WO2021234059A1 - Charging station for electric vehicle fleets - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to systems and methods for electrically charging mobile electrical systems, in particular fleets of mobile electric vehicles used by service operators.
- the invention relates to an electrical charging system of mobile electrical systems, allowing the recharging of fleets of mobile electric vehicles used by service operators.
- the invention thus aims to facilitate the installation of electric public transport vehicles in urban communities.
- the invention relates to an electrical charging system of a plurality of mobile electrical systems each comprising at least one battery suitable for electrically supplying an electrical device of the electrical system, the electrical charging system comprising:
- a power station comprising at least a first electrical converter suitable for converting an electrical current from at least a first source of electrical energy into an electrical current in direct current
- each collective charging island being supplied electrically by the charging station wired power, and comprising a plurality of charging locations each individually adapted to electrically charge one of said mobile electrical systems, each collective charging island comprising an electrical conversion system adapted to convert an incoming electrical current from the charging station.
- each collective charging island being adapted to alternately take a first configuration in which the electric conversion system converts the incoming electric current into a first number of outgoing electric currents charging electrically each respectively a single mobile electrical system associated with a charging location of the respective collective charging island, and a second configuration in which the electrical conversion system converts the incoming electric current into a second number of outgoing electric currents electrically charging each respectively a single mobile electrical system associated with a charging location, in which the first and second numbers are different, each collective charging island comprising a controller adapted to receive information from all of the mobile electrical systems associated with this charging island collective, and in selecting the configuration of this collective load island as a function of said information.
- the power station comprises a controller adapted to receive information from all the controllers of each collective load island, and to determine the incoming electric current intended for each collective load island, the power station comprises at least a second electric converter adapted to convert an electric current from a second source of electric power into the electric current in direct current, and the controller of the power station is adapted to determine the incoming electric current intended for each island of collective load from further information from each energy source.
- a modular solution capable of managing the quantity of electric energy available in order to efficiently recharge a fleet of electric vehicles so that it is available during operating hours, and sufficiently compact so that infrastructure adaptations are in line with the number of electric vehicles in operation.
- This solution makes it possible to start equipping a local authority, in parallel with the transition of the existing fleet of vehicles, and allows a replacement of the fleet of vehicles adapted to the pace of investments.
- the charging system further comprises at least one individual charging station, remote from any collective charging island, electrically powered by the power station by wire, suitable for electrically charging one of said mobile electrical systems. associated with a charging location, the individual charging station comprising an electrical conversion system adapted to convert an incoming electrical current from the power station into an outgoing electrical current suitable for electrically charging a battery of a mobile electrical system.
- the controller of the power station is adapted to further determine the incoming electric current intended for each individual charging station from said information received from all of the controllers.
- the power station controller is adapted to further determine the incoming electric current intended for each individual charging station, from information from each energy source.
- the power station comprises a plurality of electrical converters associated, respectively each with an electrical energy source chosen from among a high voltage mains power supply, a low voltage mains power supply, a source of electrical energy alternative wind turbine, tidal turbine, photovoltaic, vehicle traction energy.
- the power station is installed in a movable container further containing thermal insulation, sound insulation and safety devices.
- the power station comprises a central module comprising the electrical converter, an interchangeable upstream module suitable for energy sources, and an interchangeable downstream module suitable for collective load islands.
- the direct current electric current of the power station has a voltage of between 500 and 1500 volts.
- the invention relates to an electric charging infrastructure comprising a plurality of charging systems arranged at several remote locations, the charging systems being adapted to charge electric vehicles circulating between the charging systems.
- the invention relates to a method of electrically charging a plurality of mobile electric systems each comprising at least one battery suitable for electrically supplying an electric device of the electric system, the electric charging method comprising :
- At least a first and a second electrical converter of a power station convert an electrical current from at least a first and a second electrical energy source, respectively, into a direct current electrical current
- a controller of at least a first collective charging island remote from the power station, supplied electrically by the power station by wire, comprising a plurality of charging locations each individually adapted to electrically charge one of said electrical systems mobile, said first collective load island comprising an electrical conversion system adapted to convert an incoming electric current from the power station into a suitable outgoing electric current to electrically charge batteries of mobile electrical systems, receives information from all of the mobile electrical systems associated with said first collective charging island, and selects a configuration of the first collective charging island as a function of said information from among:
- a controller of at least a second collective charging island remote from the power station and from the first collective charging island, supplied electrically by the power station by wire, comprising a plurality of charging locations each individually adapted for electrically charging one of said mobile electric systems
- the second collective charging island comprising an electric conversion system adapted to convert an incoming electric current from the power station into an outgoing electric current suitable for electrically charging batteries of the mobile electric systems , receives information from all the mobile electrical systems associated with the second collective load island, and selects a configuration of the second collective load island as a function of said information from among:
- a controller receives information from all the controllers of each collective load island and information from each energy source, and determines the incoming electric current intended for each collective load island from this information.
- FIG. 1 schematically shows a top perspective view of the implementation of a charging system according to one embodiment of the invention.
- FIG. 1 shows schematically an electrical charging infrastructure of a fleet of mobile electrical systems such as, for example, electric motor vehicles.
- the electric motor vehicle fleet can be a heavy vehicle fleet. These could be, for example, garbage collection vehicles. According to another example, it may be a fleet of electric public transport vehicles such as, according to one example, electric buses.
- a motor vehicle is considered “electric” if it includes an electric motor suitable for towing the vehicle. This definition therefore also covers the case of so-called “hybrid” motor vehicles, where electric traction energy provides an alternative to another energy, in particular to an internal combustion engine powered by fossil fuel.
- bus a public transport vehicle that the engine can tow without being permanently connected to an external source of electrical energy, unlike trolleybuses, trams or certain trains. which need to be permanently connected to an electrical supply line, for example by means of a pantograph.
- Such a vehicle is therefore quite flexible, since it can take a large number of roads, or trajectories of the same road without specific infrastructure along the road, and can travel on lanes shared with other vehicles.
- such a vehicle repeatedly travels an identical route (for example, a public transport line, or a collection route). While the detailed description is given below with reference to electric buses, it may apply to other types of electric vehicles providing other services.
- Electric vehicles can be designed according to standards which are public at the priority date of the present patent application.
- Such an electric vehicle 1 comprises an electric motor, and an integrated battery suitable for generating, on command, an electric current supplying the electric motor.
- the electric motor generates a tractive force that moves the electric vehicle.
- Such electric vehicle 1 also comprises a charging system suitable for episodically charging the battery.
- the charging system comprises an on-board electronic battery management system suitable for managing the electric current entering the battery, and a connection interface with a charging infrastructure external to the vehicle.
- the connection interface can be a connection interface with contact, such as an electrical connector compatible with a complementary electrical connector, a pantograph, a ground rail.
- the connection interface is adapted to receive a load electric current corresponding to a certain standard.
- the electric charge current can have various electrical characteristics, as defined in the standard.
- the electric charge current can be a direct electric current.
- FIG. 1 shows schematically the architecture of a charging infrastructure for a fleet of electric vehicles.
- a charging infrastructure for a fleet of electric vehicles.
- Such an installation can be positioned in a depot.
- City buses are stored in a depot when they are not in use for a long period of time, that is, most often at night.
- Such a depot can be common to several bus lines.
- the city may have several depots spread over the territory.
- the charging infrastructure can, as a variant or in addition, be placed in public space to allow the charging of electric vehicles at strategic points of the routes.
- the invention is of particular interest in that it makes it possible to manage the charging of a greater number of electric vehicles than the number of vehicles which could be charged simultaneously with an electrical installation made up of chargers. individual. In particular, it makes it possible not to modify the operating programs, and saves the management procedures and vehicle movements that would be necessary with individual charging stations.
- the invention is of particular interest in that it makes it possible to install a multiple load infrastructure without heavy adaptation of the existing infrastructures.
- This modularity makes it possible to adapt the charging infrastructures to the physical configuration and to the configuration of the main sources of electricity supply, but also to the number of electric vehicles present in the fleet. This may in particular be the case for a phased transition from a fleet of vehicles powered by other forms of energy, in particular fossils, to a fleet of electric vehicles. This may be the case if one or more bus lines use electric buses, while other bus lines use buses powered by other forms of energy, in particular fossils. A single bus line can use electric buses only, or use both electric and non-electric buses.
- the invention is of particular interest in respecting all the recommendations relating to the environment and safety and being able to be deployed and implemented without major modification of existing infrastructures and without occupying spaces. normally reserved for other functionalities.
- Fossil fuel vehicles can be parked anywhere in the depot.
- the electrical charge on deposit is slower than the charge of fossil energy. Also, it is preferable that an electric vehicle spends a substantial amount of the time it is not in use being electrically charged.
- the deposit is adapted to allow an electric charge of electric vehicles.
- the fleet charging system comprises a power station 100, which will be described in more detail below, and at least one collective charging island 300, which will also be described in more detail below.
- the present description is given with a single collective charging island 300.
- the charging system could implement several collective load islands, as shown in FIG. 1, which then have the same characteristics as the collective load island 300 which will be described here.
- the collective charging island 300 is distant from the power station 100 by a few tens of meters.
- the collective charging island 300 is electrically connected to the power station 100 in a wired manner by cables 130.
- the fleet charging system can also include one or more individual charging stations 200.
- Each charging station Individual 200 includes a controller 204 which sends to controller 104 of power station 100 a call for power.
- Each collective load island 300 includes a controller 304 which sends a power call to controller 104 of power station 100.
- This demand for power can correspond to the combination of a demand for power from a plurality of electric vehicles connected to the collective load island 300.
- Power station 100 controller 104 sends electrical power to each individual charging station 200 and collective charging island 300 based on received load calls and predetermined rules stored at the power station (e.g. function). , energy availability).
- the controller 304 of the collective load island 300 distributes the received power to the different vehicles according to predetermined rules at the collective load island 300.
- the power station 100 comprises at least one electric converter 101 adapted to convert an incoming electric current into an electric current suitable for the charging islands of the batteries of electric vehicles 1.
- This adapted electric current (outgoing) is a direct current. .
- the power station 100 has a voltage U which is always greater than the charging voltage of electric vehicles over a range of the order of 120 to 1500 Volts (V).
- the power station 100 is sized to deliver a predetermined electrical power, for example 0.3 to 3 Megawatts (MW).
- the power station 100 comprises an enclosure 105 inside which the electric converter 101 is housed.
- the enclosure 105 is for example of the order of 20 to 100 cubic meters (m 3 ) for a mass of less than 20 tonnes. . It can be made from a reconditioned freight container.
- the power station 100 can thus be transported easily.
- the enclosure 105 is fixed to the floor in any suitable manner. According to one example, this fixing does not require major preliminary earthworks.
- the power station 100 can thus be equipped with all the equipment required to perform an electrical conversion and comply with safety standards and constraints.
- the enclosure 105 is provided with an access door allowing access to all of the interior components. Access can be reserved for authorized personnel by a dedicated access control system.
- the power station 100 can in particular include a cooling system (for example, ventilation and / or air conditioning), security systems (for example detectors of heat and / or smoke), thermal and / or acoustic insulation, safety accessories such as a fire extinguisher.
- the power station 100 is connected upstream to one or more sources of electrical energy 110.
- Electric converter 101 converts electric current from the electric power source into an electric current source suitable for charging islands of electric vehicles.
- the source of electrical energy 110 may in particular be the high voltage electrical network 110-1.
- the power station then comprises a converter suitable for converting the electric current of the electric network 110-1 into the electric current in direct current at the voltage U.
- the source of electrical energy 110 may in particular be the low voltage electrical network.
- the power station then comprises a converter suitable for converting the electric current of the low-voltage electric network into the electric current in direct current at the voltage U.
- the source of electrical energy 110 can be an alternating source of electrical energy.
- the electrical power source 110 may be a field of photovoltaic panels 110-3.
- the power station then comprises a converter adapted to convert the electric current of the field of voltaic panels into the electric current in direct current at the voltage U.
- the electrical power source 110 can be a wind turbine field.
- the power station then includes a converter suitable for converting the alternating electric current from the wind turbine field into direct current electric current at voltage U.
- the electrical power source 110 may be traction power for trams or subways.
- the power station then comprises a converter suitable for converting this electric current into the electric current in direct current at the voltage U.
- the source of electrical energy 110 may be an electrical storage 110-2.
- the power station then comprises a converter adapted to convert this electrical current into the electrical current in direct current at the voltage U.
- the source of electrical energy 110 may be a tidal turbine.
- the power station then comprises a converter suitable for converting this electric current into the electric current in direct current at the voltage U.
- the power station 100 can be connected to a plurality of electrical energy sources having different electrical characteristics, namely any voltage, power and form, in particular chosen from a high electrical network.
- voltage 110-1 a low-voltage electrical network, a field of photovoltaic panels 110-3, a field of wind turbines, traction energy for trams or subways, electrical storage 110-2, a tidal turbine.
- the power station 100 then comprises a converter adapted to each source of electrical energy, and converting the incoming electrical energy into a single direct current source at voltage U.
- the different direct currents at voltage U are added, in the power station 100, on a device 102 which provides a single source of charging current for electric vehicles.
- the power station 100 comprises a controller 104 adapted to select the energy source or sources according to predefined priority rules.
- a predefined priority rule provides for the priority selection of an alternative energy source if it produces energy.
- the controller 104 cuts or limits the incoming electric current from certain non-priority energy sources.
- these predefined rules take into account the demand for energy from electric vehicles.
- the power station 100 is made modular. It includes three distinct modules.
- a central module is used for the actual energy conversion, and includes all the associated support functions (cooling, security, etc.). This central module will be a module common to all the charging stations.
- An upstream module is used in accordance with the regulations to ensure the connection of the central module to each of the different energy sources available. This upstream module will therefore be distinct according to the embodiments.
- a downstream module is used to ensure the connection of the central module to the collective load islands 300 or to the individual load stations 200. The upstream and downstream modules will typically depend on local standards at the location where the power station is located. For the same central module, an upstream module can be interchanged with another upstream module to take into account different energy sources.
- a downstream module can be interchanged with another downstream module to take into account different energy supply configurations.
- the mechanical and electrical connection between the central module on the one hand and the upstream and / or downstream modules on the other hand are standardized and simple.
- a collective load island 300 is sized with a predetermined power.
- a collective load island 300 is sized for a power of the order of 30 kW to 1000 kW.
