ES2688106A1 - PROCEDURE AND SYSTEM FOR RECHARGING ELECTRIC VEHICLES (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
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PROCEDIMIENTO Y SISTEMA DE RECARGA DE VEHÍCULOS ELÉCTRICOS CAMPO DE LA INVENCIÓNPROCEDURE AND RECHARGE SYSTEM OF ELECTRIC VEHICLES FIELD OF THE INVENTION
La presente invención se enmarca en el campo de la industria de los vehículos eléctricos. Más concretamente, la invención se refiere a un procedimiento y a un sistema de recarga de las baterías de dichos vehículos, diseñado principalmente para obtener un mayor aprovechamiento y eficiencia en los tiempos de recarga, así como para facilitar la gestión de los recursos energéticos y costes asociados a la misma.The present invention is framed in the field of the electric vehicle industry. More specifically, the invention relates to a method and a system for recharging the batteries of said vehicles, designed primarily to obtain greater use and efficiency in recharging times, as well as to facilitate the management of energy resources and associated costs. to the same.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION
Actualmente, debido a la creciente cantidad de CO2 y de otros gases de efecto invernadero emitidos a la atmósfera, se comienza a plantear el vehículo eléctrico no ya como una alternativa, sino como una necesidad para combatir la contaminación de los grandes núcleos urbanos. Es por ello que, en un número creciente de ciudades de todo el mundo, existen ya múltiples servicios de alquiler de vehículos eléctricos, con flotas cuyo número típico suele ser del orden de cientos de vehículos. No obstante, la implantación de estos servicios está creciendo fuertemente, por lo que en pocos años dichas flotas podrán aumentar fácilmente hasta miles de vehículos en las capitales de los países más desarrollados.Currently, due to the increasing amount of CO2 and other greenhouse gases emitted into the atmosphere, the electric vehicle is beginning to be considered not only as an alternative, but as a necessity to combat the pollution of large urban centers. That is why, in a growing number of cities around the world, there are already multiple rental services for electric vehicles, with fleets whose typical number is usually on the order of hundreds of vehicles. However, the implementation of these services is growing strongly, so in a few years these fleets can easily increase up to thousands of vehicles in the capitals of the more developed countries.
Asimismo, el crecimiento de la venta de vehículos eléctricos es hoy en día exponencial, y se espera que continúe con la misma tendencia en los próximos años. Como ejemplo, las ventas mundiales de vehículos eléctricos han aumentado desde unas 13.000 unidades/año en 2009 hasta más de 740.000 en 2015. No obstante, a pesar de la creciente demanda que experimenta este sector, los vehículos eléctricos siguen presentando inconvenientes a nivel operativo y logístico, derivados de los procesos de recarga de baterías que han de aplicarse sobre este tipo de vehículos, y de la aún baja disponibilidad de puntos de recarga suficientes para cubrir las necesidades de los usuarios. Por otra parte, debido a la alta capacidad de las baterías de algunos vehículos eléctricos (que pueden llegar hasta los 120 kWh), es de vital importancia la creación de sistemas eficientes e inteligentes para recargarlos de forma optimizada.Also, the growth of the sale of electric vehicles is exponential today, and is expected to continue with the same trend in the coming years. As an example, worldwide sales of electric vehicles have increased from about 13,000 units / year in 2009 to more than 740,000 in 2015. However, despite the growing demand experienced by this sector, electric vehicles continue to have operating problems and logistics, derived from the recharging processes of batteries to be applied on this type of vehicles, and the still low availability of sufficient recharging points to meet the needs of users. On the other hand, due to the high capacity of the batteries of some electric vehicles (which can reach up to 120 kWh), it is vitally important to create efficient and intelligent systems to recharge them in an optimized way.
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Otro factor a tener en cuenta, en países como España, es el elevado precio de la electricidad. De hecho, España es uno de los países del mundo con las tarifas energéticas más caras, siendo el segundo país más caro de Europa en cuanto al precio del kWh. Además de este factor, es importante tener en cuenta que el precio de la electricidad no es constante, pues varía según el horario. Esta característica no es única de España, y se reproduce en numerosos países tales como Estados Unidos, Canadá, Reino Unido, Francia, Portugal, Finlandia, Lituania, Letonia, y se planea también implantar en China, donde ya se están instalando contadores inteligentes. En la Figura 1 del presente documento se muestran, a modo de ejemplo, tres curvas de precio/demanda asociadas a diferentes tarificaciones existentes en España y pertenecientes al estado de la técnica, representadas en función de la hora del día.Another factor to consider, in countries like Spain, is the high price of electricity. In fact, Spain is one of the countries in the world with the most expensive energy rates, being the second most expensive country in Europe in terms of the price of kWh. In addition to this factor, it is important to keep in mind that the price of electricity is not constant, as it varies according to the schedule. This feature is not unique to Spain, and is reproduced in numerous countries such as the United States, Canada, United Kingdom, France, Portugal, Finland, Lithuania, Latvia, and it is also planned to implement in China, where smart meters are already being installed. Figure 1 of this document shows, by way of example, three price / demand curves associated with different rates existing in Spain and belonging to the state of the art, represented according to the time of day.
Dentro de las diferentes soluciones diseñadas para gestionar de modo eficiente los procesos de recarga de vehículos eléctricos en distintos ámbitos, son conocidos los sistemas y procedimientos, basados en el procesamiento en red de información asociada a la oferta o la demanda de electricidad, o de los hábitos de los usuarios, como son por ejemplo los casos de las solicitudes de patente estadounidenses US 2015/0077054 A1 y US 2013/0179057 A1.Within the different solutions designed to efficiently manage the recharging processes of electric vehicles in different areas, systems and procedures are known, based on the network processing of information associated with the supply or demand of electricity, or user habits, such as the cases of US patent applications US 2015/0077054 A1 and US 2013/0179057 A1.
El documento US 2015/0077054 A1 se refiere a un sistema y a un método para cargar baterías en vehículos eléctricos, cuyo objetivo principal es proporcionar diferentes patrones de carga teniendo en cuenta las condiciones de la red eléctrica o de la demanda de electricidad en tiempo real. Para ello, US 2015/0077054 A1 plantea un sistema de conexión del vehículo eléctrico de batería a una fuente de energía, utilizando un cargador configurado para generar instrucciones de carga en base a un perfil de carga histórica, datos históricos de temperatura, datos históricos de comportamiento solar o información asociada a la red eléctrica, y proporcionar las instrucciones de carga a dicho cargador. Alternativamente, las instrucciones de carga pueden ser calculadas en ausencia de datos de carga de la red, en tiempo real.Document US 2015/0077054 A1 refers to a system and method for charging batteries in electric vehicles, whose main objective is to provide different charging patterns taking into account the conditions of the electricity grid or the demand for electricity in real time. To do this, US 2015/0077054 A1 proposes a system for connecting the battery electric vehicle to a power source, using a charger configured to generate charging instructions based on a historical charging profile, historical temperature data, historical data solar behavior or information associated with the power grid, and provide charging instructions to said charger. Alternatively, charging instructions can be calculated in the absence of network load data, in real time.
El sistema descrito puede estar, asimismo, configurado para obtener automáticamente perfiles de carga históricos, previsiones meteorológicas u otros datos a través de una red de datos de cable y/o inalámbrica. Por ejemplo, el sistema puede estar configurado para actualizar la información con datos del vehículo, diferentes perfiles de carga o procesar datos de una fuente remota en tiempo real. Por ejemplo, los datos pueden ser actualizadosThe described system can also be configured to automatically obtain historical load profiles, weather forecasts or other data through a cable and / or wireless data network. For example, the system may be configured to update information with vehicle data, different load profiles or process data from a remote source in real time. For example, the data can be updated
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cada hora, diariamente, semanalmente o mensualmente. El sistema además puede estar conectado a una red de datos a la que pertenece el vehículo y/o el equipo de carga, donde uno o más de los componentes de dicha red pueden estar situados a distancia de las instalaciones del usuario, por ejemplo mediante la utilización de servicios en una nube de almacenamiento, o un servidor de datos conectado a Internet.every hour, daily, weekly or monthly. The system can also be connected to a data network to which the vehicle and / or the load equipment belongs, where one or more of the components of said network can be located at a distance from the user's premises, for example by means of the use of services in a storage cloud, or a data server connected to the Internet.
