FR3122951A1 - Procédé et système de contrôle de la recharge d’une flotte de véhicules automobiles électriques - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un procédé de contrôle de la recharge d’une flotte (13) de véhicules automobiles électriques (14), ladite flotte (13) de véhicules automobiles électriques (14) étant apte à fournir une puissance électrique demandée par ledit réseau électrique (12) de recharge lorsque ledit réseau électrique (12) ; ledit procédé comprend une étape d’optimisation quadratique mono-objectif résolvant deux sous-problèmes distincts. Figure d’abrégé : Figure 1

Description

Procédé et système de contrôle de la recharge d’une flotte de véhicules automobiles électriques
L’invention concerne un procédé et un système de contrôle de la recharge d’une flotte de véhicules automobiles électriques.
En particulier, la présente invention concerne le problème de la gestion de la recharge d’une flotte de véhicules électriques améliorant la stabilité du réseau électrique associé.
A cet effet, l’invention propose un procédé de contrôle de la recharge des véhicules électriques comprenant un service de régulation de la fréquence électrique, prenant en compte le besoin de mobilité des utilisateurs des véhicules électriques et la dépendance du rendement du chargeur à la puissance.
De nos jours, la recharge des véhicules électriques est effectuée de manière relativement simpliste. Dès lors que le véhicule est branché sur le réseau électrique, la batterie est chargée par le maximum de puissance acceptée par la batterie.
Aucune planification de la décharge du véhicule n’est mise en œuvre et aucun service n’est donné au réseau.
Or il est bien connu que lorsqu’un réseau de courant alternatif est très sollicité, sa fréquence tend à décroitre, ce qui pose des problèmes d’efficacité et de rendement du réseau électrique. Aussi il est important d’assurer un maintien en fréquence du réseau quelles que soit ses conditions de fonctionnement.
Avec l’augmentation des véhicules automobile électriques et l’augmentation de leurs capacités de batteries, la station de recharge devient un très grand système de stockage d'énergie que l’on peut mettre à profit pour assurer au réseau de conserver sa fréquence optimale de fonctionnement.
Il s’agit du principe de véhicule-réseau, aussi connu en anglais sous le nom de "vehicule -to- grid", fréquemment abrégé V2G, dans lequel le véhicule électrique est apte à fournir au réseau des services dans le cadre notamment de l’ajustement offre-demande sur le réseau électrique.
Le véhicule automobile électrique est aussi capable d'ajuster le niveau de puissance de charge en mode « réseau vers véhicule », connu en anglais sous le nom de "grid -to- vehicule", abrégé G2V, notamment dans le but de réduire son impact sur la charge du réseau et donc sur la modification de fréquence du réseau.
Ainsi, les véhicules automobiles électriques sont en mesure d'offrir des services auxiliaires tels que la régulation de fréquence du réseau électrique.
On connait notamment dans l’art antérieur le document CN 106004503 A qui divulgue un procédé pour évaluer la puissance à distribuer parmi plusieurs stations de recharge de véhicules électriques afin de réguler la fréquence du réseau électrique. Toutefois ce document tient compte principalement du coût opérationnel du réseau électrique et ne prend pas en compte les besoins énergétiques des véhicules électriques et les exigences des utilisateurs.
En effet, les batteries des véhicule électriques sont différentes des systèmes de stockage d'énergie conventionnels dans le sens où la contrainte des besoins énergétiques de leurs propriétaires doit être respectée alors que leurs véhicules participent au contrôle de la fréquence.
L’utilisateur d’un véhicule automobile exige un niveau d’état de charge suffisant, connu en anglais sous le nom de State of Charge, abrégé SOC au moment de l’utiliser. Cette contrainte doit être respectée afin que l’utilisateur ait un niveau de charge lui permettant d’effectuer notamment son trajet et le trajet de retour.
Aussi il existe le besoin d’un procédé de recharge d’une flotte de véhicules automobiles électriques du type véhicule-réseau amélioré.
