ES2973568T3 - Dispositivo de recarga rápida para un vehículo automóvil - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a un dispositivo de equilibrio (10a) para una red, que comprende: una entrada de red (11) para detectar requisitos de equilibrio; un transformador (21) que comprende un primer devanado conectado a la salida de dicha entrada de red; un inversor (15) conectado a un segundo devanado de dicho transformador (14); un conjunto de batería (17) conectado a dicho inversor; un organismo de seguimiento (22) configurado para activar dicho inversor y realizar la carga o descarga de dichas baterías cuando se mide un desequilibrio en la red; y un inversor adicional (23) conectado a un tercer devanado de dicho transformador, cuya salida permite suministrar energía a al menos una toma de carga (24) de un vehículo eléctrico; estando configurado el cuerpo de monitoreo para activar dicho inversor adicional cuando se detecta un requisito de carga en dicha toma de carga y los requisitos de inyección en la red están por debajo de un valor umbral. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo de recarga rápida para un vehículo automóvil
Área técnica
La presente invención se refiere al campo de los dispositivos de carga para vehículos automóviles, como un coche o autobús eléctrico o híbrido. Estos dispositivos de recarga también se conocen como "terminales de recarga" y pueden instalarse en diversos lugares, como aparcamientos privados y aparcamientos públicos de tiendas o restaurantes, por ejemplo.
La invención se refiere más concretamente a un terminal de recarga denominada "rápida".
Técnica anterior
El desarrollo de los vehículos eléctricos e híbridos va naturalmente acompañado del desarrollo de soluciones de recarga para estos vehículos. Uno de los puntos que bloquean el desarrollo del uso de vehículos puramente eléctricos es el tiempo de recarga de estos vehículos. De hecho, este tiempo de recarga es mucho mayor que el necesario para repostar un vehículo de combustión. Por ejemplo, cuando se recorren largas distancias, es más probable que los conductores utilicen un vehículo de combustión o híbrido que uno puramente eléctrico.
Un vehículo eléctrico (o híbrido) se carga recargando una o varias baterías conectadas a la red eléctrica del vehículo. Para conseguirlo, se suele consumir energía eléctrica en una red eléctrica de tensión alterna. La finalidad del terminal de carga es transformar la tensión alterna de la red eléctrica a un nivel de tensión adecuado para la batería y transformar la tensión alterna en una tensión continua.
Un terminal de recarga convencional está conectado a una red eléctrica que funciona a 220 V CA y tiene una entrada de red conectada a un transformador que reduce la tensión CA a un nivel de unos 50 V, conectado a un convertidor CA/CC conectado a una toma de carga de un vehículo eléctrico.
Con este tipo de terminales de recarga ya ampliamente disponible, una carga completa de un vehículo eléctrico suele tardar entre 8 y 12 horas.
Sin embargo, el trasiego realizado por varios terminales de recarga estén consumiendo energía de una red puede tener un impacto negativo en el rendimiento de la misma. En una red eléctrica, el consumo debe equilibrarse siempre con la generación, a riesgo de hacer variar las características de la red, en particular su frecuencia. Para lograrlo, el administrador de la red puede utilizar reservas primarias, secundarias y terciarias, que funcionan en diferentes escalas de tiempo y potencia. Por ejemplo, la reserva primaria tiene un tiempo de acción inferior a 30 segundos, la reserva secundaria tiene un tiempo de acción inferior a 15 minutos y la reserva terciaria tiene un tiempo de acción de 30 minutos.
Cuando se detecta un desequilibrio, las reservas primarias se activan automáticamente en función de las diferencias de frecuencia medidas entre la red y una señal de referencia elaborada por el administrador de la red de transporte. Cuando se produce un desequilibrio entre la generación y el consumo, la frecuencia de la red se desvía del nivel requerido de 50 Hz, y esta desviación activa la reserva primaria de las entidades que participan en esta reserva primaria. Cada una de estas entidades debe aumentar su potencia de inyección si la frecuencia es inferior a 50 Hz, o disminuir su potencia de inyección o incluso trasegar corriente si la frecuencia es superior a 50 Hz. Se obtiene así un nuevo punto de equilibrio entre producción y consumo en la red.