Por su parte, el documento US 2013/0179057 A1 describe diferentes servicios de carga en red, aplicables a uno o más vehículos eléctricos. La invención descrita en US 2013/0179057 A1 se plantea como una alternativa a los sistemas conocidos de asistencia a un conductor en la determinación del momento apropiado para cargar su vehículo eléctrico, y para la localización de puntos de recarga en ruta que se ajusten a sus necesidades en tiempo real. En este contexto, el documento US 2013/0179057 A1 plantea un sistema configurado por software, que permite condicionar los procesos de carga del vehículo a diferentes fuentes de información, relacionada por ejemplo con los patrones de uso del vehículo, del estilo de conducción del usuario, de las rutas previstas, de las condiciones de tráfico existentes, o del nivel de carga actual de la baterías del vehículo, para determinar si tendrá un alcance suficiente para completar el viaje propuesto.For its part, US 2013/0179057 A1 describes different network charging services, applicable to one or more electric vehicles. The invention described in US 2013/0179057 A1 is proposed as an alternative to known driver assistance systems in determining the appropriate time to charge your electric vehicle, and for the location of en route charging points that fit your Real-time needs. In this context, the document US 2013/0179057 A1 proposes a system configured by software, which allows to condition the processes of loading the vehicle to different sources of information, related for example with the patterns of use of the vehicle, the user's driving style , of the planned routes, of the existing traffic conditions, or of the current charge level of the vehicle's batteries, to determine if it will have sufficient scope to complete the proposed trip.
En otro aspecto, el sistema de US 2013/0179057 A1 comprende medios de procesamiento de datos para proporcionar información al usuario con respecto a los puntos de carga del vehículo, tales como su cercanía con relación a una o más rutas programadas, para determinar la idoneidad de dichos puntos para la carga del vehículo, para comprobar su disponibilidad o para hacer reservas de uso de los mismos. También es posible utilizar información relativa a los precios de la electricidad para sugerir periodos de carga durante los cuales la misma resulta más barata, o también permitir configurar dicha carga únicamente para un determinado rango de precios.In another aspect, the system of US 2013/0179057 A1 comprises data processing means to provide information to the user regarding the points of loading of the vehicle, such as its proximity to one or more scheduled routes, to determine suitability of said points for vehicle loading, to check their availability or to make reservations for their use. It is also possible to use information related to electricity prices to suggest periods of charging during which it is cheaper, or also to allow configuring said charge only for a certain price range.
En una realización del sistema, es posible asimismo presentar los servicios de carga del vehículo al usuario a través de comunicaciones entre un dispositivo cliente (por ejemplo, instalados en el propio coche, en un terminal móvil o en un ordenador) y un servidor central remoto, estando dichos elementos comunicados mediante una red de datos.In an embodiment of the system, it is also possible to present the vehicle charging services to the user through communications between a client device (for example, installed in the car itself, in a mobile terminal or on a computer) and a remote central server , said elements being communicated through a data network.
Si bien los anteriores ejemplos constituyen soluciones válidas para proporcionar una gestión mejorada de los procesos de recarga de vehículos eléctricos, poseen algunas limitaciones y problemas técnicos que permanecen, aún sin resolver en el estado de la técnica. DichosAlthough the previous examples constitute valid solutions to provide an improved management of the electric vehicle charging processes, they have some limitations and technical problems that remain, still unresolved in the state of the art. Sayings
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problemas están relacionados, principalmente, con la planificación específica de los procesos de carga, mientras el vehículo se encuentra enchufado a un punto de suministro de recarga. En este contexto, si bien los sistemas como los descritos en US 2015/0077054 A1 y en US 2013/0179057 A1 pueden ser de ayuda para determinar cuándo puede ser más económico realizar la recarga, o en qué estación de suministro puede haber disponibilidad de enchufes al efecto, ninguno de ellos permite tomar decisiones flexibles, eficaces y de forma autónoma acerca de cómo ha de realizarse específicamente el proceso de recarga durante el periodo en que el vehículo permanece conectado al dispositivo cargador.Problems are mainly related to the specific planning of the charging processes, while the vehicle is plugged into a recharging supply point. In this context, although systems such as those described in US 2015/0077054 A1 and in US 2013/0179057 A1 may be helpful in determining when it may be more economical to recharge, or at which supply station there may be plug availability To this end, none of them allows flexible, efficient and autonomous decisions to be made about how the recharging process should be carried out specifically during the period in which the vehicle remains connected to the charging device.
Es importante aclarar, en este punto, que la recarga completa de un vehículo eléctrico requiere varias horas hasta completarse, y ello hace que los usuarios realicen habitualmente otras actividades mientras dicho proceso se completa, por ejemplo aprovechando los periodos nocturnos, o los tiempos de trabajo. Por tanto, ocurre con frecuencia en estas situaciones que el tiempo disponible para la recarga (es decir, el tiempo que el vehículo permanece detenido) sea superior al tiempo necesario para realizar la carga completa de la batería. En estos casos y según los sistemas disponibles en la actualidad, el usuario tiene que elegir cuándo comenzará la recarga del vehículo de forma manual, guiándose por la información que le suministra el sistema.It is important to clarify, at this point, that the complete recharging of an electric vehicle requires several hours to complete, and this causes users to regularly perform other activities while said process is completed, for example taking advantage of night periods, or working times . Therefore, it often happens in these situations that the time available for recharging (that is, the time the vehicle is stopped) is longer than the time required to fully charge the battery. In these cases and according to the systems currently available, the user has to choose when the vehicle will recharge manually, guided by the information provided by the system.
Del mismo modo, en otras ocasiones puede suceder que los tiempos requeridos para completar la recarga de la batería sean mayores a los tiempos disponibles por el usuario, por ejemplo cuando sólo es posible detener un tiempo limitado el vehículo aprovechando paradas puntuales en ruta, pausas para el almuerzo, etc. En esta situación, una adecuada planificación de la carga puede ayudar a obtener un mayor aprovechamiento de la electricidad disponible en esos tiempos, y también de los costes incurridos.In the same way, on other occasions it may happen that the times required to complete the recharging of the battery are longer than the times available by the user, for example when it is only possible to stop the vehicle for a limited time taking advantage of specific road stops, breaks for lunch, etc. In this situation, an adequate planning of the load can help to obtain a greater use of the electricity available in those times, and also of the costs incurred.
