias decenas de kilovatios para conectarse a la red a través de transformadores especiales. La mayoría de las estaciones de carga privadas utilizan carga de CA con una potencia inferior a 10kW y están conectadas a la red a través de una estación de distribución de transformadores públicos.
Aunque las estaciones de carga privadas se utilizan principalmente por la noche para evitar conflictos con la carga máxima de los residentes, la cantidad de estaciones de carga que se permite conectar es limitada para garantizar la confiabilidad de la electricidad para los residentes durante todo el día, lo que reduce las oportunidades de carga. Esto es un enorme desperdicio de recursos. En resumen, existe una necesidad urgente de abordar cómo mejorar la utilización y la eficiencia de las estaciones transformadoras públicas para la carga de vehículos eléctricos.
En respuesta a las necesidades reales del emplazamiento, se han realizado las siguientes mejoras principales en el sistema de recarga compartida de vehículos eléctricos frente a la red tradicional de distribución en baja tensión. El diagrama del sistema eléctrico de la estación de distribución se muestra en la Figura 1, donde 1 es el transformador de distribución pública, 2 es el bus de CA de voltage del transformador, 3 es el bus de CA del usuario de energía, 4 es el transformador de medición total del usuario de energía, 5 es el bus de CA del cargador, 6 son las estación de carga eléctrica pública y 7 es la barra de bus de CC del cargador.
Como puede verse en la Figura 1, el sistema consta de dos partes principales: el módulo de usuario eléctrico convencional y el módulo de carga de vehículos eléctricos. El módulo de usuario de energía convencional suministra energía a un usuario público fijo, con un transformador de medición de usuario de energía total en el bus de CA del usuario de energía; el módulo de carga de vehículos eléctricos suministra energía a un sistema de carga compartido, donde el cargador está conectado en paralelo al bus de CA del cargador a través de un disyuntor de CA.
La figura 2 muestra el diagrama de cableado de los cargadores y las pistolas de carga. En el diagrama se puede ver que el sistema de carga de vehículos eléctricos compartidos está configurado con n cargadores de CC controlables de potencia idéntica, m pistolas de carga de CC con comunicación y bloqueos mecánicos y n-m interruptores de CC controlables, con los interruptores de CC controlables en el bus de CC de cada uno. cargador conectado a las pistolas de carga en secuencia.
El módulo de control y gestión de carga se utiliza para la adquisición de datos y el control funcional del sistema de carga del vehículo eléctrico y consta de un dispositivo de control eléctrico y un dispositivo de interacción hombre-máquina; el dispositivo de monitoreo de carga está conectado a todos los cargadores, interruptores de CC controlables, pistolas de carga y el dispositivo de interacción hombre-máquina para la comunicación a través de un cable de comunicación, y la corriente y el voltaje se recopilan a través de un cable secundario de energía conectado al transformador de medición total del usuario de energía .
El dispositivo de monitoreo recopila principalmente información sobre el estado de funcionamiento del cargador y emite comandos de control, recopila información sobre el estado de apertura y cierre del interruptor de CC controlable y emite comandos de apertura y cierre, recopila información sobre el estado de la batería del vehículo eléctrico y emite comandos de apertura y cierre para la pistola de carga e interactúa con la información que se muestra en la HMI y los comandos operativos del propietario.
Durante la regulación del sistema de carga, el módulo de control y gestión carga los vehículos eléctricos en el orden de reserva del propietario, todas las estaciones de carga públicas de vehículos eléctricos se activan a su vez en el orden de la parada anterior, y la potencia de carga del k-ésimo cargador entre todos los cargadores operativos se controla en el tiempo t:
donde PJk (t) es la potencia de carga del k-ésimo cargador iniciado entre todos los cargadores en funcionamiento en el tiempo t; Pck (t) es el valor del requisito de potencia de carga del vehículo eléctrico conectado por el k-ésimo cargador iniciado entre todos los cargadores en funcionamiento en el tiempo t; PE es la potencia nominal del transformador de distribución pública; Py (t) es el bus de CA del consumidor de electricidad de este transformador de distribución pública en el momento t Potencia en tiempo real; x es el número de todos los cargadores en funcionamiento en el momento t, 0 ≤ x ≤ n.
En el modelo, el sistema de carga controla la potencia de carga de los cargadores para alcanzar el requisito de potencia de carga del vehículo en la medida de lo posible, y limita la potencia de carga del último cargador que se iniciará si la carga en el transformador de distribución de servicios públicos alcanza su valor nominal. . Se evita que el transformador de distribución, el cargador y la batería del vehículo eléctrico se sobrecarguen con la restricción de que
Donde PJe es la potencia nominal del cargador; Pce es la potencia nominal de carga de la batería del vehículo eléctrico.
La estrategia de regulación y control del sistema de carga se utiliza para controlar todo el proceso de operación del equipo eléctrico del sistema, y sus pasos detallados son los siguientes.
Paso 1: Determine si hay un vehículo eléctrico que necesita cargarse. Cuando el dispositivo de monitoreo de carga detecta que hay un vehículo reservado correctamente para cargar, significa que el vehículo eléctrico debe cargarse con la pistola de carga conectada y viceversa, la carga de todos los vehículos eléctricos se ha completado.
Paso 2: Seleccione el próximo vehículo a cargar. El primer vehículo en completar la reserva será el primero en comenzar a cobrar después de eso.
Paso 3: Determine si hay un cargador disponible para cargar el próximo EV. Cuando se detiene un cargador y todos los interruptores de CC controlables en el bus de CC de este cargador están apagados, el cargador puede cargar el siguiente EV; de lo contrario, ningún cargador puede cargar el siguiente EV.
