ITFR20110006A1 - INTELLIGENT RECARIC COLUMN FOR CARS, SCOOTERS AND ELECTRIC BIKES. - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
“Colonnina di ricarica intelligente per auto, scooter e bici elettriche ”: "Smart charging station for cars, scooters and electric bikes":
Introduzione Introduction
Negli ultimi anni, per rispondere alla crescente domanda di mobilità sostenibile sono stati sviluppati nel trasporto urbano, veicoli “verdi” ed efficienti che utilizzano la propulsione elettrica. Una delle cause principali che ne ostacolano o ne limitano una reale diffusione è la mancanza di una infrastruttura di ricarica delle sorgenti di energia elettrica a bordo. In recent years, “green” and efficient vehicles using electric propulsion have been developed in urban transport to meet the growing demand for sustainable mobility. One of the main causes hindering or limiting its real diffusion is the lack of an infrastructure to recharge the electricity sources on board.
Le colonnine di ricarica sono delle apparecchiature per la carica di veicoli elettrici o ibridi, scooter elettrici, biciclette elettriche e a pedalata assistita alle tensioni di alimentazione normalizzate in corrente alternata o in corrente continua. Charging columns are devices for charging electric or hybrid vehicles, electric scooters, electric and pedal assisted bicycles at the normalized alternating current or direct current supply voltages.
Stato della tecnica State of the art
Attualmente le diverse stazioni di ricarica per veicoli elettrici proposte in Italia sono ancora in fase di sperimentazione o addirittura in alcuni casi in fase di prototipizzazione. L’applicazione in ambito residenziale o commerciale consente di stabilire una prima classificazione delle stazioni di ricarica . Le colonnine possono essere classificate, inoltre, sulla base della tipologia di alimentazione del veicolo in: colonnine a corrente alternata o colonnine a corrente continua. In Italia, le colonnine a corrente alternata sono state proposte con potenze disponibili da 3.7 kW (punto di alimentazione: 230 V @ 16 A) o da 7.7 kW (punto di alimentazione 230 V @ 32 A). Tuttavia, sono stati presentati alcuni prototipi di colonnine con più punti di alimentazione da 16 A alla tensione di alimentazione normalizzata di 230 V. Questa tipologia di colonnine consente le ricariche “lente” delle auto elettriche. Tipicamente, partendo da una condizione in cui le batterie sono completamente scariche, il tempo di ricarica è di circa 6-8 ore. Sono state proposte anche colonnine in corrente alternata con una presa da 380 V per la ricarica “rapida” delle auto elettriche. In questo caso, avendo a disposizione una potenza installata maggiore, è possibile ricaricare l’auto elettrica, ovviamente se l’impianto dell’auto è dimensionato per la tensione di 380V, in circa 30 minuti. Le colonnine di ricarica a corrente continua, invece sono state proposte solo come stazioni di ricarica rapide. I livelli di tensione per questa tipologia di colonnine possono variare dai 240 V fino ai 500 V. Currently, the various charging stations for electric vehicles proposed in Italy are still in the experimentation phase or even in some cases in the prototyping phase. The application in the residential or commercial area allows you to establish a first classification of the charging stations. The columns can also be classified on the basis of the type of power supply of the vehicle into: alternating current columns or direct current columns. In Italy, the alternating current columns have been proposed with available powers of 3.7 kW (power point: 230 V @ 16 A) or 7.7 kW (power point 230 V @ 32 A). However, some prototypes of columns with multiple power points from 16 A to the standardized voltage of 230 V were presented. This type of column allows "slow" recharging of electric cars. Typically, starting from a condition where the batteries are completely discharged, the charging time is approximately 6-8 hours. Alternating current columns with a 380 V socket have also been proposed for the "fast" recharging of electric cars. In this case, having a greater installed power available, it is possible to recharge the electric car, obviously if the car system is sized for a voltage of 380V, in about 30 minutes. The direct current charging stations, on the other hand, have been proposed only as fast charging stations. The voltage levels for this type of columns can vary from 240 V up to 500 V.
