SISTEMA Y METODO DE CONTROL DE RECARGA PARA VEHICULOS ELECTRICOS PARAREDES DE ENERGIA INTELIGENTES.
Sistema y método de control de recarga de vehículos eléctricos para redes de energía inteligentes.
El sistema comprende:- un controlador local (3) en cada recinto (4) donde se recarga el vehículo eléctrico (1), conectado por el cable de potencia (5) y comprendiendo:- medios para comunicarse por el cable (5) con el controlador de a bordo (2) del vehículo (1);- medios de procesamiento para:- identificar al vehículo (1);- obtener unos parámetros de recarga y enviarlos a un controlador del centro de transformación (6);- calcular la potencia máxima suministrable al vehículo (1) según un programa de carga;- un controlador de centro de transformación (6) en cada centro de transformación (7) encargado de:- calcular un programa de carga optimizado para el vehículo (1) en función del estado de carga del centro de transformación (7), los parámetros de recarga del vehículo (1) Y el coste de recarga;- enviar dicho programa de carga al controlador local (3)
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200930313.
Solicitante: NUCLEO DE COMUNICACIONES Y CONTROL, S.L.
Nacionalidad solicitante: España.
Provincia: MADRID.
Inventor/es: VILLALBA QUESADA,JOSE MANUEL, SELGAS GUTIERREZ,JORGE.
Fecha de Solicitud: 16 de Junio de 2009.
Fecha de Publicación: .
Fecha de Concesión: 26 de Octubre de 2011.
Clasificación PCT:
- B60L11/18
Fragmento de la descripción:
Sistema y método de control de recarga de vehículos eléctricos para redes de energía inteligentes.
Campo de la invención
La presente invención se engloba dentro del campo de los sistemas de carga eléctrica, y más en concreto aplicados al control inteligente de la carga a gran escala (incluso ciudades) de vehículos eléctricos, preferiblemente coches eléctricos.
Antecedentes de la invención
El documento de patente US2008007202-A1 divulga un sistema de control de la carga de vehículos eléctricos que comprende dos niveles de control, uno local y otro central relacionado con la red eléctrica de la cual proviene la energía que se utiliza para la carga. Estos dos niveles de control se comunican entre sí la información necesaria para optimizar la carga teniendo en cuenta fundamentalmente dos aspectos: el momento y duración de la carga y el coste (dependiente de la situación de la red). La comunicación entre los controles local y de red se puede realizar mediante sistemas tales como el uso de redes de telefonía móvil. La optimización del coste se realiza utilizando parámetros geográficos (punto de la red en el que se quiera recargar el vehículo) así como de niveles de carga.
El documento de patente CN1569512 describe un sistema centralizado de control de la carga de múltiples vehículos eléctricos. El sistema funciona por capas o niveles: la más interna gestiona directamente la batería, la segunda está al nivel vehículo y la tercera es un interfaz que comunica con la estación de carga y con el sistema de control de la red eléctrica.
El documento de patente GB2446694-A divulga un método para recargar las baterías de vehículos eléctricos híbridos a partir de la red eléctrica, que incluye determinar la cantidad de tiempo necesaria para recargar la batería, determinar el momento en el que se desea que la recarga se complete, transmitir estos parámetros a la red eléctrica con el objeto de realizar la recarga en momentos de demanda proyectada de valle y que termine no después del momento fijado. Por tanto, el objeto de dicha invención es controlar la recarga teniendo en cuenta dos parámetros: el tiempo de recarga y el precio de la misma en función de que ésta se produzca en horas valle o punta desde un punto de vista de la demanda eléctrica, lo que determina el precio puntual de la energía.
La presente invención aporta una serie de ventajas con respecto al estado del arte:
- Identificación segura del usuario. Las comunicaciones entre el vehículo y el controlador local a través de la propia línea de suministro utilizando la tecnología PLC, permite la identificación segura del vehículo y, por tanto, del usuario de la red eléctrica durante todo el tiempo que dura la operación de recarga. Esta seguridad es inherente al hecho de utilizar el mismo soporte físico para la transferencia de la energía y el intercambio de información por comunicaciones. En los documentos del estado del arte no se utiliza una comunicación PLC ni se emplean mecanismos de autenticación de usuario.
- Funciones de contador de energía. En el documento GB2446694-A la compañía eléctrica puede estimar el coste de la recarga a partir de los parámetros de la carga: velocidad de descarga, duración de la recarga y hora de inicio. Sin embargo, el hecho de que el controlador local equipe o realice las funciones de contador de energía permite determinar, no estimar, el coste preciso de la recarga.
- Limitador de potencia dinámico. En los documentos del estado del arte no se contemplan mecanismos de limitación de potencia más allá de los propios derivados de la instalación eléctrica del establecimiento de recarga y sus circuitos fusibles. En el presente sistema propuesto se incorpora un mecanismo de limitador de potencia dinámico. Dicho limitador cortará el suministro en caso de que se sobrepase en una cierta cuantía (parametrizable) la energía o la potencia suministrada al cargador, en relación a lo establecido en el programa de carga.