- a collective charging island 300 charges one or more electric vehicles, it is supplied electrically by the power station 100.
- a collective load island 300 takes the form of an electrical cabinet with a volume of between 1 and 10 cubic meters. It is fixed to the ground in any suitable manner. It may include a dedicated cooling system.
- a collective charging island 300 comprises an input interface electrically connected (by wire - cables 130) to the power station 100, so as to receive therefrom an incoming electric current at the voltage U.
- a collective charging island 300 comprises an output interface adapted to be electrically connected, simultaneously, to a plurality of electric vehicles.
- a collective charging island 300 can be connected to a number of electric vehicles up to a maximum number of electric vehicles. The maximum number of electric vehicles on the collective charging island 300 can range from two to sixteen, for example. This does not prevent, in certain configurations, a collective charging island 300 from being connected to a single electric vehicle.
- a plurality of individual charging locations can be defined for each collective charging island 300.
- An individual charging location comprises at least one electric cable running from the collective charging island 300 to a vehicle. to charge, and an interface for connection to the electric vehicle.
- the buses are adapted to be charged by contact and by direct current by a pantograph (not shown).
- the collective load island 300 can take several alternative configurations.
- the collective charging island 300 is suitable for charging a single electric vehicle.
- the conversion system 301 of the collective load island 300 converts the incoming electric current, coming from the power station 100, into a direct current electric current of intensity (expressed in Amperes (A)). included for example in the interval] 0; 300 A]
- the electric current is delivered by the conversion system 301 of the charging island 300.
- the quantity of current supplied to the electric vehicle by the device 302 is determined as a function of the current value requested by the vehicle and this up to 'to the maximum current value delivered to the charging island 300 by the charging station 100.
- the collective charging island 300 is suitable for simultaneously charging a plurality of electric vehicles.
- the conversion system of the collective load island 300 converts the incoming electric current, coming from the power station 100, into a plurality of electric currents in direct current, of intensity included for example in the interval] 0; 200 A]
- the quantity of current supplied to the electric vehicle by the device 302 is determined as a function of the value of current requested by the vehicle and of the quantity of current available on the whole of the charging island 300.
- a plurality of electric vehicles can be charged simultaneously.
- the load island 300 can handle the load of multiple electric vehicles for which the total electric current requirement is greater than the amount of current available at the input of the load island 300.
- a controller 304 of the charging island 300 is able to control the device 302 so as to either distribute the quantity of current delivered to each, or to distribute the charging process of the electric vehicles over time.
- the collective charging island 300 is also suitable for communicating with each electric vehicle connected to it, and in particular with the battery management system of each electric vehicle connected to it.
- the electric cable connecting the collective charging island 300 to the electric vehicle also includes a CAN data bus link (for the English expression "controller area network"), allowing the collective charging island 300 and vehicles to communicate.
- the information transmitted includes for example at least the existence or not of an electrical connection between the collective charging island 300 and the electric vehicle characterized by its charging location.
- the information transmitted can also include an identifier of the vehicle.
- the electric vehicle also communicates to the collective charging island 300 permanently its need for instantaneous charging current of its battery.
- Another information stored in memory is an instant of arrival time of the electric vehicle at the collective charging island 300, determined by a clock of the collective charging island 300, and associated with the location at which the electric vehicle in question is connected. This arrival time is for example determined when detecting the connection of the electric vehicle to the collective charging island 300.
- the controller 304 is adapted to place the collective load island 300 in one of the configurations.
- the controller 304 accesses, in memory, stored information relating to the number of electric vehicles connected to the collective load island 300.
- the controller 304 determines the configuration of the collective load island 300.
- the controller 304 of the collective charging 300 stores in memory the information relating to the identifier of the charging location which is connected to the collective charging island 300, thus each charging location comprising a vehicle to be charged which receives an electric charging current.
- the conversion system can take a number of configurations which corresponds to the number of vehicles that can be loaded simultaneously by the collective load island 300. For example, if the number of vehicles that can be loaded be charged simultaneously by the collective charging island 300 is four, the conversion system can take four different configurations: a first configuration where an electric vehicle is charged, a second configuration where two electric vehicles are charged simultaneously, a third configuration where three electric vehicles are charged simultaneously and a fourth configuration where four electric vehicles are charged simultaneously. It will be observed that, when we speak here of configuration, we are not limited to which particular location (s) receive the electric charge, nor to the value of the power delivered to each location. Thus, the conversion system is configured to deliver the desired number of electric charge currents.
- this or these charging currents are routed to the charging locations requiring them.
- the conversion system assumes a configuration in which it delivers electric charging currents at the values required by each of the vehicles. electrical, and a switching system is used to route these electrical charging currents to locations 331 -n through 338-n.
- the different currents delivered to the locations 331 -n to 338-n can have the same value, but also have different values between them, but also different values of the quantities of current requested by the vehicle. This configuration makes it possible to simultaneously charge over a longer period of all the vehicles present, but also to charge some of these vehicles while keeping the others on standby, in order to charge them in sequence.
- the placement of collective load island 300 in a particular configuration is determined by controller 304 based on one or more predetermined rules stored in memory accessible by controller 304.
- a predetermined rule may take into account 'one and / or the other of the information available in memory, such as a vehicle identifier present in a charging location, the identifier of a charging location occupied by a vehicle, the charge level of the battery of a vehicle at a charging location, the time of arrival of the vehicle occupying a charging location.
- the memory of the collective charging island 300 can store other predefined information, for example a predetermined future time of end of charge and / or a desired level of charge at a predetermined future time.
- This information can be entered by the operator on a supervision system 400, and will be sent by telecommunication systems 106 to the memory of the collective load island 300.
- the operator defines that at 5 hours from morning, time of the start of service, vehicle batteries must be charged to at least 70% for efficient operation.
- the predetermined rule applied by the controller 304 also takes this information into account. Repeatedly, for example periodically, the rule is executed by the controller 304 of the collective load island 300 to determine the conversion configuration thereof.
- the charging system which has just been described can comprise several collective charging islands 300, as connected above, each connected to the power station 100.
- each connected to the power station 100 In the example presented, depending on the power available at the output of the power station 100, one can provide, depending on the embodiments, between one and five collective charging islands 300.
- the charging system can also include individual charging stations 200 (not all shown in Figure 1), which are electrically connected directly to the power station 100 (by wire - cables 120).
- an individual charging station 200 is sized for a power of the order of 15 kW to 1000 kW.
- An individual charging station 200 is adapted to electrically charge a single vehicle disposed at a charging location 231.
- the number of collective charging islands 300 and individual charging stations 200 connected to the power station 100 may represent an electrical energy requirement greater than what the power station 100 can deliver.
- the controller 104 of the power station 100 sends the necessary instructions to the controllers 204 of the individual load stations 200 and to the controllers 304 of the collective load islands 300, so that the energy consumption of all the individual load stations and Collective charging islands does not exceed the quantity of electrical energy that the power station 100 can deliver.
- An individual charging station 200 takes for example the form of an electrical cabinet with a volume of between 0.1 and 2 cubic meters. It is fixed to the ground in any suitable manner. Several individual work stations can be grouped together in the same structure.
- An individual charging station 200 comprises a single converter 201, an input interface electrically connected (by wire - cables 120) to the charging station. power 100, so as to receive therefrom an electric current entering at voltage U.
- an individual charging station 200 comprises an output interface adapted to be electrically connected to a single electric vehicle.
- An individual charging station 200 comprises at least one electric cable going from the electrical cabinet to an electric vehicle to be charged, and a connection interface to the electric vehicle. The interface for connecting to the electric vehicle can also be a pantograph.
- the individual charging station 200 includes a direct current / direct current converter 201, which converts the incoming electric current from the power station 100 into an outgoing electric current suitable for charging the electric vehicle.
- the individual charging station 200 is also suitable for communicating with each electric vehicle which is connected to it.
- the electric cable also includes a CAN data bus link (for the English expression "controller area network"), allowing the individual charging station 200 and the vehicle to communicate.
- the information can be transmitted by means of a proximity microwave link.
- the information transmitted includes for example at least the existence or not of an electrical connection between the individual charging station 200 and the electric vehicle 1.
- the individual charging station 200 comprises a controller 204 suitable for controlling the charging of the electric vehicle and acquiring the data transmitted from this electric vehicle.
- connection between the power station 100 and the collective charging island (s) 300, and / or the individual charging station (s) 200 also comprises a communication of information.
- the controller 104 of the power station 100 communicates, through this intermediary, with the controller 304 of each collective load island 300 and the controller 204 of each individual load station, repeatedly.
- the transmission of information includes, for example, the communication of the identifier of the charging location which is being charged, a charge status transmitted from the controllers of each collective charging island 300 and the controller of each charging station. individual 200 to the controller 104 of the power station 100. It also includes the identifiers of the electric vehicles.
- the controller 104 of the power station 100 has, in real time, information relating to the loads in progress at the various stations / load islands, or even at the various load locations. If necessary, this information can be stored in a memory, as well as the time associated with the information, supplied by a clock of the power station 100. [77] According to certain embodiments, the controller 304 of each collective load island 300 communicates to the controller 104 of the power station 100 information relating to an electrical power requested at the level of the collective load island 300.
- the controller 104 of the power station 100 can also access a load instruction.
- the charge setpoint is for example entered in a memory of the power station 100 by an operating operator.
- the controller 104 determines the charging priorities as a function of the schedules of connection to the charging islands 300 of the electric vehicles.
- the instructions are then redistributed to the controllers 304 which locally manage the load of each of the vehicles connected to them.
- the controller determines the load capacities available for the individual load islands 200 and transmits to each controller 204 an individual load instruction.
- a load instruction can be a so-called
- Controller 304 of the power station 100 stores, in an associated manner, for each location, the identifier of the location, the identifier of the vehicle present at the location, the time of arrival of the vehicle. in question in the location, and the status of the charge of the vehicle in question (completed, in progress, or to come). Controller 304 continuously monitors the charging of as many EVs as possible with charging status not “Completed", depending on the charging infrastructure configuration and their arrival time.
- a load instruction can be a so-called “last come, last gone” instruction, which can be constructed according to principles similar to the “first come, first gone” instruction described above for this purpose.
- a load instruction can be a so-called “first come, last gone” instruction, which can be constructed according to principles similar to the “first come, first gone” instruction described above for this purpose.
- a load instruction can be an instruction including a schedule. Under these conditions, the controller also takes into account a programmed departure time for electric vehicles. While the previous instructions will necessarily tend to charge electric vehicles as quickly as possible, this instruction can lead to electric vehicles not being charged as quickly as possible. This setpoint would therefore make it possible to adapt, for example, to a fluctuation in the availability of incoming energy. In this case, a schedule of the availability of the incoming energy, in particular from various energy sources, is taken into account by the controller 104.
- an instruction can be completed with an objective load status per vehicle. This additional instruction thus makes it possible to take into account the conditions of use of each vehicle when resuming service so as to maximize the vehicles recharged for a total available energy which is lower than what all the fully charged vehicles would have required.
- the controller 104 can take into account the logistical constraints of the configuration of the depot. In fact, in certain depots, for example, certain electric vehicles in certain locations cannot be put into service as long as certain other locations are free (in the case of compact parking lots in single file, for example).
- one or more of these instructions can be applied by a controller 304 of a collective load island 300.
- the electrical energy requirement of the number of individual charging stations 200 connected to the power station 100 may exceed the supply capacity of the latter.
- the controller 104 of the charging station 100 sends the necessary instructions to the controllers 204 of the individual charging stations 200, so that the energy consumption of all the individual charging stations does not exceed the amount of. electrical energy that the charging station 100 can deliver.
- the total maximum requirement of the charging islands 300 connected to the charging station 100 may exceed the total capacity thereof.
- the controller 104 of the charging station sends a limitation instruction to each or some of the controllers 304 of the charge islands 300 to set a new temporary limit.
- the load control is determined on the one hand at the level of the controller 104 of the power station 100 and on the other hand at the controllers 304 of each collective load island 300.
- the controller 104 of the power station can consider a collective charging island 300 as an individual charging station accepting a significant power.
- the controller 304 of the collective load island 300 is responsible for distributing this load between the different vehicles connected to the collective load island 300.
- the embodiment presented here allows electric vehicles to be parked at any location.
- the charging system supports the charging of electric vehicles, according to the programmed constraints. This makes the system easy to use for drivers and operating operators.
- the controller 104 adapts to the parking configuration of electric vehicles.
- controller 104 can receive information about an upcoming electric charge request from an electric vehicle 1 which is not yet parked.
- the controller 104 is adapted to interface with a communication system adapted to communicate with electric vehicles, for example by radio.
- the controller 104 can thus receive information relating to a future need for electrical charging.
- the information can include an identifier of the electric vehicle, an instantaneous charge level of the battery, a time of arrival.
- the information is transmitted to the controller 104 for example by the driver or by the electric vehicle which returns to the depot, or for example taken at an entry station in the depot.
- the controller 104 comprises a computerized guidance module which determines a location to be occupied by the impetrant electric vehicle.
- the location is determined according to predetermined rules: is the location available given the current occupancy? Is it accessible by road traffic from entrance station 12 given the current occupancy? Does charging the vehicle at the location allow it to fulfill the charging instructions?
- the computerized guidance module determines a charging location for the electric vehicle which optimizes the charging instruction, taking into account the information available. This determination can be made by simulating the electrical load of the fleet of vehicles taking into account the vehicle charging at various locations, and determining an optimal location, for example by minimizing a cost function.
- the computerized guidance module communicates to the electric vehicle the charging location it should occupy.
- the controller 104 of the charging station 100 controls a sign indicating the capacity of a charging location 331 to 338 to accommodate a vehicle, or even to assign a given vehicle a charging location. given via a digital display located on the parking space.
- the charging system may further include a user interface.
- the user interface makes it possible to present to an authorized user, a composite information of the locations and the charge level of the battery of an electric vehicle disposed in this respective location. This user interface thus allows a user (driver) to select a vehicle, arranged in a location, the battery charge level of which is sufficient for his mission.
- the electric cable connecting the electric vehicle to the collective charging island 300 or to the individual charging station 200 can be carried by the vehicle.
- the vehicle then connects to a dedicated socket on the collective charging island using this cable.
- the charging interfaces conforming to the standards, the electric charging can be carried out, at the level of the electric charge locations, by means of standard connections or by pantograph systems.