Los procedimientos y sistemas de recarga conocidos, además, no tienen en cuenta la diversidad de baterías y modelos de coche eléctrico existentes, lo que puede impactar sensiblemente a los procesos y tiempos de recarga requeridos. La ausencia de diferenciación entre unos modelos y otros hace, en la práctica, que la recarga se realice de modo idéntico independientemente del vehículo a cargar, de la capacidad y prestaciones de su batería o de sus requisitos específicos. Ello supone, por tanto, una fuente de reducción del rendimiento de la carga proporcionada. En la práctica, el comportamiento de recarga de una batería se parametriza por medio de curvas de eficiencia de recarga, tal y como se muestra a modo de ejemplo en la Figura 2 del presente documento. En dicha Figura 2, seThe known procedures and recharging systems also do not take into account the diversity of existing batteries and electric car models, which can significantly impact the required recharging processes and times. The absence of differentiation between some models and others makes, in practice, that the recharging is carried out identically regardless of the vehicle to be charged, the capacity and performance of its battery or its specific requirements. This implies, therefore, a source of reduction in the performance of the load provided. In practice, the recharge behavior of a battery is parameterized by means of recharge efficiency curves, as shown by way of example in Figure 2 of this document. In said Figure 2,
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representa el estado de carga (en inglés, "State of charge” o SOC) en función del tiempo de conexión a un punto de corriente. El SOC es, pues, un valor equivalente al indicador de depósito de combustible en un vehículo, pero relativo a los paquetes de baterías presentes tanto en vehículos eléctricos de batería (BEV), vehículos híbridos eléctricos inenfuchables (HEV), o vehículos híbridos enchufables (PHEV). Las unidades del SOC son, pues, puntos porcentuales (0% = vacío; 100% = completo). Una forma alternativa de la misma medida es la profundidad de descarga (DoD), el inverso del SOC (100% = vacío; 0% = completo). El SOC se utiliza normalmente cuando se habla de la situación actual de una batería en uso, mientras que el DoD se emplea con mayor frecuencia cuando se habla de la vida útil de la batería después de un uso repetido. En este contexto y según lo antes mencionado, cada modelo de batería posee, por lo general, un comportamiento de recarga único y parametrizable, que presenta variaciones frente a otros modelos de baterías. Asimismo, y como se aprecia en la Figura 2, la curva de recarga de la batería no presenta, por lo general, un comportamiento lineal, lo que hace que algunos tramos de carga requieran un tiempo mayor que otros, hasta alcanzar un SOC de 100% (carga completa).represents the state of charge (in English, "State of charge" or SOC) depending on the time of connection to a current point. The SOC is therefore a value equivalent to the fuel tank indicator in a vehicle, but relative to the battery packs present in both battery electric vehicles (BEV), non-pluggable hybrid electric vehicles (HEV), or plug-in hybrid vehicles (PHEV) .SOC units are therefore percentage points (0% = empty; 100% = complete) An alternative form of the same measure is the depth of discharge (DoD), the inverse of the SOC (100% = empty; 0% = complete) The SOC is normally used when talking about the current situation of a battery in use, while the DoD is used more frequently when talking about the battery life after repeated use.In this context and as mentioned above, each battery model usually has a behavior single recharge and parameter trizable, which presents variations compared to other battery models. Likewise, and as shown in Figure 2, the battery recharge curve does not generally have a linear behavior, which makes some sections of charging require a longer time than others, until reaching a SOC of 100 % (Full load).
Según lo descrito en los párrafos anteriores, se hace necesario, en el presente campo técnico, desarrollar soluciones técnicas que permitan obtener sistemas y procedimientos de recarga inteligente, que, teniendo en cuenta las características de vehículo eléctrico, las preferencias del usuario, el precio de la electricidad y el tiempo disponible para su conexión al dispositivo cargador, realice una recarga planificada, autónoma y eficiente, de tal manera que se permita recargar de forma optimizada el vehículo, reduciendo en consecuencia el coste de la energía consumida durante el servicio.As described in the previous paragraphs, it is necessary, in the present technical field, to develop technical solutions that allow obtaining intelligent charging systems and procedures, which, taking into account the characteristics of electric vehicles, user preferences, the price of the electricity and the time available for its connection to the charger device, carry out a planned, autonomous and efficient recharge, so that the vehicle can be optimally recharged, thereby reducing the cost of the energy consumed during the service.
La presente invención está orientada a resolver las citadas necesidades, mediante un novedoso procedimiento y sistema de recarga de vehículos eléctricos que permiten superar las limitaciones del estado de la técnica.The present invention is aimed at solving the aforementioned needs, by means of a new method and recharging system for electric vehicles that allow to overcome the limitations of the state of the art.
DESCRIPCIÓN BREVE DE LA INVENCIÓNBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION
Un objeto principal de la presente invención es, pues, proporcionar medios de gestión de recarga de baterías de vehículos eléctricos y, principalmente, de automóviles eléctricos. Más concretamente, la invención se refiere a un procedimiento para la optimización de la recarga de vehículos eléctricos, preferentemente aplicable a un punto de recarga conectable a una red de datos externa, para la gestión de información asociada a los usuarios de dicha red,A main object of the present invention is, therefore, to provide means for managing the recharging of batteries in electric vehicles and, mainly, electric cars. More specifically, the invention relates to a method for optimizing the charging of electric vehicles, preferably applicable to a charging point connectable to an external data network, for the management of information associated with the users of said network,
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así como de otros factores tales como el estado de los terminales de carga, estado de la red eléctrica, etc., proporcionando una carga optimizada en rendimientos y costes.as well as other factors such as the state of the load terminals, state of the electricity grid, etc., providing an optimized load in yields and costs.
Dicho objeto de la invención se realiza, más concretamente, mediante un procedimiento de recarga de un vehículo eléctrico, que comprende el uso de un sistema de recarga equipado con al menos:Said object of the invention is realized, more specifically, by a recharging method of an electric vehicle, which comprises the use of a recharging system equipped with at least:
- un punto de recarga del vehículo eléctrico que comprende un enchufe para su conexión al vehículo eléctrico, estando dicho punto de recarga equipado con medios de hardware y/o software para procesar información asociada a la recarga, así como para transmitir o recibir dicha información a/desde un servidor de gestión de recargas; y con una interfaz para la introducción de instrucciones de recarga al sistema por parte de un usuario; y- a charging point of the electric vehicle comprising a plug for connection to the electric vehicle, said charging point being equipped with hardware and / or software means for processing information associated with the charging, as well as for transmitting or receiving said information to / from a recharge management server; and with an interface for the introduction of recharging instructions to the system by a user; Y
- un servidor de gestión de recargas, conectado al punto de recarga y equipado con medios de hardware y/o software para el control de la recarga realizada por el enchufe, así como para la planificación y configuración de dicha recarga en el tiempo; donde dichos medios de control de la recarga están configurados para procesar datos asociados a, al menos, una curva de recarga de la batería del vehículo, en función de la información almacenada en al menos una base de datos con información acerca de dicha curva de recarga de la batería y, al menos, una fuente de información asociada a las curvas de demanda y/o tarifas presentes o futuras asociadas al suministro de energía eléctrica, estando el servidor de gestión conectado a dicha base de datos y a dicha fuente de información.- a recharge management server, connected to the recharge point and equipped with hardware and / or software means for controlling the recharge made by the plug, as well as for the planning and configuration of said recharge in time; wherein said recharge control means are configured to process data associated with at least one recharge curve of the vehicle's battery, based on the information stored in at least one database with information about said recharge curve of the battery and, at least, a source of information associated with the demand curves and / or present or future rates associated with the supply of electricity, the management server being connected to said database and said source of information.
Ventajosamente, dicho procedimiento de recarga comprende la realización de, al menos, las siguientes etapas:Advantageously, said recharging process comprises performing at least the following steps:
a) el usuario conecta su vehículo al enchufe en el punto de recarga, dando instrucciones de inicio de recarga al sistema, por medio de la interfaz de usuario, donde dichas instrucciones comprenden el periodo temporal disponible para la recarga del vehículo y el modo de recarga seleccionado por el usuario;a) the user connects his vehicle to the plug at the recharging point, giving instructions to start recharging the system, through the user interface, where these instructions include the time period available for recharging the vehicle and the recharging mode selected by the user;
b) el punto de recarga se conecta, a través de sus medios de hardware y/o software, al servidor de recarga y traslada a éste la solicitud del usuario;b) the recharge point connects, through its hardware and / or software means, to the recharge server and transfers the user's request to it;
c) el servidor de recarga se conecta a la base de datos y obtiene la curva de eficiencia de recarga de la batería del vehículo a recargar, almacenando temporalmente dicha información;c) the recharging server connects to the database and obtains the recharge efficiency curve of the vehicle's battery to be recharged, temporarily storing said information;
d) el servidor de gestión obtiene la curva de demanda y/o las tarifas asociadas a lad) the management server obtains the demand curve and / or the fees associated with the
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energía eléctrica en el periodo de recarga definido por el usuario en el punto de recarga, por medio de una consulta a la base de datos o por medio de una consulta a la fuente de información asociado a la demanda o al estado de la red eléctrica;electrical energy in the recharge period defined by the user at the recharging point, through a query to the database or through a query to the source of information associated with the demand or the state of the power grid;
e) el servidor de gestión asigna los tramos de tiempo, dentro del periodo de recarga, que minimizan el precio total de la electricidad necesaria para el periodo de recarga según la curva de demanda y/o tarifas en función de, al menos, la información obtenida en el paso d) y de la información obtenida en el paso c);e) the management server allocates the time sections, within the recharge period, that minimize the total price of electricity required for the recharge period according to the demand curve and / or tariffs based on, at least, the information obtained in step d) and the information obtained in step c);
f) el servidor de gestión envía instrucciones al punto de recarga con la programación de los tramos de recarga calculados;f) the management server sends instructions to the recharge point with the programming of the calculated recharge sections;
g) el punto de recarga ejecuta la recarga mediante el control programado del enchufe, a través de los medios de procesamiento del dicho punto de recarga, hasta realizarse la recarga de la batería del vehículo en los términos calculados por el servidor.g) the recharging point executes the recharge by means of the programmed control of the plug, through the processing means of said recharging point, until the recharging of the vehicle's battery is carried out in the terms calculated by the server.
