ES2405762B1 - Sistema inteligente de gestión y control de estaciones de recarga de vehículos eléctricos conectadas a infraestructura ferroviaria - Google Patents

Abstract

Sistema inteligente de gestión y control de estaciones de recarga de vehículos eléctricos conectadas a infraestructura ferroviaria, basado en un equipo hardware de adquisición y control y algoritmos de gestión energética, que permiten gestionar en cada momento el flujo de energía entre los distintos subsistemas de recuperación de energía, almacenamiento de energía, calidad de red y generación distribuida, así como la carga de vehículos y la interacción con usuarios y operadores.

Description

Sistema de control inteligente para la gestión de estaciones de recarga para vehículos eléctricos en infraestructuras ferroviarias. Sector de la técnica 5 La invención se encuadra en el sector de las tecnologías de la información y comunicaciones aplicadas a sistemas de gestión energética. Más concretamente a la integración de sistemas energéticos con la red ferroviaria. Estado de la técnica La citada invención es de aplicación como gestor y control de estaciones de recarga 10 de vehículos eléctricos, con la peculiaridad de encontrarse conectadas a la red de distribución energética de redes de ferrocarril, más concretamente realizando una conexión a la catenaria. Dicha conexión es la fuente principal de energía de la estación de recarga, extrayendo energía de la misma, y pudiendo disponer de un aporte extra de energía proveniente de la frenada regenerativa de los trenes. 15 Otras fuentes energéticas que pueden estar disponibles en instalaciones de este tipo son sistemas de almacenamiento (de cualquier naturaleza), otras fuentes de energía (sean de origen alternativo, renovable u otras fuentes), y una conexión a la red pública general. Existe una última alternativa que es la utilización de los vehículos eléctricos como 20 propios sistemas de almacenamiento intercambiando bidireccionalmente energía con la red, este concepto se denomina quot;Vehicule to Gridquot; o quot;V2Gquot;. Uno de los elementos que cobra mayor importancia es la catenaria, que es el elemento que transmite la energía a lo largo de la red ferroviaria y es el elemento de conexión de los trenes con la red. Además de ser el punto de conexión de las 25 estaciones de recarga de vehículos eléctricos en la infraestructura ferroviaria. Este elemento es el punto donde podemos conocer si existe o no una frenada en las proximidades de los puntos de recarga, y por otra parte es un elemento crítico en todo el sistema al ser de obligatorio el cumplimiento de normas muy restrictivas tanto de seguridad, eléctricas como de calidad de red. 30 Los sistemas de monitorización actuales, permiten unas altas tasas de muestreo y cálculo de variables, y en algunos casos el almacenamiento y presentación local y remota de las mismas, aunque su capacidad de control y comunicaciones está muy limitada. Por otro lado los sistemas de control permiten gestionar y controlar multitud de 35 sistemas y variables, y trabajar con buses de comunicación industriales, aunque su capacidad para trabajar en altas tasas de muestreo, gran almacenamiento de datos, y comunicaciones en distintos estándares a la vez está muy limitada, y en la mayoría de los casos directamente implicada a su coste. Descripción de la invención Los sistemas de recarga de vehículos eléctricos a partir de las infraestructuras ferroviarias, se basan en el aprovechamiento por un lado de la infraestructura ferroviaria y su alta capacidad energética y por otro de la característica de dicha red 5 para poder tener disponible energía proveniente del frenado de vehículos de tracción ferroviaria. El aprovechamiento de esta infraestructura conlleva la problemática de, por un lado conocer el momento exacto de la frenada en las proximidades de la para poder utilizar esa energía, o para cargar el vehículo eléctrico o para almacenar esa energía en 10 cualquiera de los sistemas de almacenamiento energético, y por otro lado el cumplimiento de la estricta normativa de conexión de sistemas a la red ferroviaria a través de la catenaria, tanto a nivel eléctrico, seguridad como de calidad de red. Por otro lado la inclusión de otras fuentes de energía, sean provenientes de fuentes alternativas como convencionales, hace necesario la gestión de esa energía, y el 15 control de los flujos de potencia en la instalación. Existe además de los anteriormente descritos dos elementos energéticos que son de suma importancia en la gestión del sistema completo, que son la posibilidad de utilizar la energía almacenada en el vehículo como otra fuente de energía bidireccional, para ser utilizada en la carga del otro vehículo o para ser devuelta a la red ferroviaria. Y por 20 otro lado la propia red convencional de suministro, que ha de estar controlada y monitorizada en todo momento. La finalidad del sistema está centrada en controlar los flujos de potencia y energía disponibles en cada uno de los subsistemas anteriormente descritos, para a través del gestor de energía poder controlar que la instalación funciona de manera eficiente, 25 primando el uso de la energía de frenada, controlando la carga y descarga de los elementos de almacenamiento (decidiendo que estado de carga es el óptimo), gestionando la energía generada por las fuentes de energía conectadas al sistema, y por último controlando el flujo de energía que se cede o absorbe del vehículo eléctrico. Todo esto bajo la premisa de minimizar el uso de la red convencional, o incluso 30 cediendo energía a la misma en caso de tener excedente de la misma. A su vez el sistema ha de controlar que todo esto se realice bajo las estrictas normativas de conexión que tanto los vehículos eléctricos, la red convencional como sobre todo la red ferroviaria demandan (pues esta es la fuente principal de energía, elemento más sensible que el sistema debe controlar, y principal elemento innovador 35 de la misma). Todo este control se realiza a través de, por un lado la adquisición y procesamiento de todas las variables necesarias de todos y cada uno de los sistemas integrantes de la instalación; y a partir de las comunicaciones que bajo buses industriales el sistema realiza con los distintos subsistemas, indicando a cada uno el estado y el flujo de 40 potencia que ha de gestionar, y recibiendo de cada sistema su modo y estado de funcionamiento en tiempo real. Toda esta información es procesada, enviada a cada uno de los interfaces y almacenada para procesamiento y estudio posterior. Por último el sistema dispone de distintas interfaces de control y presentación de datos, ya sea de forma local como remota, para que el operador del sistema (aunque el sistema funciona de manera autónoma) pueda efectuar cambios en las consignas de control y poder visualizar en tiempo real el estado y modo de funcionamiento de la 5 estación de recarga de vehículos eléctricos con la infraestructura ferroviaria. Todo esto se presenta en una interfaz local, a dispositivos móviles y a una interfaz remota de control y gestión. Descripción de la figura En la figura se representa un sistema de gestión objeto de la invención, compuesto por 10 una conexión a catenaria (5), dos sistemas de almacenamiento distintos (6a y 6b) un punto de recarga de vehículos (7) dos fuentes alternativas de generación (8a y 8b), una conexión a vehículo eléctrico para V2G (17) y un sistema de gestión de la calidad de red (11a y 11b). A su vez disponemos de una interfaz hombre máquina (10) una interfaz para 15 dispositivos móviles (14) y una conexión a sistema de presentación y gestión remoto (16). Los equipos están conectados con el sistema de control y gestión a través de un bus industrial (4) y de señales analógicas que se conectan con el módulo de adquisición y procesamiento (2). 20 Internamente el sistema se compone de una interfaz de gestión de conexión a catenaria (1) una unidad de comunicaciones bajo buses industriales (3) una unidad de comunicaciones y presentación de datos local y remoto (12), una unidad de almacenamiento de datos permanente (13), una unidad de procesamiento y gestión energética (15) y un sistema de supervisión y alarma (9). 25 Aplicación industrial Este sistema tiene centrado su aplicación en la gestión y supervisión de las estaciones de recarga de vehículos eléctricos desde red ferroviaria, ya sea ubicado en estaciones de tren, subestaciones de alimentación ferroviaria, o instalaciones de este tipo integradas a lo largo de la red ferroviaria. 30 A su vez puede gestionar y controlar instalaciones de este tipo que estén conectadas a la red ferroviaria, tengan o no almacenamiento, generación alternativa, o incluso si no existe puntos de recarga de vehículos.

