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ES2966072T3 - Carga de vehículo eléctrico a vehículo eléctrico - Google Patents

Carga de vehículo eléctrico a vehículo eléctrico Download PDF

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ES2966072T3
ES2966072T3 ES21196692T ES21196692T ES2966072T3 ES 2966072 T3 ES2966072 T3 ES 2966072T3 ES 21196692 T ES21196692 T ES 21196692T ES 21196692 T ES21196692 T ES 21196692T ES 2966072 T3 ES2966072 T3 ES 2966072T3
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ES
Spain
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vehicle
electric vehicle
evse
power
eve
Prior art date
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Active
Application number
ES21196692T
Other languages
English (en)
Inventor
Willett Kempton
Fouad Kiamilev
Rodney Mcgee
Nick Waite
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nuvve Corp
Original Assignee
Nuvve Corp
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Publication date
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Abstract

Aparato de carga de vehículo a vehículo para transferir energía entre un primer vehículo eléctrico y un segundo vehículo eléctrico. El primer y segundo vehículos eléctricos están conectados mediante un cable configurado para permitir el flujo de energía desde el primer vehículo eléctrico al segundo vehículo eléctrico. El aparato está comprendido en el primer vehículo eléctrico. El aparato está configurado para detectar que el primer vehículo eléctrico está conectado al segundo vehículo eléctrico y, en respuesta a la detección, realizar una carga de vehículo a vehículo para transferir energía desde el primer vehículo eléctrico al segundo vehículo eléctrico. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Carga de vehículo eléctrico a vehículo eléctrico
Antecedentes de la invención
Convencionalmente, los vehículos eléctricos (por ejemplo, los vehículos alimentados por batería y los vehículos híbridos enchufables) se cargan de una manera similar a las que se emplean para cargar la mayoría de los dispositivos alimentados por batería recargable. Es decir, el operario enchufa un cargador para la batería del vehículo en una toma de corriente conectada a la red eléctrica de una empresa de servicios públicos (la "red") y el cargador del vehículo comienza inmediatamente a cargar la batería del vehículo. La velocidad a la que se carga la batería del vehículo normalmente es el resultado del límite de corriente impuesto por la electrónica del cargador y la resistencia interna variable de la batería del vehículo. El cargador de un vehículo puede contener lógica o componentes explícitos para alterar el índice de carga con el fin de prolongar la vida útil de la batería del vehículo. Habitualmente no existen componentes adicionales para controlar el índice de carga determinado por otros factores.
La patente de Estados Unidos n.° US-B-7443049 describe un sistema de carga para una batería de un vehículo que comprende un módulo de interfaz eléctrica que incluye una primera y segunda interfaces eléctricas. Un módulo inversor se comunica con el módulo de interfaz eléctrica y la batería y tiene un primer estado y un segundo estado. En el primer estado, el módulo inversor permite que la batería se cargue a través de la primera interfaz eléctrica cuando una fuente de tensión está conectada a la primera interfaz eléctrica, el vehículo está apagado y el nivel de carga de la batería es inferior a un umbral. En el segundo estado, el módulo inversor permite que la batería proporcione alimentación en la segunda interfaz eléctrica cuando una fuente de tensión no está conectada a la primera interfaz eléctrica, el vehículo está encendido y/o el nivel de carga de la batería es mayor que o igual al umbral.
La solicitud de patente de Estados Unidos n.° US-A-2009/088915 describe un sistema de asistencia para vehículos que incluye un vehículo de asistencia provisto de una fuente de alimentación; un vehículo asistido accionado por alimentación; y un cable eléctrico que conecta eléctricamente el vehículo de asistencia al vehículo asistido, en donde la alimentación de la fuente de alimentación se suministra desde el vehículo de asistencia al vehículo asistido a través del cable eléctrico.
Sumario de la invención
La presente invención se materializa en un sistema que comprende un aparato de carga de vehículo a vehículo para transferir alimentación entre un primer vehículo eléctrico y un segundo vehículo eléctrico, estando conectados el primer y segundo vehículos eléctricos a través de un cable configurado para permitir el flujo de alimentación desde el primer vehículo eléctrico al segundo vehículo eléctrico, estando el aparato comprendido en el primer vehículo eléctrico, estando el sistema configurado para:
detectar, a través del cable, que el primer vehículo eléctrico está conectado al segundo vehículo eléctrico, en donde el cable comprende un cable de comunicación que permite el flujo de señal entre el primer y el segundo vehículos eléctricos; y
en respuesta a la detección, realizar la carga de vehículo a vehículo para transferir alimentación desde el primer vehículo eléctrico al segundo vehículo eléctrico.
La presente invención se materializa en un método de carga de vehículo a vehículo para transferir alimentación entre un primer vehículo eléctrico y un segundo vehículo eléctrico, comprendiendo el método:
detectar, a través del cable, que el primer vehículo eléctrico está conectado al segundo vehículo eléctrico a través de un cable configurado para permitir el flujo de alimentación desde el primer vehículo eléctrico al segundo vehículo eléctrico, en donde el cable comprende un cable de comunicación que permite el flujo de señal entre el primer y el segundo vehículos eléctricos; y
en respuesta a la detección, realizar la carga de vehículo a vehículo para transferir alimentación desde el primer vehículo eléctrico al segundo vehículo eléctrico.
La presente invención se materializa en un programa informático que comprende un conjunto de instrucciones que, cuando son ejecutadas por un dispositivo computarizado, hacen que el dispositivo computarizado realice un método de carga de vehículo a vehículo para transferir alimentación entre un primer vehículo eléctrico y un segundo vehículo eléctrico, comprendiendo el método:
detectar, a través del cable, que el primer vehículo eléctrico está conectado al segundo vehículo eléctrico a través de un cable configurado para permitir el flujo de alimentación desde el primer vehículo eléctrico al segundo vehículo eléctrico, en donde el cable comprende un cable de comunicación que permite el flujo de señal entre el primer y el segundo vehículos eléctricos; y
en respuesta a la detección, realizar la carga de vehículo a vehículo para transferir alimentación desde el primer vehículo eléctrico al segundo vehículo eléctrico.
Breve descripción de los dibujos
La invención se entiende mejor a partir de la siguiente descripción detallada cuando se lee en relación con los dibujos adjuntos, que tienen los elementos iguales con los mismos números de referencia. Cuando hay una pluralidad de elementos similares, se puede asignar un único número de referencia a la pluralidad de elementos iguales con una designación de letra minúscula que se refiere a los elementos específicos. Cuando se hace referencia a los elementos de forma colectiva o a uno o más de los elementos no específicos, puede omitirse la designación con letra minúscula. La letra "n" puede representar un número no específico de elementos. Esto pone de relieve que, según la práctica común, las diversas características de los dibujos no están dibujadas a escala. Por el contrario, las dimensiones de las diversas características se expanden o reducen arbitrariamente para mayor claridad. En los dibujos se incluyen las siguientes figuras:
la figura 1 es un diagrama de bloques que ilustra un sistema de transferencia de alimentación eléctrica que incluye un servidor de agregación, un equipo de vehículo eléctrico y un equipo de estación de vehículo eléctrico de acuerdo con aspectos de la presente invención;
la figura 2 es un diagrama de bloques que ilustra un equipo de vehículo eléctrico ilustrativo para su uso dentro del sistema de transferencia de alimentación eléctrica de la figura 1 de acuerdo con aspectos de la presente invención; la figura 2a es un diagrama de bloques que ilustra un equipo de vehículo eléctrico ilustrativo para realizar la carga de vehículo a vehículo de acuerdo con aspectos de la presente invención;
la figura 3 es un diagrama de bloques que ilustra un equipo de estación eléctrica ilustrativo para su uso dentro del sistema de transferencia de alimentación eléctrica de la figura 1 de acuerdo con aspectos de la presente invención; la figura 4 es un diagrama de bloques que ilustra la comunicación entre un servidor de agregación ilustrativo para su uso dentro del sistema de transferencia de alimentación eléctrica de la figura 1 y diversas entidades de acuerdo con aspectos de la presente invención;
la figura 5 es un diagrama de flujo que representa las etapas ilustrativas realizadas por el equipo de vehículo eléctrico de acuerdo con aspectos ilustrativos de la presente invención;
la figura 6 es otro diagrama de flujo que representa las etapas ilustrativas realizadas por el equipo de vehículo eléctrico de acuerdo con aspectos ilustrativos de la presente invención;
la figura 7 es otro diagrama de flujo que representa las etapas ilustrativas realizadas por el equipo de vehículo eléctrico de acuerdo con aspectos ilustrativos de la presente invención;
la figura 8 es otro diagrama de flujo que representa las etapas ilustrativas realizadas por el equipo de vehículo eléctrico de acuerdo con aspectos ilustrativos de la presente invención;
la figura 9 es un diagrama de flujo que representa las etapas ilustrativas realizadas por el equipo de estación de vehículo eléctrico de acuerdo con aspectos ilustrativos de la presente invención;
la figura 10 es otro diagrama de flujo que representa las etapas ilustrativas realizadas por el equipo de estación de vehículo eléctrico de acuerdo con aspectos ilustrativos de la presente invención;
la figura 11 es un diagrama de flujo que representa las etapas ilustrativas realizadas por un servidor de agregación de acuerdo con un aspecto de la presente invención;
la figura 12 es otro diagrama de flujo que representa las etapas ilustrativas realizadas por un servidor de agregación de acuerdo con un aspecto de la presente invención; y
la figura 13 es otro diagrama de flujo que representa las etapas ilustrativas realizadas por un servidor de agregación de acuerdo con un aspecto de la presente invención.
Descripción detallada de la invención
La figura 1 representa un sistema de transferencia de alimentación eléctrica 100 de acuerdo con una realización ilustrativa de la presente invención. El sistema ilustrado 100 incluye el equipo de vehículo eléctrico (EVE) 102, la estación de carga para vehículos eléctricos (EVSE) 104, un servidor de agregación 106 y una red eléctrica 108. Como visión general, el EVE 102 se coloca dentro de un vehículo para vincular el vehículo al EVSE 104. El EVE 102 incluye un enlace a vehículo (VL) 103 que proporciona una vinculación desde entidades externas hasta los componentes que normalmente se encuentran en los vehículos eléctricos, tal y como se describirá con más detalle más adelante.
Se permite que la alimentación eléctrica fluya entre la red 108 y el EVE 102 del vehículo a través del EVSE 104. Un servidor de agregación 106 monitoriza los requisitos de flujo de alimentación de la red y el flujo de alimentación entre la red 108 y múltiples vehículos (incluyendo cada vehículo el EVE 102) y se comunica con la red 108 para asignar la capacidad y demanda de suministro eléctrico de los vehículos. En función de la capacidad y demanda determinadas, el sistema de transferencia de alimentación eléctrica 100 permite, entre otras cosas, que los vehículos se carguen durante períodos de tiempo cuando hay baja demanda en la red 108 y suministrar alimentación a la red 108 durante períodos de tiempo en los que hay gran demanda en la red 108.
Las líneas de conexión gruesas 110 entre el EVE 102 y el EVSE 104 (línea de conexión 110a) y entre el EVSE 104 y la red 108 (línea de conexión 110b) representan el flujo de alimentación eléctrica y las líneas de conexión finas 112 entre el VL 103 y el EVSE 104 (línea de conexión 112a), entre el VL 103 y el servidor de agregación 106 (línea de conexión 112b), y entre el servidor de agregación 106 y la red 108 (línea de conexión 112c) representan el flujo de comunicación/datos. Aunque no está ilustrado, se pueden emplear otras vías de comunicación/datos para establecer comunicación con otros componentes. Por ejemplo, el VL 103 puede comunicarse con el servidor de agregación 106 indirectamente a través del EVSE 104. En este ejemplo, puede omitirse la comunicación directa entre el VL 103 y el servidor de agregación 106 y se añadiría una vía de comunicación directa entre el EVSE 104 y el servidor de agregación 106. Una persona experta en la materia entenderá otras estrategias de comunicación a partir de la descripción del presente documento.
Ahora se definirá la terminología usada en el presente documento.
La red 108 se refiere al sistema de alimentación eléctrica desde la generación hasta la toma de corriente. Esto incluye generadores, líneas de transmisión y distribución, transformadores, aparamenta y cableado en el "sitio" (por ejemplo, una casa, un edificio, un estacionamiento y/u otra ubicación de estacionamiento desde el contador eléctrico para esa ubicación a través de paneles eléctricos hasta la toma de corriente). Los sensores, la lógica computacional y las comunicaciones pueden situarse en una o múltiples ubicaciones dentro de la red, para así monitorizar las funciones asociadas con la red, y el sistema eléctrico del vehículo puede cubrir una o múltiples funciones para la red.
Los vehículos integrados en la red generalmente se refieren a máquinas móviles para transportar pasajeros, carga o equipo. Los vehículos integrados en la red tienen un sistema de almacenamiento de energía "a bordo" (tal como productos derivados del petróleo electroquímicos, hidrógeno y/u otro tipo de almacenamiento) y un sistema de conexión a la red para recargar o complementar el almacenamiento a bordo (por ejemplo, una batería, condensador o volante, hidrógeno electrolizado) con alimentación de la red 108. Los vehículos integrados en la red también pueden enchufarse a la red 108 para proporcionar alimentación desde el almacenamiento a bordo del vehículo a la red 108.
El equipo de vehículo eléctrico (EVE) 102, por lo general, se refiere al equipo ubicado en el vehículo integrado en la red para permitir la comunicación y el flujo de alimentación. En una realización ilustrativa, el EVE 102 recibe los atributos del EVSE (descritos a continuación) y controla el flujo de alimentación y los servicios de red hacia y desde el vehículo integrado en la red basándose, por ejemplo, en los atributos de EVSE, el estado del almacenamiento a bordo de los vehículos, los requisitos de conducción esperados y lo que desea del conductor. El EVE 102 puede incluir un enlace a vehículo (VL) 103, también denominado enlace inteligente a vehículo (VSL), que proporciona una interfaz entre el EVSE 104 y el sistema de gestión de vehículos (VMS) del vehículo integrado en la red, que generalmente controla los sistemas eléctricos y electrónicos en el vehículo integrado en la red mientras no está en uso (por ejemplo, mientras está estacionado en un garaje).
Los atributos de EVE generalmente se refieren a información que describe el vehículo integrado en la red que puede transmitirse al EVSE 104 al que está conectado el vehículo, el servidor de agregación 106 u otro vehículo integrado en la red. Estos pueden incluir: (1) una ID única del vehículo integrado en la red, (2) el cobro permitido y otras relaciones comerciales, (3) las autorizaciones de este vehículo, tal como la certificación IEEE 949 para la funcionalidad antiisla y (4) capacidades técnicas del vehículo, incluida la salida máxima de alimentación, si puede producir alimentación independientemente de la alimentación de la red ("modo de alimentación de emergencia") y otros.
El equipo de estación de vehículo eléctrico (EVSE) 104 se refiere, en general, a un equipo para interconectar el EVE 102 a la red 108. El EVSE 104 puede estar ubicado, por ejemplo, en un edificio o garaje de estacionamiento, cerca de una calle o adyacente a un espacio de estacionamiento de vehículos de motor. El EVE 102 dentro de un vehículo integrado en la red con almacenamiento a bordo y suministro de alimentación y conexiones de información puede conectarse al EVSE 104. El EVSE 104 almacena atributos de EVSE y puede transmitir los atributos al EVE 102 del vehículo integrado en la red u otros dispositivos.