A cet effet on propose un procédé de contrôle de la recharge d’une flotte de véhicules automobiles électriques connectés à des bornes de charge, ledit procédé étant mis en œuvre dans un système de contrôle apte à communiquer avec des chargeurs électriques intégrés auxdits véhicules ou auxdites bornes de charge, ladite flotte de véhicules automobiles électriques étant apte à fournir une puissance électrique demandée par ledit réseau électrique de recharge ou de décharge lorsque ledit réseau électrique dévie en fréquence.
Ledit procédé comprend une étape d’optimisation quadratique mono-objectif dans laquelle on minimise :
D’une part, lorsqu’aucune demande en puissance n’est émise par ledit réseau électrique une première fonction-objectif comprenant :
- un premier terme adapté pour maintenir l’énergie totale stockée dans lesdits véhicules automobiles dans une région maximisant la capacité de régulation en fréquence du réseau ;
- un second terme adapté pour maintenir la recharge de chacun desdits véhicules électriques au voisinage de leur puissance de charge de référence en absence de demande de régulation dudit réseau électrique ;
et d’autre part, lorsque ledit réseau électrique demande de la puissance à ladite flotte de véhicules automobiles électriques, une seconde fonction-objectif comprenant :
- un premier terme adapté pour minimiser l’erreur de suivi de puissance requise en charge ou en décharge des véhicules pour réguler le réseau électrique lorsqu’il dévie en fréquence ; et
- un second terme adapté pour minimiser les pertes totales dans les chargeurs électriques intégrés aux véhicules automobiles électriques de la flotte de véhicules automobiles électriques ou aux bornes auxquelles sont connectés lesdits véhicules.
Ainsi, l’invention résout un problème d'optimisation défini en tenant compte à la fois des besoins du propriétaire du véhicule automobile électrique et des performances de la régulation de fréquence.
De cette manière on assure le maintien de la totalité de l'énergie disponible stockée dans les véhicules automobiles dans une zone optimale dans laquelle ils maintiennent les meilleures performances en termes de réponse en puissance de charge et de décharge.
Avantageusement et de manière non limitative, chaque fonction-objectif est en fonction des puissances de recharge ou de décharge de chaque véhicule électrique.
Ainsi, on tient compte de la capacité de recharge de chaque véhicule électrique faisant partie de la flotte de véhicules connecté au système de recharge.
Cette invention permet d’être mise en œuvre à moindre coûts, de manière fiable, robuste et de manière à pouvoir être adaptée à tout système de manière relativement simple.
Ceci permet une meilleure gestion du nombre de véhicules disponibles pour participer à la régulation en fréquence du réseau, en utilisant moins de véhicules à puissances plus élevées ou plus de véhicules à puissances plus faibles mais maintenus dans une région optimale de fonctionnement.
Avantageusement et de manière non limitative, chaque fonction-objectif est en outre fonction de l’état de charge de la batterie de chaque véhicule électrique, du temps de disponibilité du véhicule automobile et de la puissance maximale entrante ou sortante de la borne de recharge. Ainsi, on résout un problème d’optimisation de manière relativement performante.
Avantageusement et de manière non limitative, les fonctions-objectif sont en outre fonction d’un niveau de charge ou de décharge minimal prédéfini pour chaque véhicule automobile, et/ou du rendement du chargeur à la puissance de charge ou de décharge utilisée. Ainsi, on tient compte notamment d’un niveau de charge minimal des véhicules automobiles, notamment lorsqu’un véhicule est considéré comme prioritaire, et on tient compte de la dépendance de l'efficacité du chargeur d’un véhicule électrique par rapport à la puissance, ce qui permet de participer à la stabilité de la fréquence du réseau électrique.