Inconvenienti delle colonnine già esistenti Drawbacks of existing columns
Le criticità delle colonnine di ricarica già esistenti sono relative principalmente ad alcuni aspetti funzionali. In particolare si riscontra: The criticalities of the already existing charging stations are mainly related to some functional aspects. In particular, we find:
1. l’assenza di un sistema di riconoscimento automatico e di pagamento integrato; 1. the absence of an automatic recognition and integrated payment system;
2. le scarse informazioni fornite all’utente durante la fase di ricarica; 2. the scarce information provided to the user during the charging phase;
3. l’assenza di una rete di comunicazione tra le colonnine ed un centro operativo; 3. the absence of a communication network between the columns and an operations center;
4. l’incapacità di controllare la qualità dell’energia elettrica prelevata dai veicoli durante le fasi di ricarica; 4. the inability to control the quality of the electricity taken from the vehicles during the recharging phases;
5. l’incapacità di controllare la potenza prelevata dal singolo utente; 5. the inability to control the power drawn by the individual user;
6. impossibilità di autoripristino in caso di intervento delle protezioni; 6. impossibility of self-reset in case of intervention of the protections;
7. impossibilità di gestire una rete di colonnine per ottimizzare i flussi energetici in funzione della potenza disponibile e dei carichi collegati; 7. impossibility of managing a network of columns to optimize energy flows according to the available power and connected loads;
8. ove ci sia la limitazione di potenza della rete, ad esempio per gli impianti domestici e la ricarica da casa, impossibilità di attivare la modalità di “ricarica rapida” dei veicoli. 8. where there is a limitation of the power of the network, for example for domestic systems and charging from home, it is impossible to activate the "fast charging" mode of the vehicles.
Vantaggi della colonnina proposta Advantages of the proposed column
La colonnina proposta è utilizzabile per la ricarica di veicoli elettrici o plugin ibridi, scooter elettrici e biciclette a pedalata assistita. E’ dotata di una unità di controllo modulare per la gestione delle comunicazioni con il veicolo in carica, con altre colonnine, con il gestore del servizio elettrico e con il gestore della rete di ricarica. Questa struttura consente di monitorare una serie di informazioni utili alla diagnostica di bordo, al controllo della colonnina, alla gestione dei flussi energetici, alla contabilizzazione dell’energia erogata, ecc.. La colonnina è inoltre dotata di un convertitore elettronico di potenza ad alta efficienza che consente di abbattere i consumi della colonnina durante lo stato di stand-by, di gestire i sistemi di allarme e diagnostica anche in mancanza della rete elettrica esterna, di compensare eventuali buchi di tensione e/o instabilità della rete di alimentazione nella sezione di controllo durante la ricarica del veicolo. Le principali caratteristiche di funzionamento della colonnina proposta sono: The proposed column can be used for charging electric vehicles or hybrid plugins, electric scooters and pedal assisted bicycles. It is equipped with a modular control unit for managing communications with the vehicle being charged, with other columns, with the electricity service manager and with the charging network manager. This structure allows you to monitor a series of useful information for on-board diagnostics, control of the column, management of energy flows, metering of the energy supplied, etc. The column is also equipped with a high-efficiency electronic power converter which allows to reduce the consumption of the column during the stand-by state, to manage the alarm and diagnostic systems even in the absence of the external electricity network, to compensate for any voltage dips and / or instability of the power supply network in the control section while charging the vehicle. The main operating characteristics of the proposed column are:
• sistema di controllo per la gestione delle diverse “Modalità di ricarica” previste dalla normativa; • control system for the management of the various "Top-up methods" envisaged by the legislation;
oltre alla comunicazione attraverso il contatto pilota sui livelli massimi di corrente erogabile, la colonnina è predisposta anche per un secondo livello di comunicazione con il veicolo attraverso CANBUS (o altro bus di campo) per la diagnostica di bordo. In questo modo, potranno essere attivati dei programmi di “service” automatico per le auto elettriche accreditate per la ricarica. Tale funzione è attivabile per le plug normalizzate a 5 poli. in addition to communication through the pilot contact on the maximum levels of deliverable current, the column is also set up for a second level of communication with the vehicle through CANBUS (or other field bus) for on-board diagnostics. In this way, automatic "service" programs can be activated for electric cars accredited for recharging. This function can be activated for standardized 5-pole plugs.