Los atributos de EVSE son información relacionada con el EVSE, tal como su estado, ubicación y otra información. Los atributos de EVSE, por lo general, se refieren a la información relacionada con el EVSE 104 que se transmite al EVE 102 del vehículo integrado en la red. Esta puede incluir: (1) las características de las capacidades físicas del EVSE; (2) las concesiones legales y administrativas; (3) las restricciones legales y administrativas; (4) una ID única del EVSE; (5) el cobro permitido y otras relaciones comerciales (en las que participan el EVSE y el vehículo integrado en la red); (6) los servicios de red que pueden autorizarse (permitirse) en esta ubicación específica del EVSE 104, y/u otros.
El proveedor de carga eléctrica generalmente se refiere a una entidad de gestión que gestiona el EVSE 104. En una realización, un EVSE 104 puede no tener ningún proveedor de carga eléctrica. Por ejemplo, un EVSE 104 en un garaje doméstico, utilizado para cargar el vehículo del propietario de la casa desde la misma fuente eléctrica utilizada por otros aparatos del hogar. En otras realizaciones, el proveedor de carga eléctrica puede tener comunicación en tiempo real o comunicación en diferido con el EVSE 104, puede proporcionar una autorización en tiempo real para cargar un vehículo integrado en la red conectado a la red, y puede requerir el pago por la carga.
Por operador del estacionamiento, en general, se entiende una empresa u organización que controla el espacio donde se puede estacionar un vehículo, por ejemplo, con uno o más EVSE 104 adyacentes. El operador del estacionamiento puede cobrar por el uso de ese espacio, requerir la identificación antes del estacionamiento y/o intercambiar el uso del espacio a cambio del uso del EVSE 104.
El servidor de agregación 106 se refiere alsoftware, hardwarey los procedimientos de gestión que se comunican con vehículos integrados en la red desde el EVE 102 directamente y/o a través del EVSE 104, emiten solicitudes a esos vehículos para la carga, descarga y otras funciones de la red, y ofrecen servicios de red a un operador de red, empresa de distribución, servidor o servidores de agregación de nivel superior, generador u otra entidad eléctrica. El servidor de agregación 106 también puede recibir informes sobre los servicios de red y carga desde el EVE 102 y/o el EVSE 104. Un agregador es una entidad comercial que gestiona el servidor de agregación 106. El servidor de agregación 106 puede gestionar (controlar) el flujo de alimentación hacia/desde los vehículos integrados en la red conectados a la red 108 para agregar y vender energía a los operadores de la red (por ejemplo, megavatios de alimentación (MW)). El servidor de agregación 106 también puede gestionar información para otras entidades, incluyendo los proveedores de carga eléctrica, las empresas de distribución locales y otros.
Los operadores de red pueden incluir, por ejemplo: (1) un operador de sistema de distribución (DSO); (2) un operador de sistema de transmisión (TSO) o un operador de sistema independiente (ISO); (3) un generador; (4) un productor de alimentación independiente (IPP); y/o (5) un operador de energía renovable.
Los servicios de red, en general, se refieren a servicios proporcionados entre el vehículo integrado en la red y la red 108, fluyendo la alimentación a través del EVSE 104. Los servicios de red pueden incluir: (1) servicios para edificios locales, tal como alimentación de emergencia; (2) servicios para el sistema de distribución, tales como: (i) proporcionar alimentación reactiva, (ii) eliminar el consumo en las horas valle, (iii) equilibrar la carga en un sistema trifásico, (iv) proporcionar respuesta a la demanda, (v) proporcionar soporte de distribución (por ejemplo, aplazando el consumo o liberando energía cuando el sistema de distribución está alcanzando un límite, o empleando monitorización de condiciones, tal como la temperatura del transformador para reducir la alimentación que atraviesa ese transformador); y (3) soporte para el sistema de transmisión y generación, tal como: (i) proporcionar regulación de frecuencia, (ii) proporcionar ajustes entre horas, (iii) proporcionar margen de reserva; y/o (4) soporte de energías renovables, tal como (i) proporcionar equilibrio eólico, (ii) proporcionar reducción de la tasa de rampa, (iii) proporcionar un cambio de energía desde el pico solar al pico de carga, (iv) absorber energía eólica o solar cuando sobrepasa la carga, entre muchos otros. Por ejemplo, los servicios de red pueden incluir la carga en las horas valle, regular la calidad de la alimentación de la red, producir energía de manera rápida y suficiente para evitar fallos o apagones en la red, y nivelar la generación a partir de fuentes de energía renovables fluctuantes, tales como fuentes eólicas y solares.
La ubicación de la red generalmente se refiere a la ubicación del sistema eléctrico donde está conectado el EVSE 104. Esta puede ser una ubicación jerárquica (por ejemplo, posición eléctrica) en el sistema eléctrico y puede no corresponder a una ubicación física. En una realización ilustrativa de la divulgación, la ubicación de la red puede definirse en función de uno o más de: (1) el circuito del edificio al que está conectado y fusionado el EVSE 104; (2) la acometida y el contador a los que está conectado el EVSE 104; (3) el transformador de distribución al que está conectado el EVSE 104; (4) el alimentador de distribución del EVSE; (4) la subestación del EVSE; (5) el nodo de transmisión del EVSE; (6) la empresa de distribución local del EVSE; (7) el operador del sistema de transmisión del EVSE; (8) la subregión del EVSE; y (9) la región del EVSE, ISO o TSO. Debido a la conmutación del circuito de distribución (por ejemplo, reconfiguración), las posiciones intermedias en la estructura jerárquica pueden cambiar dinámicamente de modo que la ubicación de la red del EVSE, por ejemplo, puede moverse dinámicamente de un alimentador de distribución a otro a medida que los conmutadores de distribución se abren y cierran, aunque la ubicación física del EVSE no cambie.
La figura 2 representa el EVE 102 ilustrativo para su uso en un vehículo integrado en la red y la figura 3 representa el EVSE 104 ilustrativo al que puede conectarse el EVE 102. El EVE 102 incluye un conector 250 y el EVSE 104 incluye un conector 350 correspondiente para acoplarse al conector 250. En diversas realizaciones ilustrativas, podría haber un cable unido al EVSE 104 con el conector 350 en el extremo del cable, o podría proporcionarse un cable separado para conectarlo desde el conector del EVSE 350 al conector del EVE 250.
En cuanto a la figura 2, el EVE 102 incluye el VL 103, una batería 202, un módulo de electrónica de alimentación (PEM) 204, un sistema de gestión de vehículos (VMS) 206 y una entrada de acoplamiento de vehículos 250. El VL 103 incluye un microordenador 210, una memoria 212 y un módulo de comandos 214. El VL 103 puede configurarse para comunicar, determinar las provisiones de los servicios de red, controlar tales disposiciones.
En una realización ilustrativa, el PEM 204, el VMS 206 y la batería 202 son componentes que normalmente se encuentran en un vehículo eléctrico convencional y el VL 103 se incorpora de acuerdo con la presente invención para permitir que un vehículo de este tipo reciba/proporcione servicios de red. El VMS 206 controla directamente la gestión de la batería, la carga y posiblemente las funciones de accionamiento bajo la dirección del VL 103, además del control del VMS 206 a través de otros controles del vehículo. La funcionalidad del VMS 206 puede integrarse en otros dispositivos, tal como el PEM 204, o puede realizarse con uno o más dispositivos.
El VL 103 puede integrarse en un vehículo integrado en la red durante la fabricación o añadirse (retroadaptarse) a un vehículo después de la fabricación. Aunque se muestra como un único dispositivo, El VL 103 pueden ser dos o más dispositivos en ubicaciones separadas en un vehículo integrado en la red. En algunas realizaciones ilustrativas, algunas funciones del VL 103 pueden proporcionarse con otros dispositivos y el VL 103 puede elaborarse solo con la funcionalidad adicional (no proporcionada en los otros dispositivos por el fabricante de automóviles original). Como alternativa, puede ser un sistema desoftwarepara realizar funciones implementadas empleando los ordenadores de vehículo existentes, por ejemplo, dentro del VMS 206 y/o el PEM 204. Un dispositivo adecuado que incluye componentes que pueden adaptarse para funcionar como el microordenador 210, la memoria 212 y el módulo de comandos 214 de acuerdo con la presente invención es Mini-ITX, fabricado por Logic Supply de South Burlington, Vermont.
El módulo de comandos 214 controla el PEM 204 directamente (no mostrado) o a través del VMS 206 (y/o controla un sistema de gestión de batería separado) para cargar, descargar y/o proporcionar potencia reactiva, a niveles de alimentación y factores de alimentación variables.
El microordenador 210 está configurado y programado para proporcionar la siguiente funcionalidad: (1) comunicación bidireccional con el EVSE 104; (2) procesar los atributos de EVSE recibidos desde el EVSE 104; (3) ejecutar la instrucción almacenada en la memoria 212: (a) modelar de manera predicativa el uso del EVE 102 y rastrear las interacciones con el conductor del vehículo integrado en la red; (b) evaluar la red, las condiciones de la batería y del vehículo y (c) determinar si y cuándo ordenar al EVE 102 que absorba o proporcione alimentación real o potencia reactiva. El microordenador 210 puede incluir un puerto de programación/comunicaciones 211 para comunicarse con un visualizador, pantalla táctil o dispositivo de programación (no mostrado) para programar el VL 103.
El VL 103 almacena atributos de vehículo integrados en la red ("atributos de EVE") en la memoria 212, y puede transmitir estos atributos a la memoria del EVSE 306 (descrita a continuación con referencia a la figura 3) o a la memoria del EVE 212 en otro vehículo conectado. Los atributos del vehículo incluyen, por ejemplo: (1) una ID única del vehículo integrado en la red, (2) el cobro permitido y otras relaciones comerciales, tales como números de cuenta válidos o códigos de autorización para la compra de electricidad y tiempo de estacionamiento, (3) autorizaciones y certificaciones de cumplimiento de código de este vehículo, tal como la certificación IEEE 949 para la funcionalidad antiisla y (4) capacidades técnicas del vehículo, incluida la salida máxima de alimentación, si puede producir alimentación independientemente de la alimentación de la red ("modo de alimentación de emergencia") y otros, (5) si lo ha aprobado para su despacho un servidor de agregación, (6) garantía (o no) del neutro cuando la alimentación la proporciona un vehículo y (7) cualquier cuenta y autorización que deba cobrarse a crédito por los servicios de red. Los atributos de EVE pueden ser estáticos, tal como la ID única del vehículo, o dinámicos, tal como el estado de carga de la batería o si el vehículo integrado en la red está sirviendo o no actualmente como un servidor de agregación local para otros vehículos conectados locales.
El VL 103 puede controlar la carga y descarga de la batería 202 a través del VMS 206 y/o puede controlar la provisión de otros servicios de red. Más en concreto, el VL 103 puede: (1) comunicarse, por ejemplo, con un EVSE 104 montado en pared o montado en acera; (2) recibir los atributos de EVSE desde el EVSE 104; (3) evaluar los atributos del EVSE para configurar y controlar la carga de la batería, el pago por la electricidad u otros servicios de red, (4) recibir información de la batería 202, el PEM 204, el VMS 206, el sensor de corriente a bordo 220, el panel del salpicadero y otros sistemas del vehículo, ya sea a través del VMS 206 o a través de otras comunicaciones a bordo del vehículo, tales como un CAN-bus, o directamente a través de la entrada del conductor, o a través de otras comunicaciones o entradas del vehículo; (5) enviar al vehículo comandos con respecto a la carga, descarga, potencia reactiva y otro tipo de alimentación eléctrica relacionada con la red al vehículo; y (6) enviar comandos a otros sistemas del vehículo con respecto al calentamiento o enfriamiento del compartimento de pasajeros, de las baterías y cualquier otra acción de otros sistemas del vehículo.
En cuanto a la figura 3, el EVSE 104 incluye un contactor 302, un microprocesador 304, una memoria 306, un sensor de interrupción por falla a tierra (GFI) 308, un sensor de medición de corriente 310 y un conector de acoplamiento de vehículo 350. La memoria 306 puede incorporarse en el microprocesador 304 o mantenerse como un componente separado. Opcionalmente, el EVSE 104 puede incluir un microordenador 320, enrutador u otro dispositivo para procesar señales conmutadas por paquetes, comunicarse con redes externas y ejecutar programas, con conexión de WAN o enrutador 322 y conexiones de sensor de detección de condición local 324. Las personas expertas en la materia sabrán cuáles son los contactores, los microprocesadores, la memoria, el procesamiento de GFI y los sensores adecuados gracias a la descripción del presente documento.
El EVSE 104 puede configurarse para su implantación en un garaje, plaza de estacionamiento público, acera u otra ubicación para el estacionamiento de automóviles. El EVSE 104 puede proporcionar: (1) una conexión eléctrica desde un vehículo integrado en la red EVE 102 hasta la red eléctrica 108; (2) los atributos de EVSE y (3) un mecanismo para cobrar/cobrar a crédito servicios de red.
El EVSE 104 conserva los atributos asociados con el EVSE 104, tales como su estado, la ubicación de la red y otra información para su uso por parte del vehículo integrado en la red a través del VL 103 y así controlar el flujo de alimentación y proporcionar servicios de red valiosos. En una realización ilustrativa, el microprocesador 304 almacena atributos de EVSE en la memoria 306 y extrae selectivamente atributos de EVSE de la memoria 306 para su envío al VL 103. Los atributos de EVSE pueden incluir atributos estáticos y dinámicos. Los atributos estáticos pueden incluir: la información de ubicación de la red; el modelo de negocio de carga, tal como las condiciones de pago o pago a crédito para energía eléctrica y servicios eléctricos, compensación por ocupar el espacio de estacionamiento físico y otra información; la identificación única del EVSE (ID); el límite de flujo directo; el límite de flujo inverso; un indicador de alimentación de emergencia; y/o código de bus CAN autorizado. Los atributos dinámicos pueden incluir el estado de desconexión, el estado de la red eléctrica, el identificador del vehículo, la sobrecarga del transformador, el conmutador de circuito abierto/cerrado, las cargas de construcción, las autorizaciones a cuenta, las capacidades del vehículo y las autorizaciones del vehículo.
El microprocesador 304 incluye un puerto de programación/comunicación 305, por ejemplo, para descargar información estática durante la instalación del EVSE 104 relativa al edificio, la electricidad, el circuito, las autorizaciones de seguridad, la empresa de distribución, la cuenta de contador y otra información. Parte de esta información puede estar autorizada únicamente por electricistas de DSO o inspectores eléctricos. La información estática puede incluir: (1) información de ubicación de red que indica la ubicación del EVSE 104 dentro de la red de la red eléctrica; (2) un modelo de negocio de carga que indica si la carga de un vehículo es gratuita, se va a cobrar, u otras opciones descritas anteriormente; (3) una ID única del EVSE; (4) si la conexión a internet desde el edificio o la ubicación del EVSE tiene una dirección IP fija y, de ser así, cuál es el número de IP, o una IP dinámica asignada por DHCP u otro protocolo de Internet; (5) un límite de flujo delantero que indica el flujo de alimentación máximo permitido desde el EVSE 104 hacia el EVE 102 de un vehículo integrado en la red; (6) un límite de flujo inverso que indica el flujo de alimentación máximo permitido desde el EVE 102 de un vehículo integrado en la red hacia el EVSE 104; (7) un indicador de alimentación de emergencia que indica si el EVE 102 de un vehículo integrado en la red 204 puede suministrar alimentación de emergencia al EVSE 104 (la configuración de información estática del indicador de alimentación de emergencia puede requerir que un inspector verifique que se ha instalado un conmutador de aislamiento en la ubicación); (8) un indicador de bus CAN autorizado que indica si un protocolo de bus CAN puede extenderse al EVSE 104.