El cálculo realizado en el paso e) se refiere a la asignación de uno o más tramos temporales de la curva de recarga de la batería, dentro del tiempo disponible para la carga de la misma, a uno o más tramos de la curva de demanda/tarifas dentro de dicho tiempo, de forma que la curva de recarga quede asignada a aquellos tramos de la curva de demanda/tarifas que presentan valores inferiores (y por tanto asociados a precios más bajos). Dicho cálculo, que comprenden analizar numéricamente el conjunto de ambas curvas y su distribución idónea en el tiempo, puede realizarse mediante diferentes métodos de optimización numérica, por ejemplo mediante una función asociada dichas curvas (típicamente, su producto), de forma que el mismo a lo largo del tiempo se vea minimizado, mediante simulaciones estocásticas de tipo Monte Carlo, o por medio de algoritmos genéticos, tal y como se describe, por ejemplo, en las referencias "Genetic Algorithms in Search, Optimization and Machine Learning” (D.E. Goldberg, 1989) o "Monte Carlo Statistical Methods” (C.P. Robert, 2004). Este tipo de problemas matemáticos y su solución numérica es bien conocido en el arte y no forma, por tanto, parte esencial de la invención. Si lo es, sin embargo, el uso para tal fin del sistema de recarga y de los elementos constitutivos del mismo según se describe en el presente documento (punto de recarga, servidor, fuentes de datos en tiempo real con la información de las curvas, y medios de proceso configurados para el tratamiento de las mismas). En consecuencia, la solución a los problemas técnicos citados en la sección anterior se obtiene, en la presente invención, gracias a la integración de diferentes fuentes de información (curvas de recarga y curvas de demanda) en un mismo sistema de proceso y cálculo, de forma que el mismo permite establecer y planificar los ciclos de recarga que más favorecen a los usuarios particulares, en tiempo real y ajustándose a diferentes modalidadesThe calculation made in step e) refers to the assignment of one or more temporary sections of the battery recharge curve, within the time available for charging the battery, to one or more sections of the demand curve. tariffs within that time, so that the recharge curve is assigned to those sections of the demand / rates curve that have lower values (and therefore associated with lower prices). Said calculation, which comprises numerically analyzing the set of both curves and their ideal distribution over time, can be carried out by means of different numerical optimization methods, for example by means of an associated function said curves (typically, their product), so that it over time it is minimized, by means of stochastic simulations of the Monte Carlo type, or by means of genetic algorithms, as described, for example, in the references "Genetic Algorithms in Search, Optimization and Machine Learning" (DE Goldberg, 1989) or "Monte Carlo Statistical Methods" (CP Robert, 2004). This type of mathematical problems and their numerical solution is well known in the art and therefore does not form an essential part of the invention. If it is, however, the use for this purpose of the recharging system and its constituent elements as described in this document (recharge point, server, real-time data sources with the curves information, and process means configured for their treatment). Consequently, the solution to the technical problems mentioned in the previous section is obtained, in the present invention, thanks to the integration of different sources of information (refill curves and demand curves) in the same process and calculation system, of way that it allows to establish and plan the recharge cycles that most favor private users, in real time and adjusting to different modalities
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de recarga según sus preferencias.recharge according to your preferences.
Si bien la invención descrita está principalmente destinada al sector de los vehículos eléctricos, resulta también de aplicación a otros sectores, tales como a la gestión de calefacciones y acumuladores domésticos, o de aquellos sectores industriales en los que el precio de la electricidad pueda ser relevante, o donde se disponga de baterías para su funcionamiento en caso de apagón eléctrico. La recarga de estas baterías, que son también de gran capacidad, puede beneficiarse del sistema y del procedimiento aquí planteados.Although the invention described is mainly intended for the electric vehicle sector, it is also applicable to other sectors, such as the management of domestic heaters and accumulators, or of those industrial sectors in which the price of electricity may be relevant , or where batteries are available for operation in case of power failure. The recharging of these batteries, which are also large capacity, can benefit from the system and procedure outlined here.
En una realización preferente de la invención, el paso c) comprende, adicionalmente, la obtención de información asociada a la fecha de recarga, el modelo y/o características técnicas del vehículo a recargar, datos históricos de recargas del usuario, datos de temperatura local o ambiente y/o datos meteorológicos.In a preferred embodiment of the invention, step c) additionally comprises obtaining information associated with the date of recharging, the model and / or technical characteristics of the vehicle to be recharged, historical user recharge data, local temperature data or environment and / or weather data.
En otra realización preferente de la invención, el paso d) comprende, adicionalmente, la obtención de información suministrada en tiempo real por una o más operadoras o comercializadoras del mercado eléctrico.In another preferred embodiment of the invention, step d) additionally comprises obtaining information provided in real time by one or more operators or marketers of the electricity market.
En otra realización preferente de la invención, las instrucciones de inicio de recargaIn another preferred embodiment of the invention, the charging start instructions
proporcionadas en el paso a) por medio de la interfaz de usuario comprenden,provided in step a) by means of the user interface comprise,
adicionalmente, el nivel máximo de recarga de la batería que se desea alcanzar, y donde el cálculo realizado en el paso e) comprende la estimación de tramos necesarios hasta alcanzar dicho nivel máximo de recarga.additionally, the maximum recharge level of the battery to be reached, and where the calculation made in step e) comprises the estimation of necessary sections until reaching said maximum recharge level.
En otra realización preferente de la invención, las instrucciones de inicio de recargaIn another preferred embodiment of the invention, the charging start instructions
proporcionadas en el paso a) por medio de la interfaz de usuario comprenden,provided in step a) by means of the user interface comprise,
adicionalmente, el precio máximo o tarifa máxima de recarga de la batería que se desea alcanzar, y donde el cálculo realizado en el paso e) comprende la estimación de tramos necesarios para permanecer por debajo de dicho precio total o tarifa seleccionada.additionally, the maximum price or maximum recharge rate of the battery to be reached, and where the calculation made in step e) comprises the estimation of sections necessary to remain below said total price or selected rate.
En otra realización preferente de la invención, el servidor de gestión de recarga está configurado con uno o más modos adicionales de recarga, seleccionables por medio de la interfaz de usuario. Más preferentemente, uno de los modos adicionales comprende la carga directa de la batería, sin segmentación de tramos, desde el envío de instrucciones de inicioIn another preferred embodiment of the invention, the recharge management server is configured with one or more additional recharge modes, selectable through the user interface. More preferably, one of the additional modes comprises direct charging of the battery, without segment segmentation, from sending start instructions
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al sistema por parte del usuario, hasta alcanzar la recarga total de la batería o hasta un nivel de recarga fijado por el usuario a través de la interfaz.to the system by the user, until the total recharge of the battery is reached or up to a recharge level set by the user through the interface.