controllo elettronico dell’erogazione di energia elettrica electronic control of electricity supply
le plug di ricarica rimangono completamente disalimentate (sia sulle fasi che sulla terra) fino a quando il sistema di riconoscimento dell’utente non avrà dato il consenso e la spina del veicolo non sarà collegata alla plug. Ciò impedisce il contatto accidentale con le parti sotto tensione. comunicazione e identificazione the charging plugs remain completely disconnected (both on the phases and on the ground) until the user recognition system has given consent and the vehicle plug is connected to the plug. This prevents accidental contact with live parts. communication and identification
la colonnina è dotata di un sistema di comunicazione senza fili ad una centrale operativa per lo scambio di tutte le informazioni tecniche, contabili e di gestione del servizio. Tale sistema permette di gestire un network di colonnine e di predisporre anche comunicazione fra colonnine (modalità master/slave). Inoltre, è predisposta per il riconoscimento mediante scheda magnetica e/o RFID. Configurando il lettore RFID interno in prossimità della plug, c’è la possibilità di integrare il supporto passivo RFID direttamente nella spina del veicolo e permettere il riconoscimento dell’utente direttamente all’atto del collegamento del veicolo alla colonnina. the column is equipped with a wireless communication system to an operations center for the exchange of all technical, accounting and service management information. This system allows you to manage a network of columns and also to set up communication between columns (master / slave mode). Furthermore, it is designed for recognition by magnetic card and / or RFID. By configuring the internal RFID reader near the plug, it is possible to integrate the passive RFID support directly into the vehicle plug and allow the user to be recognized directly when connecting the vehicle to the column.
dispositivo di auto-rispristino della colonnina column auto-reset device
in caso di guasto del veicolo durante la ricarica (corto circuito o sovraccarico) una scheda elettronica dedicata interviene istantaneamente per isolare la plug interessata dal guasto senza far intervenire le protezioni magnetotermiche (comunque istallate nella colonnina). La continuità del servizio potrà, quindi, essere garantita sulla seconda plug e ripristinata anche sulla plug che alimentava il guasto non appena il veicolo sede di guasto viene scollegato. in the event of vehicle failure during charging (short circuit or overload) a dedicated electronic board intervenes instantly to isolate the plug affected by the failure without triggering the magnetothermic protections (however installed in the column). The continuity of the service can therefore be guaranteed on the second plug and also restored on the plug that powered the fault as soon as the vehicle where the fault was located is disconnected.
controllo EMC EMC control
la colonnina è dotata di un sistema per il controllo della distorsione armonica generata dai caricabatterie dei veicoli in ricarica. Questo da la possibilità all’ente gestore del servizio elettrico di monitorare ed, eventualmente, scollegare in remoto un eventuale utente con veicolo altamente inquinante. Filtri EMC sono anche posizionati nella sezione di ingresso per evitare l’introduzione di disturbi condotti sulla rete elettrica. the column is equipped with a system for controlling the harmonic distortion generated by the chargers of the vehicles being recharged. This gives the managing body of the electricity service the possibility to remotely monitor and, if necessary, disconnect any user with a highly polluting vehicle. EMC filters are also positioned in the input section to avoid the introduction of conducted disturbances on the electrical network.