- such a charging system can also be supplied outside the depot, to take advantage of shorter vehicle availability times, for example at line terminuses where buses can park for a certain time before leaving for a new rotation.
- Telecommunications system 106 Electrical power source 110 Cable 120, 130 Controller 304
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Abstract
Description
Description Description
Titre de l’invention : STATION DE RECHARGE POUR FLOTTES DE VEHICULESTitle of the invention: CHARGING STATION FOR VEHICLE FLEETS
ELECTRIQUES ELECTRICAL
[1] DOMAINE DE L’INVENTION [1] FIELD OF THE INVENTION
[2] La présente invention se rapporte aux systèmes et aux procédés de charge électrique de systèmes électriques mobiles, notamment de flottes de véhicules électriques mobiles utilisés par des opérateurs de services. [2] The present invention relates to systems and methods for electrically charging mobile electrical systems, in particular fleets of mobile electric vehicles used by service operators.
[3] ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE [3] TECHNOLOGICAL BACKGROUND
[4] Plus précisément, l’invention se rapporte à un système de charge électrique de systèmes électriques mobiles, permettant la recharge de flottes de véhicules électriques mobiles utilisés par les opérateurs de services. [4] More specifically, the invention relates to an electrical charging system of mobile electrical systems, allowing the recharging of fleets of mobile electric vehicles used by service operators.
[5] Les collectivités ou les opérateurs proposent des services mettant en œuvre de nombreux véhicules lourds. Ces services peuvent être par exemple une offre de déplacement ou d’enlèvement des ordures. Pour ce faire ces organisations opèrent des véhicules avec des flottes qui ne sont pas forcément homogènes. Dans le cas des transports en commun, les opérateurs mettent en œuvre des flottes de nombreux véhicules. L’opération de véhicules électriques lourds en circulation urbaine et périurbaine présente un bilan carbone favorable par rapport aux véhicules à combustible fossile et aux véhicules individuels. [5] Communities or operators offer services using many heavy vehicles. These services can be, for example, a travel or garbage collection offer. To do this, these organizations operate vehicles with fleets that are not necessarily homogeneous. In the case of public transport, operators operate fleets of many vehicles. The operation of heavy electric vehicles in urban and peri-urban traffic has a favorable carbon footprint compared to fossil fuel vehicles and private vehicles.
[6] Dans le cas particulier des réseaux de transport en commun de forte capacité, ceux- ci s’appuient sur des infrastructures ferroviaires. Il est classique de compléter ces infrastructures avec des réseaux de véhicules non ferrés, qui utilisent les infrastructures de circulation routière. Si le transport en commun ferroviaire est depuis longtemps électrique, car cette alimentation en énergie se prête bien au ferroviaire, à l’exception des trolleybus, peu répandus, les réseaux de transport en commun non ferrés utilisent encore souvent des véhicules à moteurs à combustion. [6] In the particular case of high-capacity public transport networks, these rely on rail infrastructure. It is conventional to complete these infrastructures with networks of non-rail vehicles, which use road traffic infrastructures. While rail public transport has long been electric, because this energy supply lends itself well to rail, with the exception of trolleybuses, which are not widely used, non-rail public transport networks still often use combustion engine vehicles.
[7] Il est tentant d’améliorer encore le bilan carbone de nombreux véhicules d’un service urbain en remplaçant les véhicules à moteur à combustion par des véhicules à moteur électrique. Toutefois, remplacer un réseau de véhicules à moteur à combustion par des véhicules électriques représente un investissement très important. Par conséquent, concrètement, cette approche est encore très peu utilisée. Outre le renouvellement du parc de véhicules, il faut prévoir des installations conséquentes pour fournir l’énergie électrique permettant de charger électriquement les véhicules, et ce d’autant plus qu’une grande majorité des véhicules aura besoin d’être chargée tous en même temps, en dehors des horaires d’exploitation, pendant un laps de temps assez court, typiquement la nuit. [7] It is tempting to further improve the carbon footprint of many urban service vehicles by replacing vehicles with combustion engines with vehicles with electric motors. However, replacing a network of combustion engine vehicles with electric vehicles represents a very significant investment. Consequently, in practice, this approach is still very little used. In addition to the renewal of the fleet of vehicles, it is necessary to provide for substantial installations to supply the electrical energy allowing the vehicles to be charged electrically, and this all the more so as a large Most vehicles will need to be charged all at the same time, outside of operating hours, for a fairly short period of time, typically at night.
[7a] Les documents GB 2 565603, CA 3069797 et US 2019/372,465 décrivent des systèmes de charge électrique modulaires en vue de charger une pluralité de systèmes électriques mobiles. De tels systèmes ne sont toutefois pas suffisamment flexibles. [7a] The documents GB 2 565603, CA 3069797 and US 2019 / 372,465 describe modular electrical charging systems for charging a plurality of mobile electrical systems. However, such systems are not flexible enough.
[8] L’invention vise ainsi à faciliter l’installation de véhicules électriques de transport en commun au sein des collectivités urbaines. [8] The invention thus aims to facilitate the installation of electric public transport vehicles in urban communities.
[9] RESUME DE L’INVENTION [9] SUMMARY OF THE INVENTION
[10] Ainsi, l’invention se rapporte à un système de charge électrique d’une pluralité de systèmes électriques mobiles comprenant chacun au moins une batterie adaptée pour alimenter électriquement un appareil électrique du système électrique, le système de charge électrique comprenant : [10] Thus, the invention relates to an electrical charging system of a plurality of mobile electrical systems each comprising at least one battery suitable for electrically supplying an electrical device of the electrical system, the electrical charging system comprising:
- une station de puissance comprenant au moins un premier convertisseur électrique adapté pour convertir un courant électrique en provenance d’au moins une première source d’énergie électrique en un courant électrique en courant continu, - a power station comprising at least a first electrical converter suitable for converting an electrical current from at least a first source of electrical energy into an electrical current in direct current,
- au moins un premier ilôt de charge collectif, distant de la station de puissance, un deuxième ilôt de charge collectif, distant de la station de puissance et du premier ilôt de charge collectif, chaque ilôt de charge collectif étant alimenté électriquement par la station de puissance par voie filaire, et comprenant une pluralité d’emplacements de charge adaptés chacun individuellement pour charger électriquement un desdits systèmes électriques mobiles, chaque ilôt de charge collectif comprenant un système de conversion électrique adapté pour convertir un courant électrique entrant en provenance de la station de puissance en un courant électrique sortant adapté pour charger électriquement des batteries des systèmes électriques mobiles, chaque ilôt de charge collectif étant adapté pour prendre alternativement une première configuration dans laquelle le système de conversion électrique convertit le courant électrique entrant en un premier nombre de courants électriques sortant chargeant électriquement chacun respectivement un unique système électrique mobile associé à un emplacement de charge de l’ilot de charge collectif respectif, et une deuxième configuration dans laquelle le système de conversion électrique convertit le courant électrique entrant en un deuxième nombre de courants électriques sortants chargeant électriquement chacun respectivement un unique système électrique mobile associé à un emplacement de charge, dans lequel les premier et deuxième nombres sont différents, chaque ilôt de charge collectif comprenant un contrôleur adapté pour recevoir une information de l’ensemble des systèmes électriques mobiles associés à cet ilôt de charge collectif, et à sélectionner la configuration de cet ilôt de charge collectif en fonction desdites informations. - at least a first collective charging island, remote from the power station, a second collective charging island, remote from the power station and from the first collective charging island, each collective charging island being supplied electrically by the charging station wired power, and comprising a plurality of charging locations each individually adapted to electrically charge one of said mobile electrical systems, each collective charging island comprising an electrical conversion system adapted to convert an incoming electrical current from the charging station. power into an outgoing electric current suitable for electrically charging batteries of mobile electric systems, each collective charging island being adapted to alternately take a first configuration in which the electric conversion system converts the incoming electric current into a first number of outgoing electric currents charging electrically each respectively a single mobile electrical system associated with a charging location of the respective collective charging island, and a second configuration in which the electrical conversion system converts the incoming electric current into a second number of outgoing electric currents electrically charging each respectively a single mobile electrical system associated with a charging location, in which the first and second numbers are different, each collective charging island comprising a controller adapted to receive information from all of the mobile electrical systems associated with this charging island collective, and in selecting the configuration of this collective load island as a function of said information.
[10a] La station de puissance comprend un contrôleur adapté pour recevoir une information de l’ensemble des contrôleurs de chaque ilôt de charge collectif, et à déterminer le courant électrique entrant destiné à chaque ilôt de charge collectif, la station de puissance comprend au moins un deuxième convertisseur électrique adapté pour convertir un courant électrique en provenance d’une deuxième source d’énergie électrique en le courant électrique en courant continu, et le contrôleur de la station de puissance est adapté pour déterminer le courant électrique entrant destiné à chaque ilôt de charge collectif à partir en outre d’informations en provenance de chaque source d’énergie. [10a] The power station comprises a controller adapted to receive information from all the controllers of each collective load island, and to determine the incoming electric current intended for each collective load island, the power station comprises at least a second electric converter adapted to convert an electric current from a second source of electric power into the electric current in direct current, and the controller of the power station is adapted to determine the incoming electric current intended for each island of collective load from further information from each energy source.
[11] Grâce à ces dispositions, il est proposé une solution modulaire, capable de gérer la quantité d’énergie électrique disponible afin de recharger efficacement une flotte de véhicules électriques de façon à ce que celle-ci soit disponible pendant les horaires de service, et suffisamment compacte de façon à ce que les adaptations des infrastructures soient en adéquation avec le nombre de véhicules électriques en opération. Cette solution permet de commencer à équiper une collectivité, en parallèle de la transition du parc de véhicules existants, et permet un remplacement du parc de véhicules adapté au rythme des investissements. [11] Thanks to these provisions, a modular solution is proposed, capable of managing the quantity of electric energy available in order to efficiently recharge a fleet of electric vehicles so that it is available during operating hours, and sufficiently compact so that infrastructure adaptations are in line with the number of electric vehicles in operation. This solution makes it possible to start equipping a local authority, in parallel with the transition of the existing fleet of vehicles, and allows a replacement of the fleet of vehicles adapted to the pace of investments.
[11a] De plus, ces dispositions permettent d’adapter différentes sources de puissance électriques disponibles, de possiblement différentes natures, aux besoins de recharge, à une configuration de besoin donné. [11a] In addition, these arrangements make it possible to adapt different available electrical power sources, of possibly different types, to recharging needs, to a given need configuration.
[12] Selon différents aspects, il est possible de prévoir l’une et/ou l’autre des dispositions ci-dessous. [12] According to various aspects, it is possible to provide for one and / or the other of the provisions below.
[13] (vide) [13] (empty)
[14] Selon une réalisation, le système de charge comprend en outre au moins un poste de charge individuel, distant de tout ilôt de charge collectif, alimenté électriquement par la station de puissance par voie filaire, adapté pour charger électriquement un desdits systèmes électriques mobiles associé à un emplacement de charge, le poste de charge individuel comprenant un système de conversion électrique adapté pour convertir un courant électrique entrant en provenance de la station de puissance en un courant électrique sortant adapté pour charger électriquement une batterie d’un système électrique mobile. [14] According to one embodiment, the charging system further comprises at least one individual charging station, remote from any collective charging island, electrically powered by the power station by wire, suitable for electrically charging one of said mobile electrical systems. associated with a charging location, the individual charging station comprising an electrical conversion system adapted to convert an incoming electrical current from the power station into an outgoing electrical current suitable for electrically charging a battery of a mobile electrical system.
[15] Selon une réalisation, le contrôleur de la station de puissance est adapté pour déterminer en outre le courant électrique entrant destiné à chaque poste de charge individuel à partir desdites informations reçues de l’ensemble des contrôleurs. [16] (vide) [15] According to one embodiment, the controller of the power station is adapted to further determine the incoming electric current intended for each individual charging station from said information received from all of the controllers. [16] (empty)
[17] Selon une réalisation, le contrôleur de la station de puissance est adapté pour déterminer en outre le courant électrique entrant destiné à chaque poste de charge individuel, à partir des informations en provenance de chaque source d’énergie. [17] According to one embodiment, the power station controller is adapted to further determine the incoming electric current intended for each individual charging station, from information from each energy source.
[18] Selon une réalisation, la station de puissance comprend une pluralité de convertisseurs électriques associés, respectivement chacun à une source d’énergie électrique choisie parmi une alimentation électrique secteur haute tension, une alimentation électrique secteur basse tension, une source d’énergie électrique alternative éolienne, hydrolienne, photo-voltaïque, une énergie de traction de véhicule. [18] According to one embodiment, the power station comprises a plurality of electrical converters associated, respectively each with an electrical energy source chosen from among a high voltage mains power supply, a low voltage mains power supply, a source of electrical energy alternative wind turbine, tidal turbine, photovoltaic, vehicle traction energy.
[19] Selon une réalisation, la station de puissance est installée dans un conteneur déplaçable contenant en outre une isolation thermique, une isolation acoustique et des dispositifs de sécurité. [19] According to one embodiment, the power station is installed in a movable container further containing thermal insulation, sound insulation and safety devices.
[20] Selon une réalisation, la station de puissance comprend un module central comprenant le convertisseur électrique, un module amont interchangeable adapté aux sources d’énergie, et un module aval interchangeable adapté aux ilôts de charge collectifs. [20] According to one embodiment, the power station comprises a central module comprising the electrical converter, an interchangeable upstream module suitable for energy sources, and an interchangeable downstream module suitable for collective load islands.
[21] Selon une réalisation, le courant électrique en courant continu de la station de puissance présente une tension comprise entre 500 et 1500 Volts. [21] According to one embodiment, the direct current electric current of the power station has a voltage of between 500 and 1500 volts.
[22] Selon un autre aspect, l’invention se rapporte à une infrastructure de charge électrique comprenant une pluralité de systèmes de charge disposés en plusieurs emplacements distants, les systèmes de charge étant adaptés pour charger des véhicules électriques circulant entre les systèmes de charge. [22] According to another aspect, the invention relates to an electric charging infrastructure comprising a plurality of charging systems arranged at several remote locations, the charging systems being adapted to charge electric vehicles circulating between the charging systems.