Para lograr la capacidad de respuesta necesaria, la reserva primaria comprende unidades de reserva conectadas a la red de alta tensión o de media tensión. Una red de transporte de energía eléctrica suele estructurarse con varios niveles de tensión, por ejemplo, líneas de alta tensión que transportan corriente a una tensión de entre 50kV y 400kV, líneas de media tensión a una tensión de entre IkV y 50kV y líneas de baja tensión a una tensión de 220V. Estas líneas están interconectadas con estaciones transformadoras situadas entre los distintos tipos de líneas.
Los equipos que utilizan baterías para participar como entidad de reserva en la reserva primaria suelen constar de un conjunto de baterías de muy alta capacidad cargadas hasta la mitad de su capacidad para poder inyectar o trasegar energía de la red en caso necesario. Estos equipos también ayudan a regular la tensión de acuerdo con las especificaciones del administrador de la red, inyectando o trasegando potencia reactiva.
La reserva primaria debe estar dimensionada para inyectar o liberar una proporción significativa de la generación y el consumo de la red. En Europa, todas las entidades de reserva que componen la reserva primaria representan una capacidad de 3.000 MW, es decir, la capacidad de generación de los dos mayores reactores nucleares en servicio. Para obtener esta potencia total, cada entidad de reserva debe tener una capacidad mínima de 1 MW.
Más concretamente, como se ilustra en la figura 1, un equipo de equilibrado de baterías100 17comprende una entrada de red11que incorpora dispositivos de protección12de red de alta tensión o media tensión y dispositivos de medición del rendimiento de la red13para detectar los requisitos de equilibrado de potencia y tensión. Esta entrada de red se conecta a un transformador reductor14. Por ejemplo, cuando el equipo de equilibrado está conectado a la red de media tensión, el transformador puede configurarse para transformar una tensión alterna de 20 kV en una tensión alterna de 450 V. La salida del transformador14se conecta a un inversor15configurado para convertir la tensión alterna en una tensión continua que alimenta una red16de baterías17. Un dispositivo de supervisión, no representado, mide la potencia activa y reactiva de la red a lo largo del tiempo y controla la carga o descarga de las baterías 17 para compensar los desequilibrios de la red. Ejemplos de esta tecnología se describen en las publicaciones de patentes US2014/097693 Al y EP1372239 Al.
Para limitar la potencia suscrita necesaria para conectar el equipo a la red, también se conocen terminales de carga101para vehículos eléctricos que incorporan una o más baterías, como se muestra en la figura 2. Este tipo de terminal de carga101incorpora un transformador12que reduce la tensión alterna de la red de baja tensión, seguido de un convertidor CA/CC15conectado a una batería17y configurado para adaptar el nivel de tensión a la batería17.
La salida del convertidor CA/CC 15 también está conectada a un segundo convertidor CC/CC 18 conectado a una toma de carga del vehículo eléctrico y configurado para adaptar el nivel de tensión al vehículo eléctrico. Cuando la demanda de energía supera un valor umbral, la batería 17 se utiliza para limitar las restricciones que de otro modo se impondrían a la red.
Además, la batería 17 puede recargarse después de la fase de carga de un vehículo eléctrico. Aunque este procedimiento limita la potencia instantánea trasegada de la red, el tiempo de carga no mejora en comparación con un terminal de carga convencional.
Para mejorar la velocidad de recarga, es posible utilizar un terminal de recarga conectado directamente a la red de alta tensión o de media tensión, de modo que se pueda suministrar la máxima potencia al vehículo eléctrico. Como se muestra en la figura 3, este tipo de terminal de recarga 102 incorpora una entrada de red 11 que incorpora dispositivos de protección de red de alta tensión o media tensión 12 y un transformador reductor de tensión 14.