Otro objeto de la invención se refiere a un sistema de gestión de cargadores de vehículos eléctricos inteligentes, que permita a los usuarios recargar sus vehículos de manera eficiente, y que, aprovechando las denominadas tarifas valle (en las que la electricidad es más barata), permita pagar menos por la electricidad consumida. Dicho sistema de gestión puede instalarse en casas, garajes o en aparcamientos privados, e implementa un procedimiento de recarga según cualquiera de las realizaciones descritas en el presente documento.Another object of the invention relates to a smart electric vehicle charger management system, which allows users to recharge their vehicles efficiently, and which, taking advantage of the so-called valley rates (in which electricity is cheaper), allow to pay less for the electricity consumed. Said management system can be installed in houses, garages or in private parking lots, and implements a recharging procedure according to any of the embodiments described herein.
Asimismo, el sistema incorpora, preferentemente, diferentes modos de recarga. Para ello, el usuario deberá seleccionar el modo de recarga deseado, y podrá además introducir datos sobre su vehículo. Estos datos serán enviados a un servidor remoto, en el cual estarán situados los diferentes algoritmos que permitirán seleccionar, según el modo seleccionado por el usuario, el momento óptimo para iniciar la recarga de su vehículo. Una vez el servidor ha obtenido el mejor momento para recargar el vehículo, le enviará la información al punto de recarga, el cual será el encargado de activar el mecanismo que permita que el vehículo pueda recargar sus baterías.Also, the system preferably incorporates different recharge modes. To do this, the user must select the desired recharge mode, and can also enter data about their vehicle. This data will be sent to a remote server, in which the different algorithms will be located that will allow you to select, according to the mode selected by the user, the optimal time to start recharging your vehicle. Once the server has obtained the best time to recharge the vehicle, it will send the information to the charging point, which will be responsible for activating the mechanism that allows the vehicle to recharge its batteries.
Preferentemente, el citado sistema de recarga de un vehículo eléctrico comprende, al menos:Preferably, said charging system of an electric vehicle comprises at least:
- un punto de recarga del vehículo eléctrico que comprende un enchufe para su conexión al vehículo eléctrico, estando dicho punto de recarga equipado con medios de hardware y/o software para procesar información asociada a la recarga, así como para transmitir o recibir dicha información a/desde un servidor de gestión de recargas; y con una interfaz para la introducción de instrucciones de recarga al sistema por parte de un usuario; y- a charging point of the electric vehicle comprising a plug for connection to the electric vehicle, said charging point being equipped with hardware and / or software means for processing information associated with the charging, as well as for transmitting or receiving said information to / from a recharge management server; and with an interface for the introduction of recharging instructions to the system by a user; Y
- un servidor de gestión de recargas, conectado al punto de recarga y equipado con medios de hardware y/o software para el control de la recarga realizada por el enchufe, así como para la planificación y configuración de dicha recarga en el tiempo; donde dichos medios de control de la recarga están configurados para procesar datos asociados a la recarga del vehículo, en función de la información almacenada en al menos una base de datos con información acerca de los vehículos, de la batería a recargar y del usuario del sistema y, al menos, una fuente de información asociada a la demanda y/o tarifas presentes- a recharge management server, connected to the recharge point and equipped with hardware and / or software means for controlling the recharge made by the plug, as well as for the planning and configuration of said recharge in time; where said recharge control means are configured to process data associated with the recharging of the vehicle, based on the information stored in at least one database with information about the vehicles, the battery to be recharged and the system user and, at least, a source of information associated with the demand and / or rates present
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o futuras asociadas al suministro de energía eléctrica, estando el servidor de gestión conectado a dicha base de datos y a dicha fuente de información.or future associated with the supply of electric power, the management server being connected to said database and said source of information.
Ventajosamente, los medios de hardware y/o software del punto de recarga y del servidor de gestión de recarga del sistema están configurados para la implementación de un procedimiento según cualquiera de las realizaciones descritas en el presente documento.Advantageously, the hardware and / or software means of the recharge point and the system recharge management server are configured for the implementation of a procedure according to any of the embodiments described herein.
En una realización preferente de la invención, el punto de recarga y el servidor de gestión están conectados de forma remota, a través de Internet o de una red móvil.In a preferred embodiment of the invention, the charging point and the management server are connected remotely, via the Internet or a mobile network.
En otra realización preferente de la invención, la interfaz de usuario del punto de recarga comprende un pulsador, un teclado o una pantalla táctil, para seleccionar el modo de recarga que se desea utilizar y/o para la introducción de los diferentes parámetros correspondientes al periodo de recarga, nivel máximo de batería deseado, tarifa máxima y/o coste total a pagar.In another preferred embodiment of the invention, the user interface of the charging point comprises a button, a keyboard or a touch screen, to select the charging mode to be used and / or for the introduction of the different parameters corresponding to the period recharge, maximum desired battery level, maximum rate and / or total cost to pay.
En otra realización preferente de la invención, el punto de recarga comprende uno o más indicadores visuales, sonoros y/o hápticos, por ejemplo para indicar el modo de recarga seleccionado, así como su inicio o finalización, etc.In another preferred embodiment of the invention, the charging point comprises one or more visual, audible and / or haptic indicators, for example to indicate the selected charging mode, as well as its start or end, etc.
Opcionalmente, el sistema de la invención será operable a través de la utilización de un dispositivo móvil (por ejemplo, un teléfono inteligente o un dispositivo de tipo tablet) o a través de un ordenador, mediante por ejemplo un servicio web. Este servicio puede ofrecer información al usuario sobre sus recargas, un histórico de recargas realizadas, opciones con métodos de recarga que se ajusten mejor a sus hábitos de vida, opción de cambio remoto del modo de recarga, etc.Optionally, the system of the invention will be operable through the use of a mobile device (for example, a smartphone or a tablet device) or through a computer, for example a web service. This service can offer information to the user about their recharges, a history of recharges made, options with recharge methods that best fit their lifestyle, remote change option of recharge mode, etc.
Preferentemente, los algoritmos utilizados estarán en todo momento en el servidor, que será el encargado de realizar los cálculos necesarios en cada caso. El cargador actuará, preferentemente, de acuerdo a las órdenes proporcionadas por el servidor, según lo seleccionado por el usuario.Preferably, the algorithms used will be at all times on the server, which will be responsible for performing the necessary calculations in each case. The loader will preferably act according to the orders provided by the server, as selected by the user.
DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURASDESCRIPTION OF THE FIGURES
La Figura 1 muestra, a modo de ejemplo, tres curvas de precio/demanda asociadas aFigure 1 shows, by way of example, three price / demand curves associated with
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diferentes tarificaciones del estado de la técnica, en función de la hora del día.different charges of the state of the art, depending on the time of day.
La Figura 2 muestra, a modo de ejemplo, una curva de recarga típica de una batería de vehículo eléctrico del estado de la técnica.Figure 2 shows, by way of example, a typical recharge curve of an electric vehicle battery of the prior art.
La Figura 3 muestra, con carácter ilustrativo y no limitativo, un esquema de los elementos principales del procedimiento de la invención, así como del sistema utilizado para llevar a cabo dicho procedimiento, en una realización preferente de la citada invención.Figure 3 shows, by way of illustration and not limitation, a scheme of the main elements of the process of the invention, as well as of the system used to carry out said process, in a preferred embodiment of said invention.
La Figura 4 muestra una segunda realización del procedimiento de la invención, que comprende un paso adicional de limitación de recarga del vehículo eléctrico, por ejemplo en función del periodo máximo de recarga permitido, o de un coste de recarga o tarifa máxima permitida.Figure 4 shows a second embodiment of the process of the invention, comprising an additional step of recharging the electric vehicle, for example, depending on the maximum recharging period allowed, or a recharging cost or maximum allowable rate.
La Figura 5 muestra, esquemáticamente, una realización posible del punto de carga del sistema de la invención, representando sus elementos principales.Figure 5 shows, schematically, a possible embodiment of the loading point of the system of the invention, representing its main elements.