La conexión de bus CAN puede autorizarse desde el EVSE 104 a través del bus CAN del vehículo (si procede). El EVSE 104 puede estar autorizado para tener acceso completo al bus CAN del vehículo en función del número de serie o número de modelo del EVSE con o sin una clave encriptada. Si esta autorización no es aprobada por el EVE 102 de un vehículo integrado en la red, el vehículo integrado en la red puede proporcionar una comunicación de bus CAN aislada solo entre el EVSE 104 y el VL 103 y no en todo el bus CAN del vehículo.
El microprocesador 304 del EVSE o el microordenador 320 de EVSE opcional pueden recibir información dinámica, por ejemplo, a través del puerto 322 con respecto a: (1) el estado actual de un conmutador de desconexión que da servicio al EVSE 104 (por ejemplo, si está conectado o desconectado); (2) si la red está encendida; y (3) el identificador de vehículo del vehículo integrado en la red y conectado. Esta información dinámica puede transmitirse desde diferentes equipos/sensores de red. Por ejemplo, el EVSE 104 puede incluir un sensor de tensión para monitorizar si la red está encendida. Se puede usar una señal del interruptor de desconexión para monitorizar su estado (por ejemplo, abierto o cerrado). El VL 103 puede enviar el identificador de vehículo a la memoria 306 a través de las clavijas 250d/350d, el puerto de comunicación de entrada/salida 312 y el microprocesador 304. La información dinámica puede transmitirse repetidamente a intervalos predeterminados (por ejemplo, de cada segundo a una vez por minuto).
En ciertas realizaciones ilustrativas, los atributos de EVSE almacenados en la memoria 306 pueden incluir información adicional empleada para controlar los servicios de red. Por ejemplo, la memoria 306 puede almacenar: (1) el número de serie único del EVSE 104; (2) el número de serie del contador eléctrico del edificio; y/o (3) la cuenta del edificio.
En diversas realizaciones ilustrativas, el indicador de alimentación de emergencia puede indicar que la alimentación de emergencia: (1) puede que nunca esté autorizada; (2) puede estar siempre autorizada; o (3) puede autorizarse en función de determinadas condiciones, por ejemplo, si el EVE 102 del vehículo integrado en la red es compatible con IEEE 929. El EVSE 104 puede incluir al menos un contactor y un transformador (no mostrado) para hacer coincidir la producción de alimentación del EVE con las cargas del edificio cuando se activa a través del EVSE para que el EVE produzca alimentación de emergencia.
En ciertas realizaciones ilustrativas, los límites de flujo directo e inverso pueden ser una clasificación dinámica realizada por sensores de edificios, elementos de red inteligentes, tales como detectores de sobrecorriente de transformador, o por el DSO a través del microprocesador 320. En tales casos, la clasificación dinámica puede anular cualquier información estática almacenada en la memoria 306 y también puede anular los amperios máximos únicos señalizados por un piloto de control SAE J1772. La información dinámica del DSO 230 podría ser parte de estrategias de reparación de DSO activas y procedimientos de gestión, por ejemplo, limitar o aumentar la alimentación de manera consistente con las cargas del circuito, retroalimentación para aliviar la sobrecarga del circuito o suministro de alimentación de emergencia en momentos acordes con la apertura, cierre y reparación de líneas de distribución.
Un único contactor 302, diseñado para monofásico, se muestra en el EVSE. Una persona experta en la materia verá cómo este diseño se adapta a un sistema trifásico simple añadiendo polos adicionales al contactor 302 y cables adicionales. Así mismo, se contempla que se pueden usar contactores adicionales, o se puede usar un contactor con polos o vías adicionales, de modo que el vehículo integrado en la red pueda conectarse entre cualquier fase de un sistema de red multifase. En una disposición de este tipo, un DSO puede proporcionar información almacenada en la memoria 306 para indicar las conexiones de fase. Tal información puede actualizarse periódicamente gracias al DSO y enviarse al EVSE 104 usando el puerto de programación/comunicaciones 305.
En algunas realizaciones ilustrativas, el EVSE 104 puede controlar el despacho de alimentación sin ninguna autorización del proveedor de carga eléctrica o servidor de agregación 106.
En algunas realizaciones ilustrativas, se puede proporcionar un mecanismo de cobro con el fin de que el cobro se cargue o cobre a crédito en una cuenta financiera para servicios de red y para estacionamiento y se pueda tabular en el momento de la salida y enviar el cobro a esa cuenta sin cargos diferentes. Como alternativa, puede no haber mecanismo de cobro si el vehículo integrado en la red está proporcionando servicio de red (los servicios de estacionamiento y de red pueden compensarse entre sí) o si se permite la carga gratuita (tal como en la propia residencia de los propietarios del vehículo).
En otras realizaciones ilustrativas, el EVE 102 de un vehículo integrado en la red puede proporcionar un número de cuenta válido para poder recibir energía. Si no se proporciona un número de cuenta válido, el EVSE no recibirá energía y/o se puede incurrir en una infracción de estacionamiento. En tales casos, se puede incluir un lector de tarjetas o un lector de billetes y monedas en el EVSE para autorizar el pago, cobro a crédito en una cuenta financiera o prepago. Puede requerirse la autorización del proveedor de carga eléctrica para las cuentas de crédito. Cuando se agota el prepago, el EVSE 104 deja de recibir energía y/o se activa un indicador de infracción de estacionamiento.
En diversas realizaciones ilustrativas, un inspector eléctrico de edificios, representante de la entidad de servicio de carga u otra parte autorizada puede instalar el EVSE 104 y configurar los atributos de EVSE a través del puerto 305, que incluyen:
1. En ciertas realizaciones ilustrativas, los ajustes por defecto del EVSE 104 pueden configurarse para autorizar la carga del vehículo integrado en la red con el EVE 102 a baja corriente tras la conexión (por ejemplo, el enchufe presenta confirmaciones de señal de que el vehículo integrado en la red está conectado al EVSE 104), incluso si no se ha introducido ninguna configuración de EVSE 104 autorizada.
2. El inspector eléctrico puede comprobar el cableado del circuito, el disyuntor y la red de suministro, y puede introducir los atributos de EVSE en el microprocesador 304 a través del puerto 305 para su almacenamiento en la memoria estática del EVSE 306, de modo que se realice un consumo de corriente máximo según las convenciones de carga del edificio.
3. El inspector eléctrico puede introducir los atributos del EVSE en el microprocesador 304 a través del puerto 305 para su almacenamiento en la memoria estática del EVSE 306 que indica la ubicación eléctrica. La ubicación eléctrica puede incluir, por ejemplo, el subcontador del EVSE, si lo hay, un circuito de construcción, un número de polo de la acometida, un transformador de distribución, un circuito alimentador de distribución, la subestación, la ID de entidad del servicio de carga, el nodo de fijación de precios marginal de ubicación y el sistema de transmisión (TSO o ISO). Las asociaciones pueden registrarse en un medio en el EVSE y enviarse al VL del EVE junto con otros atributos. De manera adicional, estas asociaciones pueden enviarse en momentos específicos al proveedor de carga eléctrica (encargado del mantenimiento o proveedor del EVSE 104) y uno o más servidores de agregación 106. El inspector eléctrico u otro personal de campo que registra e informa de las asociaciones garantiza la precisión de los atributos del EVSE y puede requerirse que introduzca una ID de empleado u otro código junto con los atributos del EVSE para la validación.
4. Un representante de la entidad de servicio de carga puede inspeccionar (determinar) el tamaño del transformador de distribución y las cargas del edificio y puede introducir los atributos del EVSE en el microprocesador 304 a través del puerto 305 para su almacenamiento en la memoria estática del EVSE 306 para el atributo de límite de flujo inverso (por ejemplo, vehículo integrado en la red al límite de corriente de la red). El límite de flujo inverso puede establecerse a un nivel diferente que (y puede ser mayor que) el límite de flujo directo. El límite de flujo inverso puede establecerse a cero para indicar que no se permite el suministro de alimentación al EVSE 104 desde el vehículo integrado en la red con el EVE 102. La autorización de flujo inverso puede depender de que el tipo de vehículo se certifique como conforme a la IEEE 929 antiisla.
5. Un representante de la entidad de servicio de carga puede inspeccionar la presencia de un conmutador de aislamiento aprobado o de conmutación de microrred y, si se aprueba, puede configurar el atributo EVSE para alimentación de emergencia en "sí", lo que indica que el vehículo integrado en la red EVE 102 puede suministrar alimentación al edificio cuando se produce un corte de energía en el edificio y cuando se ha activado el conmutador de aislamiento, aislando el edificio de la red.
Puede emplearse un proceso resistente a la manipulación para fijar los atributos de EVSE a través de un dispositivo de campo portátil conectado a través del puerto de programación 305. Por ejemplo, los artículos 2, 3, 4 y 5 anteriores pueden protegerse o autorizarse con una ID o contraseña de empleado, por lo que no pueden cambiarse, excepto si lo hace una persona autorizada. Otra información, tal como el protocolo de internet utilizado, puede no estar protegida deliberadamente o puede tener un nivel de protección más bajo, de modo que un ocupante del edificio o un administrador de TI del edificio pueda modificarla.
Algunos atributos del EVSE relacionados con la seguridad o la autorización, por ejemplo, los artículos 2, 3, 4 y 5 anteriores, pueden registrarse en la memoria usando una firma digital y transmitirse al EVE 102 junto con la firma digital. De esta manera, el EVE 102 y el servidor de agregación 106 pueden confirmar en el momento del enchufado que los datos han sido introducidos en el EVSE 104 por una parte autorizada. Si falta la autorización o la firma digital no es válida, las decisiones de autorización descritas a continuación con respecto a las figuras 6, 8 y 10 darían un "no".
El EVE 102 puede enchufarse en el EVSE 104, lo que puede dar como resultado un flujo de información bidireccional y un flujo de alimentación unidireccional o bidireccional.
Aunque el EVSE 104 se muestra como un dispositivo independiente (completo), se contempla que los componentes del EVSE 104 de esta invención, tal como el almacenamiento y envío de atributos del EVSE, la señal digital en el conector 250d, la comunicación con WAN, y otros, pueden configurarse como un dispositivo de accesorio que se incluya como parte de un SAE J1772 u otro dispositivo de equipo de suministro de vehículos eléctricos compatible añadiendo información y capacidades de comunicación, como se describe en el presente documento para tales dispositivos.
En cuanto a las figuras 2 y 3, en una realización ilustrativa, los conectores 250/350 cumplen con la norma J1772 de la Sociedad de Ingenieros de Automoción (SAE), la norma 62196-2 de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) u otra norma nacional o internacional para permitir conexiones de vehículos integradas en la red con la red 108. La presente invención se basa en las normas descritas en SAE J1772 aprobadas en 2010 y el borrador de la IEC 62196 2, que se describen en este párrafo como referencia y para distinguir los usos adicionales de estos conectores de acuerdo con aspectos de la presente invención. Los conectores de acoplamiento 250/350 incluyen un primer conector de acoplamiento 250 para el EVE 102 y un segundo conector de acoplamiento 350 para el EVSE 104. El primer conector de acoplamiento 250, que puede denominarse "entrada", incluye cinco clavijas/contactos de acoplamiento macho 250a, 250b, 250c, 250d y 250e. El segundo conector de acoplamiento 350 incluye las correspondientes clavijas/contactos de acoplamiento hembra 350a, 350b, 350c, 350d y 350e, que están configuradas para acoplarse a las clavijas de acoplamiento macho 250a, 250b, 250c, 250d y 250e, respectivamente. También se pueden incorporar en los conectores 250/350 contactos de alimentación adicionales para trifásico y neutro de acuerdo con el borrador de la IEC 62196-2. Durante su uso, el EVSE 104 señala la cantidad de carga disponible para el EVE 102 por un cable de señal digital a través de las clavijas de acoplamiento 250d/350d, por ejemplo, como se describe en SAE J1772. En la clavija 350e puede incorporarse un conmutador presente en el enchufe convencional (no mostrado). El EVSE 104 puede indicar al EVE 102 que los conectores 250/350 están acoplados en respuesta a la clavija de recepción 250e de la clavija presente en el enchufe 350e, por ejemplo, como se describe en SAE J1772.
SAE J1772 e IEC 62196-2 especifican que la alimentación proporcionada a través de las clavijas en el contactor es como respuesta a la señal piloto que indica una conexión con el vehículo integrado en la red EVE 102. De acuerdo con aspectos de la invención, la alimentación se puede enviar gracias al contactor 302 y añade controles adicionales que este contactor puede llevar a cabo, específicamente, una señal de detección de falla a tierra que indica que no hay fallas a tierra, la detección de sobrecarga de corriente, que indica que la corriente consumida no es excesiva, y una señal de autorización de cuenta, que indica autorización para que este EVE de vehículo integrado en la red 102 obtenga alimentación de este EVSE 104. El contactor 302 puede ser un dispositivo normalmente abierto de modo que, a menos que cada una de las señales indique que el contactor 302 debe cerrarse, el contactor 302 permanece abierto para detener el flujo de alimentación entre la red y el vehículo integrado en la red.
Aunque se ilustra un único conjunto de conectores de acoplamiento 250/350 que incluyen cinco contactos (clavijas o receptáculos), una persona experta en la materia entenderá a partir de la descripción del presente documento que se pueden usar diferentes números de dichas conexiones/contactos. Por ejemplo, se pueden usar siete conexiones para alimentación trifásica: una para cada fase, una neutro, una a tierra y dos para datos. O, se pueden proporcionar conectores para alimentación y señalización para permitir la carga de CC en lugar de la carga de CA. La invención descrita en el presente documento puede basarse en las normas descritas anteriormente o puede ser parte de variantes de conector de acoplamiento con diferentes números y convenciones de conectores, líneas eléctricas o líneas de señal.
La figura 4 representa un servidor de agregación 106 ilustrativo y conexiones asociadas a otros componentes para ofrecer servicios de red. El servidor de agregación 106 ilustrado incluye un microordenador 402 y una memoria 404 a los que puede acceder el microordenador 402 para almacenamiento y extracción de datos. El servidor de agregación 106 incluye adicionalmente componentes de comunicación (no mostrados) para establecer comunicación con el VL 103 y opcionalmente uno o más del TSO 412, el DSO 414, el proveedor de carga eléctrica 416 y el operador de estacionamiento 418. En una realización ilustrativa, la comunicación con el servidor de agregación 106 es a través de una red de área extensa (WAN) 450. Los servidores, microordenadores, los componentes de memoria y comunicación adecuados los conocerá una persona experta en la materia a partir de la descripción del presente documento.
Cuando varios EVSE 104 están juntos en el espacio de un único operador de estacionamiento o proveedor de carga eléctrica (ya sea porque estén en un estacionamiento físico, una empresa, un municipio u otra entidad), el operador de estacionamiento o el proveedor de carga eléctrica puede operar un servidor de agregación 106 por sí mismo, o puede incorporar ciertas funciones del servidor de agregación en un control centralizado local. En una realización ilustrativa, algunas funciones del servidor de agregación estarían en una estación de pago centralizada en un garaje de estacionamiento, y el pago o la recepción del crédito podría realizarse en la estación de pago en lugar de directamente a través del VL 103 o el EVSE 104.