- Obtención del programa de carga optimizado (correspondiente a la recarga), identificando los parámetros relevantes para la obtención de un programa óptimo de carga:
- Servicio de consulta de soluciones alternativas de recarga. Este servicio se puede prestar sobre la misma infraestructura de sistema, ofreciéndole al usuario un mecanismo de consulta y selección que le permitiría optimizar las condiciones de recarga, en coste y/o duración. El sistema permite informar al usuario, a través del interfaz de controlador local, de las nuevas condiciones de recarga y su coste estimado.
- Estructura jerarquizada de la arquitectura del sistema de gestión y control de la compañía eléctrica. En el sistema jerárquico y distribuido que se propone, cada componente implementa la funcionalidad en base a la información disponible en cada punto y en la optimización de los recursos del sistema. En base a estas premisas, existe un sistema de control y gestión de la compañía eléctrica, estructurado además en sus distintos componentes: controlador local, controlador de centro de transformación y centro de control de red.
El sistema que se propone proporciona distintas ventajas:
- Para la red eléctrica:
- Para vehículos, usuarios de los mismos y medio ambiente:
Descripción de la invención
La invención se refiere a un sistema de control de recarga de vehículos eléctricos para redes de energía inteligentes de acuerdo con la reivindicación 1 y un método de acuerdo con la reivindicación 10. Realizaciones preferidas se definen en las reivindicaciones dependientes.
El sistema de control de recarga comprende:
- un controlador local en cada recinto donde se realiza la recarga de al menos un vehículo eléctrico, estando conectado dicho controlador local a cada vehículo a través del cable de potencia por el que se efectúa la recarga, comprendiendo dicho controlador local:
Reivindicaciones:
1. Sistema de control de recarga de vehículos eléctricos para redes de energía inteligentes, caracterizado porque comprende:
- un controlador local (3) en cada recinto (4) donde se realiza la recarga de al menos un vehículo eléctrico (1), estando conectado dicho controlador local (3) a cada vehículo (1) a través del cable de potencia (5) por el que se efectúa la recarga, comprendiendo dicho controlador local (3):
- un controlador de centro de transformación (6) en cada centro de transformación (7) que participa en el sistema de control de recarga, conectado con al menos un controlador local (3) y encargado de:
2. Sistema de control de recarga de vehículos eléctricos para redes de energía inteligentes según la reivindicación anterior, caracterizado porque comprende adicionalmente un centro de control de red (8) conectado a los diferentes controladores de centro de transformación (6) que participan en el sistema de control de recarga, estando dicho centro de control de red (8) configurado para:
- recibir, de una pluralidad de controladores de centro de transformación (6), los agregados de todos los programas de carga establecidos para los diferentes vehículos (1);
- calcular, utilizando dicha información recibida, las previsiones de consumo global en la red;
- enviar al controlador de centro de transformación (6) asociado a cada vehículo (1) a recargar, un perfil de carga en el que se especifica, para dicho vehículo, el límite de potencia y el precio de la energía en función de la hora de la recarga;
y porque los controladores de centro de transformación (6) están configurados para utilizar la información recibida del perfil de carga para calcular el programa de carga para cada vehículo (1).
3. Sistema de control de recarga de vehículos eléctricos para redes de energía inteligentes según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de procesamiento de datos del controlador local (3) están adicionalmente configurados para:
- comparar periódicamente durante la recarga de cada vehículo (1) la medida de la potencia o la energía suministrada a cada uno con la medida de la potencia o energía que el correspondiente vehículo está recibiendo, siendo esta última medida recibida procedente del correspondiente vehículo (1) a través de los primeros medios de comunicación;
- comprobar periódicamente durante la recarga de cada vehículo (1) que el vehículo conectado sigue siendo el mismo que el que solicitó la recarga, comparando periódicamente la identificación del vehículo conectado contra la identificación del vehículo que solicitó la recarga.
4. Sistema de control de recarga de vehículos eléctricos para redes de energía inteligentes según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el controlador local (3) está configurado para:
- obtener de cada vehículo (1) a recargar la potencia máxima que puede recibir;
- cortar el suministro en caso de que se sobrepase la potencia suministrada al vehículo (1) en una cierta cantidad parametrizable.
5. Sistema de control de recarga de vehículos eléctricos para redes de energía inteligentes según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los parámetros de recarga incluyen adicionalmente al menos uno de los siguientes:
- el precio máximo admisible;
- la duración máxima de la recarga u hora de finalización;
- la condición de recarga deseada.
6. Sistema de control de recarga de vehículos eléctricos para redes de energía inteligentes según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende una interfaz conectada al controlador local (3) a través de la cual se puede seleccionar parámetros de recarga deseados.
