E-Mobility AC töltők. Elektromos személygépkocsik a KIF hálózaton. DARVAS ISTVÁN ABB Kft. / Workshop, Budapest 2011 nov. 25

Átírás

1 DARVAS ISTVÁN ABB Kft. / Workshop, Budapest 2011 nov. 25 E-Mobility AC töltők Elektromos személygépkocsik a KIF hálózaton HUABB / Darvas I. December 6, 2011 Slide 1

2 EV elektromos hajtású gépkocsik KINEK? Elektromos hajtású gépkocsik? A gyerekeinknél ez a megközelítés természetes. Az autó elektromos energiával működik. Amennyiben az akku lemerül, veszik a töltőt, és töltés után a játék újból üzemképes. Számukra ezt az élményt kell valósággá tenni. December 6, 2011 Slide 2

3 Szabványok IEC Part-1 EV gépkocsik csatlakozási elemeire vonatkozik (dugaljak, villák, kábelek) hivatkozással az IEC előírások szerinti töltési módozatokra IEC Mode 1 Lassú AC töltés (6-8 óra) lakossági háztartási Schuko dugaljról. IEC Mode 2 ua. mint fent, de a védelem a csatlakozó kábelbe van építve. IEC Mode 3 - Lassú AC töltés (6-8 óra), vagy gyors DC töltés (max 15 perc) speciális EV gépkocsik számára kialakított csatlakozóval (SAE J , VDE-AR-E , CHAdeMO, stb) vezérlési, védelmi és kommunikációs adatcserére a töltő és a gk. akku vezérlő-bms- egység között. IEC Mode 4 DC gyorstöltés külső, fix telepítésű töltő elektronikáról. A lakossági, háztartási töltések számára szakmai ajánlatként a Mode 3. töltési eljárás javasolt Az alábbi biztonsági szabványok és előírások kötelezők: Fiy telepítésű berendezések- CEI Vezetékes töltő berendezések- CEI (TC 69) EV elektromos részegységek - (nem töltők) ISO TS 22/SC 21 Akkumulátor cellák és fűzérek- CEI SC 21A Akkumulátorok - ISO TC 22/SC 21 Adatátvitel- JWG CEI/ISO - V2G Csatlakozó felületek, interfészek- CEI (SC 23H). Csatlakozók és teljesítmények: #1. SAE J ,8 kw (240V,70A) ; 1f #2. VDE-AR-E ,5 kw (400V, 63A ); 3f #3. CHAdeMO DC 62.5 kw (500V,125A); DC, #4. J1773 (Magne Charge) induktív! 50 kw Nimh akkuhoz, 80% ig, 12 perc alatt December 6, 2011 Slide 3

4 AC töltés - Li-ion akkumulátor - töltési elvek/ IEC Fix, bármilyen 16A, AC dugalj Feltételezett üzemelő védelem Fix, bármilyen 16A, AC dugalj, a védelem a kábelbe építve költséges! Fix, speciális AC dugalj külön áramkörön, állandó védelem és töltés management Fix DC töltő, gyors CC kapcsolat, védelem és management a töltőben December 6, 2011 Slide 4

5 Two US car makers and five German-based manufacturers have agreed to use a common charging system so their customers can share the same charging system for the EVs they sell. The companies say it's good for customers, good for the industry and good for the charging infrastructure. Audi, BMW, Daimler, Volkswagen, Porsche - General Motors, Ford The harmonized electric vehicle charging solution is backward compatible with the J1772 connector standard in the U.S. Backward compatibility also has been achieved in Europe where the system is based on the IEC Type 2. The approval of the J1772 standard has given electric vehicle owners the comfort of knowing they can charge at all Level 2 charging stations. December 6, 2011 Slide 5

6 Rendszeresített DC gyorstöltő csatlakozó - dugvilla (CHAdeMO) Gépkocsi töltés AC hálózatról: Csatlakozó az IEC (EU) szerint Gépkocsi belső kommunikáció: CAN bus: CAN 2.0 A protokoll December 6, 2011 Slide 6

7 Elektromotor kb.47 kilowatt / 64 lóerő teljesítménnyel, től rpm-nél Töltés - csatlakozás Töltés management/display (HMI) EV hajtási lánc Vezérlés Li-ion Akkumulátor December 6, 2011 Slide 7