Haciendo referencia a las figuras 1-4 en general, el VL 103 puede recibir los atributos del EVSE mediante: (1) el VL 103 consulta al microprocesador 304 los atributos del EVSE almacenados en la memoria 306 o (2) el microprocesador 304 puede determinar que el EVE 102 se ha conectado al EVSE 104, por ejemplo, en función de una señal piloto del EVE y el microprocesador 304 puede difundir los atributos del EVSE a través de una de las líneas conectadas al EVE 102. En cualquier caso, los atributos del EVE 102 se transmiten al EVSE a través de un proceso recíproco.
Los atributos del EVSE pueden comunicarse usando una señal codificada por el microprocesador 304, enviada a través del puerto de entrada/salida 312, a través de los contactos de acoplamiento 250d y 350d de los conectores de acoplamiento 250/350 y el puerto de entrada/salida 216 del VL 103. Como alternativa, los atributos de EVSE pueden enviarse mediante una señal portadora de línea eléctrica a través de, por ejemplo, los contactos de alimentación 250a y 350a. Los atributos de EVSE recibidos se almacenan en la memoria 212 del VL 103. El VL 103 puede transmitir una cuenta, cobro, los kWh acumulados y/o el identificador de vehículo al EVSE 104, al servidor de agregación 106, a un proveedor de carga eléctrica o a un operador de estacionamiento para el pago o la autorización de la cuenta de crédito.
El VL 103 puede comunicarse con el EVSE 104 a través de uno de: (1) portadora de línea eléctrica (PLC); (2) bus CAN, (3) comunicación en serie a través de la línea piloto (150D/250D) y/o (4) señal de lado negativo en la señal de ancho de pulso digital piloto, entre otros. El EVE 102 puede incluir un dispositivo de comunicación celular (no mostrado) para proporcionar una señal celular como comunicación de apoyo con el servidor de agregación 106. También se pueden utilizar otras técnicas de comunicación (no mostradas), tales como radio de baja alimentación o portadora de baja frecuencia a través de líneas eléctricas hacia el VL 102s en funcionamiento en otros coches.
El VL 103 puede comunicarse en tiempo real o casi en tiempo real con el servidor de agregación 106. Esta comunicación puede ser a través de una WAN conectada por cable desde el VL 103 al EVSE 104, o el EVE 102 puede tener una capacidad celular u otra capacidad inalámbrica para comunicarse con el servidor de agregación 106. En el primer caso, la conexión está en efecto únicamente cuando el EVE 102 está conectado a un EVSE 104 con comunicaciones de LAN en funcionamiento. La presente invención puede adaptarse para su implementación en todas estas circunstancias.
En una realización ilustrativa, el VL 103 intentará comunicarse con el servidor de agregación 106 usando cada uno de los métodos de comunicación disponibles, primero probando la conexión directa a través de los conectores 250 y 350, después otros servicios de no abonado, y a continuación, celular. Si no hay comunicaciones disponibles con el servidor de agregación 106, el VL 103 entra en modo autónomo, tal y como se ha descrito anteriormente con referencia a la figura 7.
En una realización ilustrativa, el VL 103 determina (hace un seguimiento de) los viajes anteriores del conductor, las necesidades o deseos indicados para la operación del vehículo integrado en la red y predice un programa de los posibles próximos viajes (las predicciones de los próximos viajes pueden incluir, para uno o más viajes futuros, la posible hora de inicio, la posible distancia y la carga y el destino requeridos). El modelo predictivo puede basarse en una predicción a través del EVE en función del uso previo del vehículo, puede basarse en la información de programación explícita introducida por el conductor o gestor de flota, o puede basarse en un modelo predictivo genérico que se mejora con el uso del vehículo y la retroalimentación del conductor. La entrada de datos del conductor puede ser mediante los controles del vehículo, empleando un asistente digital portátil, a través de un calendario de programación de vehículos basado en navegador o mediante una extensión o adición en otros sistemas de programación ya en uso por parte los conductores u operador de flota. El uso del vehículo queda registrado por el VL 103 y puede usarse como una fuente de datos para predicciones posteriores. La entrada de datos del conductor puede ser a través de los controles del vehículo conectados al VL 103, puede ser a través de unsoftwarede programación alojado en el servidor de agregación 106 o datos de otra plataforma de soporte de vehículos, o puede ser a través de asistentes digitales personales u otros dispositivos inalámbricos que se comuniquen con el VL 103, la WAN, el servidor de agregación 106 u otros portales. Independientemente de los medios y el canal de adquisición de datos de programación, el programa previsto se puede almacenar tanto en el VL 103, por ejemplo, en la memoria 212, como en el servidor de agregación 106. De esta manera, el EVE puede usar las siguientes predicciones de viajes, por ejemplo, para garantizar que el coche esté suficientemente cargado cuando sea necesario, por ejemplo, para transporte y/o calefacción, para determinar los tiempos más económicos de carga, etc. El servidor de agregación 106 puede usar las siguientes predicciones de viajes para planificar la cantidad de capacidad eléctrica que se ofrecerá para los servicios de red, a qué horas y en qué ubicación de la red.
El VL 103 y el servidor de agregación 106 también tienen la capacidad de usar las siguientes predicciones de viajes para proporcionar servicios adicionales. Por ejemplo, en temperaturas extremas, el próximo tiempo de conducción previsto puede usarse para precalentar o preenfriar el compartimento de pasajeros para que esté a una temperatura cómoda en el momento del uso esperado. Este control de temperatura puede lo puede ejecutar el sistema de calefacción/refrigeración del vehículo mientras está conectado a la red eléctrica, reduciendo el consumo de energía de la batería del vehículo para el calentamiento o enfriamiento inicial. De manera adicional, debido a que el calor y el frío a menudo se pueden almacenar en un dispositivo más pequeño y de menor coste que el almacenamiento eléctrico, el calor o el frío pueden almacenarse en un depósito térmico en el vehículo según la predicción de los próximos viajes y la temperatura actual o la predicción meteorológica de la temperatura en el momento de la predicción de los próximos viajes. Otro uso del modelo predictivo es aplicarlo junto con la detección de temperatura de la batería para precalentar o preenfriar la batería antes de conducir, para así mejorar el funcionamiento y prolongar la vida útil de la batería. El modelo predictivo también se puede usar para proporcionar otros servicios al conductor. Por ejemplo, dado que se conoce el destino del próximo viaje, se puede reservar un espacio de estacionamiento o EVSE en el momento de la llegada. Por último, si el viaje está cerca o supera el alcance de la batería del vehículo, se pueden identificar y sugerir al conductor las ubicaciones de recarga en ruta.
El VL 103 y el servidor de agregación 106 también usan las siguientes predicciones de viajes para optimizar la carga de la batería para una vida útil máxima de la batería. La vida útil máxima de la batería puede ser el objetivo principal del VL 103, o puede ser uno de varios objetivos optimizados conjuntamente, por ejemplo, garantizando una carga suficiente para el próximo viaje y la provisión de servicios de red. La gestión para la máxima duración de la batería se basa en el principio de que el índice de carga, el estado de carga (SOC), cuánto tiempo permanece la batería en cada SOC, la temperatura y otros factores afectan en gran medida a la vida útil de la batería. Por ejemplo, una batería que normalmente permanece entre el 40 % y el 60 % del SOC máximo durará más que una batería que se carga con frecuencia al máximo. Los sistemas de carga de baterías para vehículos convencionales (técnica anterior) limitan el SOC superior e inferior, por ejemplo, a entre el 10 % y el 90 % del SOC máximo, sin embargo, siempre se cargan hasta ese SOC máximo permitido cada vez que se enchufa el vehículo. Los aspectos de la presente invención usan la predicción de próximos viajes para determinar la cantidad de carga necesaria y cuándo alcanzarla. Por ejemplo, entendiendo los números de SOC anteriores como una ilustración, si el próximo viaje es una distancia corta que requiere solo el 20 % de la batería, el VL 103 y/o el servidor de agregación 106 pueden cargar la batería solo hasta el 60 %, y al final del viaje, se esperaría que el SOC fuera del 40 %, así pues, serviría para cumplir de forma fiable con las necesidades de conducción al tiempo que supondría muy poco desgaste de la batería. Como alternativa, en un viaje inusualmente largo, el EVE 103 puede autorizar la carga por encima de la cantidad recomendada habitual, en este ejemplo ilustrativo, por encima del 90 %, pero dado que se conoce el tiempo del próximo viaje, la batería permanece en ese estado solo muy brevemente, es decir, justo antes del siguiente tiempo de viaje previsto, maximizando así el rango al tiempo que se minimiza de nuevo el desgaste para conseguir ese rango.
Dado que tanto el VL 103 como el servidor de agregación 106 contienen copias de la programación predictiva, estas funciones pueden llevarse a cabo por cualquiera de las dos; la elección de qué controles de dispositivo se pueden optimizar, por ejemplo, empleando el que está conectado en ese momento (servidor de agregación durante la conducción si no hay enlace celular) o el más próximo y con la información local más relevante (EVE durante la carga). De acuerdo con la publicación de solicitud de patente n.° 2009/0222143, este diseño también permite una "degradación elegante", por ejemplo, el VL 103 puede realizar la carga para preparar los viajes previstos incluso si falla la comunicación con el servidor de agregación 106 y/o el EVSE 104.
Cuando está estacionado y conectado, el VL 103 y/o el servidor de agregación 106 pueden controlar (tomar decisiones acerca de) el índice y el tiempo de carga y la provisión de servicios de red. El conductor puede transferir información (por ejemplo, un número de cuenta) al EVSE 104 o al servidor de agregación 106 o al proveedor de carga eléctrica que gestiona el EVSE 104. Esta información puede almacenarse previamente en el EVE 102 o proporcionarse a través del pase de la tarjeta de crédito o mando a distancia en el propio EVSE 104 a través de un lector electrónico o magnético (no mostrado) o asistente digital personal (PDA). Una vez que el EVSE 104 o el servidor de agregación 106 o el proveedor de carga eléctrica ha validado la información, el EVSE 104 puede recibir autorización para activar el contactor 302, por ejemplo, para cargar un vehículo integrado en la red que incluye el EVE 102.
En nombre del proveedor de carga eléctrica, el EVSE 104 puede usar el contactor 302 para rechazar la carga hasta que el conductor o el EVE 102 proporcionen una ID o información de cuenta aceptable para comprar la electricidad de carga. Así mismo, en nombre del operador de estacionamiento, el EVSE 104 puede negarse a la carga o puede emitir una advertencia (por ejemplo, una señal sonora en el EVSE o una señal electrónica transmitida al operador de estacionamiento) a menos que el conductor o el EVE proporcione la información de cuenta requerida para la compra del tiempo de estacionamiento. En una realización ilustrativa, el contactor 302 no enciende y apaga los servicios de red. Más bien, actúa como un fusible para emergencias (por ejemplo, GFCI contra falla a tierra, más protección contra sobrecorriente) y para evitar el robo de electricidad (obtener una ID antes de la carga). Los servicios de red más complejos y el control del índice de carga o descarga pueden realizarse a través del EVE 102.
El VL 103 puede incluir (o puede acceder a) un contador eléctrico (por ejemplo, un contador de consumo) para medir la energía acumulada en cada dirección hacia y desde el EVSE 104. Este contador puede integrarse en el EVE 102 según el sensor de corriente 220, en el edificio (no mostrado) o en el EVSE 104 según el sensor de corriente 310. El contador de ingresos puede usarse para medir los servicios de la red o simplemente la energía de carga acumulada o neta. El VL 103 puede incluir la gestión de la alimentación, de modo que el VL 103 pueda encenderse: (1) todo el tiempo, (2) solo cuando el vehículo esté enchufado o (3) solo cuando se requieran servicios de red. El VL 103 puede apagarse después de que el EVE 102 se haya desenchufado más de una cantidad de tiempo umbral, o en algunos modos autónomos después de que la batería se haya cargado al nivel deseado, para reducir el agotamiento de la batería cuando esté aparcado y desconectado durante largos períodos de tiempo. Los atributos de EVSE, incluyendo la ID del EVSE, se utilizan para determinar si la carga, los servicios de red y otros servicios están disponibles en esta ubicación, y si este vehículo pagará por ellos y/o se pagarán de otra forma. La ID del vehículo puede emplearla adicionalmente el EVSE, por ejemplo, junto con la consulta de cuentas a través del proveedor de carga eléctrica. Para atributos de carca del EVSE determinados, las acciones tomadas incluyen:
1. Atributo de EVSE "carga sin restricciones": Tras la conexión del EVE 102 de un vehículo al EVSE 104, indicada por la señal piloto, el microprocesador 304 envía atributos al EVE 102 y cierra el contactor 302 para que el vehículo pueda comenzar a cargarse. No se requiere ID, ni información de cuenta, ni siquiera el acuse de recibo de los atributos de recepción del vehículo. Un ejemplo ilustrativo de este caso de "carga sin restricciones" es un EVSE con la norma SAE J1772 no modificada y un vehículo, en el que el EVSE no envía atributos y cierra el contactor sin ninguna información de atributo del vehículo.
2. Atributo de EVSE "carga gratuita para ocupantes/trabajadores/miembros conocidos". Tras la conexión del EVE 102 del vehículo al EVSE 104, el microprocesador 304 envía los atributos del EVSE al EVE 102 y espera la ID del vehículo. El EVE 102 envía la ID de vehículo al EVSE 104. El EVSE 104 consulta la ID de vehículo y, si es reconocida por el EVSE 104, el EVSE 104 cierra el contactor 302 y el vehículo puede comenzar a cargarse. En una variante, el EVE 102 envía la ID del vehículo al EVSE 104 y el EVSE 104 consulta al proveedor de carga eléctrica para recibir la aprobación. El EVSE 104 cierra entonces el contactor 302 si se recibe la aprobación.
3. Atributo de EVSE "carga para titulares de cuenta aprobados". Tras la conexión, el microprocesador 304 envía los atributos del EVSE al EVE 102 y espera un número de cuenta y los posibles códigos o autorización adicionales. El EVE 102 puede enviar un código, tal como un código de cuenta con firma digital, que luego procesa el EVSE 104, por ejemplo, enviándolo para su aprobación al proveedor de carga eléctrica. Si el EVSE 104 aprueba el código, cierra el contactor 302 y registra el tiempo y la cantidad de energía (kWh) utilizada para la carga. Para realizar esta función, el EVSE 104 usa un contador basado en el sensor de corriente 310, la medición de tensión y el procesamiento de señal estándar (no mostrado) en el microordenador 320 o, por ejemplo, un contador de ingresos diferente al que accede el EVSE 104 a través de una comunicación segura. La cuenta del vehículo puede: no recibir la carga del cobro, puede recibir el cobro por tiempo, puede recibir el cobro por kWh y/o puede recibir el cobro a crédito. Una variante de esto es que la cuenta se utilice para pagar el uso de un espacio de estacionamiento. Si el EVE 102 no envía un código aprobado, el EVSE 104 no cierra el contactor 302 y/o puede indicar mediante un sonido, luz o señal electrónica, que no se permite aparcar en esa ubicación.