La salida del transformador 14 se conecta a un inversor 15 configurado para convertir la tensión alterna en una tensión continua que alimente la toma de carga del vehículo eléctrico. Con este tipo de terminal de carga, un vehículo eléctrico puede recargarse en 20 minutos.
Aunque esta solución es eficaz para mejorar la velocidad de recarga de un vehículo eléctrico, el tamaño y el coste de los dispositivos de protección 12 necesarios para obtener la autorización de conexión a la red de alta tensión o de media tensión son prohibitivos para el despliegue de este tipo de terminales de recarga.
El problema técnico de la invención es, por tanto, obtener un terminal de carga rápida que supere las desventajas de los dispositivos anteriormente descritos.
Exposición de la invención
En respuesta a este problema técnico, la invención propone modificar el equipo de equilibrado que forma parte de la reserva primaria o secundaria para realizar, además de la función de equilibrado de la red, una función de recarga de un vehículo eléctrico o híbrido. De este modo, los dispositivos de protección necesarios para obtener la autorización de conexión a la red de alta tensión o de media tensión son comunes al equipo de equilibrado y al terminal de recarga, lo que limita el número de componentes necesarios para instalar el terminal de recarga.
Para conseguirlo, el transformador se modifica con un devanado adicional específico para alimentar la toma de carga del vehículo eléctrico a través de un inversor específico.
Para ello, según un primer aspecto, la invención se refiere a un equipo de equilibrado para una red de alta tensión o de media tensión que comprende :
- una entrada de red que incorpora dispositivos para proteger dicha red y dispositivos para medir el rendimiento de dicha red con el fin de detectar necesidades de equilibrado;
- un transformador que comprende un primer devanado conectado a la salida de dicha entrada de red y configurado para reducir la tensión de dicha red;
- un inversor conectado a un segundo devanado de dicho transformador y configurado para transformar una tensión alterna en una tensión continua;
- un conjunto de baterías conectadas a dicha tensión continua; y
- un dispositivo de supervisión configurado para activar dicho inversor y garantizar la carga o descarga de dichas baterías cuando dichos dispositivos de medición miden un desequilibrio en dicha red.
La invención se caracteriza porque dicho equipo de equilibrado comprende también un inversor adicional conectado a un tercer devanado de dicho transformador, cuya salida permite alimentar al menos una toma de recarga de un vehículo eléctrico o híbrido; y medios para detectar una necesidad de carga de dicha toma de recarga; dicho dispositivo de supervisión está configurado para activar dicho inversor adicional cuando se detecta una necesidad de carga en dicha toma de recarga y las necesidades de inyección en la red son inferiores a un valor umbral.
Por lo tanto, la invención propone el uso de equipos de equilibrado para cargar un vehículo eléctrico o híbrido excepto en las fases en las que sea necesario inyectar una gran cantidad de energía a la red. En los equipos de equilibrado, las fases de inyección y trasiego suelen ser relativamente cortas, a menudo de unas pocas decenas de segundos. En comparación con el tiempo de recarga de un vehículo eléctrico o híbrido, estos tiempos de trasiego o inyección son muy cortos.
A diferencia de un terminal de recarga convencional, el terminal de recarga creado por la invención es mucho más rápido, ya que está conectado a la red de alta tensión o de media tensión. Así, aunque no esté disponible todo el tiempo, porque el terminal de carga producido por la invención no se puede utilizar cuando el equipo de equilibrado tiene que inyectar una gran cantidad de energía en la red, la mejora en la velocidad de carga durante las otras fases compensa con creces los momentos en los que el terminal de carga no se puede utilizar para cargar un vehículo eléctrico o híbrido.