L’invention concerne aussi un dispositif de contrôle de la recharge d’une flotte de véhicules automobiles électriques connectés à des bornes de charge, ledit dispositif étant apte à communiquer avec des chargeurs électriques intégrés auxdits véhicules ou auxdites bornes de charge, ladite flotte de véhicules automobiles électriques état apte à fournir une puissance électrique demandée par ledit réseau électrique de recharge ou de décharge lorsque ledit réseau électrique dévie en fréquence.
Ledit dispositif comprend des moyens pour mettre en œuvre une étape d’optimisation quadratique mono-objectif dans laquelle on minimise :
D’une part, lorsqu’aucune demande en puissance n’est émise par ledit réseau électrique une première fonction-objectif comprenant :
- un premier terme adapté pour maintenir l’énergie totale stockée dans lesdits véhicules automobiles dans une région maximisant la capacité de régulation en fréquence du réseau ;
- un second terme adapté pour maintenir la recharge de chacun desdits véhicules électriques au voisinage de leur puissance de charge de référence en absence de demande de régulation dudit réseau électrique ;
et d’autre part, lorsque ledit réseau électrique demande de la puissance à ladite flotte de véhicules automobiles électriques, une seconde fonction-objectif comprenant :
- un premier terme adapté pour minimiser l’erreur de suivi de puissance requise en charge ou en décharge des véhicules pour réguler le réseau électrique lorsqu’il dévie en fréquence ; et
- un second terme adapté pour minimiser les pertes totales dans les chargeurs électriques intégrés aux véhicules automobiles électriques de la flotte de véhicules automobiles électriques ou aux bornes auxquelles sont connectés lesdits véhicules.
L’invention concerne aussi un système de recharge d’une flotte de véhicules automobiles électriques connectés à des bornes de charge, des chargeurs électriques étant intégrés auxdits véhicules ou auxdites bornes de charge, ledit système comprenant en outre un dispositif de contrôle tel que décrit précédemment.
D’autres particularités et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d’un mode de réalisation particulier de l’invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
est une vue schématique d’un système de recharge selon l’invention ;
est une vue de l’évolution dans le temps du niveau d’énergie de la batterie d’un véhicule par rapport à son niveau d’énergie de référence ;
est une représentation d’un exemple des capacités de recharge et de décharge d’une batterie Li-ion de puissance maximale de 100kW et la zone optimale dans laquelle le procédé cherche à maintenir le véhicule automobile électrique concerné ;
est un schéma représentatif de l’optimisation selon l’invention dans laquelle les deux finalités opposées sont représentées ;
est une vue représentant un exemple de mise en œuvre du procédé selon l’invention ;
est un schéma montrant l’efficacité du chargeur pour charger ou décharger en fonction de la puissance utilisée ;
est un schéma illustrant l'impact de l'heure d'arrivée et de départ des véhicules électriques à la station de recharge ;
est une illustration d’un problème résolu par l’invention, concernant l’équilibrage production/consommation d’énergie en fonction de la fréquence ;
est une autre illustration d’un problème résolu par l’invention, concernant l’équilibrage production/consommation d’énergie en fonction de la fréquence ; et
est une représentation graphique d’une fonctionpowermapmise en œuvre par l’invention.
L’invention concerne un système 10 de contrôle de la recharge d’une flotte 13 de véhicules automobiles électriques 14.
Ce système de contrôle 10 met en œuvre un procédé de contrôle par l’intermédiaire d’un dispositif de contrôle 11, communicant d’une part avec des chargeurs 15 intégrés aux véhicules automobiles 14 ou aux bornes de charge auxquelles les véhicules 14 sont connectés, lesdits véhicules formant une flotte de véhicules automobiles, et communicant d’autre part avec des moyens de communications 12 du gestionnaire de réseau de transport électrique, fournissant l’électricité et étant apte à demander une assistance en puissance électrique. La communication avec les chargeurs peut être directe ou indirecte, dans cet exemple de réalisation elle utilise pour chaque véhicule son câble de charge communiquant avec un contrôleur du véhicule qui lui-même communique avec le chargeur du véhicule. En variante la communication utilise un protocole radio et passe par un module de communication du véhicule. Dans le cas où le chargeur est intégré à la borne de charge, la borne de charge communique avec le système de contrôle et la borne de charge pilote la charge du véhicule.