4. Atributo de EVSE "servicios de red con V2G permitidos aquí". Tras la conexión, el microprocesador de EVSE 304 envía los atributos del EVSE al EVE 102 y cierra el contactor 302. El VL 103 evalúa los atributos del EVSE, pasa la ubicación de la red y la capacidad eléctrica al servidor de agregación 106. A continuación, el VL 103 compara el estado de carga de la batería 202 con el siguiente tiempo y distancia de viaje previstos, y cualquier otro parámetro del conductor con respecto a los requisitos de alcance mínimo y las preferencias del conductor para optimizar los ingresos del vehículo integrado en la red (GIV) frente al alcance máximo frente a la vida máxima de la batería. En función de estas consideraciones, el VL 103 registra con el servidor de agregación 106 su capacidad para proporcionar uno o más servicios de red, cada uno a cero o más capacidad, durante un período de tiempo especificado en esta ubicación. Cuando el EVE 102 está proporcionando servicios de red, puede utilizar un contador a bordo que puede basarse en el bucle de corriente 220 y otras mediciones y procesamiento, o puede formar parte del PEM 204.
5. En cualquier EVSE 104, independientemente de si el EVSE 104 tiene o no alguna de las capacidades anteriores, el VL 103 puede elegir u ofrecer reembolsar o cobrar a crédito el coste de la carga a la entidad que paga la electricidad en ese EVSE. Para reembolsar o cobrar a crédito el coste de la carga, el VL 103 identifica la ubicación del EVSE, la cuenta del contador del edificio u otro identificador de la entidad que paga la electricidad. La identificación podría lograrse usando los atributos del EVSE, en concreto, la ID del EVSE y/o el número de contador del edificio. Un EVSE 104 sin la capacidad de identificarse a sí mismo ante el VL 103, puede ser, por ejemplo, un EVSE conforme a la norma SAE J1772 o IEC 62196-2, pero que no tiene las capacidades adicionales descritas en el presente documento, o puede ser una simple toma de corriente con un adaptador. Para un EVSE sin la capacidad de identificarse a sí mismo ante el EVE 102, el EVE 102 puede usar medios adicionales de identificación. Un método es un "ping" electrónico con una firma digital distinta desde un dispositivo dentro del edificio, tal como un transmisor X19. De acuerdo con esta realización, el transmisor puede colocarse en el edificio y crea una firma electrónica legible por el VL 103 de todos los vehículos enchufados a cualquier EVSE 104 o a cualquier enchufe dentro del mismo transformador de distribución. Un segundo método para identificar la entidad que paga la electricidad es usar un GPS, junto con una lista de ubicaciones de carga conocidas almacenadas en el VL 103 o el servidor de agregación 106. El GPS no es lo suficientemente preciso para la fiabilidad necesaria que se requiere con los servicios y autorizaciones relacionados con la seguridad, como la retroalimentación y la alimentación de emergencia, pero puede ser lo suficientemente fiable para cobrar o realizar el cobro a crédito en una cuenta de contador de ingresos para cargar electricidad.
6. Las variantes y combinaciones de lo anterior serán evidentes para una persona experta en la materia en función de las descripciones anteriores.
El VL 103 puede incluir un módulo de comunicación de vehículo a vehículo (no mostrado) para comunicarse con otros vehículos a través de una radio de corto alcance y baja alimentación, o a través de señales de baja frecuencia (por ejemplo, de 1 a 300 KHz) a través de portadora de línea eléctrica (PLC) a través de la red 108 o cables de alimentación. Se puede seleccionar una frecuencia de la señal que pueda pasar a través de uno o más transformadores de distribución. Este tipo de comunicación puede ser útil por las siguientes razones: (1) para que varios coches puedan proporcionar servicios de red de manera cooperativa, (2) en caso de fallo de la señal normal a través del EVSE o (3) para aumentar el ancho de banda, un grupo de vehículos en comunicación local puede indicar al servidor de agregación que solo puede ser necesaria una señal de internet para activar y recibir informes de un grupo o agregación local de vehículos que se comunican localmente.
Cuando se comunica directamente con otros vehículos, el EVE 102 puede funcionar como un agente con homólogos autorizados. La comunicación de vehículo a vehículo puede usarse bien para compensar la pérdida de comunicación directa con el servidor de agregación 106 o bien para actuar por orden de otros vehículos autorizados cercanos con el fin de agrupar ancho de banda para despacho en tiempo real y retorno de informes. Por ejemplo, el EVE 102 de un vehículo integrado en la red puede designarse como el representante de la coalición local. El representante de la coalición local recibe una comunicación desde el servidor de agregación 106, la analiza en porciones de vehículo individuales, difunde los comandos correspondientes a los vehículos cercanos o adyacentes. En respuesta, cada uno de esos vehículos cercanos responde independientemente a su comando, a continuación, cada uno envía una respuesta al representante de la coalición local, el representante de la coalición local añade o acumula esos informes de respuesta y los notifica como una respuesta total combinada al servidor de agregación.
En ciertas realizaciones ilustrativas, el EVSE 104 puede estar aprobado por el OEM (fabricante de automóviles) para conectividad de bus CAN. En dichas realizaciones, el EVE 102 puede incluir un equipo para extender la conexión digital del bus CAN en el vehículo integrado en la red EVE 102 al EVSE 104, por ejemplo, a través de los contactos de acoplamiento 250d y 350d. Esta extensión puede depender de la autorización indicada por un código de "bus de CAN autorizado" en la memoria del EVSE 306.
En ciertas realizaciones ilustrativas en las que se proporciona alimentación trifásica al PEM 204, el EVE 102 puede proporcionar equilibrio de carga a través de alimentación trifásica. Por ejemplo, un PEM 204 puede ser capaz de extraer alimentación de dos fases. El VL 103 puede detectar la tensión más alta a través de dos fases cualesquiera y hacer que el PEM 204 conmute para usar la alimentación de esas dos fases. Esto puede conseguirse si el EVE 102 incorpora los retardos apropiados y tiene en cuenta la caída de tensión esperada a través de las dos fases de las que se alimenta el PEM 204. En esta realización, el EVE 102 proporciona equilibrio de carga trifásico dinámico.
La figura 2A representa un sistema de carga de vehículo a vehículo. De acuerdo con una realización ilustrativa, el VL 103a de un primer vehículo (el vehículo "donante") incluye una funcionalidad adicional para permitir que aparezca como un EVSE para el VL 103b de un segundo vehículo (el vehículo "receptor"). Un cable de comunicación 290 que incluye conectores idénticos en cada extremo para su fijación a los conectores 250a-250d habilita el flujo de señal entre los vehículos donante y receptor y el flujo de alimentación desde el vehículo donante al vehículo receptor.
El EVE del vehículo donante 102a puede incluir circuitos para generar una señal de capacidad de amperios como si fuera un EVSE compatible con la norma SAE J1772, o un EVSE compatible con la IEC 62196-2, o similar. El vehículo donante EVE 102a puede tener circuitos para detectar el EVE receptor 102b como un EVE que debe cargarse. De manera adicional, el EVE 102a en el vehículo donante puede ser capaz de activar el PEM y la batería en 120a para así generar energía de corriente alterna similar a una red a partir de la energía de corriente continua de la batería 202. El EVE 102a o el cable de comunicación 290 proporciona la señal pasiva para el enchufe presente. De esta manera, el EVE 102a y el cable de comunicación 290 juntos aparecen para el EVE 102b del vehículo receptor como si fueran un EVSE. Esto significa que un vehículo con esta funcionalidad y cable de comunicación puede cargar otro vehículo sin ninguna conexión a la red eléctrica. El vehículo receptor no requiere ninguna funcionalidad adicional distinta de la conformidad con la norma SAE J1772 o IEC 62196-2. Opcionalmente, el EVE 102b puede tener un equipo de codificación/decodificación adicional para comunicación no especificado en la norma SAE J1772, que incluye uno o más de: señalización digital en el lado negativo de un pin de control, señalización digital en el lado negativo de un bus CAN o Ethernet de un solo cable y/o Ethernet portadora de la línea de alimentación a través de los cables de alimentación hacia el EVSE 104.
En una realización ilustrativa, ninguno de los vehículos realiza ninguna conexión a tierra durante la carga de vehículo a vehículo. Esto reduce cualquier riesgo de potencial eléctrico (diferencia de tensión) entre la puesta a tierra y cualquier zona a tierra caliente, neutro o del chasis en los vehículos y reduce la necesidad de protección GFI. En otra realización ilustrativa, la protección de GFI se puede añadir al vehículo donante.
En otra realización de vehículo donante ilustrativa, el EVE 102a puede tener un conmutador físico, un botón desoftware,una entrada numérica u otro dispositivo de entrada (no mostrado), lo que permite al usuario señalar la intención de qué vehículo va a ser el donante y también permite al usuario establecer un límite numérico, por ejemplo, en kWh, de la transferencia de energía máxima que debe realizarse.
Haciendo referencia de nuevo a las figuras 1-4, el EVE 102 puede tener almacenados en su memoria 212 atributos del vehículo, que incluyen uno o más números de cuenta, cuentas de contadores de servicios públicos, códigos de autorización, identificadores de vehículos u otros identificadores, cualquiera de los cuales puede estar encriptado, para autorizar el flujo de alimentación y/o las transacciones financieras con el EVSE 104, el proveedor de carga eléctrica 310, el propietario del edificio u otro cliente de electricidad local, el operador de estacionamiento 311 o el servidor de agregación. De manera adicional, el EVE 102 puede presentar atributos dinámicos de vehículo, que incluyen los registros de energía acumulada en kWh en cada dirección, su provisión registrada de servicios de red y el tiempo que ocupa un espacio de estacionamiento, y puede utilizar estos atributos dinámicos para calcular pagos o cobros a crédito. El EVE 102 puede comunicarse con el EVSE 104, el proveedor de carga eléctrica 310 y el servidor de agregación 300 para una transacción financiera, cobro o factura por servicios de energía y red. Si el<e>V<e>102 no puede comunicarse, por ejemplo, debido a que la WAN 330 está desconectada en el momento en que se completa el cálculo del pago a crédito o pago, la información puede almacenarse en el EVE y comunicarse más tarde, cuando se restablezca la conexión WAN 330. El pago o liquidación puede incluir bienes y servicios tales como los kWh de energía de carga, los minutos de carga, los componentes de cobro basados en tiempo o relacionados con el sistema, tal como el "índice fuera de pico" o el "índice de absorción de viento en exceso", los atributos no eléctricos, como "energía verde", los servicios de red controlados localmente y los servicios no eléctricos, como el estacionamiento.
La figura 5 es un diagrama de flujo 500 de las etapas ilustrativas para gestionar el flujo de alimentación de acuerdo con las realizaciones de la presente invención. Para facilitar la explicación, las etapas del diagrama de flujo 500 se describen con referencia al EVE 102 y al EVSE 104.
En la etapa 502, el EVE 102 establece comunicación con el EVSE 104. En la etapa 504, el EVE 102 recibe los atributos del EVSE desde el EVSE 104. En la etapa 506, el EVE 102 gestiona el flujo de alimentación entre el EVE 102 y el EVSE 104 según los atributos del EVSE.
La figura 6 es un diagrama de flujo 600 de las etapas ilustrativas para interactuar con el EVSE 104 y gestionar el flujo de alimentación desde la perspectiva del EVE 102.
En la etapa 602, el EVE 102 detecta un evento de enchufado. En una realización ilustrativa, el EVE 102 detecta la presencia de un conector de EVSE 350 mediante el correspondiente conector 250 del EVE 102, por ejemplo, según una señal de enchufe presente generada por la clavija 250e. Si se detecta el enchufado, el procesamiento continúa a la etapa 604. De lo contrario, el EVE 102 continúa esperando un evento de enchufado.
En la etapa 604, el EVE 102 recibe la capacidad de alimentación del EVSE 104. En una realización ilustrativa, el EVSE 104 transmite automáticamente su capacidad de enchufado al EVE 102 a través de una señal piloto, por ejemplo, de acuerdo con las normas SAE J1772 y/o IEC 62196-2, cuando el EVSE 104 se enchufa al EVE 102.
En la etapa 606, el EVE 102 establece comunicación con el EVSE 104. En una realización ilustrativa, la comunicación se establece de acuerdo con uno de los métodos descritos anteriormente.
En la etapa 608, el EVE 102 determina si los atributos de EVSE están disponibles desde el EVSE 104. Si los atributos de EVSE están disponibles, el procesamiento continúa a la etapa 610. Si los atributos de EVSE no están disponibles, el procesamiento continúa a la etapa 614.
En la etapa 610, el EVE 102 recibe los atributos del EVSE. En una realización ilustrativa, el VL 103 recibe los atributos del EVSE directamente desde el EVSE 104 a través de uno de los métodos anteriores, tal como comunicación en serie a través de la señal piloto de lado negativo o una portadora de línea eléctrica. En una realización ilustrativa, los atributos del EVSE incluyen la ubicación de la red, el modelo de negocio de carga, la identificación única del EVSE, el límite de flujo directo dinámico, límite de flujo inverso dinámico y el indicador de alimentación de emergencia.
En la etapa 612, el EVE 102 configura una copia local de atributos para el EVSE 104. En una realización ilustrativa, el VL 103 copia los atributos recibidos desde el EVSE en una copia de esos atributos en la memoria 212.
En la etapa 614, que se alcanza si los atributos del EVSE no están disponibles, el EVE 102 configura una copia local de los atributos del EVSE en valores por defecto. En una realización ilustrativa, el VL 103 configura los valores por defecto en la memoria local 212; los valores predeterminados pueden incluir atributos para permitir la carga del vehículo, pero no para permitir la retroalimentación o la alimentación de emergencia del vehículo.
En la etapa 616, el EVE 102 envía los atributos del EVE al EVSE 104. En una realización ilustrativa, el VL 103 envía los siguientes atributos ilustrativos al EVSE 104: (1) una ID única del vehículo integrado en la red, (2) el cobro permitido y otras relaciones comerciales, tales como números de cuenta válidos o códigos de autorización para la compra de electricidad y tiempo de estacionamiento, (3) el cumplimiento del código de este vehículo, tal como la certificación IEEE 949 para la funcionalidad antiisla y (4) capacidades técnicas del vehículo, incluida la salida máxima de alimentación, si puede producir alimentación independientemente de la alimentación de la red ("modo de alimentación de emergencia") y otros, (5) si lo ha aprobado para su despacho un servidor de agregación, (6) garantía (o no) del neutro cuando la alimentación la proporciona un vehículo y (7) cualquier cuenta y autorización que deba cobrarse a crédito por los servicios de red.
En la etapa 618, el EVE 102 determina sus parámetros operativos. En una realización ilustrativa, el VL 103 determina los parámetros operativos, que incluyen la capacidad de alimentación de carga y descarga, por ejemplo, en kilovatios, según la capacidad de alimentación del EVSE, la capacidad de alimentación del EVE, los atributos del EVSE, los kWh de la batería y estado de carga y el programa de conducción. Por ejemplo, un parámetro operativo, la capacidad de alimentación de carga y descarga, puede determinarse en parte gracias al nivel de energía de la batería 110 en ese momento ("energía de batería") y el nivel de energía adicional necesario para cargar la batería 110 por completo ("avance de la batería").
En la etapa 620, el EVE 102 determina si se conoce la ubicación del EVSE 104. En una realización ilustrativa, el VL 103 determina si la información de ubicación está presente en los atributos del EVSE. Si se conoce la ubicación, el procesamiento continúa en la etapa 626. Si no se conoce la ubicación, el procesamiento continúa en la etapa 622.
En la etapa 622, el EVE 102 recibe los datos de GPS. En una realización ilustrativa, el EVE 102 recibe datos de ubicación del GPS desde un receptor de GPS convencional.