gestione della rete elettrica in modalità SMART management of the electrical network in SMART mode
la gestione dell’erogazione di energia elettrica mediante dispositivi elettronici, nonché la connessione in remoto ad una centrale operativa, offre la possibilità di monitorare e gestire i carichi elettrici dell’intera rete di colonnine. Qualora un ramo di rete elettrica risultasse troppo caricato (ad esempio, presenza di molti veicoli collegati in modalità di “carica rapida”), c’è la possibilità di limitare per ogni singola colonnina (o anche singola plug) la corrente massima erogata intervenendo in remoto sul limite di corrente assorbibile dal caricabatterie del veicolo. Nel caso di car-sharing, sarà possibile controllare in remoto il processo di ricarica della flotta di veicoli abilitando o cariche rapide alternate sui diversi veicoli, oppure limitando la corrente di ricarica stessa e caricando contemporaneamente tutta la flotta. Ciò consente di non sovraccaricare la rete nell’area di sosta della flotta di auto. the management of electricity supply through electronic devices, as well as the remote connection to an operations center, offers the ability to monitor and manage the electrical loads of the entire network of columns. If a branch of the electricity network is too loaded (for example, the presence of many vehicles connected in "quick charge" mode), there is the possibility of limiting the maximum current delivered for each single column (or even single plug) by intervening in remote on the limit of current absorbable by the vehicle charger. In the case of car-sharing, it will be possible to remotely control the charging process of the vehicle fleet by enabling alternating rapid charges on the different vehicles, or by limiting the charging current itself and charging the entire fleet at the same time. This allows you not to overload the network in the parking area of the car fleet.
• alta efficienza energetica e continuità di servizio • high energy efficiency and continuity of service
la colonnina è equipaggiata con un alimentatore di bordo che consente bassi assorbimenti durante le fasi di stand-by della colonnina, possibilità di mantenere attive le sicurezze elettriche anche durante i black-out elettrici, possibilità di garantire la continuità di servizio del sistema di controllo e gestione pagamenti in caso di interruzione della rete elettrica (garanzia della contabilizzazione del consumo anche in presenza di black-out durante la ricarica); the column is equipped with an on-board power supply that allows low absorption during the stand-by phases of the column, the possibility of keeping the electrical safety devices active even during electrical blackouts, the possibility of guaranteeing the continuity of service of the control system and payment management in the event of a power failure (guarantee of consumption accounting even in the presence of a black-out during recharging);
• predisposizione per collegamento a gruppo di batterie per la ricarica rapida • predisposition for connection to a group of batteries for quick recharging
la struttura della colonnina prevede il collegamento alla sezione di potenza di un gruppo di batterie, attraverso un convertitore dc/ac. Questa possibilità consente di utilizzare, per la ricarica di un veicolo collegato alla colonnina, la potenza della rete elettrica e/o quella prelevabile dalle batterie. Se, ad esempio, la rete a cui è collegata la colonnina ha una limitazione di potenza (es. i 3kW delle istallazioni domestiche) è possibile attivare la modalità di carica rapida del veicolo andando a prelevare il surplus di potenza dal pacco batterie. Il convertitore dc/ac, infatti, è sincronizzato alla tensione di rete (sia in ampiezza che in frequenza). Nell’eventualità di richiesta di potenza, un sistema di controllo andrà a modulare la potenza elettrica prelevata dalle batterie della colonnina in funzione della potenza richiesta per la ricarica e della disponibilità di potenza della rete elettrica. Tale particolarità è molto utile anche se non si vuole saturare tutta la potenza di un impianto per la ricarica del veicolo. Dimensionando opportunamente le batterie della colonnina si potrebbe addirittura prevedere una carica del veicolo senza prelevare potenza dalla rete elettrica. Le batterie della colonnina potranno essere ricaricate poi quando la colonnina è in stand-by. the structure of the column provides for the connection to the power section of a group of batteries, through a dc / ac converter. This possibility makes it possible to use, for recharging a vehicle connected to the column, the power of the electrical network and / or that which can be drawn from the batteries. If, for example, the network to which the column is connected has a power limitation (e.g. 3kW of domestic installations), it is possible to activate the rapid charge mode of the vehicle by taking the surplus power from the battery pack. The dc / ac converter, in fact, is synchronized to the mains voltage (both in amplitude and in frequency). In the event of a power request, a control system will modulate the electrical power drawn from the batteries of the column according to the power required for recharging and the availability of power from the electricity grid. This particularity is very useful even if you do not want to saturate all the power of a vehicle recharging system. By appropriately sizing the batteries of the column, it could even be possible to charge the vehicle without drawing power from the electrical network. The batteries of the column can then be recharged when the column is in stand-by.