[23] Selon un autre aspect, l’invention se rapporte à un procédé de charge électrique d’une pluralité de systèmes électriques mobiles comprenant chacun au moins une batterie adaptée pour alimenter électriquement un appareil électrique du système électrique, le procédé de charge électrique comprenant : [23] According to another aspect, the invention relates to a method of electrically charging a plurality of mobile electric systems each comprising at least one battery suitable for electrically supplying an electric device of the electric system, the electric charging method comprising :
- au moins un premier et un deuxième convertisseurs électriques d’une station de puissance convertissent un courant électrique en provenance d’au moins une première et une deuxième sources d’énergie électrique, respectivement, en un courant électrique en courant continu, - at least a first and a second electrical converter of a power station convert an electrical current from at least a first and a second electrical energy source, respectively, into a direct current electrical current,
- un contrôleur d’au moins un premier ilôt de charge collectif, distant de la station de puissance, alimenté électriquement par la station de puissance par voie filaire, comprenant une pluralité d’emplacements de charge adaptés chacun individuellement pour charger électriquement un desdits systèmes électriques mobiles, ledit premier ilôt de charge collectif comprenant un système de conversion électrique adapté pour convertir un courant électrique entrant en provenance de la station de puissance en un courant électrique sortant adapté pour charger électriquement des batteries des systèmes électriques mobiles, reçoit une information de l’ensemble des systèmes électriques mobiles associés audit premier ilôt de charge collectif, et sélectionne une configuration du premier ilôt de charge collectif en fonction desdites informations parmi : a controller of at least a first collective charging island, remote from the power station, supplied electrically by the power station by wire, comprising a plurality of charging locations each individually adapted to electrically charge one of said electrical systems mobile, said first collective load island comprising an electrical conversion system adapted to convert an incoming electric current from the power station into a suitable outgoing electric current to electrically charge batteries of mobile electrical systems, receives information from all of the mobile electrical systems associated with said first collective charging island, and selects a configuration of the first collective charging island as a function of said information from among:
. une première configuration dans laquelle le système de conversion électrique convertit le courant électrique entrant en un premier nombre de courants électriques sortants chargeant électriquement chacun respectivement un unique système électrique mobile associé à un emplacement de charge, et . a first configuration in which the electric conversion system converts the incoming electric current into a first number of outgoing electric currents each respectively electrically charging a single mobile electric system associated with a charging location, and
. une deuxième configuration dans laquelle le système de conversion électrique convertit le courant électrique entrant en un premier nombre de courants électriques sortants chargeant électriquement chacun respectivement un unique système électrique mobile associé à un emplacement de charge, le premier nombre étant différent du deuxième nombre, . a second configuration in which the electric conversion system converts the incoming electric current into a first number of outgoing electric currents each respectively electrically charging a single mobile electric system associated with a charging location, the first number being different from the second number,
- un contrôleur d’au moins un deuxième ilôt de charge collectif, distant de la station de puissance et du premier ilôt de charge collectif, alimenté électriquement par la station de puissance par voie filaire, comprenant une pluralité d’emplacements de charge adaptés chacun individuellement pour charger électriquement un desdits systèmes électriques mobiles, le deuxième ilôt de charge collectif comprenant un système de conversion électrique adapté pour convertir un courant électrique entrant en provenance de la station de puissance en un courant électrique sortant adapté pour charger électriquement des batteries des systèmes électriques mobiles, reçoit une information de l’ensemble des systèmes électriques mobiles associés au deuxième ilôt de charge collectif, et sélectionne une configuration du deuxième ilôt de charge collectif en fonction desdites informations parmi :- a controller of at least a second collective charging island, remote from the power station and from the first collective charging island, supplied electrically by the power station by wire, comprising a plurality of charging locations each individually adapted for electrically charging one of said mobile electric systems, the second collective charging island comprising an electric conversion system adapted to convert an incoming electric current from the power station into an outgoing electric current suitable for electrically charging batteries of the mobile electric systems , receives information from all the mobile electrical systems associated with the second collective load island, and selects a configuration of the second collective load island as a function of said information from among:
. une première configuration dans laquelle le système de conversion électrique convertit le courant électrique entrant en un premier nombre de courants électriques sortants chargeant électriquement chacun respectivement un unique système électrique mobile associé à un emplacement de charge, et . a first configuration in which the electric conversion system converts the incoming electric current into a first number of outgoing electric currents each respectively electrically charging a single mobile electric system associated with a charging location, and
. une deuxième configuration dans laquelle le système de conversion électrique convertit le courant électrique entrant en un premier nombre de courants électriques sortants chargeant électriquement chacun respectivement un unique système électrique mobile associé à un emplacement de charge, le premier nombre étant différent du deuxième nombre, . a second configuration in which the electric conversion system converts the incoming electric current into a first number of outgoing electric currents each respectively electrically charging a single mobile electric system associated with a charging location, the first number being different from the second number,
- un contrôleur reçoit une information de l’ensemble des contrôleurs de chaque ilôt de charge collectif et des informations en provenance de chaque source d’énergie, et détermine le courant électrique entrant destiné à chaque ilôt de charge collectif à partir de ces informations. - a controller receives information from all the controllers of each collective load island and information from each energy source, and determines the incoming electric current intended for each collective load island from this information.
[24] BREVE DESCRIPTION DES DESSINS [25] Des modes de réalisation de l’invention seront décrits ci-dessous par référence aux dessins, décrits brièvement ci-dessous : [24] BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS [25] Embodiments of the invention will be described below with reference to the drawings, described briefly below:
[26] [Fig. 1] représente schématiquement en vue de dessus en perspective l’implantation d’un système de charge selon un mode de réalisation de l’invention. [26] [Fig. 1] schematically shows a top perspective view of the implementation of a charging system according to one embodiment of the invention.
[27] Sur les dessins, des références identiques désignent des objets identiques ou similaires. L’indication portée à droite d’un tiret et d’un numéro d’ordre indique la répétition d’objets techniques identiques ou similaires dans l’architecture. [27] In the drawings, identical references designate identical or similar articles. The indication to the right of a dash and a sequence number indicates the repetition of identical or similar technical objects in the architecture.
[28] DESCRIPTION DETAILLEE [28] DETAILED DESCRIPTION
[29] La figure 1 représente schématiquement une infrastructure de charge électrique d’une flotte de systèmes électriques mobiles tels que, par exemple, des véhicules automobiles électriques. La flotte de véhicules automobiles électriques peut être une flotte de véhicules lourds. Il peut s’agir par exemple de véhicules d’enlèvement des déchets. Selon un autre exemple, il peut s’agir d’une flotte de véhicules électriques de transport en commun comme, selon un exemple, des bus électriques. Pour la présente description, un véhicule automobile est considéré « électrique » s’il comprend un moteur électrique adapté pour tracter le véhicule. Cette définition couvre donc également le cas de véhicules automobiles dits « hybrides », où l’énergie électrique de traction vient fournir une alternative à une autre énergie, notamment à un moteur à explosion alimenté par un carburant d’origine fossile. Dans le cas présent, est appelé de manière générale « bus », un véhicule de transport en commun que le moteur peut tracter sans être connecté de manière permanente à une source d’énergie électrique externe, contrairement aux trolleybus, aux tramways ou à certains trains qui ont besoin d’être reliés en permanence à une ligne électrique d’alimentation, par exemple par l’intermédiaire d’un pantographe. Un tel véhicule est donc assez flexible, car il peut emprunter un grand nombre de routes, ou de trajectoires d’une même route sans infrastructure spécifique le long de la route, et peut circuler sur des voies partagées avec d’autres véhicules. Selon certains exemples de réalisation, pendant les horaires de service, un tel véhicule parcourt de manière répétée un trajet identique (par exemple, une ligne de transport en commun, ou un parcours de ramassage). Si la description détaillée est donnée ci-dessous par référence à des bus électriques, elle peut s’appliquer à d’autres types de véhicules électriques fournissant d’autres services. [29] Figure 1 shows schematically an electrical charging infrastructure of a fleet of mobile electrical systems such as, for example, electric motor vehicles. The electric motor vehicle fleet can be a heavy vehicle fleet. These could be, for example, garbage collection vehicles. According to another example, it may be a fleet of electric public transport vehicles such as, according to one example, electric buses. For the present description, a motor vehicle is considered "electric" if it includes an electric motor suitable for towing the vehicle. This definition therefore also covers the case of so-called "hybrid" motor vehicles, where electric traction energy provides an alternative to another energy, in particular to an internal combustion engine powered by fossil fuel. In the present case, is generally called "bus", a public transport vehicle that the engine can tow without being permanently connected to an external source of electrical energy, unlike trolleybuses, trams or certain trains. which need to be permanently connected to an electrical supply line, for example by means of a pantograph. Such a vehicle is therefore quite flexible, since it can take a large number of roads, or trajectories of the same road without specific infrastructure along the road, and can travel on lanes shared with other vehicles. According to certain exemplary embodiments, during service hours, such a vehicle repeatedly travels an identical route (for example, a public transport line, or a collection route). While the detailed description is given below with reference to electric buses, it may apply to other types of electric vehicles providing other services.
[30] Les véhicules électriques, peuvent être conçus selon des normes qui sont publiques à la date de priorité de la présente demande de brevet. [30] Electric vehicles can be designed according to standards which are public at the priority date of the present patent application.
[31] Un tel véhicule électrique 1 comprend un moteur électrique, et une batterie intégrée adaptée pour générer, sur commande, un courant électrique alimentant le moteur électrique. Le moteur électrique génère une force de traction qui déplace le véhicule électrique. Un tel véhicule électrique 1 comprend également un système de charge adapté pour charger épisodiquement la batterie. Le système de charge comprend un système électronique de gestion de batterie embarqué adapté pour gérer le courant électrique entrant vers la batterie, et une interface de raccordement avec une infrastructure de charge extérieure au véhicule. L’interface de raccordement peut être une interface de raccordement avec contact, tel qu’un connecteur électrique compatible avec un connecteur électrique complémentaire, un pantographe, un rail au sol. L’interface de raccordement est adaptée pour recevoir un courant électrique de charge correspondant à un certain standard. Ainsi, le courant électrique de charge peut présenter diverses caractéristiques électriques, telles que définies dans le standard. Par exemple, le courant électrique de charge peut être un courant électrique continu. [31] Such an electric vehicle 1 comprises an electric motor, and an integrated battery suitable for generating, on command, an electric current supplying the electric motor. The electric motor generates a tractive force that moves the electric vehicle. Such electric vehicle 1 also comprises a charging system suitable for episodically charging the battery. The charging system comprises an on-board electronic battery management system suitable for managing the electric current entering the battery, and a connection interface with a charging infrastructure external to the vehicle. The connection interface can be a connection interface with contact, such as an electrical connector compatible with a complementary electrical connector, a pantograph, a ground rail. The connection interface is adapted to receive a load electric current corresponding to a certain standard. Thus, the electric charge current can have various electrical characteristics, as defined in the standard. For example, the electric charge current can be a direct electric current.
[32] La figure 1 représente schématiquement l’architecture d’une infrastructure de charge pour une flotte de véhicules électriques. Une telle installation peut être positionnée dans un dépôt. Les bus de la ville sont entreposés en un dépôt quand ils ne sont pas en service pendant une durée longue, c’est-à-dire, le plus souvent, la nuit. Un tel dépôt peut être commun à plusieurs lignes de bus. De plus, la ville peut disposer de plusieurs dépôts répartis sur le territoire. En variante ou en complément, il peut être nécessaire d’effectuer des charges en des points particuliers comme des terminus et/ou des pôles d’échanges, afin de maintenir un niveau de charge et d’autonomie des véhicules en opération. Par conséquent, l’infrastructure de charge peut, en variante ou en complément, être disposée sur l’espace public pour permettre la charge des véhicules électriques à des points stratégiques des parcours. [32] Figure 1 shows schematically the architecture of a charging infrastructure for a fleet of electric vehicles. Such an installation can be positioned in a depot. City buses are stored in a depot when they are not in use for a long period of time, that is, most often at night. Such a depot can be common to several bus lines. In addition, the city may have several depots spread over the territory. As a variant or in addition, it may be necessary to charge at particular points such as terminuses and / or interchange poles, in order to maintain a level of charge and autonomy of the vehicles in operation. Therefore, the charging infrastructure can, as a variant or in addition, be placed in public space to allow the charging of electric vehicles at strategic points of the routes.
[33] Par sa conception, l’invention présente un intérêt particulier en ce qu’elle permet de gérer la charge d’un nombre de véhicules électriques plus important que le nombre de véhicules qui pourraient être chargés simultanément avec une installation électrique composée de chargeurs individuels. En particulier, elle permet de ne pas modifier les programmes d’exploitation, et économise les procédures de gestion et de mouvements des véhicules qui seraient nécessaires avec des postes de charge individuels. [33] By its design, the invention is of particular interest in that it makes it possible to manage the charging of a greater number of electric vehicles than the number of vehicles which could be charged simultaneously with an electrical installation made up of chargers. individual. In particular, it makes it possible not to modify the operating programs, and saves the management procedures and vehicle movements that would be necessary with individual charging stations.
[34] Par sa modularité, l’invention, présente un intérêt particulier en ce qu’elle permet d’installer une infrastructure de charge multiple sans adaptation lourde des infrastructures existantes. Cette modularité permet d’adapter les infrastructures de charge à la configuration physique et à la configuration des sources principales d’alimentation électrique, mais aussi au nombre de véhicules électriques présents dans la flotte. Ce peut être notamment le cas pour une transition échelonnée d’une flotte de véhicules mus par d’autres formes d’énergie, notamment fossiles, vers une flotte de véhicules électriques. Ce peut être le cas si une ou plusieurs lignes de bus utilisent des bus électriques, alors que d’autres lignes de bus utilisent des bus mus par d’autres formes d’énergie, notamment fossiles. Une même ligne de bus peut utiliser uniquement des bus électriques, ou utiliser à la fois des bus électriques et des bus non électriques. [34] By its modularity, the invention is of particular interest in that it makes it possible to install a multiple load infrastructure without heavy adaptation of the existing infrastructures. This modularity makes it possible to adapt the charging infrastructures to the physical configuration and to the configuration of the main sources of electricity supply, but also to the number of electric vehicles present in the fleet. This may in particular be the case for a phased transition from a fleet of vehicles powered by other forms of energy, in particular fossils, to a fleet of electric vehicles. This may be the case if one or more bus lines use electric buses, while other bus lines use buses powered by other forms of energy, in particular fossils. A single bus line can use electric buses only, or use both electric and non-electric buses.