Le dispositif de contrôle 11 peut être un serveur, un microcontrôleur, un processeur connecté à des moyens de communication et une mémoire, ou tout dispositif adapté à mettre en œuvre des étapes d’optimisation et adapté pour communiquer avec des chargeurs et des organes de communication d’un réseau électrique.
L’ensemble des chargeurs 15 et des bornes de charge comprend dans un exemple de mise en œuvre de l’invention des horaires d’ouvertures et de fermeture.
Le procédé mis en œuvre selon le mode principal de réalisation de l’invention résout un problème d’optimisation quadratique mono-objectif comprenant deux sous-problèmes P1 et P2 associés à deux fonctions-objectifs distinctes.
L’état du réseau électrique déterminant quelle fonction-objectif est résolue pour un instant donné.
Ainsi, l’objectif est de résoudre deux sous-problèmes :
- P1 : sans perturbation de fréquence du réseau électrique, dans cet exemple f = 50Hz, c’est-à-dire qu’il n’y a pas de besoin de régulation, le but est de continuer la recharge des véhicules électriques et de maintenir la capacité de régulation du réseau dans la zone optimale en cas de besoin. En fait P1 sera opérationnel dans la bande morte correspondant à une fréquence du réseau f appartenant à [49,95Hz ;50,05Hz].
- P2 : lorsque le réseau connait une perturbation de fréquence, autrement dit lorsque la fréquence est différente de 50Hz ou n’est plus dans la bande morte, une puissance en charge ou en décharge est demandée à la flotte de véhicules électriques. Ici, le but est alors de minimiser l’erreur entre la puissance demandée en charge ou en décharge par le gestionnaire du réseau et la puissance totale disponible en décharge ou en charge de l’ensemble des chargeurs et des bornes de charge, en ajustant cette puissance totale disponible à la demande de puissance du réseau.
Dans le premier sous-problème P1, lorsqu'il n'y a pas de demande de puissance par le réseau, le problème est exprimé sous la forme d'une optimisation quadratique mono-objectif qui agrège deux termes C1 et C2.
La formulation de la fonction-objectif F1de ce premier sous-problème P1 est l’équation suivante :
w1, w2, w3 et w4 sont des coefficients de pondération pour donner plus de poids soit à C1, C2, C3 ou C4. Par exemple w1= 1 ; w2 = 0.3 ; w3 = 1 ; w4 = 0.1
Par soucis de lisibilité on parlera aussi de problème objectif P1.
Dans cette équation les variables de décisions sont les puissances de charge ou de décharge du véhicule j à l’instant i.
C1 vise à maintenir l'énergie totale disponible qui est stockée dans les véhicules électriques dans la région où les capacités de régulation sont les plus élevées. Ce terme revient ainsi à maintenir le niveau de charge moyen 20 de la flotte de véhicules électriques disponibles au-dessus d'un seuil 21 jusqu'à la fin de la journée, tel que représenté .
On calcule C1 par l’équation suivante :
Dans lequel
- ∆t est le pas de temps (pas de calcul) en heure,
est la puissance de charge ou de décharge du véhicule électrique j à l’instant i, ou plus précisément pas de temps i de durée ∆t
et NEVest le nombre de véhicules électriques dans la flotte de véhicules électriques.
De plus :
On détermine est l’énergie disponible dans les batteries de la flotte de véhicules à l’instant i par l’équation suivante :
Et est l'énergie totale qui doit être suivie pour maintenir la capacité de la flotte de véhicules à la valeur maximale
Dans lequel :
est l’état de charge du j-ième véhicule électrique au cours de l’instant i,
Ej battest la capacité initiale de la batterie en kWh du j-ième véhicule électrique, et
SOHjest l’état de santé,State of health, plus fréquemment abrégé SoH, de la batterie du j-ième véhicule électrique.