La colonnina proposta è inoltre dotata di tutti i dispositivi di sicurezza e segnalazione all’utente durante la fase di ricarica, di un sistema di gestione delle autorizzazioni e contabilizzazione dei consumi. E’ anche possibile predisporre nella colonnina un convertitore AC/DC controllato per alimentare carichi direttamente in DC. Per veicoli dotati di BMS (battery management system) sarà quindi possibile caricare direttamente le batterie in continua utilizzando un bus di comunicazione (CANBUS) da integrare nel connettore per collegare il BMS al convertitore AC/DC. The proposed column is also equipped with all the safety and signaling devices to the user during the recharging phase, with a system for managing authorizations and accounting for consumption. It is also possible to set up a controlled AC / DC converter in the column to power loads directly into DC. For vehicles equipped with BMS (battery management system) it will therefore be possible to charge the batteries directly in continuous using a communication bus (CANBUS) to be integrated in the connector to connect the BMS to the AC / DC converter.
Elementi Costruttivi Constructive elements
Nella struttura della colonnina sono inserite le seguenti unità: The following units are inserted in the structure of the column:
• unità di controllo; • control unit;
• monitor interattivo (touchscreen) oppure monitor non touch con pulsanti di funzione; • interactive monitor (touchscreen) or non-touch monitor with function buttons;
• unità di allarmi e segnalazioni ottiche ed acustiche; • unit for alarms and optical and acoustic signals;
• unità di gestione del pagamento con carta di credito; • credit card payment management unit;
• unità di riconoscimento tramite RFID o equivalente; • recognition unit via RFID or equivalent;
• unità di comunicazione senza fili; • wireless communication unit;
• unità di controllo elettronico delle prese; • electronic control unit for sockets;
• unità di misura delle singole postazioni di ricarica; • unit of measurement of the individual charging stations;
• due o più punti di ricarica; • two or more recharging points;
• possibilità di gestire tensioni monofase, oppure trifase; • possibility of managing single-phase or three-phase voltages;
• protezione magnetotermica e differenziale; • magnetothermic and differential protection;
• convertitore elettronico di bordo ad alta efficienza per l’alimentazione di tutta la sezione di controllo e sicurezza; • high efficiency on-board electronic converter for powering the entire control and safety section;
• unità di backup energetico integrata nel convertitore; • energy backup unit integrated in the converter;
• eventuale sistema di accumulo per la ricarica rapida. • possible accumulation system for quick recharging.
Descrizione degli elementi costruttivi Description of the construction elements
Nella tavola 1 è riportato uno schema a blocchi funzionali della colonnina. L’unità di controllo denominata “controller”, costituita da un PC industriale, è interfacciata alle seguenti unità, precedentemente definite,: Table 1 shows a functional block diagram of the column. The control unit called "controller", consisting of an industrial PC, is interfaced with the following previously defined units:
• monitor di interfaccia utente; • user interface monitor;
• unità di allarmi e segnalazioni ottiche ed acustiche; • unit for alarms and optical and acoustic signals;
• unità di gestione del pagamento; • payment management unit;
• unità di comunicazione; • communication unit;
• unità di controllo elettronico delle prese; • electronic control unit for sockets;
• unità di misura delle singole postazioni di ricarica; • unit of measurement of the individual charging stations;
• unità di potenza. • power unit.
