Инфраструктура электрических зарядных станций для электромобилей. Системы групповой зарядки.

ECC - Electro Car Charging

Количество электромобилей и прочего электрического транспорта постоянно растёт и одновременно с развитием электрического транспорта растёт и зарядная инфраструктура.

Компания SIEMENS имеет два основных направления по зарядной инфраструктуре для электромобилей, персональные и отдельные зарядные станции и системы групповой зарядки. Основное отличие этих двух направлений в том, что персональные и отдельные зарядные станции, используются как конечный продукт и содержат весь комплекс электронных компонентов для зарядки внутри конкретной станции, а системы групповой зарядки , имеют выделенную за пределы зарядной станции силовую электрическую инфраструктуру, а сама зарядка производится у более простых "колонок", имеющих только зарядный кабель. По существу, на начальном этапе развития электромобилей, отдельные зарядные станции вполне оправданы, но в будущем, когда электромобилей станет гораздо больше, потребуются мощные системы групповой зарядки на большое число автомобилей, например, парковки около супермаркетов, развлекательных центров, офисов и т.п. Надо отметить, что стоимость системы групповой зарядки, гораздо ниже чем отдельные зарядные станции, при расчете на один заряжаемый электромобиль.

Белая рамка показывает, где предполагается основное развитие систем групповой зарядки.

Немного теории по зарядным станциям для электромобилей с привязкой к стандартному оборудованию SIEMENS для систем групповой зарядки.

Типы коннекторов для eTruck, eBus, eCar, eBike

*PLC =Powerline GP; **PWM= ШИМ (Широтно-импульсная модуляция)

Режимы зарядки

AGVs* = Autonomus Guided Vehicle - самоходные платформы (например, складские роботележки).

Решения для коммуникации с электротранспортом при зарядке

Коммуникация компонентов зарядных станций и систем обслуживания.

* EVSE = ElectricVehicleSupplyEquipment
**V2G = Vehicleto Grid
*** TLS = Transport Layer Security
**** Круглосуточное дистанционное обслуживание

Мировые стандарты используемые в данной области

Зарядка переменным током по IEC 61851 / SAE J1772. Типичная конфигурация с 1 зарядным фидером

Описание функций контроллера зарядки согласноIEC61851 Mode 3

Сигнальные контакты CP* и PP**

Сопротивление в кабеле определяет макс. допустимую нагрузку по току
Опережающие контакты в штекере обеспечивают электрическую безопасность в процессе зарядки
Прерывание сигнала PP** отменяет процесс зарядки

*CP = Control Pilot
** PP = Plug Present / Proximity Pilot
*** PWM = ШИМ (широтно-импульсная модуляция)

Зарядный ток согласно факторам воздействия

Настраиваемые зарядные токи через CP* в PWM***

SIMATIC ET 200SP TMECC Принцип Master-Slave на базе SIMATIC

* EDL40++ счетчик с ПО для учёта

Управление нагрузкой

eMobilty - требования к управлению нагрузкой

Источник: BDEW (Федеральная ассоциация энергетики и управления водными ресурсами)

Зарядка электромобилейУправление нагрузкой с помощьюEnergy Suite

Стратегия управления нагрузкой по пиковой нагрузке: все EV обрабатываются равномерно

Логика сброса нагрузки

Логика переподключения нагрузки

SIMATIC ET 200SP TM ECC 2xPWM ST. Концептуальная база для автостоянки

Управление нагрузкой. SIMATIC ET 200SP TM ECC 2xPWM ST

Зарядные коннекторы (розетки) переменного токапо IEC 62196

С электромагнитным переключателем

Фирма-изготовитель : Intramco или ITT
Заблокирован при подаче тока на ACT, разблокирован при отсутствии тока на ACT
Исполнение с 12В* / 24В
Прямое соединение с ET 200SP TM ECC 2xPWM ST
Автоматическая разблокировка при исчезновении напряжения

С электроприводом

Фирма-изготовитель : TE connectivity, Mennekes, Bals, Phonix
Блокировка и разблокировка путем изменения полюсов, которые подключены к приводу постоянного тока.
В случае отключения электроэнергии требуется разблокировка с помощью накопленной энергии через дополнительные модули
Рекомендуется использовать дополнительный источник питания 12В
Нет потребления тока при блокировке
Рекомендуется использовать модуль привода!

Блокираторы коннекторовSIMATIC ET 200SP TM ECC

Подключение бэкендчерез OCPP

Используется протокол OCPP (Open Charge Point Protocol) версии 1.6 и 2.0

Функциональность шлюзаSIMATIC ET 200SP TM ECC PL ST

Зарядка постоянным током по DIN 70121

Зарядка постоянным током, сейчас всё более активно внедряется, так как имеет преимущества по сравнению с переменным, основное, повышение напряжения заряда, что позволяет делать быстрые и мощные зарядки.

SIMATIC ET 200SP TM ECC PL ST на базе ISO 15118 / DIN 70121. Коммуникационный механизм (EXI)

ET 200SP TM ECC PL ST. Процедура зарядки постоянным током в системах CCS*

*CCS = Combined Charging System

SIMATIC ET 200SP TM ECC PL ST. Функциональность шлюза

SIMATIC ET 200SP TM ECC PL STОтличительные особенности

Концепции зарядки с SIMATIC. Шкаф управления (пример)

* Tesla от модели 3 с европейскими стандартами;
** Широтно-импульсная модуляция;
***PowerlineCommunication GreenPhy

Системы групповой зарядки. SIMATIC ET 200SP TMECC PL ST

* EDL40++ счетчик с ПО для учёта
**Система контроля доступа;
*** Реализовано у PD DC-ЗС V1.6

Зарядка постоянным током по ISO 15118

*TLS = Transport Layer Security (протокол безопасности транспортного уровня)

Siemens является первой компанией, получившей сертификацию TUV SUD на основе IEC 62443-4-1 для семи центров в Германии, занимающихся межотраслевым процессом разработки продуктов автоматизации и приводов, включая промышленное программное обеспечение. Среди прочего, в этих центрах разрабатываются промышленные контроллеры Simatic S7, промышленные ПК Simatic, устройства Simatic HMI для операторского управления и мониторинга, приводы Sinamics, а также инструментальных средств проектирования TIA Portal. Международная серия стандартов IEC 62443 определяет меры безопасности для систем промышленной автоматизации, а в части 4-1 стандарта описываются требования процесса разработки у производителя.