REFERENCIAS NUMÉRICAS UTILIZADAS EN LAS FIGURASNUMERICAL REFERENCES USED IN THE FIGURES
Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características técnicas de la invención, la citada Figura se acompaña de una serie de referencias numéricas donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se representa lo siguiente:In order to help a better understanding of the technical characteristics of the invention, said Figure is accompanied by a series of numerical references where, for illustrative and non-limiting purposes, the following is represented:
- (1) (one)
- Punto de recarga del vehículo eléctrico Electric vehicle charging point
- (2) (2)
- Enchufe del punto de recarga Recharge Point Plug
- (3) (3)
- Servidor de gestión de la recarga Recharge Management Server
- (4) (4)
- Interfaz de usuario del punto de recarga User interface of the charging point
- (5) (5)
- Base de datos con información acerca de los vehículos y/o de los usuarios del sistema Database with information about the vehicles and / or system users
- (6) (6)
- Fuente de información asociada a la demanda y/o tarifas presentes o futuras asociadas al suministro de energía eléctrica Source of information associated with the demand and / or present or future rates associated with the supply of electricity
- (7) (7)
- Envío de instrucciones de inicio de recarga al sistema por medio de la interfaz de usuario Sending of recharge start instructions to the system through the user interface
- (8) (8)
- Traslado/recepción de instrucciones de recarga por parte del Transfer / reception of refill instructions by the
- servidor de gestión management server
- (9, 9', 9'') (9, 9 ', 9' ')
- Obtención de datos asociados al usuario, al vehículo y/o al modo de carga seleccionado en función de las instrucciones generadas por dicho usuario Obtaining data associated with the user, the vehicle and / or the charging mode selected based on the instructions generated by said user
- (10, 10') (10, 10 ')
- Obtención de datos asociados a las tarifas o a la demanda de energía eléctrica que se aplican al usuario en el periodo habilitado para la recarga Obtaining data associated with the rates or demand for electrical energy that are applied to the user in the period enabled for recharging
- (11) (eleven)
- Cálculo de tramos, dentro del periodo de recarga, que minimizan el precio de la electricidad en función las tarifas obtenidas y de las curvas de eficiencia de la batería del vehículo Calculation of sections, within the recharging period, that minimize the price of electricity depending on the rates obtained and the efficiency curves of the vehicle's battery
- (12) (12)
- Envío de la programación de recarga a realizar por parte del punto de recarga Sending the recharge schedule to be performed by the recharge point
- (13, 13', 13'') (13, 13 ', 13' ')
- Pulsador, teclado, pantalla táctil Push button, keyboard, touch screen
- (14) (14)
- Indicadores visuales, sonoros o hápticos Visual, audible or haptic indicators
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓNDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Se expone, a continuación, una descripción detallada de la invención, referida a una realización preferente de la misma mostrada en las Figuras 3 y 4. Según lo representado en 5 dichas figuras, la invención propuesta se basa, esencialmente, en el uso de un sistema de recarga de baterías de vehículos eléctricos, que comprende, al menos:A detailed description of the invention, referring to a preferred embodiment thereof shown in Figures 3 and 4, is set forth below. As depicted in said figures, the proposed invention is essentially based on the use of a battery charging system for electric vehicles, comprising at least:
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- Un punto de recarga (1) del vehículo eléctrico que comprende, preferentemente, un enchufe (2) para conectar al vehículo eléctrico. Dicho punto de recarga (1) está equipado, adicionalmente, con medios de hardware y/o software para procesar información asociada a la recarga, así como para transmitir o recibir dicha información a/desde un servidor (3) de gestión de recargas, al que está conectado localmente o de forma remota, por ejemplo a través de Internet o de una red móvil. El punto de recarga (1) comprende, asimismo, una interfaz de usuario (4) para la introducción de instrucciones al sistema, tales como la duración del periodo de recarga, características del vehículo a recargar, o de parámetros de recarga para la realización de diferentes modalidades de la misma.- A charging point (1) of the electric vehicle, preferably comprising a plug (2) for connecting to the electric vehicle. Said charging point (1) is additionally equipped with hardware and / or software means for processing information associated with the recharge, as well as for transmitting or receiving said information to / from a recharge management server (3), to the which is connected locally or remotely, for example through the Internet or a mobile network. The recharging point (1) also includes a user interface (4) for the introduction of instructions to the system, such as the duration of the recharging period, characteristics of the vehicle to be recharged, or recharging parameters for carrying out Different modalities of it.
- Un servidor (3) de gestión de recargas, conectado al punto de recarga (1) y equipado con medios de hardware y/o software para el control de la recarga realizada por el- A recharge management server (3), connected to the recharge point (1) and equipped with hardware and / or software means for recharge control performed by the
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enchufe (2), así como para la planificación y configuración de dicha recarga en el tiempo. Los medios hardware/software del servidor (3) de gestión están, preferentemente, configurados para procesar datos asociados a la recarga del vehículo, en función de la información almacenada en al menos una base de datos (5) con información acerca de los vehículos y/o de los usuarios del sistema y, al menos, una fuente (6) de información asociada a la demanda y/o tarifas presentes o futuras asociadas al suministro de energía eléctrica. Dicha fuente de información puede ser, por ejemplo, información suministrada en tiempo real por una o más operadoras o comercializadoras del mercado eléctrico.plug (2), as well as for the planning and configuration of said recharge in time. The hardware / software means of the management server (3) are preferably configured to process data associated with the recharging of the vehicle, based on the information stored in at least one database (5) with information about the vehicles and / o of the users of the system and, at least, a source (6) of information associated with the demand and / or present or future tariffs associated with the supply of electrical energy. Said source of information may be, for example, information provided in real time by one or more operators or marketers of the electricity market.
De este modo, el servidor (3) de gestión podrá procesar, en tiempo real y mediante su conexión a la base de datos (5), los datos locales asociados al vehículo a cargar o a su propietario, tales como las franjas temporales de disponibilidad del vehículo para su recarga, el modelo y características del vehículo a recargar, las curvas de carga de su batería (es decir, el perfil de rendimiento de carga de la batería en función del tiempo), los datos históricos de recargas del usuario, datos de temperatura local o ambiente, datos meteorológicos, hábitos de los usuarios, datos de pérdida de eficacia en la recarga debida a la temperatura o a efectos climáticos o estacionales, datos offline relacionados con la comercialización de la energía eléctrica, datos de parametrización de diferentes técnicas de recarga, etc. Adicionalmente, el servidor (3) de gestión también procesará la información puntual asociada a la demanda de la red eléctrica en tiempo real, gracias a su conexión a la fuente (6) de información asociada al estado de dicha red. Ejemplos concretos de esta información pueden ser, por ejemplo, las curvas de tarifas diarias en función del tiempo, proporcionadas por las operadoras o las comercializadoras de energía eléctrica.In this way, the management server (3) will be able to process, in real time and through its connection to the database (5), the local data associated with the vehicle to be loaded or its owner, such as the temporary availability slots of the vehicle for recharging, the model and characteristics of the vehicle to be recharged, the charging curves of its battery (i.e. the battery charge performance profile as a function of time), historical user recharge data, data local or ambient temperature, meteorological data, user habits, loss of recharge efficiency data due to temperature or climatic or seasonal effects, offline data related to the commercialization of electric energy, parameterization data of different recharge techniques , etc. Additionally, the management server (3) will also process the specific information associated with the demand of the electricity network in real time, thanks to its connection to the source (6) of information associated with the state of said network. Concrete examples of this information can be, for example, the daily rate curves as a function of time, provided by the operators or the commercialization of electric energy.