Le terme a pour objectif de maintenir la charge du véhicule électrique, de sorte que le total de la puissance soit proche d’une puissance de référence .
L'énergie totale disponible stockée dans les véhicules électriques augmente progressivement jusqu'à la capacité maximale de batterie de chacun des véhicules électriques en fin de journée, tel qu’on le voit en .
La stratégie d'augmentation de l’état de charge des véhicules électriques est notamment justifiée par la forte demande d'électricité ayant lieu pendant la période de pointe de consommation entre 18 heures et 22 heures, ce qui correspond à des scénarios où peuvent apparaître des évènements de demande de puissance qui nécessitent alors de décharger les véhicules électriques.
C2 est calculé selon l’équation suivante :
Où la puissance de référence est définie comme la puissance moyenne qui devrait être utilisée pour atteindre une énergie de saturation à la fin de la journée.
Aussi, la puissance de référence est calculée par les équations suivantes :
Où, est le seuil de saturation d'énergie de la station de recharge,
est une valeur limite maximale de l’état de charge moyen de la flotte de véhicules électriques,
est l’énergie restante avant la saturation de la station de recharge à l’instant i,
est la puissance de référence de charge à l’instant i et
la durée totale de l’ouverture de la station de recharge.
Le premier sous-problème P1 vise ainsi à préparer la flotte de véhicules électriques à répondre à toute demande de puissance du gestionnaire de réseau de transport d’électricité en conservant le niveau de charge moyen des véhicules électriques dans la région optimale, tel que représenté dans l’exemple de la , et vise à charger les véhicules électriques les plus prioritaires.
Le second sous-problème P2 a lui pour objectif de continuer à charger la flotte des véhicules électriques avant d’atteindre la saturation de batterie et avant d’atteindre l’heure de fermeture de la station, lorsque le réseau dévie en fréquence, donc lorsque la fréquence est en dessous de 49,95Hz ou au dessus de 50,05Hz. Ceci est illustré par les figures 8 et 9.
Par conséquent, lorsqu'il y a une demande de puissance par le réseau électrique suite à une déviation de fréquence, la résolution du sous-problème P2 est activée et revient à minimiser le problème basé sur plusieurs termes agrégés dans une deuxième fonction-objectif F2dont l’équation est la suivante:
Par soucis de lisibilité on parlera aussi de la deuxième fonction-objectif P2.
Le premier terme C3 de la deuxième fonction-objectif F2vise à répondre à la demande de puissance avec la minimisation de l'erreur de régulation de puissance.
Où, est la puissance demandée pour charger (si f > 50,05Hz) les véhicules ou pour décharger les véhicules (si f < 49,95Hz) pour le besoin de régulation de fréquence.
Le deuxième terme C4 inclut quant à lui la dépendance de l'efficacité du chargeur, le but étant d'utiliser les chargeurs de véhicules électriques avec une efficacité maximale.
Maximiser l'efficacité du chargeur ou la puissance utile ηP correspondent à minimiser les pertes de charge (1 - η)P :
où est le rendement du chargeur du véhicule j à l’instant i
Ces deux fonctions-objectifs P1 et P2, sont mises en œuvre avec des contraintes identiques pour les deux :
Les contraintes globales liées aux seuils limites des puissances de recharge/décharge, sont exprimées au travers des équations suivantes :
Où est la puissance maximale en charge autorisée pour le jèmevéhicule électrique pendant le pas de temps i, et
est la puissance maximale autorisée de décharge pour le jèmevéhicule électrique pendant le pas de temps i.