Además, en comparación con un terminal de recarga rápida del estado de la técnica, el coste de instalación del terminal de recarga de la invención es menor porque los dispositivos de protección necesarios para obtener la autorización de conexión a la red de alta tensión o de media tensión son comunes al equipo de equilibrado y al terminal de recarga, lo que limita el número de componentes necesarios para instalar el terminal de recarga.
Por tanto, la invención surge del descubrimiento de que la indisponibilidad del terminal de recarga en momentos de alta inyección por parte de los equipos de equilibrado se compensa con la ganancia en velocidad de recarga y no reduce significativamente la vida útil de las baterías incorporadas en los vehículos eléctricos o híbridos.
De hecho, es bien sabido que las interrupciones durante las fases de carga degradan la vida útil de las baterías incorporadas a los vehículos eléctricos o híbridos. Sin embargo, se ha medido que las baterías de iones de litio utilizadas en vehículos eléctricos o híbridos tienen una vida útil sustancialmente constante, incluso cuando se utiliza un terminal de carga de acuerdo con la invención, es decir, con períodos de indisponibilidad que pueden ocurrir durante las fases de carga.
En una realización, dichos dispositivos de medición del rendimiento de dicha red para detectar las necesidades de equilibrado comprenden un contador de energía dedicado al administrador de dicha red y un contador de energía independiente. El contador dedicado al administrador de la red se utiliza normalmente en los equipos de equilibrado para permitir al administrador de la red comprobar que el equipo de equilibrado está activo de acuerdo con el contrato impuesto por el administrador de la red. Por ejemplo, el administrador de red puede haber impuesto una restricción para que el equipo de equilibrado realice un trasiego del 10% de la potencia activa cuando la frecuencia supere un valor umbral o cualquier otro modo de prevención de red y, del mismo modo, para que realice un trasiego del 10% de la potencia reactiva cuando la tensión supere un valor umbral o cualquier otro modo de prevención de red. El contador independiente sirve para comprobar que el proveedor de servicios cumple el contrato. Además, en el contexto de la invención, el contador independiente puede utilizarse para medir la potencia trasegada de la red para alimentar el terminal de recarga y no para equilibrar la red.
En una realización, el transformador está cableado en triángulo en el primer devanado, en triángulo en el segundo devanado y en estrella en el tercer devanado. De este modo, se puede obtener la máxima potencia del conjunto de baterías mediante una conexión triángulo/triángulo que no permite transmitir el neutro. Por otro lado, para el terminal de recarga, puede ser necesario tener acceso al neutro, y la conexión triángulo/estrella permite transmitir el neutro sin dañar la conexión triángulo/triángulo que alimenta el conjunto de baterías.
Para poner en práctica la invención, es necesario configurar el dispositivo de supervisión para permitir la inyección y trasiego de la red, al tiempo que se utiliza la misma red para alimentar el segundo inversor en las fases en las que no se requiere la inyección máxima. Para ello, el procedimiento más sencillo es permitir que el segundo inversor funcione cuando la toma de recarga esté en uso y no se requiera la máxima inyección a red.
En esta realización, dichos medios para detectar la necesidad de cargar dicha toma de recarga corresponden a un sensor configurado para detectar el consumo en dicha toma de recarga.
Alternativamente, el control de los dos inversores puede depender tanto de las necesidades de equilibrado de la red como de las necesidades de trasiego del terminal de recarga. Por tanto, se puede encontrar un compromiso entre estos dos requisitos cuando la necesidad de inyectar energía en la red no es máxima.
En esta realización, dichos medios de detección de una necesidad de carga de dicha toma de recarga corresponden a una sonda de medición de la potencia de recarga necesaria en dicha toma de recarga.
Además, en esta realización, dicho equipo de equilibrado comprende preferentemente una sonda dispuesta entre dicho transformador y dicho inversor adicional para medir una potencia instantánea consumida por dicha toma de carga. Del mismo modo, dicho equipo de equilibrado comprende preferentemente una sonda dispuesta entre dicho inversor y dicho conjunto de baterías para medir la potencia instantánea consumida por dicha toma de recarga.