8 Li-ion akkumulátor - töltés szabályozó elektronika, védelmek kialakítása Nissan LEAF motor + akku 80 kw AC sznkron motor 24 kwh lithium-ion akku 3.3 kw fedélzeti töltő 240 V háztartási töltő dokk Opció: 50 kw DC gyors töltő port December 6, 2011 Slide 8

9 Li-ion, nagykapacitású akkumulátorok töltése, vezérlése, felügyelete CCCV = Állandó áramú-állandó feszültségű töltő elektronika BMS = Battery Management System / Akku vezérlési-szabályozási elektronika December 6, 2011 Slide 9

10 ABB rendszerszemlélet és az EV gépkocsik töltési kihívásai Akku csere állomások KÖF kapcsoló berendezés KÖF/KIF transzformátor KIF hálózat energia elosztás, világítás, HVAC, vezérlés AC / DC Konverter Mérés, hálózati kommunikáció Akku töltő elektronika RFID azonosítás POS számlázás Renewable Megújulók energy : nap, sources szél DC/DC Converters Grid communication Measurement Devices KIF tárolás hálózati Energy storage for csúcs kiegyenlítés grid peak leveling Grid communication Measurement Devices Charging Controller KÖF hálózat és alállomás Substation Substation Automation System High Voltage Products Power Transformers Medium Voltage Switchgear Distribution Transformers Protection & Control Grid communication Measurement Devices Közösségi Public fast charging station 100kW DC MV Switchgear Transformer AC/DC converter DC/DC Converter & Charging controller DC Circuit Breaker Grid communication Measurement Devices Remote Terminal Unit User Interface & Billing System LV Plugs and Cables Residual Current Protection Device EVSE Hálózat management Network Management Energy Management System Generation Management System Distribution Management System Lakossági Domestic Wallbox 3-4kW Circuit Breaker Over Current Protection Grid communication Measurement Devices Grid Communication Charging Control Pilot Low Voltage Connectors Közösségi Public slow and semi-fast charging pole 22-50kW AC Circuit Breaker Over Current Protection Grid communication Measurement Devices Residual Current Protection Device Low Voltage Connectors User Interface & Billing System Charging Control Pilot EVSE EVSE= Electric Vechicle Supply Equipment December 6, 2011 Slide 10

11 EV gépkocsik töltési rendszerének hatása a KIF hálózatra - 01 Terhelések az elosztóhálózati transzformátoron Családi házas környezet Västerås - ban: 270 család Gazdagmagasan képzett környezet környezetbarát és E-Mobility elkötelezett Meleg nyári esték Esti csúcs időtartama kb.:1 1,5 óra EV gépkocsik töltési teljesítménye: 2.4 kw / lakás December 6, 2011 Slide 11

12 Temperature (deg C) EV gépkocsik töltési rendszerének hatása a KIF hálózatra - 02 Terhelések a lakossági elosztóhálózati transzformátorokon 10 kv Allmogeplatsen Secondary SS 400 V T kv/420 V 800 kva, ONAN X=4.829% R=0.829% Delta-Y Connection Star Pt. solidly grounded on LV side T kv/420 V 800 kva, ONAN X=4.829% R=0.829% Delta-Y Connection Star Pt. solidly grounded on LV side Default tap position is tap 2 and the effective transformer ratio for this tap is V to 420 V. Tap changers can be operated only manually. 400 V Section 1 95AX/150 AX/ 150 AX 20 m Section 4 2X240 N1XV 130 m Section N1XV 130 m Section N1XV 200 m ET18703 Section N1XV 190 m K58201 Section FKKJ 100 m K Section AKKJ 200 m ET18701 ET18702 Section FKKJ 70 m KL1431A,B,D,E Section 9 50 FKKJ 100 m K KL4209A01 + K K KL4209B others KL1431F01 Ambient Temperature Környezeti hőmérséklet Ambient Temperature Minden EV gk. tulajdonos du. 18,00 kor töltésre kapcsolja az akkukat! :00 16:00 18:00 20:00 22:00 00:00 02:00 04:00 06:00 Time of Day (hr) Napszak (óra) December 6, 2011 Slide 12