Il pagamento della sessione di ricarica è effettuato attraverso l’unità di gestione del credito. In alternativa, la colonnina può essere dotata di un sistema di riconoscimento automatico dell’utente basato su RFID. In questo caso, il dispositivo RFID può essere integrato direttamente nel connettore del veicolo da caricare, in modo che l’utente possa essere riconosciuto automaticamente all’atto della connessione della spina di ricarica e non dovrà fare nessun’altra operazione, se non quella di selezionare il credito o il tempo da ricaricare. Al fine di rispettare gli standard di sicurezza e di evitare il furto di energia, l’unità di controllo della colonnina abilita l’erogazione di energia solo quando la sessione di ricarica è stata attivata dall’utente attraverso il riconoscimento e/o pagamento e la connessione elettrica tra la stazione ed il veicolo è stata eseguita correttamente. Attraverso il monitor è implementata l’interfaccia grafica che consente all’utente di effettuare la procedura di ricarica e tenere sotto controllo le informazioni utili relative al proprio veicolo e allo stato di ricarica. Payment for the top-up session is made through the credit management unit. Alternatively, the column can be equipped with an automatic user recognition system based on RFID. In this case, the RFID device can be integrated directly into the connector of the vehicle to be charged, so that the user can be automatically recognized when connecting the charging plug and will not have to do any other operation, other than to select the credit or time to top up. In order to comply with safety standards and to avoid energy theft, the control unit of the column enables the supply of energy only when the recharging session has been activated by the user through recognition and / or payment and electrical connection between the station and the vehicle has been carried out correctly. The graphic interface is implemented through the monitor, which allows the user to carry out the charging procedure and keep under control the useful information relating to their vehicle and the charging status.
L’unità di allarmi e segnalazioni è costituita da dei LED, a basso consumo energetico, che segnalano lo stato delle singole prese (verde: presa ON, rosso: presa OFF) e da un segnalatore di tipo piezoelettrico impiegato per la segnalazione delle transazioni e degli allarmi. Le grandezze misurate dalle unità di misura delle singole postazioni sono: tensione, corrente, potenza, energia, fattore di potenza, THD della corrente. L’unità di controllo può determinare l’interruzione del processo di ricarica del veicolo qualora vengano superati i limiti impostati (da remoto o locale) per la potenza, il fattore di potenza ed il THD. Nell’unità di controllo elettronico delle prese è presente un dispositivo dedicato, come prescritto dalla vigente normativa relativa alla carica conduttiva dei veicoli elettrici, alla verifica continuativa dell’integrità del conduttore pilota e di quello di protezione e al trasferimento del massimo valore di corrente che il veicolo può prelevare dal punto di ricarica. Come funzionalità addizionale, c’è la possibilità di cambiare in remoto questo valore di corrente massimo che, nelle normali condizioni di funzionamento, è tarato al valore massimo di corrente erogabile dalla presa. Nella modalità “smart grid” della rete di colonnine, c’è la possibilità di cambiare tale valore per limitare la massima corrente assorbibile dai veicoli nel caso ci sia la necessità da parte dell’ente preposto alla gestione del servizio elettrico di limitare la potenza delle colonnine. Inoltre, tale dispositivo determina istantaneamente l’interruzione dell’alimentazione del veicolo in caso di anomalie attraverso il comando dei dispositivo di sezionamento. I dispositivi di sezionamento impiegati sono dei contattori opportunamente dimensionati. The alarm and signaling unit consists of low energy consumption LEDs which signal the status of the individual sockets (green: socket ON, red: socket OFF) and a piezoelectric type indicator used for signaling transactions and alarms. The quantities measured by the units of measurement of the individual stations are: voltage, current, power, energy, power factor, THD of the current. The control unit can cause the vehicle charging process to be interrupted if the limits set (remotely or locally) for power, power factor and THD are exceeded. In the electronic control unit of the sockets there is a dedicated device, as prescribed by the current legislation relating to the conductive charge of electric vehicles, for the continuous verification of the integrity of the pilot and protection conductors and for the transfer of the maximum current value that the vehicle can pick up from the charging point. As an additional feature, there is the possibility of remotely changing this maximum current value which, under normal operating conditions, is calibrated to the maximum current value that can be supplied by the socket. In the "smart grid" mode of the network of columns, there is the possibility to change this value to limit the maximum current absorbed by the vehicles in case there is a need for the body in charge of managing the electricity service to limit the power of the small columns. Furthermore, this device instantly determines the interruption of the vehicle power supply in the event of anomalies through the control of the disconnecting device. The disconnecting devices used are suitably sized contactors.