Con estas dos sondas, la unidad de supervisión es capaz de detectar la potencia utilizada en cada salida del transformador para equilibrar el trasiego realizado en la red en función de las necesidades de trasiego para alimentar la toma de recarga y mantener todas las baterías en el punto de equilibrio correspondiente sustancialmente a la mitad de la capacidad total de cada una de las baterías.
Para ello, según un segundo aspecto, la invención se refiere a un procedimiento de gestión de equipos de equilibrado según el primer aspecto de la invención, dicho procedimiento comprende las siguientes etapas:
- medir la diferencia entre una medida de tensión, una medida de frecuencia y una medida de corriente de la red y los valores nominales para determinar las necesidades de inyección y/o trasiego de potencia activa y/o reactiva;
- determinar la potencia de control del inversor conectado a todas las baterías en función de las necesidades de inyección y/o trasiego;
- si las necesidades de inyección superan una potencia de inyección máxima,
desactivar el inversor adicional y activar el inversor conectado al conjunto de baterías para inyectar dicha potencia máxima de inyección,
- si las necesidades de inyección son inferiores a una potencia de inyección máxima,
desactivar el inversor adicional y activar el inversor conectado al conjunto de baterías para inyectar dicha potencia de control,
- si las necesidades de trasiego son inferiores a la potencia de recarga solicitada a dicha toma de recarga y el nivel de carga del conjunto de baterías es superior a un valor umbral, desactivar el inversor conectado al conjunto de baterías y activar el inversor adicional para trasegar dicha potencia de control, y
- si las necesidades de trasiego son superiores a la potencia de recarga solicitada en dicha toma de recarga y el nivel de carga de todas las baterías es inferior a un valor umbral, activar los dos inversores hasta que el nivel de carga de todas las baterías sea superior a dicho valor umbral.
Preferentemente, dicha potencia de control se determina en función de las pérdidas de carga estimadas a partir de las medidas de dos sondas situadas respectivamente entre dicho transformador y dicho inversor adicional y entre dicho inversor y dicho conjunto de baterías.
Breve descripción de las figuras
La manera de llevar a cabo la invención y las ventajas resultantes de la misma serán evidentes a partir de las siguientes realizaciones, que se dan a título ilustrativo pero no limitativo, en apoyo de las Figuras 1 a 6, que constituyen :
La figura 1 es una representación esquemática de un equipo de equilibrado de baterías;
La figura 2 es una representación esquemática de un terminal de recarga de baterías del estado de la técnica;
La figura 3 es una representación esquemática de un terminal de recarga "rápida" del estado de la técnica;
La figura 4 es una representación esquemática de un equipo de equilibrado según una primera realización de la invención;
La figura 5 es una representación esquemática de un equipo de equilibrado según una segunda realización de la invención; y
La figura 6 es un diagrama de flujo de las etapas de gestión de un dispositivo de supervisión del equipo de equilibrado de la figura 4.
Descripción detallada de la invención
La figura 4 ilustra un equipo de equilibrado10aque también constituye un terminal de carga para un vehículo eléctrico o híbrido. Este equipo de equilibrado10acomprende típicamente una entrada de red11que incorpora dispositivos de protección12y dispositivos de medición13. La entrada de red11puede conectarse a la red de alta tensión o de media tensión. Por ejemplo, la entrada de red 11 puede conectarse a dos cables eléctricos separados, cada uno de los cuales transporta una tensión de 20 kV. Además, la entrada de red11también puede incluir una salida de red que permite que uno de los dos cables pase a través de la entrada de red 11 para formar un dispositivo de equilibrado a través del cual pasa la red.