[35] Par sa compacité, l’invention présente un intérêt particulier de respecter l’ensemble des préconisations liées à l’environnement et à la sécurité et pouvoir être déployée et mise en œuvre sans grande modification des infrastructures existantes et sans occupation d’espaces normalement dévolus à d’autres fonctionnalités. [35] By virtue of its compactness, the invention is of particular interest in respecting all the recommendations relating to the environment and safety and being able to be deployed and implemented without major modification of existing infrastructures and without occupying spaces. normally reserved for other functionalities.
[36] Dans tous les cas, les véhicules, qu’ils soient électriques ou non, sont entreposés dans le dépôt de la figure 1 quand ils ne sont pas en service. Ce dépôt peut donc comprendre un grand nombre de places de stationnement, qui ne sont pas toutes représentées sur la figure 1. [36] In all cases, vehicles, whether electric or not, are stored in the depot shown in Figure 1 when not in use. This depot can therefore include a large number of parking spaces, which are not all shown in FIG. 1.
[37] Les véhicules à énergie fossile peuvent être stationnés n’importe où dans le dépôt.[37] Fossil fuel vehicles can be parked anywhere in the depot.
En cas de besoin en énergie, ils peuvent être alimentés à une station-service (essence) voisine. If there is a need for energy, they can be supplied at a nearby petrol station.
[38] La charge électrique en dépôt est, quant à elle, plus lente que la charge en énergie d’origine fossile. Aussi, il est préférable qu’un véhicule électrique passe une durée substantielle du temps où il n’est pas en service à être chargé électriquement. [38] The electrical charge on deposit is slower than the charge of fossil energy. Also, it is preferable that an electric vehicle spends a substantial amount of the time it is not in use being electrically charged.
[39] Pour cela, le dépôt est adapté pour permettre une charge électrique des véhicules électriques. [39] For this, the deposit is adapted to allow an electric charge of electric vehicles.
[40] Cela nécessite que certains emplacements du dépôt soient spécialement adaptés à la charge des véhicules électriques. Ainsi, certains emplacements de stationnement sont adaptés pour la charge de véhicules électriques. Cela n’empêche pas d’y voir stationner des véhicules non électriques. Toutefois, préférentiellement, les véhicules non électriques stationneront aux emplacements non adaptés à la charge de véhicules électriques. [40] This requires that certain locations of the depot be specially adapted to the charging of electric vehicles. Thus, some parking spaces are suitable for charging electric vehicles. This does not prevent non-electric vehicles from being parked there. However, preferably, non-electric vehicles will park in locations that are not suitable for charging electric vehicles.
[41] Pour la recharge des véhicules électriques dans l’espace urbain, celle-ci est effectuée soit à l’emplacement adapté de l’arrêt normal du véhicule, soit à des emplacements adaptés dédiés. [41] For recharging electric vehicles in urban areas, this is done either at the appropriate location for the normal stop of the vehicle, or at suitable dedicated locations.
[42] Les recharges dans l’espace urbain sont d’une durée beaucoup plus courte, de l’ordre de quelques minutes, et nécessitent une puissance instantanée plus élevée que la recharge longue en dépôt. [42] Charges in urban areas are much shorter in duration, in the order of a few minutes, and require higher instantaneous power than long charge in depot.
[43] Le système de charge de flotte comprend une station de puissance 100, qui sera décrite plus en détail ci-après, et au moins un ilôt de charge collectif 300, qui sera également décrit plus en détail ci-après. La présente description est donnée avec un unique ilôt de charge collectif 300. Cependant, en variante, le système de charge pourrait mettre en œuvre plusieurs ilôts de charge collectifs, comme représenté sur la figure 1, qui présentent alors les mêmes caractéristiques que l’ilot de charge collectif 300 qui va être décrit ici. L’ilot de charge collectif 300 est distant de la station de puissance 100 de quelques dizaines de mètres. L’ilot de charge collectif 300 est relié électriquement à la station de puissance 100 de manière filaire par des câbles 130. Selon les variantes, le système de charge de flotte peut également comprendre un ou plusieurs postes de charge individuels 200. Chaque poste de charge individuel 200 comprend un contrôleur 204 qui envoie au contrôleur 104 de la station de puissance 100 un appel de puissance. Chaque ilôt de charge collectif 300 comprend un contrôleur 304 qui envoie au contrôleur 104 de la station de puissance 100 un appel de puissance. Cet appel de puissance peut correspondre à la combinaison d’un appel de puissance d’une pluralité de véhicules électriques raccordés à l’ilot de charge collectif 300.[43] The fleet charging system comprises a power station 100, which will be described in more detail below, and at least one collective charging island 300, which will also be described in more detail below. The present description is given with a single collective charging island 300. However, as a variant, the charging system could implement several collective load islands, as shown in FIG. 1, which then have the same characteristics as the collective load island 300 which will be described here. The collective charging island 300 is distant from the power station 100 by a few tens of meters. The collective charging island 300 is electrically connected to the power station 100 in a wired manner by cables 130. Depending on the variants, the fleet charging system can also include one or more individual charging stations 200. Each charging station Individual 200 includes a controller 204 which sends to controller 104 of power station 100 a call for power. Each collective load island 300 includes a controller 304 which sends a power call to controller 104 of power station 100. This demand for power can correspond to the combination of a demand for power from a plurality of electric vehicles connected to the collective load island 300.
Le contrôleur 104 de la station de puissance 100 envoie une puissance électrique à chaque poste de charge individuel 200 et ilôt de charge collectif 300 en fonction des appels de charge reçus et de règles prédéterminées stockées au niveau de la station de puissance (fonction, par exemple, de la disponibilité de l’énergie). Le contrôleur 304 de l’ilot de charge collectif 300 répartit la puissance reçue vers les différents véhicules en fonction de règles prédéterminées au niveau de l’ilot de charge collectif 300. Power station 100 controller 104 sends electrical power to each individual charging station 200 and collective charging island 300 based on received load calls and predetermined rules stored at the power station (e.g. function). , energy availability). The controller 304 of the collective load island 300 distributes the received power to the different vehicles according to predetermined rules at the collective load island 300.
[44] La station de puissance 100 comprend au moins un convertisseur électrique 101 adapté pour convertir un courant électrique entrant en un courant électrique adapté pour les ilôts de charge des batteries des véhicules électriques 1. Ce courant électrique adapté (sortant) est un courant continu. Dans l’exemple présenté, il présente une tension U toujours supérieure à la tension de charge des véhicules électriques sur une plage de l’ordre de 120 à 1500 Volts (V). La station de puissance 100 est dimensionnée pour délivrer une puissance électrique prédéterminée, par exemple 0,3 à 3 Mégawatts (MW). La station de puissance 100 comprend une enceinte 105 à l’intérieur de laquelle est logé le convertisseur électrique 101. L’enceinte 105 fait par exemple de l’ordre de 20 à 100 mètres cubes (m3) pour une masse inférieure à 20 tonnes. Elle peut être réalisée à partir d’un conteneur de fret reconditionné. La station de puissance 100 peut ainsi être transportée facilement. L’enceinte 105 est fixée au sol de toute manière appropriée. Selon un exemple, cette fixation ne nécessite pas d’importants travaux préalables de terrassement. La station de puissance 100 peut ainsi être dotée de l’ensemble des équipements imposés pour réaliser une conversion électrique et respecter les normes et contraintes de sécurité. L’enceinte 105 est munie d’une porte d’accès permettant d’accéder à l’ensemble des composants intérieurs. L’accès peut être réservé à un personnel habilité par un système dédié de contrôle d’accès. La station de puissance 100 peut notamment comporter un système de refroidissement (par exemple, ventilation et/ou climatisation), des systèmes de sécurité (par exemple des détecteurs de chaleur et/ou de fumée), une isolation thermique et/ou acoustique, des accessoires de sécurité comme par exemple un extincteur. [44] The power station 100 comprises at least one electric converter 101 adapted to convert an incoming electric current into an electric current suitable for the charging islands of the batteries of electric vehicles 1. This adapted electric current (outgoing) is a direct current. . In the example presented, it has a voltage U which is always greater than the charging voltage of electric vehicles over a range of the order of 120 to 1500 Volts (V). The power station 100 is sized to deliver a predetermined electrical power, for example 0.3 to 3 Megawatts (MW). The power station 100 comprises an enclosure 105 inside which the electric converter 101 is housed. The enclosure 105 is for example of the order of 20 to 100 cubic meters (m 3 ) for a mass of less than 20 tonnes. . It can be made from a reconditioned freight container. The power station 100 can thus be transported easily. The enclosure 105 is fixed to the floor in any suitable manner. According to one example, this fixing does not require major preliminary earthworks. The power station 100 can thus be equipped with all the equipment required to perform an electrical conversion and comply with safety standards and constraints. The enclosure 105 is provided with an access door allowing access to all of the interior components. Access can be reserved for authorized personnel by a dedicated access control system. The power station 100 can in particular include a cooling system (for example, ventilation and / or air conditioning), security systems (for example detectors of heat and / or smoke), thermal and / or acoustic insulation, safety accessories such as a fire extinguisher.
[45] Comme discuté ci-dessus, la station de puissance 100 est raccordée, en amont à une ou plusieurs sources d’énergie électrique 110. [45] As discussed above, the power station 100 is connected upstream to one or more sources of electrical energy 110.
[46] Le convertisseur électrique 101 convertit le courant électrique provenant de la source d’énergie électrique en une source de courant électrique adaptée aux ilôts de charge des véhicules électriques. [46] Electric converter 101 converts electric current from the electric power source into an electric current source suitable for charging islands of electric vehicles.
[47] La source d’énergie électrique 110 peut notamment être le réseau électrique haute tension 110-1. La station de puissance comprend alors un convertisseur adapté pour convertir le courant électrique du réseau électrique 110-1 en le courant électrique en courant continu à la tension U. [47] The source of electrical energy 110 may in particular be the high voltage electrical network 110-1. The power station then comprises a converter suitable for converting the electric current of the electric network 110-1 into the electric current in direct current at the voltage U.
[48] La source d’énergie électrique 110 peut notamment être le réseau électrique basse tension. La station de puissance comprend alors un convertisseur adapté pour convertir le courant électrique du réseau électrique basse tension en le courant électrique en courant continu à la tension U. [48] The source of electrical energy 110 may in particular be the low voltage electrical network. The power station then comprises a converter suitable for converting the electric current of the low-voltage electric network into the electric current in direct current at the voltage U.
[49] La source d’énergie électrique 110 peut être une source d’énergie électrique alternative. Par exemple, la source d’énergie électrique 110 peut être un champ de panneaux photovoltaïques 110-3. La station de puissance comprend alors un convertisseur adapté pour convertir le courant électrique du champ de panneaux voltaïques en le courant électrique en courant continu à la tension U. [49] The source of electrical energy 110 can be an alternating source of electrical energy. For example, the electrical power source 110 may be a field of photovoltaic panels 110-3. The power station then comprises a converter adapted to convert the electric current of the field of voltaic panels into the electric current in direct current at the voltage U.
[50] En variante, la source d’énergie électrique 110 peut être un champ d’éoliennes. La station de puissance comprend alors un convertisseur adapté pour convertir le courant électrique alternatif du champ d’éoliennes en le courant électrique en courant continu à la tension U. [50] Alternatively, the electrical power source 110 can be a wind turbine field. The power station then includes a converter suitable for converting the alternating electric current from the wind turbine field into direct current electric current at voltage U.
[51] En variante, la source d’énergie électrique 110 peut être une énergie de traction de tramways ou métros. La station de puissance comprend alors un convertisseur adapté pour convertir ce courant électrique en le courant électrique en courant continu à la tension U. [51] Alternatively, the electrical power source 110 may be traction power for trams or subways. The power station then comprises a converter suitable for converting this electric current into the electric current in direct current at the voltage U.
[52] En variante, la source d’énergie électrique 110 peut être un stockage électrique 110- 2. La station de puissance comprend alors un convertisseur adapté pour convertir ce courant électrique en le courant électrique en courant continu à la tension U. [52] Alternatively, the source of electrical energy 110 may be an electrical storage 110-2. The power station then comprises a converter adapted to convert this electrical current into the electrical current in direct current at the voltage U.
[53] En variante, la source d’énergie électrique 110 peut être une hydrolienne. La station de puissance comprend alors un convertisseur adapté pour convertir ce courant électrique en le courant électrique en courant continu à la tension U. [54] Selon un mode de réalisation particulier, la station de puissance 100 peut être raccordée à une pluralité de sources d’énergie électrique présentant des caractéristiques électriques différentes, à savoir des tension, puissance et forme quelconques, notamment choisies parmi un réseau électrique haute tension 110-1, un réseau électrique basse tension, un champ de panneaux photovoltaïques 110-3, un champ d’éoliennes, une énergie de traction de tramways ou métros, un stockage électrique 110-2, une hydrolienne. La station de puissance 100 comprend alors un convertisseur adapté à chaque source d’énergie électrique, et convertissant l’énergie électrique entrante en une source de courant continu unique à la tension U. [53] As a variant, the source of electrical energy 110 may be a tidal turbine. The power station then comprises a converter suitable for converting this electric current into the electric current in direct current at the voltage U. [54] According to a particular embodiment, the power station 100 can be connected to a plurality of electrical energy sources having different electrical characteristics, namely any voltage, power and form, in particular chosen from a high electrical network. voltage 110-1, a low-voltage electrical network, a field of photovoltaic panels 110-3, a field of wind turbines, traction energy for trams or subways, electrical storage 110-2, a tidal turbine. The power station 100 then comprises a converter adapted to each source of electrical energy, and converting the incoming electrical energy into a single direct current source at voltage U.
[55] Les différents courants continus à la tension U sont additionnés, dans la station de puissance 100, sur un dispositif 102 qui fournit une source unique de courant de charge des véhicules électriques. [55] The different direct currents at voltage U are added, in the power station 100, on a device 102 which provides a single source of charging current for electric vehicles.