La définition de et est donnée par les équations suivantes :
Et
où et sont respectivement la puissance de charge maximale et la puissance de décharge maximale du point de charge du j-ème véhicule électrique,
et sont respectivement la puissance nominale maximale pour la charge et la décharge du j-ème véhicule électrique,
et sont respectivement la puissance maximale du j-ème véhicule électrique pendant l'étape i qui peut être acceptée ou délivrée. Ces deux valeurs dépendent de la relation entre l’état de charge et la température de la batterie, qui peuvent être définies par une fonction dite «P owermap» donnant les limitations en puissance d’une batterie Li-ion en fonction de son état de charge SOC et la température T°, telle que représentée figure 10 ; et
, sont des variables booléennes qui dépendent de l'état du j-ème véhicule électrique pendant l'intervalle de temps i défini dans les équations suivantes :
Par ailleurs, afin de prévenir toute surcharge du transformateur, une contrainte d'inégalité a été exprimée dans l’équation qui suit :
Avec est la puissance nominale du transformateur de la station de recharge.
Concernant la température de la batterie, son estimation est dans ce mode de réalisation obtenue par un modèle du premier ordre, bien qu’il s’agisse là d’une manière non limitative d’estimation de la température.
Le modèle du premier ordre de la température batterie est défini ci-dessous.
Pendant la recharge le modèle de supervision de l’état de charge met en œuvre l’équation suivante :
Pendant la décharge le modèle de supervision de l’état de charge met en œuvre l’équation suivante :
Où SOCi jest l’état de charge du j-ième véhicule électrique au cours de l'étape i,
η est l'efficacité du chargeur,
∆t est le pas de temps en heure,
Ej battest la capacité initiale de la batterie en kWh du j-ième véhicule électrique,
SOHjest l’état de santé,State of Health(SOH) de la j-ième batterie du véhicule électrique.
La modélisation de la température se fait avec un modèle du premier ordre tenant compte des pertes par effet Joule et des pertes par convection :
Le modèle de température est linéarisé pour chaque pas de temps afin d'obtenir l'expression donnée par l’équation ci-dessous :
Avec :
- m,jCj p, kj, et Rj thoutdes constantes thermiques dépendant de la chimie de la batterie,
la température batterie du j-ième véhicule électrique au cours de l'étape i, et
est la température ambiante.
La représente à titre d’exemple particulier, des capacités de recharge 30 et de décharge 31 d’une batterie Li-ion de puissance maximale de 100kW ainsi que la zone optimale 32 selon C1.
La montre que concernant la dépendance de la puissance de charge/décharge des batteries lithium-ion par rapport à l’état de charge, la valeur d’état de charge pour avoir à la fois une puissance de recharge maximale et une puissance de décharge maximale peut être trouvé entre 0,4 et 0,6.
La montre aussi qu’avec un état de charge SOC de 0,5, la puissance de recharge est de 80kW et la puissance de décharge est de -80kW.
Dans cet exemple particulier, la capacité de charge 30 et la capacité de décharge 31 du véhicule électrique sont toutes les deux élevées, ce qui correspond à une configuration idéale pour suivre la demande de puissance du réseau.
En donnant la priorité à la recharge des véhicules électriques par rapport à la décharge des véhicules électriques, l’état de charge optimal peut être fixé à 0,6.
La charge d’une flotte de véhicules électriques implique plusieurs termes qui traduisent des finalités contradictoires consistant à maximiser l’état de charge de la batterie des véhicules automobiles à la fin de la journée et à maintenir l'énergie totale disponible dans la région optimale représentée afin d’améliorer les performances de réponse de la régulation de fréquence, tel qu’on le représente dans l’exemple de la ci-après.
Une déviation de fréquence comme une demande de puissance par le réseau sont des évènements qui apparaissent de manière inattendue. Leur durée n’est également pas connue à l’avance.