7. Sistema de control de recarga de vehículos eléctricos para redes de energía inteligentes según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada controlador local (3) dispone de un programa de carga por defecto a aplicar en caso de fallo en las comunicaciones con el controlador del centro de transformación (6).
8. Sistema de control de recarga de vehículos eléctricos para redes de energía inteligentes según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada controlador de centro de transformación (6) está configurado para calcular el programa de carga adicionalmente en función de al menos uno de los siguientes parámetros:
- las solicitudes de recarga de vehículos previstas para un mismo centro de transformación (7) y, más concretamente, en una línea determinada del correspondiente centro de transformación (7);
- consumo instantáneo del correspondiente centro de transformación (7);
- históricos de consumo del centro de transformación (7);
- límites de consumo del centro de transformación (7).
9. Sistema de control de recarga de vehículos eléctricos para redes de energía inteligentes según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de procesamiento de datos están configurados para efectuar la identificación segura de cada vehículo (1) a recargar a través de un número o cadena alfanumérica de identificación único proporcionado por el ordenador de a bordo (2) del vehículo.
10. Método de control de recarga de vehículos eléctricos para redes de energía inteligentes, realizándose a través de un controlador local (3) en cada recinto (4) donde se realiza la recarga de al menos un vehículo eléctrico (1), estando conectado dicho controlador local (3) a cada vehículo (1) a través del cable de potencia (5) por el que se efectúa la recarga, caracterizado porque comprende:
- efectuar una identificación de cada vehículo (1) a recargar mediante comunicación con el controlador de a bordo (2) correspondiente, dicha comunicación establecida mediante PLC a través del cable de potencia (5);
- obtener, para cada vehículo (1) a recargar, unos parámetros de recarga, incluyendo en dichos parámetros al menos la energía de recarga a suministrar;
- enviar dichos parámetros de recarga de cada vehículo a un controlador del centro de transformación (6);
- obtener dicho controlador centro de transformación (6) el estado de carga del centro de transformación (7);
- calcular el controlador centro de transformación (6) un programa de carga en función de, al menos, dicho estado de carga del centro de transformación (7) y los parámetros de recarga del correspondiente vehículo (1) a recargar;
- enviar el controlador centro de transformación (6) dicho programa de carga al controlador local (3);
- calcular la potencia máxima que puede absorber cada vehículo (1) en cada instante a partir del programa de carga recibido de dicho controlador del centro de transformación (6);
- comunicar, mediante PLC, a cada vehículo (1) a recargar la potencia máxima que puede absorber en cada instante;
- garantizar que el consumo de potencia instantáneo del vehículo (1) a recargar no supera la potencia máxima calculada, limitando la potencia instantánea en caso de que sea superada;
- medir la energía suministrada al vehículo (1) a recargar y calcular el importe de la misma.
11. Método de control de recarga de vehículos eléctricos para redes de energía inteligentes según la reivindicación 10, habiendo un controlador de centro de transformación (6) en cada centro de transformación (7) que participa del método de control de recarga, caracterizado porque comprende adicionalmente:
- recibir, de un centro de control de red (8) conectado a los diferentes controladores de centro de transformación (6), los agregados de todos los programas de carga establecidos para los diferentes vehículos (1);
- calcular, utilizando dicha información recibida, las previsiones de consumo del centro;
- emplear la información recibida para calcular el programa de carga para cada vehículo (1).
12. Método de control de recarga de vehículos eléctricos para redes de energía inteligentes según cualquiera de las reivindicaciones 10-11, caracterizado porque comprende adicionalmente:
- cortar el controlador local (3) el suministro en caso de que se sobrepase en una cierta cantidad parametrizable la energía o la potencia suministrada al vehículo (1), en relación a lo establecido en el programa de carga correspon-diente.
13. Sistema de control de recarga de vehículos eléctricos para redes de energía inteligentes según cualquiera de las reivindicaciones 10-12, caracterizado porque los parámetros de recarga incluyen adicionalmente al menos uno de los siguientes:
- el precio máximo admisible;
- la duración máxima de la recarga u hora de finalización;
- la condición de recarga deseada.
14. Método de control de recarga de vehículos eléctricos para redes de energía inteligentes según cualquiera de las reivindicaciones 10-13, caracterizado porque se aplica un programa de carga por defecto en caso de fallo en las comunicaciones entre el controlador del centro de transformación (6) y el controlador local (3) correspondiente.
15. Método de control de recarga de vehículos eléctricos para redes de energía inteligentes según cualquiera de las reivindicaciones 10-14, caracterizado porque comprende calcular el programa de carga adicionalmente en función de al menos uno de los siguientes parámetros:
- las solicitudes de recarga de vehículos previstas para un mismo centro de transformación (7) y, más concretamente, en una línea determinada del correspondiente centro de transformación (7);
- consumo instantáneo del correspondiente centro de transformación (7);
- históricos de consumo del centro de transformación (7);
- límites de consumo del centro de transformación (7).
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