[56] Selon un mode de réalisation, la station de puissance 100 comprend un contrôleur 104 adapté pour sélectionner la ou les sources d’énergie selon des règles de priorité prédéfinies. Par exemple, une règle de priorité prédéfinie prévoit de sélectionner en priorité une source d’énergie alternative si celle-ci produit de l’énergie. Dans ce cas, pour une consommation électrique instantanée donnée au niveau de la station de puissance 100, le contrôleur 104 coupe ou limite le courant électrique entrant en provenance de certaines sources d’énergie non prioritaires. Le cas échéant, ces règles prédéfinies prennent en compte la demande en énergie en provenance des véhicules électriques. [56] According to one embodiment, the power station 100 comprises a controller 104 adapted to select the energy source or sources according to predefined priority rules. For example, a predefined priority rule provides for the priority selection of an alternative energy source if it produces energy. In this case, for a given instantaneous power consumption at the power station 100, the controller 104 cuts or limits the incoming electric current from certain non-priority energy sources. Where applicable, these predefined rules take into account the demand for energy from electric vehicles.
[57] Selon un exemple de réalisation, la station de puissance 100 est réalisée modulaire. Elle comprend trois modules distincts. Un module central est utilisé pour la conversion énergétique proprement dite, et comprend l’ensemble des fonctionnalités support associées (refroidissement, sécurité, etc...). Ce module central va être un module commun à toutes les stations de charge. Un module amont est utilisé en accord avec les réglementations pour assurer le raccordement du module central à chacune des différentes sources d’énergie disponibles. Ce module amont va donc être distinct selon les réalisations. Un module aval est utilisé pour assurer le raccordement du module central aux ilôts de charge collectifs 300 ou aux postes de charge individuels 200. Les modules amont et aval vont typiquement dépendre des standards locaux à l’endroit où la station de puissance est implantée. Pour un même module central, un module amont peut être interchangé avec un autre module amont pour prendre en compte différentes sources d’énergie. Pour un même module central, un module aval peut être interchangé avec un autre module aval pour prendre en compte différentes configurations de la fourniture d’énergie. La connexion mécanique et électrique entre le module central d’une part et les modules amont et/ou aval d’autre part sont standardisées et simples. [58] Un ilôt de charge collectif 300 est dimensionné avec une puissance prédéterminée. Par exemple, un ilôt de charge collectif 300 est dimensionné pour une puissance de l’ordre de 30 kW à 1000 kW. Quand un ilôt de charge collectif 300 charge un ou plusieurs véhicules électriques, il est alimenté électriquement par la station de puissance 100. [57] According to an exemplary embodiment, the power station 100 is made modular. It includes three distinct modules. A central module is used for the actual energy conversion, and includes all the associated support functions (cooling, security, etc.). This central module will be a module common to all the charging stations. An upstream module is used in accordance with the regulations to ensure the connection of the central module to each of the different energy sources available. This upstream module will therefore be distinct according to the embodiments. A downstream module is used to ensure the connection of the central module to the collective load islands 300 or to the individual load stations 200. The upstream and downstream modules will typically depend on local standards at the location where the power station is located. For the same central module, an upstream module can be interchanged with another upstream module to take into account different energy sources. For the same central module, a downstream module can be interchanged with another downstream module to take into account different energy supply configurations. The mechanical and electrical connection between the central module on the one hand and the upstream and / or downstream modules on the other hand are standardized and simple. [58] A collective load island 300 is sized with a predetermined power. For example, a collective load island 300 is sized for a power of the order of 30 kW to 1000 kW. When a collective charging island 300 charges one or more electric vehicles, it is supplied electrically by the power station 100.
[59] Un ilôt de charge collectif 300 prend par exemple la forme d’une armoire électrique de volume compris entre 1 et 10 mètres cubes. Il est fixé au sol de toute manière appropriée. Il peut comprendre un système de refroidissement dédié. Un ilôt de charge collectif 300 comprend une interface d’entrée raccordée électriquement (par voie filaire - câbles 130) à la station de puissance 100, de manière à recevoir de celle-ci un courant électrique entrant à la tension U. De plus, un ilôt de charge collectif 300 comprend une interface de sortie adaptée pour être raccordée électriquement, de manière simultanée, à une pluralité de véhicules électriques. Selon les exemples de réalisation, un ilôt de charge collectif 300 peut être raccordé à un nombre de véhicules électriques allant jusqu’à un nombre maximum de véhicules électriques. Le nombre maximum de véhicules électriques de l’ilot de charge collectif 300 peut aller de deux à seize, par exemple. Cela n’empêche pas, dans certaines configurations, un ilôt de charge collectif 300 d’être raccordé à un unique véhicule électrique. [59] A collective load island 300, for example, takes the form of an electrical cabinet with a volume of between 1 and 10 cubic meters. It is fixed to the ground in any suitable manner. It may include a dedicated cooling system. A collective charging island 300 comprises an input interface electrically connected (by wire - cables 130) to the power station 100, so as to receive therefrom an incoming electric current at the voltage U. In addition, a collective charging island 300 comprises an output interface adapted to be electrically connected, simultaneously, to a plurality of electric vehicles. According to the exemplary embodiments, a collective charging island 300 can be connected to a number of electric vehicles up to a maximum number of electric vehicles. The maximum number of electric vehicles on the collective charging island 300 can range from two to sixteen, for example. This does not prevent, in certain configurations, a collective charging island 300 from being connected to a single electric vehicle.
[60] Ainsi, une pluralité d’emplacements individuels de charge peut être définie pour chaque ilôt de charge collectif 300. Un emplacement individuel de charge comprend au moins un câble électrique allant de l’ilot de charge collectif 300 en direction d‘un véhicule électrique à charger, et une interface de connexion au véhicule électrique. Pour simplifier, ici, il est prévu que l’ensemble des véhicules électriques à charger au moyen du système de charge électrique présente une même interface de raccordement selon un standard de raccordement donné. Dans cet exemple, les bus sont adaptés pour être chargés par contact et en courant continu par un pantographe (non représenté). [60] Thus, a plurality of individual charging locations can be defined for each collective charging island 300. An individual charging location comprises at least one electric cable running from the collective charging island 300 to a vehicle. to charge, and an interface for connection to the electric vehicle. To simplify, here, it is expected that all electric vehicles to be charged by means of the electric charging system have the same connection interface according to a given connection standard. In this example, the buses are adapted to be charged by contact and by direct current by a pantograph (not shown).
[61] L’ilot de charge collectif 300 peut prendre plusieurs configurations alternatives. Selon une première configuration, l’ilot de charge collectif 300 est adapté pour charger un unique véhicule électrique. Dans cette configuration, le système de conversion 301 de l’ilot de charge collectif 300 convertit le courant électrique entrant, en provenance de la station de puissance 100, en un courant électrique en courant continu d’intensité (exprimée en Ampères (A)) comprise par exemple dans l’intervalle ]0 ; 300 A] Le courant électrique est délivré par le système de conversion 301 de l’ilot de charge 300. La quantité de courant fournie au véhicule électrique par le dispositif 302 est déterminée en fonction de la valeur de courant demandée par le véhicule et ce jusqu’à la valeur maximale de courant délivrée à l’ilot de charge 300 par la station de charge 100. [62] Selon une deuxième configuration, l’ilot de charge collectif 300 est adapté pour charger simultanément une pluralité de véhicules électriques. Dans cette configuration, le système de conversion de l’ilot de charge collectif 300 convertit le courant électrique entrant, en provenance de la station de puissance 100, en une pluralité de courants électriques en courant continu, d’intensité comprise par exemple dans l’intervalle ]0 ; 200 A] La quantité de courant fournie au véhicule électrique par le dispositif 302 est déterminée en fonction de la valeur de courant demandée par le véhicule et de la quantité de courant disponible sur l’ensemble de l’ilot de charge 300. Ainsi, dans cette configuration, une pluralité de véhicules électriques peut être chargés simultanément. [61] The collective load island 300 can take several alternative configurations. According to a first configuration, the collective charging island 300 is suitable for charging a single electric vehicle. In this configuration, the conversion system 301 of the collective load island 300 converts the incoming electric current, coming from the power station 100, into a direct current electric current of intensity (expressed in Amperes (A)). included for example in the interval] 0; 300 A] The electric current is delivered by the conversion system 301 of the charging island 300. The quantity of current supplied to the electric vehicle by the device 302 is determined as a function of the current value requested by the vehicle and this up to 'to the maximum current value delivered to the charging island 300 by the charging station 100. [62] According to a second configuration, the collective charging island 300 is suitable for simultaneously charging a plurality of electric vehicles. In this configuration, the conversion system of the collective load island 300 converts the incoming electric current, coming from the power station 100, into a plurality of electric currents in direct current, of intensity included for example in the interval] 0; 200 A] The quantity of current supplied to the electric vehicle by the device 302 is determined as a function of the value of current requested by the vehicle and of the quantity of current available on the whole of the charging island 300. Thus, in this configuration, a plurality of electric vehicles can be charged simultaneously.
[63] Dans la configuration de charges multiples, l’ilot de charge 300 peut gérer la charge de multiples véhicules électriques pour lesquels le besoin total en courant électrique est supérieur à la quantité de courant disponible en entrée de l’ilot de charge 300. Dans ce cas, un contrôleur 304 de l’ilot de charge 300 est en mesure de piloter le dispositif 302 de façon à soit répartir la quantité de courant délivrée à chacun, soit répartir dans le temps le processus de charge des véhicules électriques. [63] In the multiple load configuration, the load island 300 can handle the load of multiple electric vehicles for which the total electric current requirement is greater than the amount of current available at the input of the load island 300. In this case, a controller 304 of the charging island 300 is able to control the device 302 so as to either distribute the quantity of current delivered to each, or to distribute the charging process of the electric vehicles over time.
[64] L’ilot de charge collectif 300 est également adapté pour communiquer avec chaque véhicule électrique qui lui est raccordé, et notamment avec le système de gestion de batterie de chaque véhicule électrique qui lui est raccordé. Par exemple, le câble électrique reliant l’ilot de charge collectif 300 au véhicule électrique comprend également une liaison par bus de données CAN (pour l’expression anglaise « controller area network »), permettant à l’ilot de charge collectif 300 et aux véhicules de communiquer. Les informations transmises comprennent par exemple au moins l’existence ou non d’une connexion électrique entre l’ilot de charge collectif 300 et le véhicule électrique caractérisé par son emplacement de charge. Les informations transmises peuvent également comprendre un identifiant du véhicule. Le véhicule électrique communique également à l’ilot de charge collectif 300 de manière permanente son besoin en courant de charge instantanée de sa batterie. Une autre information stockée en mémoire est un instant d’heure d’arrivée du véhicule électrique à l’ilot de charge collectif 300, déterminée par une horloge de l’ilot de charge collectif 300, et associé à l’emplacement auquel le véhicule électrique en question est connecté. Cette heure d’arrivée est par exemple déterminée lors de la détection de la connexion du véhicule électrique à l’ilot de charge collectif 300. [64] The collective charging island 300 is also suitable for communicating with each electric vehicle connected to it, and in particular with the battery management system of each electric vehicle connected to it. For example, the electric cable connecting the collective charging island 300 to the electric vehicle also includes a CAN data bus link (for the English expression "controller area network"), allowing the collective charging island 300 and vehicles to communicate. The information transmitted includes for example at least the existence or not of an electrical connection between the collective charging island 300 and the electric vehicle characterized by its charging location. The information transmitted can also include an identifier of the vehicle. The electric vehicle also communicates to the collective charging island 300 permanently its need for instantaneous charging current of its battery. Another information stored in memory is an instant of arrival time of the electric vehicle at the collective charging island 300, determined by a clock of the collective charging island 300, and associated with the location at which the electric vehicle in question is connected. This arrival time is for example determined when detecting the connection of the electric vehicle to the collective charging island 300.
[65] Le contrôleur 304 est adapté pour placer l’ilot de charge collectif 300 dans une des configurations. Ainsi, le contrôleur 304 accède, en mémoire, à une information stockée relative au nombre de véhicules électriques raccordés à l’ilot de charge collectif 300. En fonction du nombre de véhicules raccordés à l’ilot de charge collectif 300, le contrôleur 304 détermine la configuration de l’ilot de charge collectif 300. Le contrôleur 304 de l’ilot de charge collectif 300 stocke en mémoire l’information relative à l’identifiant de l’emplacement de charge qui est connecté à l’ilot de charge collectif 300, ainsi chaque emplacement de charge comprenant un véhicule à charger qui reçoit un courant électrique de charge. [65] The controller 304 is adapted to place the collective load island 300 in one of the configurations. Thus, the controller 304 accesses, in memory, stored information relating to the number of electric vehicles connected to the collective load island 300. Depending on the number of vehicles connected to the collective load island 300, the controller 304 determines the configuration of the collective load island 300. The controller 304 of the collective charging 300 stores in memory the information relating to the identifier of the charging location which is connected to the collective charging island 300, thus each charging location comprising a vehicle to be charged which receives an electric charging current.
[66] Ainsi, dans le mode de réalisation présenté, le système de conversion peut prendre un nombre de configurations qui correspond au nombre de véhicules pouvant être chargés simultanément par l’ilot de charge collectif 300. Par exemple, si le nombre de véhicules pouvant être chargés simultanément par l’ilot de charge collectif 300 est de quatre, le système de conversion peut prendre quatre configurations différentes : une première configuration où un véhicule électrique est chargé, une deuxième configuration où deux véhicules électriques sont chargés simultanément, une troisième configuration où trois véhicules électriques sont chargés simultanément et une quatrième configuration où quatre véhicules électriques sont chargés simultanément. On observera que, quand on parle ici de configuration, on ne se limite pas à quel(s) emplacement(s) en particulier reçoi(ven)t la charge électrique, ni à la valeur de la puissance délivrée à chaque emplacement. Ainsi, le système de conversion est configuré pour délivrer le nombre voulu de courants électriques de charge. Puis, ce ou ces courants de charge sont acheminés vers les emplacements de charge les requérant. En d’autres termes, si par exemple, huit véhicules électriques sont à charger simultanément aux emplacements 331 -n et 338-n, le système de conversion prend une configuration dans laquelle il délivre des courants électriques de charge aux valeurs requises par chacun des véhicules électriques, et un système de commutation est utilisé pour acheminer ces courants électriques de charge aux emplacements 331 -n à 338-n. [66] Thus, in the embodiment presented, the conversion system can take a number of configurations which corresponds to the number of vehicles that can be loaded simultaneously by the collective load island 300. For example, if the number of vehicles that can be loaded be charged simultaneously by the collective charging island 300 is four, the conversion system can take four different configurations: a first configuration where an electric vehicle is charged, a second configuration where two electric vehicles are charged simultaneously, a third configuration where three electric vehicles are charged simultaneously and a fourth configuration where four electric vehicles are charged simultaneously. It will be observed that, when we speak here of configuration, we are not limited to which particular location (s) receive the electric charge, nor to the value of the power delivered to each location. Thus, the conversion system is configured to deliver the desired number of electric charge currents. Then, this or these charging currents are routed to the charging locations requiring them. In other words, if for example eight electric vehicles are to be charged simultaneously at locations 331 -n and 338-n, the conversion system assumes a configuration in which it delivers electric charging currents at the values required by each of the vehicles. electrical, and a switching system is used to route these electrical charging currents to locations 331 -n through 338-n.