Ainsi, la flotte de véhicules automobiles électriques doit être prête à tout moment pour répondre à ces perturbations, sans la possibilité de programmer la recharge/décharge et de réagir en temps réel en recalculant la puissance de la recharge/décharge en tenant compte de deux finalités opposées, tel que représenté :
- Maximiser 41 l’état de charge de la batterie du véhicule électrique 14 afin de satisfaire les utilisateurs, avec des états de charge généralement élevés, tel que des états de charge compris entre 0,6 - 0,9 ;
- Maintenir 42 l’état de charge dans une zone optimale 32 de chargement/déchargement, avec un état de charge généralement compris entre 0,4 et 0,6, qui permet d’améliorer la performance de réponse du contrôle de fréquence et ainsi minimiser l’erreur de suivi.
La bonne prise en compte de ces deux finalités permet une meilleure gestion de la puissance de la flotte de véhicules électriques.
La représente des résultats de mise en œuvre du procédé selon l’invention selon les paramètres suivants :
Paramètres
Pas de temps 5 min
Nombre de véhicules électriques 20
Capacité de la batterie 60 kWh
SOC initial [0,1; 0,6]
SOC souhaité [0,3; 0,9]
SOC max/min 0,9/0,2
Dans cette , l'impact de l'efficacité du chargeur sera étudié.
Le graphique 5a montre l’évolution horaire du signal de régulation en fréquence du réseau électrique (variation dans le temps de la puissance de charge/décharge des batteries des véhicules électriques de la flotte) ; le graphique 5b, montre l’erreur de suivi sans prise en compte de l’efficacité du chargeur et le graphique 5c l’erreur de suivi avec prise en compte de l’efficacité du chargeur.
On remarque qu’une erreur de suivi est observée dans les deux réponses 5b, 5c des véhicules électriques. Toutefois, avec la prise en compte de la variation du rendement en fonction de la puissance, l’erreur de suivi a été bien réduite à l’échelle de 10-3donc avec une précision de l’ordre de grandeur du Watt au lieu du kW dans l’art antérieur.
La prise en compte d'un nombre constant de véhicules électriques dans la station de recharge nous permet d'évaluer l'impact réel de la stratégie proposée sur l'erreur de suivi. Dans cet exemple, l’heure d'arrivée des véhicules électriques est fixée à 8h du matin et l’heure de leur départ à 18h. L'impact de l'heure d'arrivée et de départ des véhicules électriques est notamment montré .
La figure 7c, pour ce même exemple montre que l’heure d'arrivée des véhicules électriques à la station de recharge suit la distribution de la loi normale N(9, 0,5) c’est-à-dire qu’ils arrivent autour de 9h du matin avec un écart-type de 0,5h et que leur départ intervient autour de 18h avec un écart-type de 0,5h.
Ainsi, en référence à la , on remarque qu’une erreur de suivi élevée est observée dans l'intervalle de temps de [8h, 9h] et [17h, 18h]. Ceci est causé par la faible capacité de régulation due au faible nombre de véhicule électriques dans cette plage horaires présents dans la station de recharge.
Cependant, en dehors de ces deux périodes, l'erreur de suivi est proche de zéro grâce aux véhicules automobiles disponibles offrant une réserve de régulation élevée.
Ainsi, l'heure d'arrivée et de départ des véhicules électriques affecte directement l’erreur de suivi, la station de charge doit donc conserver un nombre minimum de véhicules automobiles dans la station de charge, ou comprendre des solutions de stockage d'énergie pour compenser ce manque de véhicules électriques pendant ces périodes.