En la etapa 624, el EVE 102 determina la ubicación del EVSE 104. En una realización ilustrativa, el VL 103 determina la ubicación del EVSE comparando los datos del GPS con las ubicaciones conocidas del EVSE 104 e identifica la ubicación conocida más cercana a los datos de ubicación de GPS, como la ubicación del EVSE 104. Si la ubicación se ha inferido o se ha basado en GPS, el EVE configura en la memoria 212 un indicador de que la ubicación es "incierta", es decir, puede ser menos fiable que si se configura mediante los atributos del EVSE.
En la etapa 626, el EVE 102 comprueba las autorizaciones. En una realización ilustrativa, el VL 103 procesa las autorizaciones comprobando la información de cuenta eléctrica o proveedor de carga eléctrica identificada en los atributos del EVSE. Si la información del proveedor de la cuenta eléctrica o de la carga eléctrica está disponible, el procesamiento continúa en el bloque 628. De lo contrario, el EVE 102 identifica la autorización como incierta en la etapa 627.
En la etapa 628, el EVE 102 procesa las autorizaciones. En una realización ilustrativa, si la información de la cuenta eléctrica o proveedor de carga eléctrica está disponible en el EVSE, el VL 103 extrae esa información de la cuenta y autorización y procesa la información para el pago, si es necesario. Si no se proporcionó la información de la cuenta, pero se conoce o se deduce la ubicación, y se autoriza una cuenta eléctrica de edificio en la ubicación, el VL 103 puede deducir la información de la cuenta. Adicionalmente, el VL 103 puede determinar si se han recibido autorizaciones adicionales, por ejemplo, para usar un servidor de agregación distinto de su servidor de agregación normal, si se le permite retroalimentar, y si se le permite proporcionar alimentación de emergencia, por ejemplo, según los atributos del EVSE 104.
En la etapa 630, el EVE 102 intentará conectarse a un servidor de agregación 106, si está autorizado. En una realización ilustrativa, si el EVSE 104 requiere el uso de un servidor de agregación local y el usuario del vehículo ha autorizado el uso de un servidor de agregación sustituto, entonces el VL 103 intentará conectarse a un servidor de agregación local. De lo contrario, el VL 103 intentará usar el servidor de agregación normal para el vehículo.
En la etapa 632, el EVE 102 posibilita el flujo de alimentación. En una realización ilustrativa, el VL 103 habilita el flujo de alimentación dando instrucciones al PEM 204 a través del VMS 206.
La figura 7 es un diagrama de flujo 700 de las etapas ilustrativas para que el EVE 102 interactúe con el servidor de agregación 106 si se establece la conexión con el servidor de agregación 106, o para operar de manera autónoma si no se establece la conexión con el servidor de agregación. En cualquier caso, el diagrama de flujo 700 muestra cómo gestionar el flujo de alimentación desde la perspectiva del EVE 102.
En la etapa 702, el EVE 102 determina si está en comunicación con el servidor de agregación 106. En una realización ilustrativa, el VL 103 determina si hay comunicación con el servidor de agregación 106. Si hay comunicación con el servidor de agregación 106, el procesamiento continúa a la etapa 704. Si no hay comunicación con el servidor de agregación 106, el procesamiento continúa en la etapa 726 con el EVE 102 en operación en modo autónomo.
En la etapa 704, las "vinculaciones" del EVE con el servidor de agregación 106 para establecer comunicación. En una realización ilustrativa, el VL 103 se vincula con el servidor de agregación 106 para establecer protocolos de comunicación y registrar su presencia con el servidor de agregación 106. Esta solicitud es procesada por el servidor de agregación. Véase, por ejemplo, en el diagrama de flujo 1100, la etapa 1106 descrita a continuación.
En la etapa 706, el EVE 102 envía los parámetros operativos del EVE al servidor de agregación 106. En una realización ilustrativa, el VL 103 puede enviar al servidor de agregación los parámetros operativos del EVE, que incluyen los calculados por el VL 103, así como los copiados de los atributos de EVE y los copiados de los atributos de EVSE.
En la etapa 708, el EVE 102 sincroniza su programa de conducción, también denominado "predicciones de los próximos viajes". En una realización ilustrativa, el VL 103 y el servidor de agregación 106 mantienen cada uno un programa de conducción para el vehículo en el que está ubicado el EVE 102. El programa de conducción puede ser la predicción de los próximos viajes, según las entradas de datos humanas y, opcionalmente, las predicciones informáticas. En una realización ilustrativa, las entradas de datos humanas tienen una fecha cuando se introducen y los programas de conducción se sincronizan de tal manera que, en el caso de un conflicto entre los programas del EVE y los del servidor de agregación, las entradas de datos humanas anulan las predicciones informáticas y las entradas de datos humanas más recientes anulan las entradas más antiguas. En otra realización ilustrativa no mostrada explícitamente en la etapa 708, si el servidor de agregación no es conocido y no es de confianza, el EVE 102 puede restringir el envío a un programa de conducción limitado, por ejemplo, enviar únicamente al agregador de un operador de estacionamiento la siguiente hora de salida.
En la etapa 710, el EVE 102 transmite opcionalmente datos guardados al servidor de agregación. En una realización ilustrativa, el VL 103 comprueba los datos almacenados mientras el EVE 102 operaba en un modo autónomo, por ejemplo, debido a un fallo de comunicación previo con el servidor de agregación 106, descrito a continuación con referencia a las etapas 726-736 del diagrama de flujo 700. Los datos almacenados pueden incluir los servicios de carga o de red realizados previamente y almacenados en una memoria de registro 212 mientras el VL 103 no estaba en comunicación con el servidor de agregación 106.
En la etapa 712, el EVE 102 determina su capacidad disponible. En una realización ilustrativa, el VL 103 determina la capacidad de alimentación disponible según los parámetros operativos del EVE, a su vez, según la energía de la batería, el avance de la batería, el programa de conducción, los atributos del EVE y los atributos del EVSE. El programa de conducción puede afectar a la capacidad disponible de varias maneras. Por ejemplo, si el vehículo está programado para ser conducido en menos de una hora una distancia que requeriría el 75 % de su energía de batería, el VL 103 puede determinar que hay disponible menos de la capacidad de alimentación completa o que no hay capacidad disponible en ese momento. En una realización ilustrativa, el EVE 102 determina el efecto en la batería de alcanzar y mantener diversos niveles de carga (por ejemplo, según las especificaciones del fabricante de la batería) y basa los cálculos de capacidad disponible en la carga de la batería a un nivel justo suficiente para que el vehículo eléctrico realice los viajes previstos determinados a partir del programa de conducción, al tiempo que se minimiza el desgaste de la batería, para así prolongar la vida útil de la batería.
En la etapa 714, el EVE 102 notifica su capacidad disponible al servidor de agregación 106. En una realización ilustrativa, el VL 103 comunica la capacidad disponible al servidor de agregación 106.
En la etapa 716, el EVE 102 recibe unas señales de despacho desde el servidor de agregación 106. En una realización ilustrativa, el VL 103 recibe las señales de despacho desde el servidor de agregación 106. Las señales de despacho desde el servidor de agregación incluyen solicitudes para recibir o suministrar alimentación a la red 108. Como se indica a continuación con referencia al diagrama de flujo 1300, en las etapas 1304 y 1306, el servidor de agregación no solicitará alimentación hacia o desde los vehículos a una capacidad mayor que la notificada.
En la etapa 718, el EVE 102 controla el flujo de alimentación entre el EVE 102 y la red 108. En una realización ilustrativa, el VL 103 controla el flujo de alimentación entre el EVE 102 y la red 108 a través del EVSE 104 según la señal de despacho procesada en 716. El flujo de alimentación puede ser hacia o desde la red 108.
En la etapa 720, el EVE 102 mide el flujo de alimentación real. En una realización ilustrativa, el VL 103 recibe una señal de flujo de alimentación desde el PEM 204 que indica el flujo de alimentación real entre el EVE 102 y la red 108. En otra realización, el VL mide directamente la alimentación usando el sensor de corriente 220 y la tensión del PME 204, combinando los dos para calcular la alimentación.
En la etapa 722, el EVE 102 notifica el flujo de alimentación medido. En una realización ilustrativa, el VL 103 notifica el flujo de alimentación medido al servidor de agregación 106.
En la etapa 724, El EVE 102 determina si debe finalizar la respuesta al despacho. Si no, el procesamiento continúa en el bloque 712 con un informe actualizado sobre la capacidad o el bloque 716 con la recepción de otra señal de despacho. En caso afirmativo, finaliza el procesamiento. El procesamiento puede terminar, por ejemplo, si el EVE determina que debe cambiar a solo carga, si el EVE 102 y el servidor de agregación 106 se desconectan, si el vehículo se desenchufa, si hay una pérdida en la alimentación de la red y/o si se produce un fallo.
Si el flujo de alimentación debe continuar, en la etapa 725, el VL 103 determina si ajustar la capacidad notificada en la etapa 714. Si se debe ajustar la capacidad informada, el procesamiento puede continuar en la etapa 712 periódicamente, por ejemplo, cada 15 minutos, y/o en respuesta a una discrepancia entre la capacidad especificada en la señal de despacho y las mediciones de alimentación real en la etapa 720. Si la capacidad informada no debe ajustarse, el procesamiento puede continuar en la etapa 716 periódicamente, por ejemplo, cada 5 minutos, y/o en respuesta a un tiempo de finalización especificado en la señal de despacho recibida en la etapa 716.
En la etapa 726, que se alcanza si el EVE 102 no puede establecer comunicación con el servidor de agregación 106, el EVE 102 entra en un modo autónomo.
En la etapa 728, el EVE 102 desactiva el control por parte del servidor de agregación y activa el control autónomo. En una realización ilustrativa, el VL 103 desactiva todos los servicios de red controlados por el agregador y activa los servicios de red según la información local, por ejemplo, la carga y provisión de servicios en función de la detección local, tal como la detección de frecuencia local y potencia reactiva, o simplemente la carga fuera de pico.
En la etapa 729, el EVE 102 determina si cargar y/o qué servicios locales proporcionar. En una realización ilustrativa, el VL 103 decide proporcionar servicios de red local, en función de los parámetros operativos del EVE, incluyendo los atributos del EVSE y el programa de conducción en la memoria de VL 212 al detectar las condiciones de la red local, tales como la frecuencia, la tensión o la potencia reactiva. En otra realización ilustrativa, el VL 103 puede determinar, a partir de los parámetros operativos del EVE en la memoria 212, que la corriente de carga se ponga a cero y esperar a los índices eléctricos fuera de pico, luego cargar con la carga necesaria para el próximo viaje empezando cuando esos índices entren en juego.
En la etapa 730, el EVE 102 controla el flujo de alimentación (por ejemplo, carga o descarga). En una realización ilustrativa, el VL 103 se carga y descarga según las determinaciones realizadas en la etapa 729.
En la etapa 732, el EVE 102 proporciona opcionalmente servicios de red local.
En la etapa 734, el EVE 102 registra las transacciones del flujo de alimentación. En una realización ilustrativa, el VL 103 registra todas las transacciones de flujo de alimentación y los servicios de red local mientras que el EVE 102 se desconecta del servidor de agregación 106 para la notificación posterior cuando se establece o restablece la comunicación con el servidor de agregación 106 (véase la etapa 710).
En la etapa 736, el EVE 102 finaliza el modo de procesamiento autónomo. En una realización ilustrativa, el VL 103 finaliza el procesamiento autónomo en respuesta al restablecimiento de la conexión con el servidor de agregación o el desenchufado del EVE 102 del EVSE 104.
La figura 8 es un diagrama de flujo 800 de etapas ilustrativas para suministrar alimentación desde el EVE 102 en el caso de un corte de energía.
En la etapa 802, el EVE 102 determina si hay pérdida de alimentación de red. En una realización ilustrativa, el PEM 204 detecta la pérdida de alimentación de una manera convencional y el VL 103 determina que hay una pérdida de alimentación de la red a través de la comunicación con el PEM 204. Si hay una pérdida de alimentación de red, el procesamiento continúa en la etapa 804. De lo contrario, el VL 103 continúa comprobando periódicamente la pérdida de alimentación de la red, mientras se realizan las otras etapas de procesamiento del diagrama de flujo 700.
En la etapa 804, el EVE 102 detiene el flujo de alimentación que va a la red 108. En una realización ilustrativa, el VL 103 ordena inmediatamente al PEM 104 que no suministre alimentación (esta es una disposición antiisla habitual). Esto se hace antes de cualquier otro procesamiento y en una realización ilustrativa se puede llevar a cabo a un nivel inferior dehardwareo mediante otros medios para garantizar un corte a prueba de fallos.
En la etapa 806, el EVE 102 determina si el EVSE 104 lo autorizó para su uso en el caso de pérdida de alimentación de red y si tiene capacidades para hacerlo. En una realización ilustrativa, el VL 103 determina si se ha recibido un atributo del EVSE que indique que el EVSE 104 está autorizado para recibir alimentación (por ejemplo, ha sido aprobado por un electricista por tener el equipo adecuado instalado) en caso de pérdida de alimentación de la red. Si el EVSE 104 está autorizado, el procesamiento continúa en la etapa 812. De lo contrario, el VL 103 interrumpe el suministro/no suministrará alimentación desde el EVE 102 al EVSE 104.
En la etapa 808, el EVE 102 determina si el EVSE 104 está aislado de la red 108. En una realización ilustrativa, el VL 103 determina si el EVSE 104 está aislado en función de una indicación positiva del EVSE 104 o de otro dispositivo, por ejemplo, un conmutador de aislamiento del edificio manual o automático. Si el EVSE 104 está aislado, el procesamiento continúa en la etapa 810. De lo contrario, el VL 103 interrumpe el suministro o no suministrará alimentación desde el EVE 102 al EVSE 104. Los códigos eléctricos existentes requieren un conmutador de aislamiento para aislar eléctricamente las cargas del edificio de la red muerta. Estos códigos requieren tal aislamiento de la red 108 antes de iniciar un generador de emergencia que envíe energía al edificio o a lado de la carga. En una realización ilustrativa, el EVSE 104 procesa la verificación requerida de aislamiento desde el conmutador de aislamiento e indica al EVE 102 que después debería ser la fuente de generación de alimentación eléctrica.
Puede usarse un interruptor de aislamiento estándar o un interruptor de aislamiento modificado para detectar la pérdida de alimentación de la red, y así desconectar el edificio/casa o carga de la red 108 e indicar que este aislamiento se ha logrado a través de un cable etiquetado, por ejemplo, como el "generador de arranque" conectado al EVSE 104. El EVSE 104 puede configurarse para uso de alimentación de emergencia estableciendo un atributo de EVSE estático, por ejemplo, "indicador de alimentación de emergencia", que indica que un electricista cualificado ha confirmado que el conmutador de aislamiento está instalado correctamente, que está correctamente conectado al EVSE 104 y que posiblemente se proporcione un transformador de toma central como se especifica más adelante. Adicionalmente, se pueden usar tres atributos dinámicos para indicar que todo está preparado para la generación, por ejemplo, (1) atributo de EVSE dinámico que indica que el "generador de inicio" o señal similar del conmutador de aislamiento está encendido, (2) el atributo de EVSE dinámico indica que el transformador de toma central está conectado por los contactores y (3) el atributo de EVSE dinámico indica que el vehículo enchufado es capaz de realizar la generación en este modo. Al igual que con otros atributos del EVSE, estos atributos estáticos y dinámicos se transmiten al EVE 102. En una realización ilustrativa de la invención, el EVE 102 no ordenará al vehículo que produzca alimentación a menos que estos atributos de EVSE se establezcan correctamente, y a menos que el atributo que indique que el conmutador de aislamiento está funcionando continúe estando encendido. Para conexiones eléctricas neutro de toma central monofásicas, el inductor de toma central de 240 V, con la misma alimentación nominal que la salida máxima del circuito del EVSE, puede añadirse al EVSE 104. El inductor de 240 V de toma central puede desconectarse normalmente del EVSE 104 a través de contactores o relés. Cuando el vehículo integrado en la red está proporcionando alimentación de emergencia, el inductor puede conectarse a través de los 240 V de CA del vehículo. Esta configuración permite que un vehículo proporcione 240 voltios, pero sin neutro de toma central, para alimentar un sistema eléctrico de edificio neutro de toma central. Una persona experta en la materia entenderá a partir de la descripción del presente documento cómo un edificio trifásico puede usar de manera similar un transformador correspondiente en configuración Y o Delta.