Los dispositivos de protección12son típicamente disyuntores de alta tensión o media tensión, por ejemplo disyuntores controlados capaces de cortar una corriente de 400 A para proteger el equipo de equilibrado10a. Preferiblemente, los cables de red entran en la entrada de red11en disyuntores manuales que permiten realizar operaciones de mantenimiento en el equipo de equilibrado10a. A la salida de estos disyuntores manuales se instala preferentemente un disyuntor automático que corta la corriente que circula por la entrada de la red11cuando las corrientes de irrupción en el interior del equipo de equilibrado10asuperan un valor umbral. Estos dispositivos de protección12se acoplan preferentemente a dispositivos de medición13para detectar los instantes en los que conviene cortar la corriente que circula por la entrada de red11.
La función de estos dispositivos de medida13es también medir la frecuencia, la tensión y el desfase entre la corriente y esta tensión, todo ello con el fin de detectar las necesidades de equilibrado de potencia activa y reactiva de la red. Preferiblemente, estos dispositivos de medición13incorporan varios contadores de energía: un contador de energía asociado al administrador de la red y un contador de energía independiente asociado al administrador del equipo de equilibrado10a. Estos contadores de energía están conectados preferentemente a una red de comunicación por cable o inalámbrica.
De este modo, el administrador de la red puede obtener información sobre las necesidades de equilibrado en tiempo real utilizando las mediciones realizadas por los dispositivos de medición13del equipo de equilibrado10a. Del mismo modo, las mediciones realizadas por el contador de energía independiente pueden transmitirse al administrador del equipo de equilibrado10apara controlar la cantidad de energía inyectada o trasegada de la red.
Los dispositivos de medición13transmiten al menos tres informaciones a un dispositivo de supervisión22:una medición de tensiónmU,una medición de frecuenciamFy una medición de corrienteml,estando el dispositivo de supervisión22configurado para calcular el desfase entre la corriente y la tensión. Alternativamente, los dispositivos de medición13pueden incluir medios para detectar automáticamente el desplazamiento de fase entre la tensión y la corriente, y este desplazamiento de fase puede transmitirse al dispositivo de supervisión22.
La función principal de la unidad de supervisión22es identificar las necesidades de equilibrado de la redAU, AFyAIy satisfacerlas en función del estado de carga de las baterías17integradas en el equipo de equilibrado10a. Este dispositivo de supervisión22puede adoptar la forma de un microcontrolador o un microprocesador asociado a una secuencia de instrucciones. Además, este dispositivo de supervisión22puede ser controlado a distancia, por ejemplo por el administrador del equipo de equilibrado10a, para actualizar las estrategias de equilibrado o las autorizaciones de carga de los vehículos eléctricos o híbridos.
Para equilibrar o recargar un vehículo eléctrico o híbrido, la salida de la entrada de red11se conecta a un transformador21con tres devanados. El primer devanado está preferentemente cableado en triángulo y recibe la tensión de red de 20 kV. Este primer bobinado se acopla a un segundo bobinado, preferentemente también cableado en triángulo, con una tensión rebajada a 450 V.
Esta tensión alterna rebajada se conecta a un inversor15, que transforma esta tensión alterna en una tensión continua que alimenta el conjunto de baterías16, batería17. Preferiblemente, la salida del inversor15tiene un nivel de tensión continua de entre 700 y 1000 voltios.
El transformador21también tiene un tercer devanado, preferiblemente conectado en estrella y conectado a un inversor adicional23. Este inversor adicional recibe una tensión rebajada a 400 V y transforma esta tensión alterna en una tensión continua adecuada para la recarga de un vehículo automóvil, por ejemplo 50 V. De este modo, la salida del inversor adicional23se conecta a una toma de recarga de un vehículo eléctrico o híbrido24. Por supuesto, los niveles de tensión en la entrada de la red11, eltransformador21y los inversores15, 23pueden variar sin cambiar la invención.