Il modulo di comunicazione consente di implementare una rete tra le varie colonnine di ricarica in cui ognuna è un punto attivo (master). Attraverso lo scambio di numerose variabili tra il centro operativo e le colonnina è possibile controllare e fare la diagnostica dei punti di ricarica da remoto. Le variabili che possono essere scambiate tra le singole colonnine ed il server possono essere: The communication module allows you to implement a network between the various charging stations in which each is an active point (master). Through the exchange of numerous variables between the operations center and the columns, it is possible to remotely control and diagnose the recharging points. The variables that can be exchanged between the individual columns and the server can be:
• grandezze elettriche (potenza, energia, corrente); • electrical quantities (power, energy, current);
• tempo e contabilizzazione della ricarica; • recharge time and accounting;
• distorsione armonica e fattore di potenza; • harmonic distortion and power factor;
• codici identificativi di guasto; • fault identification codes;
• utenza collegata (nome, veicolo, credito); • connected user (name, vehicle, credit);
• abilitazioni in remoto. • remote authorizations.
Tutte queste variabili sono trasmesse ad un centro di raccolta dati che può smistarlo a due sotto-centrali operative. La prima, dedicata a chi gestisce il servizio delle colonnine, permette di controllare gli utenti collegati in ricarica, lo stato di manutenzione delle colonnine, i crediti erogati. La seconda, dedicata all’ente che eroga il servizio elettrico, permette di riconoscere utente e tipologia di veicolo, l’energia erogata, le informazioni relative al tipo di carica elettrica effettuata per la verifica dell’ottemperanza alla normativa vigente in tema di compatibilità e qualità dell’energia erogata, i carichi locali e globali sulla rete elettrica. Gli attuatori montati sulla colonnina permettono le seguenti funzionalità in remoto: -scollegare un utente nel caso risulti moroso oppure un utente che tenti di collegare un veicolo elettrico non omologato; All these variables are transmitted to a data collection center which can dispatch it to two sub-centers. The first, dedicated to those who manage the service of the columns, allows you to check the users connected in recharge, the maintenance status of the columns, the credits disbursed. The second, dedicated to the entity that provides the electricity service, allows you to recognize the user and type of vehicle, the energy supplied, the information relating to the type of electric charge carried out to verify compliance with current legislation on compatibility and quality of the energy supplied, local and global loads on the electricity grid. The actuators mounted on the column allow the following remote functions: - disconnect a user in case of default or a user who tries to connect an electric vehicle that is not approved;
-disabilitare una o più colonnine nel caso in cui ci sia un eccessivo sovraccarico di una porzione di rete (integrazione nei sistemi di smart-grid urbani); - disable one or more columns in the event that there is an excessive overload of a portion of the network (integration into urban smart-grid systems);
-inviare messaggi di servizio all’utente collegato. - send service messages to the connected user.