En la etapa 810, el EVE 102 proporciona alimentación al EVSE 104. En una realización ilustrativa, el VL 103 ordena al PEM 204 que envíe alimentación al EVSE 104, por ejemplo, para alimentar la casa en caso de fallo de alimentación, por ejemplo.
En la etapa 812, el EVE 102 determina si debería finalizar el suministro de alimentación de emergencia. En una realización ilustrativa, el VL 103 determina que el EVE 102 debe dejar de suministrar alimentación de emergencia cuando se detecte un fallo, se detecte la alimentación de la red o la carga de la batería caiga por debajo de un umbral, por ejemplo, por debajo del 15 %. Si el EVE 102 determina que debe continuar suministrando alimentación de emergencia, el procesamiento continúa en la etapa 806.
En la etapa 814, el EVE 102 interrumpe el suministro de alimentación. En una realización ilustrativa, el VL 103 ordena al PEM 204 que interrumpa el suministro o que no suministre alimentación del EVE 102 al EVSE 104. Si se alcanzó el umbral debido a batería baja, el VL 103 puede apagar adicionalmente el EVE 102 para conservar la alimentación de la batería.
Aunque se muestran realizaciones de la invención para controlar la alimentación que va hacia un vehículo integrado en la red, el VL 103 puede emplearse para controlar otros dispositivos con capacidad de almacenamiento y con cierta previsibilidad sobre el tiempo que la energía debe extraerse del almacenamiento. Por ejemplo, las realizaciones de la invención pueden aplicarse en calentadores de espacio de almacenamiento u hornos de almacenamiento, que de manera similar tienen un uso predecible (en clima frío) y que pueden cargarse (con calor) sincronizando la entrada de energía para proporcionar servicios de red. En dichas realizaciones, el almacenamiento de calor puede configurarse de tal manera que solo se proporcione un flujo de alimentación eléctrica unidireccional al calentador del espacio de almacenamiento, no la extracción de electricidad del almacenamiento de calor. El EVE 102 funciona como se describe en esta invención, con adaptaciones tales como establecer en cero el límite de flujo inverso del parámetro y, en lugar de predecir la capacidad de la batería, el tiempo y duración de los viajes, el EVE 102 predice las necesidades del edificio o de los ocupantes respecto a los servicios de calefacción, tales como calefacción espacial, refrigeración, agua caliente o limpiar los platos. Otros usos de electricidad de edificios que suponen almacenamiento de energía y, por lo tanto, gestión potencial, tales como enfriamiento o calentamiento de agua, puede controlarse de manera similar gracias al VL 103.
A continuación, se proporciona un algoritmo ilustrativo para configurar el VL 103 dentro del EVE 102 para implementar las etapas descritas anteriormente con referencia a las figuras 6-8.
ALGORITMO DEL VL ILUSTRATIVO
Procesamiento invocado tras el enchufado del vehículo al EVSE
Recibir la capacidad de alimentación del EVSE a través de la señal piloto
SI hay comunicación con EVSE,
ENTONCES obtener atributos del EVSE, enviar atributos de vehículo al EVSE
DE LO CONTRARIO emplear valores predeterminados para atributos
Calcular la capacidad de alimentación de carga y descarga en kW, en función de
la capacidad de alimentación del EVSE, la capacidad de alimentación del EVE, en los atributos de EVSE, los kWh de la batería y el estado de carga, el programa de conducción, etc.
SI la ubicación de la red está en los atributos del EVSE
ENTONCES procesar ubicación de red desde el EVSE
DE LO CONTRARIO obtener ubicación GPS y deducir o aproximar parámetros de ubicación
SI hay una cuenta eléctrica, proveedor de carga eléctrica, etc. disponibles en el EVSE
ENTONCES obtener cuenta y autorizaciones
DE LO CONTRARIO hacer las mejores deducciones sobre la cuenta, marcadas como autorizaciones de proceso inciertas de EVSE, que incluyen:
carga OK, pago requerido/no, retroalimentación permitida, acción
sobre la pérdida de alimentación de la red, servidor de agregación requerido, dirección IP local SI EVSE requiere agregador local y el controlador tiene sustitución autorizada
ENTONCES intentar comunicación con el servidor de agregación local
DE LO CONTRARIO intentar usar el servidor de agregación normal del vehículo
SI se logra la conexión con cualquier agregador
ENTONCES
modo conectado (comando en tiempo real e informe),
SI el agregador es normal
ENTONCES permitir transferencias de datos privados
DE LO CONTRARIO restringir las transferencias de datos
DE LO CONTRARIO modo autónomo (por ejemplo, datos de registro)
Modo conectado cuando está conectado al agregador
Vinculación con servidor de agregación
SI se permiten las transferencias de datos privados
ENTONCES sincronizar el programa de conducción en VL y el servidor de agregación. Transmitir al servidor de agregación cualquier dato guardado sobre los servicios de red o de carga anteriores mientras está desconectado. Determinar la capacidad de alimentación disponible ahora en función de
el programa de conducción, los atributos de EVE y EVSE, etc.
Informar de la capacidad de alimentación al servidor de agregación
REPETIR
Recibir la señal de despacho desde el agregador
Comando VMS para cargar o descargar la batería
Medir el flujo de alimentación resultante hacia/desde la red
Informar del flujo de alimentación al agregador
Ajustar la capacidad de alimentación informada en función de
n respuestas previas, estado de carga de la batería, etc.
HASTA que el agregador se desconecta, el vehículo se desenchufa, la alimentación de la red se pierde o se produce falla
Modo autónomo, enchufado en EVSE, pero no conectado al servidor de agregación
Entrar en modo autónomo
Desactivar todos los servicios de control automático de generación (AGC)
Activar servicios de red basados en información local, que incluyen
Carga, provisión de servicios basados en detección local,
por ejemplo, detectar y corregir la frecuencia local, potencia reactiva
REPETIR
Carga/descarga en función de la hora del día, programa de conducción y servicios
Proporcionar servicios de red local como sea posible
Registrar todas las transacciones para informes posteriores cuando se vuelva a conectar HASTA que se vuelva a conectar al agregador o se desenchufe del EVSE
Procesamiento tras pérdida de alimentación de red
Detener cualquier flujo de alimentación desde el EVE a la red (protección antiisla)
SI NO hay alimentación de emergencia local autorizada
ENTONCES apagar la alimentación del vehículo
DE LO CONTRARIO REPETIR SI se confirma el aislamiento del edificio de la red
ENTONCES enviar energía al edificio desde el EVE
HASTA falla O edificio no aislado O
alimentación de red restaurada O batería demasiado baja
FIN DE ALGORITMO DE VL
La figura 9 es un diagrama de flujo 900 de las etapas ilustrativas que realiza el EVSE para gestionar el flujo de alimentación de acuerdo con los aspectos de la presente invención.
En la etapa 902, el EVSE 104 mantiene los atributos del EVSE. En una realización ilustrativa, mantener los atributos del EVSE puede incluir la inicialización de atributos de EVSE estáticos y firma digital por personal autorizado y que el microprocesador 304 de EVSE actualice los atributos de EVSE dinámicos.
En la etapa 904, el EVSE 104 establece comunicación con el EVE 102. En una realización ilustrativa, el EVSE 104 establece comunicación con el VL 103 del EVE 102. En la etapa 906, el EVSE 104 transmite al EVE 102 los atributos de EVSE mantenidos. En una realización ilustrativa, el EVSE 104 transmite los atributos del EVSE al VL 103 del EVE 102.
La figura 10 es un diagrama de flujo 1000 de las etapas ilustrativas para interconectar el EVSE 104 con el EVE 102 y gestionar el flujo de alimentación desde la perspectiva del EVSE 104.
En la etapa 1002, el EVSE 104 detecta un evento de enchufado. En una realización ilustrativa, el EVSE 104 detecta la presencia de un conector de EVE 250 mediante el correspondiente conector 350 del EVSE 104, por ejemplo, según una señal de enchufe presente generada por la clavija 350e. Si se detecta el enchufado, el procesamiento continúa a la etapa 1004. De lo contrario, el EVSE 104 continúa esperando un evento de enchufado.
En la etapa 1004, el EVSE 104 establece comunicación con el EVE 102. En una realización ilustrativa, la comunicación se establece de acuerdo con uno de los métodos descritos anteriormente.
En la etapa 1006, el EVSE 104 transfiere los atributos. En una realización ilustrativa, el microprocesador 304 extrae los atributos del EVSE de la memoria 306 y transmite los atributos del EVSE al VL 103. De manera adicional, el EVSE 104 recibe los atributos del EVE desde el EVE 102 y los almacena en la memoria del EVSE 306.
En la etapa 1008, el EVSE 104 determina si se requiere pago. Si no se requiere el pago, el procesamiento continúa en la etapa 1012. Si se requiere pago, el procesamiento continúa en la etapa 1010.
En la etapa 1010, el EVSE 104 determina si se autoriza la carga. Si se autoriza la carga, por ejemplo, en respuesta a la consulta del número de cuenta, el pase de la tarjeta, la introducción de monedas, etc., el procesamiento continúa en la etapa 1012. Si la carga no se autoriza, el EVSE 104 espera autorización. En una realización ilustrativa, el EVSE 104 puede alertar al usuario del vehículo si no se recibe la autorización, por ejemplo, enviando un mensaje al EVE 102 para enseñárselo al conductor dentro del vehículo o visualizando un mensaje en una pantalla (no mostrada) asociada con el EVSE 104, y esperando un método de pago alternativo.
En la etapa 1012, el EVSE 104 activa el conector. En una realización ilustrativa, el microprocesador 304 activa el conector 350 cerrando el contactor 302. Opcionalmente, el EVSE 104 registra el uso de energía. En una realización ilustrativa, el microprocesador 304 registra el uso durante el período de tiempo cuando el contactor 302 está cerrado. De manera adicional, si el vehículo proporciona servicios de red para tener privilegios de estacionamiento, el EVSE 104 puede registrarlo. El EVSE también puede informar opcionalmente de forma periódica a un proveedor de carga eléctrica.
En la etapa 1014, el EVSE 104 desactiva el conector. En una realización ilustrativa, el microprocesador 304 desactiva el conector 350 abriendo el contactor 302. Opcionalmente, el EVSE 104 registra el uso documentado. En una realización ilustrativa, el microprocesador 304 registra el uso documentado en la memoria 306. El EVSE 104 puede calcular las transacciones de flujo de alimentación total, por ejemplo, el uso neto de energía, la duración del estacionamiento, etc.
En la etapa 1016, el EVSE 104 transmite el uso registrado a un proveedor de carga eléctrica. En una realización ilustrativa, el microprocesador 304 extrae el uso registrado de la memoria 306 y lo transmite al proveedor de carga eléctrica. De manera adicional, el EVSE 104 puede notificar la información de desconexión y transacción de energía total calculada al operador de carga eléctrica y al operador de estacionamiento.
A continuación, se proporciona un algoritmo ilustrativo para configurar el EVSE 104 e implementar las etapas descritas anteriormente con referencia a la figura 10.
ALGORITMO DE CONEXIÓN DEL EVSE ILUSTRATIVO
En la realización a modo de ejemplo, el EVSE se comunica con el vehículo con el siguiente algoritmo de tres partes. El enchufado y desconexión del vehículo vienen determinados por eventos.
Al enchufar el vehículo
F comunicaciones en el cable de control (por ejemplo, codificado en serie, CAN-bus o Ethernet de un solo cable) ENTONCES enviar atributos de EVSE a Vl y recibir atributos de EVE
SI no se requiere pago
ENTONCES activar la alimentación del vehículo
DE LO CONTRARIO
Esperar autorización del vehículo, acción local por parte del conductor (por ejemplo, pase de la tarjeta, introducción de monedas) o autorización del proveedor de carga eléctrica
SI se autoriza
ENTONCES activar la alimentación del vehículo
DE LO CONTRARIO escribir mensaje al conductor y alertar al operador de estacionamiento
Tras la activación exitosa del vehículo
Proporcionar conductos para carga y/o servicios de red, según lo autorizado
Si EVSE tiene contador
ENTONCES informar periódicamente al proveedor de carga eléctrica
SI el vehículo está proporcionando servicios de red para estacionamiento
ENTONCES informar periódicamente al operador de estacionamiento
Tras la desconexión del vehículo
Desactivar el conector del vehículo
SI EVSE tiene contador, calcular la transacción total:
el uso neto de energía, la duración del estacionamiento, etc.
Si el EVSE tiene capacidad de comunicaciones
ENTONCES informar de desconexión y transacción total
al proveedor de carga eléctrica y al operador de estacionamiento
Esperar para enchufado del siguiente vehículo
FIN DEL ALGORITMO DE EVSE
La figura 11 es un diagrama de flujo 1100 de etapas ilustrativas para interconectar el EVE 102 con el servidor de agregación 106 para gestionar el flujo de alimentación desde la perspectiva del servidor de agregación 106.
En la etapa 1102, el servidor de agregación 106 se inicia y, en la etapa 1104, el servidor de agregación 106 carga los parámetros de configuración. En una realización ilustrativa, el servidor de agregación 106 carga los mapas de DSO de almacenamiento local, una lista de ubicaciones de carga registradas (ubicación de DSO y cuentas), una lista de VL 103 registrados (con cuentas) y, para cada VL registrado 103, un número o números de cuenta y el último programa de conducción conocido, también llamado próximo viaje previsto. De manera adicional, el servidor de agregación puede extraer datos del TSO (nombre de los compradores del servicio de red, reglas de mercado y reglas de señalización), el DSO (mapas de circuito y sistema de DSO actualizados y estados de conmutación) y/o el IPP (estado del generador, generadores que necesitan recursos de almacenamiento) a través de internet.
En la etapa 1106, el servidor de agregación 106 recibe una solicitud de conexión de un vehículo (es decir, una solicitud de transferencia entrante o una solicitud de remarcación/reconexión).
En la etapa 1108, el servidor de agregación 106 recibe los parámetros operativos del EVE, incluyendo los atributos del EVE. En una realización ilustrativa, el servidor de agregación 106 recibe los parámetros operativos del EVE desde el VL 103. En una realización ilustrativa, los atributos del EVE incluyen la ID única del EVE, la ID única del EVSE y todos los parámetros operativos calculados en las etapas de algoritmo del EVE 618 y 628.
En la etapa 1110, el servidor de agregación 106 agrega uno o más de los atributos del EVE y los parámetros operativos del EVE. En una realización ilustrativa, el servidor de agregación 106 agrega capacidad de alimentación, energía de la batería, avance de la batería e información de programa de conducción.