Claims (6)

  1. Procédé de contrôle de la recharge d’une flotte (13) de véhicules automobiles électriques (14) connectés à des bornes de charge, ledit procédé étant mis en œuvre dans un système de contrôle apte à communiquer avec des chargeurs électriques (15) intégrés auxdits véhicules ou auxdites bornes de charge , ladite flotte (13) de véhicules automobiles électriques (14) étant apte à fournir une puissance électrique demandée par ledit réseau électrique (12) de recharge ou de décharge lorsque ledit réseau électrique (12) dévie en fréquence, caractérisé en ce que ledit procédé comprend une étape d’optimisation quadratique mono-objectif dans laquelle on minimise :
    d’une part, lorsqu’aucune demande en puissance n’est émise par ledit réseau électrique une première fonction-objectif (P1) comprenant :
    - un premier terme (C1) adapté pour maintenir l’énergie totale stockée dans lesdits véhicules automobiles dans une région maximisant la capacité de régulation en fréquence du réseau ;
    - un second terme (C2) adapté pour maintenir la recharge de chacun desdits véhicules électriques au voisinage de leur puissance de charge de référence en absence de demande de régulation dudit réseau électrique ;
    et d’autre part, lorsque ledit réseau électrique demande de la puissance à ladite flotte de véhicules automobiles électriques, une seconde fonction-objectif (P2) comprenant :
    - un premier terme (C3) adapté pour minimiser l’erreur de suivi de puissance requise en charge ou en décharge des véhicules pour réguler le réseau électrique (12) lorsqu’il dévie en fréquence ; et
    - un second terme (C4) adapté pour minimiser les pertes totales dans les chargeurs électriques intégrés aux véhicules automobiles électriques de la flotte de véhicules automobiles électriques ou aux bornes auxquelles sont connectés lesdits véhicules.
  2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque fonction-objectif (P1, P2) est fonction des puissances de recharge ou de décharge de chaque véhicule électrique.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque fonction-objectif (P1, P2) est en outre fonction de l’état de charge de la batterie de chaque véhicule électrique, du temps de disponibilité du véhicule automobile et de la puissance maximale entrante ou sortante de la borne de recharge.
  4. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les fonctions-objectif (P1, P2) sont en outre fonction d’un niveau de charge ou de décharge minimal prédéfini pour chaque véhicule automobile, et/ou du rendement du chargeur à la puissance de charge ou de décharge utilisée.
  5. Dispositif de contrôle (11) de la recharge d’une flotte (13) de véhicules automobiles électriques (14) connectés à des bornes de charge, ledit dispositif étant apte à communiquer avec des chargeurs électriques (15) intégrés auxdits véhicules ou auxdites bornes de charge , ladite flotte (13) de véhicules automobiles électriques (14) état apte à fournir une puissance électrique demandée par ledit réseau électrique (12) de recharge ou de décharge lorsque ledit réseau électrique (12) dévie en fréquence, caractérisé en ce que ledit dispositif (11) comprend des moyens pour mettre en œuvre une étape d’optimisation quadratique mono-objectif dans laquelle on minimise :
    d’une part, lorsqu’aucune demande en puissance n’est émise par ledit réseau électrique une première fonction-objectif (P1) comprenant :
    - un premier terme (C1) adapté pour maintenir l’énergie totale stockée dans lesdits véhicules automobiles dans une région maximisant la capacité de régulation en fréquence du réseau ;
    - un second terme (C2) adapté pour maintenir la recharge de chacun desdits véhicules électriques au voisinage de leur puissance de charge de référence en absence de demande de régulation dudit réseau électrique ;
    et d’autre part, lorsque ledit réseau électrique demande de la puissance à ladite flotte de véhicules automobiles électriques, une seconde fonction-objectif (P2) comprenant :
    - un premier terme (C3) adapté pour minimiser l’erreur de suivi de puissance requise en charge ou en décharge des véhicules pour réguler le réseau électrique (12) lorsqu’il dévie en fréquence ; et
    - un second terme (C4) adapté pour minimiser les pertes totales dans les chargeurs électriques intégrés aux véhicules automobiles électriques de la flotte de véhicules automobiles électriques ou aux bornes auxquelles sont connectés lesdits véhicules.
  6. Système de recharge (10) d’une flotte (13) de véhicules automobiles électriques (14) connectés à des bornes de charge, des chargeurs électriques (15) étant intégrés auxdits véhicules ou auxdites bornes de charge, ledit système (10) comprenant en outre un dispositif de contrôle (11) selon la revendication 5.
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