13 Temperature (deg C) kw or kva EV gépkocsik töltési rendszerének hatása a KIF hálózatra - 04 Intelligens töltés - management (SMART GRID) Loading of Transformer II with "smart charging" Intelligens töltés - management Trafo II (kva) 10% EV penetration 25% EV penetration 50% EV penetration 75% EV penetration 100% EV penetration Kitolni a töltési periódust du18,0 tól éjszaka 12 ig. Töltési menetrend elkerülhetővé teszi a hálózati lekapcsolást, akár a 100% EV penetrációnál is! Javaslat: (trade-off) a gépkocsiknak csak 87% lesz töltött reggel 6 ra. a maradék csk később, reggel 7 re lesz feltöltve. 0 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 00:00 02:00 04:00 06:00 Time of Day (hr) Hot Spot Temperature of Transformer II with Smart Charging A töltési management rendszerét és szabályozását az elszámolási és fogyasztói igény - szolgáltatói döntés mechanizmusában kell beépíteni. (demand response ) :00 16:00 18:00 20:00 22:00 00:00 02:00 04:00 06:00 Time of Day (hr) Rated Hotspot Temp (C) 10% EV penetration 25% EV penetration 50% EV penetration 75% EV penetration 100% EV penetration Intelligens töltés - management megelőzi a hálózat túlterhelését és lehetővé teszi a csúcs korlátot peak shaving! December 6, 2011 Slide 13

14 EV gépkocsik töltése - elvi kapcsolási séma Gépkocsi töltő RFID EV gépkocsi December 6, 2011 Slide 14

15 ABB - AC töltők új generációja 2011 Nov December 6, 2011 Slide 15

16 ABB EV töltők - a CEWE (AC) töltő család - 01 Lakossági töltő egység Közületi Basic töltő oszlop Közületi Advanced töltő oszlop * *AC töltés otthon CWC 1xRCD, 30 ma, 1xSchuko (Max 16A) AC töltés otthon MPEV16 1xRCD, 30 ma, 1xSchuko (Max 16A) 1x ODIN 1065 mérő Falon kívüli telepítés ABB CEWE AC töltés parkolás alatt Teljes felszereltségű oszlop kültéri ill. mélygarázsban is telepíthető ABB CEWE AC töltés, fizetési, elszámolási rendszer funkciókkal. Bővíthető a telepítési környezet ill. jogi rendelkezések szerint. ABB CEWE December 6, 2011 Slide 16 Szabvány előírás: EN , -3 / Kötelező

17 ABB EV töltők - a CEWE (AC) töltő család - 02 Felépítés: 2 db áramvédő relé RCBO, 30 ma 2 db 1f fogyasztásmérő ODIN 2 db 1f+N+PE Schuko dugaszoló aljzat (16A) Gyermek védelemmel ellátott (nyomásérzékeléssel vezérelt reteszes fedél) 2 db Be / Ki kontroll (12V kontaktor ESB24-40) Zárható védő tető Aluminum váz és védő oszlop Gyártó: ABB-CEWE CWL 12 December 6, 2011 Slide 17

18 Tápegység Csatlakozás - sorkapocs FŐKAPCSOLÓ RCBO 32 A, 30 ma Elektromos fogy méres - ODIN Kontaktor / 16 A, 30 ma Elektromos fogy méres - ODIN Kontaktor ABB EV töltők - a CEWE (AC) töltő család - 04 CWL 112 típusú hálózati töltő oszlop - kapcsolási diagram L1 L2 L3 N PE P N P N P N MCB 1A RCBO 10 A Kontroll elektronika P N PE P N car communication Azonosítás Kommunikáció Üzemvitel Schuko aljzat 230 V, 10 A / 16 A, 1-fázis IEC aljzat (CHADEMO) 230 V, 32 A, 1-fázis RFID kártya, Bank kártya stb. GPRS, Power Line (PLC), stb. Szenzorok, hűtés, fűtés December 6, 2011 Slide 18

19 ABB EV töltők - a CEWE (AC) töltő család - 05 Prototípus telepítése, hálózati töltő oszlop VOLVO üzem előtt December 6, 2011 Slide 19

20 Feszültség: AC 230 / 400 V Áram felvétel: 10 / 16A Kábel: 5 x 25 mm 2 (fűzve) Magasság: 1,4 méter Súly: 21 kg Védelmi osztály: IP44 December 6, 2011 Slide 20

21 Parkoló Nyköping városháza előtt 6 db AC töltő egység ( ABB CEWE) December 6, 2011 Slide 21

22 December 6, 2011 Slide 22

23