Gracias al procesamiento de la información procedente de la base de datos (5) y de la fuente (6) de información asociada al estado de la red eléctrica, el sistema de la invención puede programar el procedimiento de recarga en el periodo disponible indicado por el usuario, de modo que dicha recarga se realice en aquellos tramos de tiempo, dentro del citado periodo, cuyo precio sea menor en función de las tarifas vigentes, pero también del comportamiento de la batería o del vehículo según sea su rendimiento de carga. Así, el servidor (3) de gestión podrá calcular cuáles son los tramos idóneos para la realización de la recarga del vehículo, reduciendo los costes totales de la misma y aprovechando de forma óptima el rendimiento de la batería a recargar.Thanks to the processing of the information from the database (5) and the source (6) of information associated with the state of the electricity grid, the system of the invention can program the recharging procedure in the available period indicated by the user, so that such recharging is carried out in those time periods, within the aforementioned period, whose price is lower depending on the current rates, but also of the behavior of the battery or the vehicle according to its charging performance. Thus, the management server (3) will be able to calculate which are the ideal sections for carrying out the recharging of the vehicle, reducing its total costs and optimizing the performance of the battery to be recharged.
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Asimismo, la opción de que el servidor (3) de gestión de recarga se encuentre conectado remotamente al punto de recarga (1), permite reducir el espacio físico que ocupa dicho punto, ya sea en lugares públicos como, por ejemplo, en la vivienda o garaje donde se encuentre estacionado el vehículo. Dicha conexión permite, asimismo, que los datos utilizados por el servidor (3) y, por tanto, los modos de recarga del sistema puedan estar en todo momento actualizados, tanto por motivos tarifarios como técnicos o funcionales para el usuario.Also, the option that the recharge management server (3) is remotely connected to the recharge point (1), allows to reduce the physical space that this point occupies, either in public places such as in the home or garage where the vehicle is parked. Said connection also allows the data used by the server (3) and, therefore, the system recharge modes to be updated at all times, both for tariff and technical or functional reasons for the user.
Una vez descritos los elementos principales del sistema de la invención, se procede a describir los modos principales de su procedimiento de recarga implementado, según las realizaciones mostradas en las Figuras 3 y 4. Dichas figuras representan, esquemáticamente, las diferentes etapas de dicho procedimiento y su relación con el punto de recarga (1), el servidor (3) de gestión, la base de datos (5) o la fuente de información (6) asociada a la demanda o al estado de la red eléctrica, para dos realizaciones preferentes del citado procedimiento.Once the main elements of the system of the invention have been described, the main modes of its implemented recharge procedure are described, according to the embodiments shown in Figures 3 and 4. Said figures schematically represent the different stages of said procedure and its relationship with the charging point (1), the management server (3), the database (5) or the source of information (6) associated with the demand or the state of the electricity grid, for two preferred embodiments of the aforementioned procedure.
En una primera realización de la invención (Figura 3), el procedimiento de recarga da comienzo en el punto de recarga (1), donde el usuario conecta su vehículo al enchufe (2) y da instrucciones de inicio (7) de recarga al sistema, por medio de la interfaz (4) de usuario. Dichas instrucciones comprenderán el periodo temporal disponible para la recarga (por ejemplo, desde las 20:00 hasta las 08:00) y, típicamente, un modo de recarga seleccionado, en caso de contar una variedad de ellos. Mediante dichas instrucciones de inicio (7), el punto de recarga (1) se conecta al servidor (3) de recarga y traslada (8) a éste la solicitud del usuario.In a first embodiment of the invention (Figure 3), the charging procedure starts at the charging point (1), where the user connects his vehicle to the plug (2) and gives charging instructions (7) to the system , by means of the user interface (4). These instructions will include the time period available for recharging (for example, from 8:00 p.m. to 8:00 a.m.) and, typically, a selected recharge mode, in case of counting a variety of them. By means of said start instructions (7), the recharge point (1) is connected to the recharge server (3) and transfers (8) to it the user's request.
Con dicha recepción (8) de instrucciones de recarga por parte del servidor (3), éste se conecta a la base de datos (5) y obtiene (9) los datos asociados al usuario, al vehículo y/o al modo de carga seleccionado, en función de las instrucciones generadas por dicho usuario. Si bien en distintas realizaciones de la invención los datos utilizados pueden ser diferentes, dichos datos siempre comprenderán, al menos, información relativa al rendimiento o comportamiento de carga de la batería a recargar y, más preferentemente, comprenderán información relativa a las curvas típicas de recarga de dicha batería. Como se ha mencionado, otros datos utilizables comprenden, sin limitación, uno o más de los siguientes: fecha, modelo y características técnicas del vehículo a recargar, datos históricos de recargas del usuario, datos de temperatura local o ambiente y/o datos meteorológicos. UnaWith said reception (8) of recharge instructions by the server (3), it connects to the database (5) and obtains (9) the data associated with the user, the vehicle and / or the selected charging mode , depending on the instructions generated by that user. Although in different embodiments of the invention the data used may be different, said data will always comprise, at least, information relating to the performance or charging behavior of the battery to be recharged and, more preferably, will comprise information related to the typical recharge curves of said battery. As mentioned, other usable data include, without limitation, one or more of the following: date, model and technical characteristics of the vehicle to be recharged, historical user recharge data, local or ambient temperature data and / or meteorological data. A
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vez obtenidos (9) los datos relativos al vehículo, la batería y/o al usuario, se almacenan (9’) temporalmente en el servidor (3) de gestión.Once the data relating to the vehicle, the battery and / or the user are obtained (9), they are temporarily stored (9 ’) on the management server (3).
Posteriormente, el servidor (3) de gestión obtendrá (10, 10’) información acerca de la demanda y/o las tarifas asociadas a la energía eléctrica en el periodo de recarga definido por el usuario en el punto de recarga (1). Dichas tarifas se obtendrán, por ejemplo, por medio de una consulta (10’) a la base de datos (5) en caso de no estar sujetas a variaciones del mercado (por ejemplo, en aquellos casos en los que la precio es fijo o de "tarifa plana”), o por medio de una consulta (10) a la fuente (6) de información asociado a la demanda o al estado de la red eléctrica (por ejemplo, cuando el precio de la electricidad dependa de las curvas de tarificación diaria de la operadora o la comercializadora de energía eléctrica.Subsequently, the management server (3) will obtain (10, 10 ’) information about the demand and / or the rates associated with the electric power in the recharge period defined by the user at the charging point (1). These rates will be obtained, for example, through a query (10 ') to the database (5) in case they are not subject to market variations (for example, in those cases where the price is fixed or of "flat rate"), or by means of a query (10) to the source (6) of information associated with the demand or the state of the electricity grid (for example, when the price of electricity depends on the curves of Daily charging of the operator or the electric power retailer.
Una vez obtenidos (10, 10’) los datos asociados a las tarifas o a la demanda de energía eléctrica que se aplicarán al usuario en el periodo habilitado para la recarga, el servidor (3) de gestión calculará (11) los tramos, dentro de dicho periodo de recarga, que minimizan el precio de la electricidad en función de, al menos, las tarifas obtenidas en el paso (10, 10’) y de las curvas de eficiencia en el tiempo de la batería del vehículo a recargar. Asimismo, en caso de que el periodo de recarga habilitado sea inferior al tiempo necesario para realizar la carga completa de la batería, el cálculo (11) del servidor (3) comprenderá, opcionalmente, la opción de carga limitada de acuerdo a los límites definidos por el usuario por medio de la interfaz (4), basándose en criterios relativos a eficiencia de carga y/o de tarifas aplicables.Once obtained (10, 10 ') the data associated with the tariffs or the demand for electrical energy that will be applied to the user in the period enabled for recharging, the management server (3) will calculate (11) the sections, within said recharging period, which minimize the price of electricity based on, at least, the rates obtained in step (10, 10 ') and the time efficiency curves of the vehicle's battery to recharge. Also, in case the recharge period enabled is less than the time necessary to perform the full battery charge, the calculation (11) of the server (3) will optionally include the limited charge option according to the defined limits by the user through the interface (4), based on criteria related to load efficiency and / or applicable rates.