[67] Les différents courants délivrés aux emplacements 331 -n à 338-n peuvent avoir la même valeur, mais aussi avoir des valeurs différentes entre elles, mais aussi des valeurs différentes des quantités de courant demandées par le véhicule. Cette configuration permet de charger simultanément sur une période plus longue l’ensemble des véhicules présents, mais aussi de charger une partie de ces véhicules en maintenant les autres en attente, afin de les charger en séquence. [67] The different currents delivered to the locations 331 -n to 338-n can have the same value, but also have different values between them, but also different values of the quantities of current requested by the vehicle. This configuration makes it possible to simultaneously charge over a longer period of all the vehicles present, but also to charge some of these vehicles while keeping the others on standby, in order to charge them in sequence.
[68] Le placement de l’ilot de charge collectif 300 dans une configuration particulière est déterminé par le contrôleur 304 en fonction d’une ou plusieurs règles prédéterminées stockées dans la mémoire accessible par le contrôleur 304. Une règle prédéterminée peut prendre en compte l’une et/ou l’autre des informations disponibles en mémoire, comme un identifiant de véhicule présent en un emplacement de charge, l’identifiant d’un emplacement de charge occupé par un véhicule, le niveau de charge de la batterie d’un véhicule en un emplacement de charge, l’heure d’arrivée du véhicule occupant un emplacement de charge. [69] De plus, la mémoire de l’ilot de charge collectif 300 peut stocker d’autres informations prédéfinies, par exemple une heure future prédéterminée de fin de charge et/ou un niveau de charge souhaité à une heure future prédéterminée. Ces informations peuvent être saisies par l’exploitant sur un système de supervision 400, et seront envoyés par des systèmes de télécommunication 106 vers la mémoire de l’ilot de charge collectif 300. Par exemple, l’exploitant définit qu’à 5 heures du matin, heure du début de service, les batteries des véhicules doivent être chargées au moins à 70% en vue d’une opération efficace. La règle prédéterminée appliquée par le contrôleur 304 prend également en compte ces informations. De manière répétée, par exemple périodiquement, la règle est exécutée par le contrôleur 304 de l’ilot de charge collectif 300 pour déterminer la configuration de conversion de celui- ci. [68] The placement of collective load island 300 in a particular configuration is determined by controller 304 based on one or more predetermined rules stored in memory accessible by controller 304. A predetermined rule may take into account 'one and / or the other of the information available in memory, such as a vehicle identifier present in a charging location, the identifier of a charging location occupied by a vehicle, the charge level of the battery of a vehicle at a charging location, the time of arrival of the vehicle occupying a charging location. [69] In addition, the memory of the collective charging island 300 can store other predefined information, for example a predetermined future time of end of charge and / or a desired level of charge at a predetermined future time. This information can be entered by the operator on a supervision system 400, and will be sent by telecommunication systems 106 to the memory of the collective load island 300. For example, the operator defines that at 5 hours from morning, time of the start of service, vehicle batteries must be charged to at least 70% for efficient operation. The predetermined rule applied by the controller 304 also takes this information into account. Repeatedly, for example periodically, the rule is executed by the controller 304 of the collective load island 300 to determine the conversion configuration thereof.
[70] Le système de charge qui vient d’être décrit peut comprendre plusieurs ilôts de charge collectif 300, tels que reliés ci-dessus, reliés chacun à la station de puissance 100. Dans l’exemple présenté, selon la puissance disponible en sortie de la station de puissance 100, on peut prévoir, selon les modes de réalisation, entre un et cinq ilôts de charge collectifs 300. [70] The charging system which has just been described can comprise several collective charging islands 300, as connected above, each connected to the power station 100. In the example presented, depending on the power available at the output of the power station 100, one can provide, depending on the embodiments, between one and five collective charging islands 300.
[71] Le système de charge peut également comprendre des postes de charge individuels 200 (pas tous représentés sur la figure 1), qui sont raccordés électriquement directement à la station de puissance 100 (par voie filaire - câbles 120). Par exemple, un poste de charge individuel 200 est dimensionné pour une puissance de l’ordre de 15 kW à 1000 kW. Un poste de charge individuel 200 est adapté pour charger électriquement un véhicule unique disposé en un emplacement de charge 231. [71] The charging system can also include individual charging stations 200 (not all shown in Figure 1), which are electrically connected directly to the power station 100 (by wire - cables 120). For example, an individual charging station 200 is sized for a power of the order of 15 kW to 1000 kW. An individual charging station 200 is adapted to electrically charge a single vehicle disposed at a charging location 231.
[72] Le nombre d’ilots de charge collectifs 300 et de postes de charge individuels 200 raccordés à la station de puissance 100 peut représenter un besoin en énergie électrique supérieur à ce que peut délivrer la station de puissance 100. Dans ce cas, le contrôleur 104 de la station de puissance 100 envoie les consignes nécessaires aux contrôleurs 204 des postes de charge individuels 200 et aux contrôleurs 304 des ilôts de charge collectifs 300, de façon que la consommation en énergie de l’ensemble des postes de charge individuels et des ilôts de charge collectifs n’excède pas la quantité d’énergie électrique que peut délivrer la station de puissance 100. [72] The number of collective charging islands 300 and individual charging stations 200 connected to the power station 100 may represent an electrical energy requirement greater than what the power station 100 can deliver. In this case, the controller 104 of the power station 100 sends the necessary instructions to the controllers 204 of the individual load stations 200 and to the controllers 304 of the collective load islands 300, so that the energy consumption of all the individual load stations and Collective charging islands does not exceed the quantity of electrical energy that the power station 100 can deliver.
[73] Un poste de charge individuel 200 prend par exemple la forme d’une armoire électrique de volume compris entre 0,1 et 2 mètres cubes. Il est fixé au sol de toute manière appropriée. Plusieurs postes de charge individuels peuvent être regroupés dans une même structure. Un poste de charge individuel 200 comprend un convertisseur 201 unique, une interface d’entrée raccordée électriquement (par voie filaire - câbles 120) à la station de puissance 100, de manière à recevoir de celle-ci un courant électrique entrant à la tension U. De plus, un poste de charge individuel 200 comprend une interface de sortie adaptée pour être raccordée électriquement à un unique véhicule électrique. Un poste de charge individuel 200 comprend au moins un câble électrique allant de l’armoire électrique en direction d‘un véhicule électrique à charger, et une interface de raccordement au véhicule électrique. L’interface de raccordement au véhicule électrique peut aussi être un pantographe. Le poste de charge individuel 200 comprend un convertisseur 201 courant continu / courant continu, qui convertit le courant électrique entrant en provenance de la station de puissance 100 en un courant électrique sortant adapté pour charger le véhicule électrique. [73] An individual charging station 200 takes for example the form of an electrical cabinet with a volume of between 0.1 and 2 cubic meters. It is fixed to the ground in any suitable manner. Several individual work stations can be grouped together in the same structure. An individual charging station 200 comprises a single converter 201, an input interface electrically connected (by wire - cables 120) to the charging station. power 100, so as to receive therefrom an electric current entering at voltage U. In addition, an individual charging station 200 comprises an output interface adapted to be electrically connected to a single electric vehicle. An individual charging station 200 comprises at least one electric cable going from the electrical cabinet to an electric vehicle to be charged, and a connection interface to the electric vehicle. The interface for connecting to the electric vehicle can also be a pantograph. The individual charging station 200 includes a direct current / direct current converter 201, which converts the incoming electric current from the power station 100 into an outgoing electric current suitable for charging the electric vehicle.
[74] Le poste de charge individuel 200 est également adapté pour communiquer avec chaque véhicule électrique qui lui est raccordé. Par exemple, le câble électrique comprend également une liaison par bus de données CAN (pour l’expression anglais « controller area network »), permettant au poste de charge individuel 200 et au véhicule de communiquer. En variante, par exemple dans le cas d’une connexion électrique par pantographe, les informations peuvent être transmises au moyen d’une liaison hertzienne de proximité. Les informations transmises comprennent par exemple au moins l’existence ou non d’une connexion électrique entre le poste de charge individuel 200 et le véhicule électrique 1. [74] The individual charging station 200 is also suitable for communicating with each electric vehicle which is connected to it. For example, the electric cable also includes a CAN data bus link (for the English expression "controller area network"), allowing the individual charging station 200 and the vehicle to communicate. As a variant, for example in the case of an electrical connection by pantograph, the information can be transmitted by means of a proximity microwave link. The information transmitted includes for example at least the existence or not of an electrical connection between the individual charging station 200 and the electric vehicle 1.
[75] Le poste de charge individuel 200 comprend un contrôleur 204 adapté pour contrôler la charge du véhicule électrique et acquérir les données transmises de ce véhicule électrique. [75] The individual charging station 200 comprises a controller 204 suitable for controlling the charging of the electric vehicle and acquiring the data transmitted from this electric vehicle.
[76] Le cas échéant, le raccordement entre la station de puissance 100 et le ou les ilôts de charge collectifs 300, et/ou le ou les postes de charge individuels 200 comprend également une communication d’informations. Ainsi, le contrôleur 104 de la station de puissance 100 communique, par cet intermédiaire, avec le contrôleur 304 de chaque ilôt de charge collectif 300 et le contrôleur 204 de chaque poste de charge individuel, de manière répétée. La transmission d’informations comprend par exemple la communication de l’identifiant de l’emplacement de charge qui est en cours de charge, un statut de charge transmis depuis les contrôleurs de chaque ilôt de charge collectif 300 et le contrôleur de chaque poste de charge individuel 200 vers le contrôleur 104 de la station de puissance 100. Elle comprend également les identifiants des véhicules électriques. Ainsi, le contrôleur 104 de la station de puissance 100 dispose, en temps réel, de l’information relative aux charges en cours aux différents postes/ilots de charge, voire aux différents emplacements de charge. Si besoin, ces informations peuvent être stockées dans une mémoire, ainsi que l’heure associée à l’information, fournie par une horloge de la station de puissance 100. [77] Selon certains modes de réalisation, le contrôleur 304 de chaque ilôt de charge collectif 300 communique au contrôleur 104 de la station de puissance 100 une information relative à une puissance électrique demandée au niveau de l’ilot de charge collectif 300. [76] Where appropriate, the connection between the power station 100 and the collective charging island (s) 300, and / or the individual charging station (s) 200 also comprises a communication of information. Thus, the controller 104 of the power station 100 communicates, through this intermediary, with the controller 304 of each collective load island 300 and the controller 204 of each individual load station, repeatedly. The transmission of information includes, for example, the communication of the identifier of the charging location which is being charged, a charge status transmitted from the controllers of each collective charging island 300 and the controller of each charging station. individual 200 to the controller 104 of the power station 100. It also includes the identifiers of the electric vehicles. Thus, the controller 104 of the power station 100 has, in real time, information relating to the loads in progress at the various stations / load islands, or even at the various load locations. If necessary, this information can be stored in a memory, as well as the time associated with the information, supplied by a clock of the power station 100. [77] According to certain embodiments, the controller 304 of each collective load island 300 communicates to the controller 104 of the power station 100 information relating to an electrical power requested at the level of the collective load island 300.
[78] Le contrôleur 104 de la station de puissance 100 peut en outre accéder à une consigne de charge. La consigne de charge est par exemple saisie dans une mémoire de la station de puissance 100 par un opérateur d’exploitation. Le contrôleur 104 détermine les priorités de charge en fonction des horaires de connexion aux ilôts de charge 300 des véhicules électriques. Les consignes sont alors redistribuées vers les contrôleurs 304 qui gèrent localement la charge de chacun des véhicules qui leur sont raccordés. Le contrôleur détermine les capacités de charge disponible pour les ilôts de charge individuel 200 et transmet à chaque contrôleur 204 une consigne individuelle de charge. [78] The controller 104 of the power station 100 can also access a load instruction. The charge setpoint is for example entered in a memory of the power station 100 by an operating operator. The controller 104 determines the charging priorities as a function of the schedules of connection to the charging islands 300 of the electric vehicles. The instructions are then redistributed to the controllers 304 which locally manage the load of each of the vehicles connected to them. The controller determines the load capacities available for the individual load islands 200 and transmits to each controller 204 an individual load instruction.
[79] Selon un premier exemple, une consigne de charge peut être une consigne dite[79] According to a first example, a load instruction can be a so-called
« premier arrivé, premier parti » ou, selon l’anglicisme consacré, « first in, first out ». Dans ces conditions, le contrôleur 104 de la station de puissance 100 stocke, de manière associée, pour chaque emplacement, l’identifiant de l’emplacement, l’identifiant du véhicule présent à l’emplacement, l’heure d’arrivée du véhicule en question en l’emplacement, et le statut de la charge du véhicule en question (terminée, en cours, ou à venir). Le contrôleur 304 contrôle en permanence la charge du plus grand nombre de véhicules électriques dont le statut de charge n’est pas « Terminé », en fonction de la configuration de l’infrastructure de charge et de leur heure d’arrivée. "First come, first gone" or, according to established Anglicism, "first in, first out". Under these conditions, the controller 104 of the power station 100 stores, in an associated manner, for each location, the identifier of the location, the identifier of the vehicle present at the location, the time of arrival of the vehicle. in question in the location, and the status of the charge of the vehicle in question (completed, in progress, or to come). Controller 304 continuously monitors the charging of as many EVs as possible with charging status not "Completed", depending on the charging infrastructure configuration and their arrival time.
[80] En variante, une consigne de charge peut être une consigne dite « dernier arrivé, dernier parti », qui peut être construite selon des principes similaires à la consigne « premier arrivé, premier parti » décrite ci-dessus dans cet objectif. [80] As a variant, a load instruction can be a so-called “last come, last gone” instruction, which can be constructed according to principles similar to the “first come, first gone” instruction described above for this purpose.