En la etapa 1112, el servidor de agregación 106 predice la capacidad disponible total a partir de un agregado de uno o más EVE conectados. En una realización ilustrativa, el servidor de agregación 106 predice la capacidad total disponible en función de la energía, avance y programación de cada EVE conectado. En una realización ilustrativa, el servidor de agregación 106 identifica los EVE 102 que es probable que estén disponibles en bloques de tiempo específicos, por ejemplo, 6 minutos, 10 minutos, 15 minutos, una hora, dos horas, etc. El servidor de agregación 106 puede elegir no usar vehículos que están programados para desconectarse de la red 108 poco después del bloque programado, por ejemplo, si el vehículo está programado para un viaje el lunes a las 14:10. Para bloques de tiempo futuros, el servidor de agregación 108 también puede incluir la capacidad de los vehículos que se prevé que esté disponible, en función del programa de conducción, incluso si no está conectado en el momento en que se realiza la etapa 1112. A continuación, el servidor de agregación 106 suma las capacidades de los vehículos que están disponibles durante cada bloque de tiempo. Por ejemplo, el servidor de agregación 106 puede sumar capacidades tales como alimentación, la carga de la batería y el avance de la batería de cada vehículo disponible en función de la información del calendario durante un período de tiempo específico, por ejemplo, lunes entre las 14:00 y las 15:00. Por ejemplo, si hay 1.200 vehículos y se predice que 1.000 de ellos estarán disponibles entre las 14:00 y las 15:00 de la tarde del lunes y cada vehículo puede proporcionar, de media, 10 kW durante ese período de tiempo, la capacidad de alimentación total prevista sería de 10 MW. El servidor de agregación 106 puede reducir adicionalmente la capacidad total en un cierto porcentaje, por ejemplo, un 15 %, para lograr una oferta de capacidad de alimentación fiable teniendo en cuenta los vehículos que pueden desconectarse durante un bloque de tiempo cuando su programación indica que están disponibles (es decir, viajes no planificados e imprevistos). Por ejemplo, la capacidad total de 10 MW puede reducirse a 8,5 MW como la capacidad total disponible notificada. El ajuste de porcentaje puede determinarse en función de la capacidad histórica del servidor de agregación para proporcionar capacidad a la red y la cantidad de penalización por no proporcionar la capacidad ofrecida. Por ejemplo, si la capacidad total disponible se entrega el 99,9 por ciento del tiempo cuando se despacha, el porcentaje de reducción puede disminuirse (por ejemplo, al 10 por ciento). Por otro lado, si la capacidad total disponible no se entrega el 10 por ciento del tiempo cuando se despacha, el porcentaje de reducción puede aumentarse (por ejemplo, al 25 por ciento).
En la etapa 1114, el servidor de agregación identifica un mercado para la capacidad total disponible prevista. En una realización ilustrativa, el servidor de agregación 106 (o un operador del mismo) analiza la información de mercado disponible para determinar el precio más alto disponible para los servicios de red que pueden proporcionarse usando las capacidades de EVE agregadas para cada bloque de tiempo.
En la etapa 1116, el servidor de agregación 106 ofrece la capacidad total disponible a uno o más mercados identificados.
En la etapa 1118, el servidor de agregación 106 determina si la capacidad disponible total ofrecida fue aceptada por la red 108. Si la red 108 acepta la oferta, el procesamiento continúa en la etapa 1120 con el registro de la capacidad disponible total ofrecida con la red 108 para su despacho. El procesamiento por parte del servidor de agregación puede proceder a continuación de acuerdo con las etapas del diagrama de flujo 1300 descritas con referencia a la figura 13. Si la red no acepta la oferta, el procesamiento vuelve a la etapa 1114 para identificar otro mercado.
La figura 12 representa un diagrama de flujo 1200 de etapas ilustrativas para eliminar un EVE 102 de la red 108 desde la perspectiva del servidor de agregación 106.
En la etapa 1202, el servidor de agregación 106 determina si el vehículo todavía está conectado. En una realización ilustrativa, el servidor de agregación 106 determina que el vehículo se desconecta cuando se pierde la comunicación con el VL 103 o cuando no se han recibido comunicaciones durante un período de tiempo umbral. Si el vehículo ya no está conectado, el procesamiento continúa en la etapa 1204. De lo contrario, el servidor de agregación espera que el vehículo se desconecte mientras continúa el procesamiento de acuerdo con las etapas de los diagramas de flujo 1100 y 1300.
En la etapa 1204, el servidor de agregación 106 elimina el vehículo del cálculo de agregación en la etapa 1110 (figura 11).
La figura 13 es un diagrama de flujo 1300 de etapas ilustrativas para despachar la capacidad disponible total del vehículo desde la perspectiva del servidor de agregación 106.
En la etapa 1302, el servidor de agregación 106 determina si la red 108 ha emitido una señal de despacho. En una realización ilustrativa, la señal de despacho de red se recibe desde un TSO, DSO o IPP. Si la red 108 ha emitido una señal de despacho, el procesamiento continúa en la etapa 1304. De lo contrario, el servidor de agregación espera una señal de despacho.
En la etapa 1304, el servidor de agregación 106 asigna capacidad que debe despacharse entre los vehículos conectados. Por ejemplo, si la señal de despacho de la red 108 requiere 10.000 vatios y hay 20 coches que han indicado que cada uno puede suministrar 1.000 vatios, el servidor de agregación puede asignar 500 vatios a cada uno de los vehículos conectados. En realizaciones ilustrativas más completas, la asignación puede basarse en otros atributos del EVE y parámetros operativos, incluyendo el programa de conducción y la ubicación de la red.
En la etapa 1306, el servidor de agregación 106 despacha los vehículos a la capacidad asignada a cada vehículo. En una realización ilustrativa, el servidor de agregación 106 emite comandos de despacho a los VL 103 de acuerdo con las capacidades asignadas.
En la etapa 1308, el servidor de agregación 106 recibió informes de los vehículos. Los informes de los vehículos pueden incluir los vatios reales suministrados, por ejemplo. Si los vatios reales suministrados están por debajo de la cantidad asignada, el servidor de agregación puede intentar reasignar entre los vehículos en la etapa 1304.
En la etapa 1310, el servidor de agregación 106 suma los informes recibidos en la etapa 1308 y, en la etapa 1312, envía los informes a la red 108, por ejemplo, al operador de red, tal como TSO/, DSO o IPP, que emitió la solicitud de despacho.
En la etapa 1314, el servidor de agregación 106 determina si la alimentación agregada suministrada es suficiente para cumplir con la solicitud de despacho. En una realización ilustrativa, el servidor de agregación compara la capacidad total asignada con la capacidad real identificada en los informes. Si el despacho es suficiente, el procesamiento continúa a la etapa 1302 para el siguiente despacho. Si el despacho no es suficiente, el procesamiento continúa en el bloque 1304 con el servidor de agregación 106 intentando reasignar la capacidad disponible para cumplir con la cantidad despachada desde la red 108. Durante un período de tiempo más largo, por ejemplo, de 15 minutos a una hora según las reglas del mercado, un despacho insuficiente, como se determina en la etapa 1314, derivará en una reducción en la capacidad ofrecida a la red en la etapa 1116.
A continuación, se proporciona un algoritmo ilustrativo para configurar el servidor de agregación 106 e implementar las etapas descritas anteriormente con referencia a las figuras 11-13.
ALGORITMO ILUSTRATIVO PARA UN AGREGADOR DE VEHÍCULOS INTEGRADOS EN RED
La descripción de nivel superior del servidor de agregación consiste en el inicio del servidor (arranque) y tres bucles operativos distintos. Cada bucle operativo proporciona el tiempo aproximado entre paréntesis. Los tres bucles no necesitan ser exclusivos, por ejemplo, pueden ejecutarse simultáneamente con los semáforos apropiados.
Inicio del servidor (al arrancar o cargar un nuevo programa)
Cargar desde almacenamiento secundario (por ejemplo, desde su disco duro):
mapas DSO
Lista de ubicaciones de carga registradas, con ubicación y cuentas de DSO
Lista de VL registrados, con cuentas
Para cada VL, número o números de cuenta y último programa de conducción conocido
Conectar externamente a través de internet y cargar lo siguiente:
TSO: Nombre de los compradores de servicio de red y reglas de mercado/señalización.
DSO: Mapas de circuito y sistema de DSO actualizados y estados de conmutación
IPP: Estado del generador, generadores que necesitan recursos de almacenamiento
Bucles para registrar y cancelar vehículos/VL (determinados por eventos)
Tras la transferencia del VL al servidor de agregación, o remarcación/reconexión
Recibir y almacenar localmente los parámetros operativos del VL:
ID del coche, ID del EVSE, ubicación de la red, capacidad de alimentación,
energía de la batería (tamaño y estado de carga en ese momento),
próximo uso previsto, amortiguador de rango, etc.
Calcular el tiempo disponible para los servicios de red
Calcular la capacidad de alimentación que este VL puede ofrecer, estimar cuánto tiempo
Incluir este VL en la capacidad agregada del servidor
Tras la pérdida de conexión de un VL que se conectó previamente
Eliminar la capacidad del automóvil de la capacidad agregada del servidor
Bucle para planificar y ofrecer capacidad(por ejemplo,bucle por hora)
Actualizar cálculos de capacidad de vehículo
Capacidad agregada de todos los vehículos, por área
Ejecutar predicciones, calcular la capacidad firme durante la siguiente hora o período objetivo
Evaluar mercados potenciales alternativos
Determinar el mercado óptimo o el número óptimo (n) de mercados
Ofrecer capacidad al mercado o mercados
SI se acepta(n) la(s) oferta(s),
ENTONCES registrar oferta aceptada para despacho
Volver al principio del bucle "para planificar y ofrecer capacidad"
Bucle para despacho(por ejemplo,un segundo bucle)
Esperar la señal de despacho desde el TSO, DSO o IPP
Tras la señal de despacho desde el TSO/DSO/IPP
Asignar respuesta entre vehículos teniendo en cuenta todo:
Hora del próximo viaje
Margen de error basado en la experiencia histórica y
algoritmo de evaluación
La asignación de respuestas puede ser regional o local,
por ejemplo, en el TSO correcto, el nodo de precios local, la subestación,
o el alimentador de distribución
Despachar alimentación mediante comando a cada VL asignado
Recibir informe de cada VL en la lista de asignación
Sumar informes de los VL, por región y ubicaciones de red local
Actualizar la capacidad registrada si las respuestas no son iguales a la capacidad reivindicada
Enviar informe sobre la alimentación agregada suministrada al TSO, DSO y/o IPP
Volver a "Esperar la señal de despacho"
Nota: una variante del bucle para despacho es el arbitraje, incluida la carga nocturna. En esta variante, el despacho es por precio, el momento en el tiempo no tiene por qué ser fundamental y los informes pueden ser opcionales o retrasarse hasta el final del período de contabilidad o cobro.
ALGORITMO DE FIN DE AGREGACIÓN
Aunque la invención se ilustra y describe en el presente documento con referencia a realizaciones específicas, la invención no pretende limitarse a los detalles mostrados. En cambio, se pueden realizar diversas modificaciones en los detalles dentro del alcance y ámbito de las reivindicaciones y sin alejarse de la invención.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema que comprende un aparato de carga de vehículo a vehículo (102a) para transferir alimentación entre un primer vehículo eléctrico y un segundo vehículo eléctrico, estando conectados el primer y segundo vehículos eléctricos a través de un cable (290) configurado para permitir el flujo de alimentación desde el primer vehículo eléctrico al segundo vehículo eléctrico, estando el aparato comprendido en el primer vehículo eléctrico, estando el sistema configurado para:
detectar, a través del cable (290), que el primer vehículo eléctrico está conectado al segundo vehículo eléctrico, en donde el cable (290) comprende un cable de comunicación que permite el flujo de señal entre el primer y el segundo vehículos eléctricos; y
en respuesta a la detección, realizar la carga de vehículo a vehículo para transferir alimentación desde el primer vehículo eléctrico al segundo vehículo eléctrico.
2. Un sistema según la reivindicación 1, en donde la realización comprende activar un módulo de electrónica de alimentación (204) y una batería (202) en el primer vehículo eléctrico para generar alimentación de corriente alterna parecida a una red a partir de la alimentación de corriente continua de la batería.
3. Un sistema según la reivindicación 1 o 2, en donde el primer vehículo eléctrico está configurado para aparecer en el segundo vehículo eléctrico como un equipo de estación de vehículo eléctrico.
4. Un sistema según la reivindicación 3, en donde el primer vehículo eléctrico está configurado para transmitir al segundo vehículo eléctrico, a través del cable, una indicación de la cantidad de carga disponible que puede transferirse.
5. Un sistema según la reivindicación 3 o 4, en donde el primer vehículo eléctrico está configurado para transferir alimentación al segundo vehículo eléctrico en respuesta a la recepción de una señal piloto que indica una conexión con el segundo vehículo eléctrico.
6. Un sistema según cualquier reivindicación anterior, en donde el primer vehículo eléctrico está configurado para generar una señal de capacidad en amperios.
7. Un sistema según cualquier reivindicación anterior, en donde el primer vehículo eléctrico o el segundo vehículo eléctrico no realiza ninguna conexión a tierra durante la carga de vehículo a vehículo.
8. Un sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el primer vehículo eléctrico comprende protección de interrupción de falla a tierra.
9. Un sistema según cualquier reivindicación anterior, en donde la realización comprende limitar la transferencia de energía máxima desde el primer vehículo eléctrico al segundo vehículo eléctrico.
10. Un sistema según la reivindicación 9, que comprende un dispositivo de entrada de usuario, en donde la limitación se realiza en función de la entrada de usuario recibida a través del dispositivo de entrada de usuario que indica un límite numérico en la transferencia de energía máxima que se vaya a realizar.
11. Un sistema según cualquier reivindicación anterior, que comprende un dispositivo de entrada de usuario, en donde el primer vehículo eléctrico está configurado para recibir, a través del dispositivo de entrada de usuario, la entrada de datos del usuario que identifica el primer vehículo eléctrico como un vehículo eléctrico donante.
12. Un sistema según cualquier reivindicación anterior, en donde el cable comprende conectores idénticos en cada extremo para su unión a los conectores del primer y segundo vehículos eléctricos.
13. Un método de carga de vehículo a vehículo para transferir alimentación entre un primer vehículo eléctrico y un segundo vehículo eléctrico, comprendiendo el método:
detectar, a través de un cable (290), que el primer vehículo eléctrico está conectado al segundo vehículo eléctrico a través del cable (290) configurado para permitir el flujo de alimentación desde el primer vehículo eléctrico al segundo vehículo eléctrico, en donde el cable (290) comprende un cable de comunicación que permite el flujo de señal entre el primer y el segundo vehículos eléctricos; y
en respuesta a la detección, realizar la carga de vehículo a vehículo para transferir alimentación desde el primer vehículo eléctrico al segundo vehículo eléctrico.
14. Un programa informático que comprende un conjunto de instrucciones que, cuando son ejecutadas por un dispositivo computarizado, hacen que el dispositivo computarizado realice un método de carga de vehículo a vehículo para transferir alimentación entre un primer vehículo eléctrico y un segundo vehículo eléctrico, comprendiendo el método:
detectar, a través de un cable (290), que el primer vehículo eléctrico está conectado al segundo vehículo eléctrico a través del cable (290) configurado para permitir el flujo de alimentación desde el primer vehículo eléctrico al segundo vehículo eléctrico, en donde el cable (290) comprende un cable de comunicación que permite el flujo de señal entre el primer y el segundo vehículos eléctricos; y
en respuesta a la detección, realizar la carga de vehículo a vehículo para transferir alimentación desde el primer vehículo eléctrico al segundo vehículo eléctrico.
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