Teniendo en cuenta los parámetros de cálculo antes descritos, y utilizando como periodo de referencia las tarifas y curvas de rendimiento de baterías disponibles correspondientes al año 2015, se ha observado que el procedimiento de recarga de la invención permite ahorrar entre un 54% y un 73% (en función de los tramos de tiempo de recarga estudiados y de las curvas de eficiencia utilizadas en la simulación) del coste de la energía respecto a los métodos tradicionales de recarga del estado de la técnica. Dicho ahorro se produce mediante la planificación y asignación optimizada de los tiempos de recarga de la batería a aquellos tramos disponibles que presentan menores precios o demanda dentro de la curva correspondiente. La reducción del coste de recarga asociado a la presente invención proviene, principalmente, de la diferencia entre aplicar una recarga optimizada, teniendo en cuenta las curvas de recarga de la batería y las de demanda/precio, y no aplicar optimización alguna en las mismas, aplicando en cambio el método de carga directa. Por otra parte, si bien la aplicación de unos métodos numéricos concretos u otros para conseguirTaking into account the calculation parameters described above, and using as a reference period the rates and performance curves of available batteries corresponding to the year 2015, it has been observed that the recharge procedure of the invention saves between 54% and 73%. % (depending on the recharging time periods studied and the efficiency curves used in the simulation) of the cost of energy with respect to the traditional recharge methods of the prior art. Said savings are produced through the optimized planning and allocation of battery recharge times to those available sections that have lower prices or demand within the corresponding curve. The reduction of the recharge cost associated with the present invention stems mainly from the difference between applying an optimized recharge, taking into account the battery recharge curves and the demand / price curves, and not applying any optimization in them, instead applying the direct loading method. On the other hand, although the application of some specific or other numerical methods to achieve
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dicha optimización pueden presentar, adicionalmente, pequeñas diferencias entre sí por su eficiencia particular, todos ellos se engloban, de forma general, en el rango de mejora descrito frente a los métodos no optimizados.Such optimization can additionally present small differences between them due to their particular efficiency, all of which are generally included in the range of improvement described compared to non-optimized methods.
Opcionalmente, otros límites o condicionantes de recarga podrán ser, en diferentes realizaciones de la invención, tenidos en cuenta de modo general en el procedimiento utilizado, por ejemplo en los casos en los que el usuario no desee recargar su vehículo por encima de una determinada tarifa, o si únicamente desea recargar la batería del vehículo hasta un cierto nivel de carga. Este último modo de carga se ilustra como ejemplo en la Figura 4, donde se realiza un paso adicional de cálculo (9’’) de tramos de recarga en función del establecimiento del valor tope de recarga que realizará el sistema.Optionally, other limits or recharging conditions may be, in different embodiments of the invention, taken into account in a general way in the procedure used, for example in cases where the user does not wish to recharge his vehicle above a certain rate. , or if you only want to recharge the vehicle battery to a certain level of charge. This last loading mode is illustrated as an example in Figure 4, where an additional calculation step (9 ’) of recharging sections is carried out depending on the setting of the top-up recharge value that the system will perform.
Tras la realización del cálculo (11) de los tramos adecuados dentro del periodo de recarga habilitado por el usuario, el servidor (3) de gestión enviará (12), finalmente, la programación del procedimiento a realizar al punto de recarga (1), que será recibida y procesada por los medios de procesamiento del mismo. Con ello, el enchufe (2) de dicho punto de recarga (1) recargará la batería del vehículo en los términos calculados por el servidor (3).After carrying out the calculation (11) of the appropriate sections within the recharge period enabled by the user, the management server (3) will send (12), finally, the programming of the procedure to be performed to the recharge point (1), which will be received and processed by the means of processing it. With this, the plug (2) of said charging point (1) will recharge the vehicle's battery in the terms calculated by the server (3).
El procedimiento descrito puede combinarse, en diferentes realizaciones de la invención, con otros modos de carga, tales como un modo de carga rápida opcional, donde el único criterio a aplicar sea la recarga parcial o total de la batería, en el menor tiempo posible. En dichas realizaciones, la selección de este modo de recarga por parte del usuario, por medio de la interfaz (4), dará inicio al procedimiento en estos términos, hasta alcanzar el nivel de recarga de la batería seleccionado.The described procedure can be combined, in different embodiments of the invention, with other charging modes, such as an optional fast charging mode, where the only criterion to be applied is the partial or total recharge of the battery, in the shortest possible time. In said embodiments, the selection of this recharge mode by the user, through the interface (4), will start the procedure in these terms, until the recharge level of the selected battery is reached.
Adicionalmente, con relación al punto de recarga (1) del vehículo, éste puede estar equipado con diferentes elementos o funcionalidades en el sistema de la invención, tal y como se representa, a modo de ejemplo, en la Figura 5. Dichos elementos pueden comprender, por ejemplo:Additionally, in relation to the charging point (1) of the vehicle, it can be equipped with different elements or functionalities in the system of the invention, as shown, by way of example, in Figure 5. Said elements may comprise , for example:
El enchufe (2) que se conecta al vehículo puede ser cualquier enchufe comercial, por ejemplo de tipo Schuko, de tipo NEMA, Tipo C, tipo D, Tipo E, SI-32, AS 3112, SEV 1011, Afsnit u otros enchufes utilizados según los estándares o normas industriales del país de aplicación. También se podría cambiar por conectores de tipo SAE J1772, Mennekes, CSS, Scame o CHAdeMO, ya sea de manera directa o mediante adaptadores, para poderThe plug (2) that connects to the vehicle can be any commercial plug, for example Schuko type, NEMA type, Type C, type D, Type E, SI-32, AS 3112, SEV 1011, Afsnit or other plugs used according to the industrial standards or norms of the country of application. It could also be changed to connectors of type SAE J1772, Mennekes, CSS, Scame or CHAdeMO, either directly or through adapters, to be able to
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conectar el vehículo eléctrico directamente al citado punto de recarga (1).Connect the electric vehicle directly to the aforementioned charging point (1).
El punto de recarga (1) puede incluir, asimismo, un pulsador (13), un teclado (13’) o una pantalla táctil (13’’), que servirá para seleccionar el modo de recarga que se desea utilizar de 5 entre los diferentes modos disponibles, así como para la introducción de los diferentes parámetros correspondientes al periodo de recarga, nivel máximo de batería deseado, tarifa máxima o coste total a pagar, etc. Asimismo, el punto de recarga (1) puede incluir uno o más ndicadores (14) visuales, sonoros o hápticos, por ejemplo para indicar el modo de recarga seleccionado, así como su inicio o finalización, etc.The charging point (1) can also include a push button (13), a keyboard (13 ') or a touch screen (13' '), which will be used to select the charging mode to be used from 5 among different modes available, as well as for the introduction of the different parameters corresponding to the recharge period, maximum desired battery level, maximum rate or total cost to pay, etc. Also, the charging point (1) may include one or more visual, sound or haptic indicators (14), for example to indicate the selected charging mode, as well as its start or end, etc.
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En otra realización preferente de la invención, también es posible conectar local o remotamente el punto de recarga (1) y/o el servidor (3) de gestión de la misma a un terminal de usuario (por ejemplo, un teléfono móvil, dispositivo de tipo tablet, ordenador, etc.) configurado mediante una o más aplicaciones de control de la recarga, de modo que la 15 planificación de dicha recarga se pueda realizar indirectamente por el usuario, a través de dicho terminal.In another preferred embodiment of the invention, it is also possible to connect the recharging point (1) and / or the management server (3) to a user terminal (for example, a mobile phone, mobile device) type tablet, computer, etc.) configured by one or more recharge control applications, so that the planning of said recharge can be performed indirectly by the user, through said terminal.
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Claims (12)
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| ES201730453A ES2688106B1 (en) | 2017-03-28 | 2017-03-28 | PROCEDURE AND RECHARGE SYSTEM OF ELECTRIC VEHICLES |
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|---|---|---|---|
| BA2A | Patent application published |
Ref document number: 2688106 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20181030 |
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