[81] En variante, une consigne de charge peut être une consigne dite « premier arrivé, dernier parti », qui peut être construite selon des principes similaires à la consigne « premier arrivé, premier parti » décrite ci-dessus dans cet objectif. [81] As a variant, a load instruction can be a so-called “first come, last gone” instruction, which can be constructed according to principles similar to the “first come, first gone” instruction described above for this purpose.
[82] En variante, une consigne de charge peut être une consigne incluant une planification. Dans ces conditions, le contrôleur prend en compte également une heure de départ programmée des véhicules électriques. Alors que les consignes précédentes vont nécessairement tendre à charger les véhicules électriques le plus vite possible, cette consigne peut conduire à ce que les véhicules électriques ne soient pas chargés le plus vite possible. Cette consigne permettrait donc de s’adapter, par exemple, à une fluctuation de la disponibilité de l’énergie entrante. Dans ce cas, une planification de la disponibilité de l’énergie entrante, notamment en provenance de diverses sources d’énergie, est prise en compte par le contrôleur 104. [83] En variante à la planification de la charge, une consigne peut être complétée avec un statut de charge objectif par véhicule. Cette consigne complémentaire permet ainsi de prendre en compte les conditions d’utilisation de chaque véhicule lors de la reprise de service de façon à maximiser les véhicules rechargés pour une énergie totale disponible plus faible que ce que l’ensemble des véhicules complètement chargés auraient requis. [82] As a variant, a load instruction can be an instruction including a schedule. Under these conditions, the controller also takes into account a programmed departure time for electric vehicles. While the previous instructions will necessarily tend to charge electric vehicles as quickly as possible, this instruction can lead to electric vehicles not being charged as quickly as possible. This setpoint would therefore make it possible to adapt, for example, to a fluctuation in the availability of incoming energy. In this case, a schedule of the availability of the incoming energy, in particular from various energy sources, is taken into account by the controller 104. [83] As an alternative to load planning, an instruction can be completed with an objective load status per vehicle. This additional instruction thus makes it possible to take into account the conditions of use of each vehicle when resuming service so as to maximize the vehicles recharged for a total available energy which is lower than what all the fully charged vehicles would have required.
[84] En variante encore, le contrôleur 104 peut prendre en compte des contraintes logistiques de configuration du dépôt. En effet, dans certains dépôts, par exemple, certains véhicules électriques en certains emplacements ne peuvent pas être mis en service tant que certains autres emplacements sont libérés (cas de stationnements compacts en file indienne, par exemple). [84] As a further variant, the controller 104 can take into account the logistical constraints of the configuration of the depot. In fact, in certain depots, for example, certain electric vehicles in certain locations cannot be put into service as long as certain other locations are free (in the case of compact parking lots in single file, for example).
[85] En variante, une ou plusieurs de ces consignes peuvent être appliquées par un contrôleur 304 d’un ilôt de charge collectif 300. [85] As a variant, one or more of these instructions can be applied by a controller 304 of a collective load island 300.
[86] Le besoin en énergie électrique du nombre de postes de charge individuels 200 raccordés à la station de puissance 100 peut excéder la capacité de fourniture de celle-ci. Dans ce cas, le contrôleur 104 de la station de charge 100 envoie les consignes nécessaires aux contrôleurs 204 des postes de charge individuels 200, de façon que la consommation en énergie de l’ensemble des postes de charge individuels n’excède pas la quantité d’énergie électrique que peut délivrer la station de charge 100. [86] The electrical energy requirement of the number of individual charging stations 200 connected to the power station 100 may exceed the supply capacity of the latter. In this case, the controller 104 of the charging station 100 sends the necessary instructions to the controllers 204 of the individual charging stations 200, so that the energy consumption of all the individual charging stations does not exceed the amount of. electrical energy that the charging station 100 can deliver.
[87] Selon certains modes de réalisation, le besoin maximal total des ilôts de charge 300 raccordés à la station de charge 100 peut excéder la capacité totale de celle-ci. Dans ce cas, le contrôleur 104 de la station de charge envoie une consigne de limitation à chacun ou certains des contrôleurs 304 des ilôts de charge 300 pour fixer une nouvelle limite temporaire. [87] According to some embodiments, the total maximum requirement of the charging islands 300 connected to the charging station 100 may exceed the total capacity thereof. In this case, the controller 104 of the charging station sends a limitation instruction to each or some of the controllers 304 of the charge islands 300 to set a new temporary limit.
[88] Ainsi, le contrôle de charge est déterminé d’une part au niveau du contrôleur 104 de la station de puissance 100 et d’autre part aux contrôleurs 304 de chaque ilôt de charge collectif 300. Le contrôleur 104 de la station de puissance peut considérer un ilôt de charge collectif 300 comme un poste de charge individuel acceptant une puissance importante. Le contrôleur 304 de l’ilot de charge collectif 300 a pour charge de répartir cette charge entre les différents véhicules raccordés à l’ilot de charge collectif 300. [88] Thus, the load control is determined on the one hand at the level of the controller 104 of the power station 100 and on the other hand at the controllers 304 of each collective load island 300. The controller 104 of the power station can consider a collective charging island 300 as an individual charging station accepting a significant power. The controller 304 of the collective load island 300 is responsible for distributing this load between the different vehicles connected to the collective load island 300.
[89] Le mode de réalisation présenté ici permet de stationner les véhicules électriques indifféremment en n’importe quel emplacement. Le système de charge prend en charge la charge des véhicules électriques, en fonction des contraintes programmées. Ainsi, le système est simple d’utilisation pour les chauffeurs et les opérateurs d’exploitation. [89] The embodiment presented here allows electric vehicles to be parked at any location. The charging system supports the charging of electric vehicles, according to the programmed constraints. This makes the system easy to use for drivers and operating operators.
[90] Dans les exemples qui viennent d’être décrits, le contrôleur 104 s’adapte à la configuration de stationnement des véhicules électriques. En variante, le contrôleur 104 peut recevoir une information quant à une demande en charge électrique à venir d’un véhicule électrique 1 qui n’est pas encore stationné. Comme décrit ci-dessus, le contrôleur 104 est adapté pour s’interfacer avec un système de communication adapté pour communiquer avec les véhicules électriques, par exemple par radio. Le contrôleur 104 peut ainsi recevoir une information relative à un besoin à venir de charge électrique. Les informations peuvent comprendre un identifiant du véhicule électrique, un niveau de charge instantané de la batterie, une heure d’arrivée. Les informations sont transmises au contrôleur 104 par exemple par le chauffeur ou par le véhicule électrique qui regagne le dépôt, ou par exemple prélevées au niveau d’une station d’entrée dans le dépôt. [90] In the examples which have just been described, the controller 104 adapts to the parking configuration of electric vehicles. Alternatively, controller 104 can receive information about an upcoming electric charge request from an electric vehicle 1 which is not yet parked. As described above, the controller 104 is adapted to interface with a communication system adapted to communicate with electric vehicles, for example by radio. The controller 104 can thus receive information relating to a future need for electrical charging. The information can include an identifier of the electric vehicle, an instantaneous charge level of the battery, a time of arrival. The information is transmitted to the controller 104 for example by the driver or by the electric vehicle which returns to the depot, or for example taken at an entry station in the depot.
[91] Le contrôleur 104 comprend un module informatisé de guidage qui détermine un emplacement à occuper par le véhicule électrique impétrant. L’emplacement est déterminé en fonction de règles prédéterminées : l’emplacement est-il disponible compte tenu de l’occupation actuelle ? Est-il accessible par circulation routière depuis la station d’entrée 12 compte tenu de l’occupation actuelle ? Charger le véhicule en l’emplacement permet-il de remplir la consigne de charge ? Le cas échéant, le module informatisé de guidage détermine un emplacement de charge pour le véhicule électrique qui optimise la consigne de charge, en prenant en compte les informations disponibles. Cette détermination peut se faire par simulation de la charge électrique du parc de véhicules en prenant en compte le véhicule impétrant en divers emplacements, et la détermination d’un emplacement optimal, par exemple par minimisation d’une fonction de coût. Le module informatisé de guidage communique au véhicule électrique l’emplacement de charge qu’il doit occuper. [91] The controller 104 comprises a computerized guidance module which determines a location to be occupied by the impetrant electric vehicle. The location is determined according to predetermined rules: is the location available given the current occupancy? Is it accessible by road traffic from entrance station 12 given the current occupancy? Does charging the vehicle at the location allow it to fulfill the charging instructions? Where appropriate, the computerized guidance module determines a charging location for the electric vehicle which optimizes the charging instruction, taking into account the information available. This determination can be made by simulating the electrical load of the fleet of vehicles taking into account the vehicle charging at various locations, and determining an optimal location, for example by minimizing a cost function. The computerized guidance module communicates to the electric vehicle the charging location it should occupy.
[92] D’autres variantes sont possibles. [92] Other variations are possible.
[93] Selon certains modes de réalisation, le contrôleur 104 de la station de charge 100 pilote une signalétique qui indique la capacité d’un emplacement de charge 331 à 338 à accueillir un véhicule, voire à attribuer à un véhicule donné un emplacement de charge donné par l’intermédiaire d’un afficheur numérique situé sur l’emplacement de stationnement. [93] According to some embodiments, the controller 104 of the charging station 100 controls a sign indicating the capacity of a charging location 331 to 338 to accommodate a vehicle, or even to assign a given vehicle a charging location. given via a digital display located on the parking space.
[94] Le système de charge peut en outre comprendre une interface utilisateur. L’interface utilisateur permet de présenter à un utilisateur habilité, une information composite des emplacements et du niveau de charge de la batterie d’un véhicule électrique disposé en cet emplacement respectif. Cette interface utilisateur permet ainsi à un utilisateur (conducteur) de sélectionner un véhicule, disposé en un emplacement, dont le niveau de charge de la batterie est suffisant pour sa mission. [94] The charging system may further include a user interface. The user interface makes it possible to present to an authorized user, a composite information of the locations and the charge level of the battery of an electric vehicle disposed in this respective location. This user interface thus allows a user (driver) to select a vehicle, arranged in a location, the battery charge level of which is sufficient for his mission.
[95] Avec l’architecture présentée, les pertes en énergie sont réduites. Grâce à ces dispositions, la pollution harmonique générée par les variations des courants de charge est réduite. Les pertes par effet Joule sont réduites, et partiellement récupérables sous forme d’énergie calorifique. Les convertisseurs utilisés fonctionnant toujours à tension constante, ou avec une différence de potentiel positive entre l’entrée et la sortie sont de technologie simple. [95] With the architecture presented, the energy losses are reduced. Thanks to these provisions, the harmonic pollution generated by the variations of the load currents is scaled down. The losses by the Joule effect are reduced and partially recoverable in the form of heat energy. The converters used always operating at constant voltage, or with a positive potential difference between the input and the output, are of simple technology.
[96] En variante, le câble électrique connectant le véhicule électrique à l’ilot de charge collectif 300 ou au poste de charge individuel 200 peut être porté par le véhicule. Le véhicule se branche alors sur une prise dédiée de l’ilot de charge collectif au moyen de ce câble. Les interfaces de charge étant conformes aux standards, la charge électrique peut être réalisée, au niveau des emplacements de charge électrique, au moyen de raccordement standards ou par des systèmes de pantographe. [96] Alternatively, the electric cable connecting the electric vehicle to the collective charging island 300 or to the individual charging station 200 can be carried by the vehicle. The vehicle then connects to a dedicated socket on the collective charging island using this cable. The charging interfaces conforming to the standards, the electric charging can be carried out, at the level of the electric charge locations, by means of standard connections or by pantograph systems.
[97] Le mode de réalisation qui vient d’être décrit permet une grande flexibilité d’installation. Dans un premier temps, quand l’opérateur de service s’équipe en véhicules électriques, il installe une station de puissance 100, et un ou plusieurs ilôts de charge collectifs 300 raccordés à celle-ci, ainsi que, le cas échéant, un ou plusieurs postes de charge individuels 200 raccordés à celle-ci. Au fur et à mesure que le parc de véhicules électriques s’agrandit, il suffit d’installer de nouveaux ilôts de charge collectifs 300 et/ou postes de charge individuels 200 jusqu’à atteindre la capacité maximale que la station de puissance 100 peut délivrer. Lors de la poursuite de l’équipement, ce schéma peut être répété avec d’autres stations de charge soit à la même localisation, soit en de nouvelles localisations. [97] The embodiment which has just been described allows great installation flexibility. Initially, when the service operator equips himself with electric vehicles, he installs a power station 100, and one or more collective charging islands 300 connected to it, as well as, where appropriate, one or more several individual charging stations 200 connected thereto. As the fleet of electric vehicles grows, it is sufficient to install new collective charging islands 300 and / or individual charging stations 200 until the maximum capacity that the power station 100 can deliver is reached. . When continuing to equip, this pattern can be repeated with other charging stations either at the same location or at new locations.
[98] Le cas échéant, si les véhicules d’une même ligne de bus sont répartis sur plusieurs dépôts (typiquement chacun proche de chaque extrémité de la ligne), l’installation qui vient d’être décrite pourra être mise en œuvre en plusieurs dépôts d’une même collectivité. [98] Where appropriate, if the vehicles of the same bus line are distributed over several depots (typically each close to each end of the line), the installation which has just been described could be implemented in several deposits from the same community.
[99] Le cas échéant, un tel système de charge peut également être fourni hors dépôt, pour profiter de moments de disponibilités plus courts des véhicules, par exemple en des terminus de ligne ou les bus peuvent stationner pendant un certain temps avant de repartir pour une nouvelle rotation. [99] Where appropriate, such a charging system can also be supplied outside the depot, to take advantage of shorter vehicle availability times, for example at line terminuses where buses can park for a certain time before leaving for a new rotation.
[100] Références Véhicule électrique 1 Station de puissance 100 Ilot de charge collectif 300 Convertisseur électrique 101 Dispositif 102 Enceinte 105 [100] References Electric vehicle 1 Power station 100 Collective charging island 300 Electric converter 101 Device 102 Pregnant 105
Système de télécommunication 106 Source d’énergie électrique 110 Câble 120, 130 Contrôleur 304 Telecommunications system 106 Electrical power source 110 Cable 120, 130 Controller 304
Poste de charge individuel 200 Convertisseur 201 Emplacement 231 Contrôleur 104 Système de conversion 301 Dispositif 302 Emplacements 331-338 Système de supervision 400 Individual charging station 200 Converter 201 Slot 231 Controller 104 Conversion system 301 Device 302 Locations 331-338 Supervision system 400
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