Además de estos elementos esenciales para la realización de la invención, pueden implementarse otros elementos para mejorar la seguridad o las estrategias de control del equipo de equilibrado10a. Por ejemplo, la figura 5 muestra sondas colocadas después del transformador21para medir la potencia en diferentes puntos del equipo de equilibrado10b. Más concretamente, se coloca una sonda a la salida del inversor15para medir la potencia a nivel de todas las bateríasPeq,es decir, después de las pérdidas asociadas al transformador21y al inversor15, y se coloca una sonda entre el tercer devanado del transformador21y el inversor adicional23para medir la potencia consumidaPrepor la toma de recarga24.
Para adaptar la estrategia de equilibrado de los dos inversores15y 23,basta con detectar el consumo o, al menos, una presencia en la toma de recarga24mediante una señalEp,como se muestra en la figura 4. Preferentemente, como se ilustra en la figura 5, la potencia de recargaPrrvesolicitada por la toma de recarga24es medida por una sonda situada en la toma de recarga 24 con el fin de proporcionar información a la unidad de supervisión 22.
Sobre la base de esta información enviada a la unidad de supervisión22 ,ésta puede determinar la estrategia que deben aplicar los inversores15y23.
Además de estos elementos estructurales que permiten recargar un vehículo eléctrico o híbrido y equilibrar la red, el equipo de equilibradolOa-lObpuede incorporar elementos convencionales de los equipos de equilibrado, como una unidad de refrigeración para enfriar el transformador21o el conjunto de baterías17,una alarma, una unidad de control de protección contra incendios, etc.
La figura 6 ilustra un ejemplo de procedimiento de gestión de los dos inversores15y23implementado por la unidad de supervisión22. En una primera etapa50,este procedimiento mide la diferencia entre la tensiónmU,la frecuenciamFy la corrientemly los valores nominales para detectar las necesidades de inyección o trasiego de potencia reactiva y/o activaAU, AI,a F en la red. Así, cuando la diferencia entre un valor nominal y un valor medidomil, mF, mlsupera un valor umbral, se determina una necesidad de inyección o de trasiego en función de esta diferencia. La segunda etapa51determina la potencia que debe aplicarse al inversor15en función de las necesidades de inyección o trasiegoPciy de un coeficientek. Estos requisitosPcise especifican a continuación en una segunda etapa de determinación52, teniendo en cuenta las pérdidas reales en el transformador21. Estas pérdidas reales pueden ser estimadas por las distintas sondas en función del estado de los inversores15y23.
Los requisitosPc2obtenidos al final de la etapa52pueden aplicarse según varios escenarios predefinidos, por ejemplo:
- si las necesidades de inyecciónAU, AF, AIson superiores a una potencia de inyección máximaPmax ,desactivación del inversor adicional23y activación del inversor15conectado al conjunto de baterías17para inyectar la potencia de inyección máximaPmax,
- si los requisitos de inyecciónAU, AF ,AI son inferiores a una potencia de inyección máximaPmax, se desactiva el inversor adicional23y se activa el inversor15conectado al conjunto de baterías17para inyectar la potencia de controlPcioPc2,- si los requisitos de trasiegoAU, AF, AIson inferiores a una potencia de recarga solicitadaPrrveen la toma de recarga24y el nivel de carga del conjunto de baterías17es superior a un valor umbral, se desactiva el inversor15conectado al conjunto de baterías17y se activa el inversor adicional23para extraer la potencia de controlPcioPc2, y - se desactiva el inversor 15 conectado al conjunto de baterías 17 y se activa el inversor adicional 23 para trasegar la potencia de control Pci o Pc2
- si las necesidades de trasiegoAU, AF, AIson superiores a una potencia de recargaPrrvesolicitada en la toma de recarga24y el nivel de carga del conjunto de las baterías 17 es inferior a un valor umbral, activación de los dos inversores 15, 23 hasta que el nivel de carga del conjunto de las baterías 17 sea superior al valor umbral.