L’unità di potenza è costituita da una serie di convertitori elettronici. Il principale componente è un alimentatore stabilizzato che serve ad alimentare in continua tutta la sezione di controllo della colonnina. Caratteristiche di questo convertitore sono l’elevata efficienza e la modalità “sleeping”, che consente alla colonnina di assorbire dalla rete pochi Watt quando non viene utilizzata. Questo convertitore garantirà l’alimentazione anche dei contattori che governano le plug di alimentazione. Altro componente dell’unità di potenza è il gruppo di back-up. Un pacco batterie collegato al convertitore garantirà di mantenere attive le protezioni anche in caso di mancanza di tensione di alimentazione. Inoltre, sempre in occasione di black-out energetici, il back-up permetterà di contabilizzare il credito erogato e salvarlo in memoria eliminando il rischio di perdita di dati. Fanno parte dell’unità di potenza anche gli interruttori che comandano le prese di ricarica e che chiudono le stesse sull’alimentazione solo in caso di autenticazione dell’utente e connessione del veicolo alla presa di ricarica. Nel caso di limitazioni di potenza della rete elettrica a cui viene collegata la colonnina, la sezione di potenza comprende anche un pacco batterie opportunamente dimensionato, un convertitore dc/ac sincronizzato alla tensione della rete e un ulteriore sistema di ricarica delle batterie attivato quando la colonnina è in stand-by. The power unit consists of a series of electronic converters. The main component is a stabilized power supply which is used to continuously power the entire control section of the column. Characteristics of this converter are the high efficiency and the "sleeping" mode, which allows the column to absorb a few Watts from the mains when not in use. This converter will also ensure the power supply of the contactors that govern the power plugs. Another component of the power unit is the back-up group. A battery pack connected to the converter will ensure that the protections are kept active even in the event of a power failure. Furthermore, again in the event of an energy black-out, the back-up will allow the credit disbursed to be accounted for and saved in memory, eliminating the risk of data loss. The switches that control the charging sockets and which close the same on the power supply only in the event of user authentication and connection of the vehicle to the charging socket are also part of the power unit. In the event of power limitations of the electrical network to which the column is connected, the power section also includes a suitably sized battery pack, a dc / ac converter synchronized to the voltage of the network and an additional battery recharging system activated when the column is is in stand-by.
Conclusioni Conclusions
La colonnina di ricarica proposta per i veicoli che utilizzano la propulsione elettrica consente di ottenere delle stazioni di ricarica indipendenti, affidabili ed estremamente sicure, ideali per applicazioni in luoghi pubblici. Oltre all’ottemperanza di tutte le normative vigenti nel settore della ricarica di veicoli elettrici, la colonnina è dotata di “un’intelligenza di bordo” che consente di realizzare anche una rete di comunicazione tra le colonnine, attraverso la quale è possibile trasferire dati necessari al controllo, al monitoraggio e al miglioramento del servizio di ricarica, sia dal punto di vista dell’utente che del gestore. In particolare, attraverso il controllo da remoto delle diverse variabili, come ad esempio i limiti sulla potenza, sul fattore di potenza e sulla distorsione armonica della corrente, è possibile ridurre l’impatto dell’infrastruttura di ricarica sulla rete di distribuzione dell’energia elettrica. Inoltre, la possibilità di modulare i valori di corrente erogabili dalle colonnine consente di gestire in maniera intelligente reti di colonnine (modalità “smart grid”). Infine, la colonnina può essere modificata mantenendo il concetto inventivo che ne è alla base, poiché ogni dettaglio può essere sostituito con altro tecnicamente valido. The charging column proposed for vehicles using electric propulsion allows for independent, reliable and extremely safe charging stations, ideal for applications in public places. In addition to compliance with all the regulations in force in the electric vehicle charging sector, the column is equipped with "on-board intelligence" which also allows the creation of a communication network between the columns, through which it is possible to transfer the necessary data. to control, monitor and improve the recharge service, both from the point of view of the user and the manager. In particular, through the remote control of the various variables, such as limits on power, power factor and harmonic distortion of the current, it is possible to reduce the impact of the charging infrastructure on the electricity distribution network. . Furthermore, the possibility of modulating the current values that can be supplied by the columns allows for the intelligent management of networks of columns (“smart grid” mode). Finally, the column can be modified while maintaining the inventive concept underlying it, since every detail can be replaced with another technically valid one.
Claims (5)
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IT000006A ITFR20110006A1 (en) | 2011-05-03 | 2011-05-03 | INTELLIGENT RECARIC COLUMN FOR CARS, SCOOTERS AND ELECTRIC BIKES. |
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