Paso 4: Seleccione el cargador para cargar el próximo EV. Ordene los cargadores en el Paso 3 que pueden cargar el próximo EV en el momento en que terminaron el último trabajo de carga y use el cargador que terminó el último trabajo de carga antes como el cargador que puede cargar el próximo EV.
Paso 5: cambie el interruptor de CC controlado y conecte la estación de carga eléctrica pública a la pistola de carga en el siguiente vehículo.
Paso 6: determine la potencia del cargador de acuerdo con el “modelo de programación de estaciones de carga ev públicas” en 2.1 y cargue hasta el final.
Haga clic en “Cargar” en la HMI, verifique si el tiempo de espera estimado que se muestra en la HMI cumple con la demanda, si no cumple con los requisitos de uso del propietario, detenga la operación y finalice el plan de carga; si el tiempo que se puede reservar cumple con los requisitos de uso del propietario, seleccione la pistola de carga disponible (pistola de carga desbloqueada) en la HMI e insértela en el automóvil. Si el tiempo disponible cumple con los requisitos del propietario, seleccione la pistola de carga disponible (pistola desbloqueada) en el indicador HMI e insértela en el puerto de carga del vehículo.
Si no pasa ninguna de las autopruebas, se reemplaza la pistola de carga; si pasa ambas autocomprobaciones, la HMI muestra el tiempo y el costo de liquidación de carga estimados.
Si el titular no está de acuerdo con el tiempo y coste estimado de liquidación del cobro, no se realizará ninguna operación posterior y la reserva finalizará;
Si el propietario del vehículo está de acuerdo con el tiempo y el costo estimados de liquidación de la carga, confirma la cita de carga en la HMI y autoriza el pago, y la carga se realiza automáticamente en el orden de la cita.
El dispositivo de monitoreo recibe el comando de la persona que carga para “cargar” en la HMI. El dispositivo de monitoreo determina las pistolas de carga disponibles (incluidas las que no están conectadas al automóvil y las que están conectadas a la estación de carga eléctrica pública pero no están bloqueadas) y el tiempo de espera estimado y los muestra en la HMI. Esto se muestra en la HMI.
Después de que la unidad de monitoreo haya recibido el número de pistola de carga seleccionado por el propietario en la HMI, inicia una autocomprobación de comunicación con la unidad de administración de la batería del vehículo eléctrico y, si no se pasa la autocomprobación de comunicación, le indica a la HMI para cambiar la pistola de carga; si se pasa la autocomprobación de comunicación, la unidad de monitoreo controla el bloqueo mecánico de la pistola de carga.
Si se pasa la autocomprobación de comunicación, el dispositivo de monitoreo controla el bloqueo mecánico de la lanza de carga. A continuación, pone en marcha un cargador fuera de servicio o llama temporalmente a un cargador en marcha para accionar el interruptor de CC correspondiente y realiza un autotest del circuito de carga del vehículo eléctrico mediante la lanza de carga seleccionada.
Durante la autocomprobación, el dispositivo de monitoreo compara la última información de voltaje y corriente de carga recibida de la línea de comunicación, y si el cargador proporciona la misma corriente y voltaje que el automóvil, se pasa la autocomprobación; de lo contrario, no se pasa la autocomprobación y la interfaz hombre-máquina solicita el reemplazo de la pistola de carga.
Después de que haya pasado la autocomprobación del circuito de carga de la pistola de carga, el dispositivo de monitoreo lee datos como la cantidad de carga necesaria en la información de la batería del automóvil, predice la hora de finalización de la carga y la carga de electricidad y la muestra en la pantalla. HMI; luego, si el HMI no recibe la autorización para pagar la cita de carga del propietario del automóvil dentro del tiempo especificado, desbloquea el bloqueo mecánico de la pistola de carga y finaliza esta cita; si el HMI recibe la autorización para pagar la cita de carga del propietario del automóvil, mantiene cerrada la cerradura mecánica de la pistola de carga. Luego, el dispositivo de monitoreo iniciará el interruptor y cargador de CC controlable correspondiente y controlará la energía de carga de acuerdo con el “Método de regulación del sistema de carga” y el orden de cola en este documento, hasta que el vehículo eléctrico esté completamente cargado, y el bloqueo mecánico del La pistola de carga se desbloqueará después de que el dispositivo de monitoreo haya deducido la cantidad real de carga de electricidad, finalizando la carga.
El modo de reserva cíclica secuencial y uso compartido de pistolas de carga propuesto en este documento puede proporcionar a los usuarios una predicción de los períodos de tiempo de carga y comenzar a cargar automáticamente en secuencia después de completar la inserción de la pistola de carga, así como desbloquear la pistola de carga después de que esté completamente cargada. , para realizar la instalación automática no tripulada de carga rotativa, aumentar las oportunidades de carga y mejorar la eficiencia de la carga de reserva; al mismo tiempo, rastrea la capacidad de suministro general del transformador de distribución pública y regula la potencia de todos los cargadores a la potencia permitida por la distribución. Al mismo tiempo, rastrea la capacidad de suministro general del transformador de distribución de servicios públicos, regula la potencia de todos los cargadores a la potencia permitida por el transformador de distribución, aprovecha al máximo la capacidad de suministro de energía del transformador de distribución y reduce el número y el tiempo de las interrupciones del cargador, mejora la tasa de utilización y el tiempo de carga del equipo, estabiliza el factor de carga de el transformador de distribución, y aumenta la confiabilidad y economía de la red.
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