Claims (3)

REIVINDICACIONES

1. Sistema inteligente de gestión y control de estaciones de recarga de vehículos eléctricos conectadas a infraestructura ferroviaria, caracterizado porque comprende: 5 • Un sistema de monitorización de la catenaria ferroviaria, con algoritmo de detección de frenada. (1) • Al menos un sistema de monitorización de variables energéticas de cada subsistema del que está compuesto el sistema de recarga de vehículo eléctrico conectado a infraestructura ferroviaria (2) 10 • Una interfaz de comunicaciones (3) sobre buses industriales (4) • Un sistema de supervisión y alarma (9). • Uno o más sistemas de almacenamiento energético (6a y 6b) de cualquier tecnología. • Un sistema de interface hombre máquina, tanto local (10) como remoto (16). 15 • Al menos un sistema de monitorización y gestión de calidad de red (11a) para su integración y cumplimento de la normativa en seguridad, eléctrica y calidad de suministro en infraestructuras ferroviarias. • Medios de comunicaciones para la gestión y monitorización remota (12). • Sistema de almacenamiento de datos permanente (13). 20 • Un sistema de interfaz para dispositivos móviles (14). • Un sistema de procesamiento y gestión energética (15). • Una interfaz para gestión de la cesión bidireccional de energía con vehículos eléctricos (17).

2. Sistema según la reivindicación 1 caracterizado por la integración dentro del mismo 25 sistema de gestión y control energético de otras fuentes de energía complementarias a la catenaria ferroviaria, ya sean convencionales o alternativas (8a).

3. Sistema según las reivindicaciones anteriores caracterizado por la inclusión de un sistema de gestión y control de la calidad de red (11 b), o filtro activo.