La invención permite así obtener un equipo de equilibrado delOa-lObque, además de equilibrar la red, permite recargar muy rápidamente un vehículo eléctrico o híbrido, ya que el equipo de equilibrado está directamente conectado a la red de alta tensión o de media tensión. Así pues, la invención permite obtener un terminal de recarga "rápida" con un coste menor, ya que reutiliza componentes existentes en el equipo de equilibradolOa-lOb,en particular en la entrada de la red11.
Claims (9)
1. Equipo de equilibrado (lOa-lOb) para una red de alta tensión o de media tensión que comprende:
- una entrada de red (11) que incorpora dispositivos (12) para proteger dicha red y dispositivos (13) para medir el rendimiento de dicha red con el fin de detectar necesidades de equilibrado;
- un transformador (21) que comprende un primer devanado conectado a la salida de dicha entrada de red (11) y configurado para reducir la tensión de dicha red;
- un inversor (15) conectado a un segundo devanado de dicho transformador (14) y configurado para transformar una tensión alterna en una tensión continua;
- un conjunto de baterías (17) conectadas a dicha tensión continua; y
- un dispositivo de supervisión (22) configurado para activar dicho inversor (15) y asegurar la carga o descarga de dichas baterías (17) cuando dichos dispositivos de medición (13) miden un desequilibrio en dicha red; en el que dicho equipo de equilibrado (lOa-lOb) incluye además un inversor adicional (23) conectado a un tercer devanado de dicho transformador (21), cuya salida permite alimentar al menos una toma de recarga (24) de un vehículo eléctrico o híbrido; y medios para detectar la necesidad de cargar dicha toma de recarga (24); estando dicho dispositivo de supervisión (22) configurado para activar dicho inversor adicional (23) cuando se detecta una necesidad de carga en dicha toma de recarga (24) y las necesidades de inyección a la red son inferiores a un valor umbral.
2. Equipo de equilibrado según la reivindicación 1,caracterizado porquedichos dispositivos (13) para medir el rendimiento de dicha red con el fin de detectar las necesidades de equilibrado comprenden un contador de energía dedicado al administrador de dicha red y un contador de energía independiente.
3. Equipo de equilibrado según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque dicho transformador (21) está cableado en triángulo en el primer devanado, en triángulo en el segundo devanado y en estrella en el tercer devanado.
4. Equipo de equilibrado según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dichos medios para detectar una necesidad de carga de dicha toma de recarga (24) corresponden a un sensor configurado para detectar el consumo (Ep) en dicha toma de recarga (24).
5. Equipo de equilibrado según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dichos medios para detectar una necesidad de carga de dicha toma de recarga (24) corresponden a una sonda para medir la potencia de recarga requerida (Prrve) en dicha toma de recarga (24).
6. Equipo de equilibrado según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dicho equipo de equilibrado (lOa-lOb) comprende una sonda dispuesta entre dicho transformador (21) y dicho inversor adicional (23) para medir una potencia instantánea (Pre) consumida por dicha toma de recarga (24).
7. Equipo de equilibrado según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque dicho equipo de equilibrado (lOa-lOb) comprende una sonda dispuesta entre dicho inversor (15) y dicho conjunto de baterías (17) para medir una potencia instantánea (Peq) consumida por dicha toma de recarga (24).
8. Procedimiento de gestión de un equipo de equilibrado según una de las reivindicaciones 1 a 7, comprendiendo dicho procedimiento las siguientes etapas:
- medir (50) la diferencia entre una medida de tensión (mU), una medida de frecuencia (mF) y una medida de corriente (ml) de la red y los valores nominales para determinar las necesidades de inyección y/o trasiego (AU, AF, AI);
-determinar (51, 52) una potencia de control (Pci, Pc2) del inversor (15) conectado al conjunto de baterías (17) en función de las necesidades de inyección y/o trasiego (AT, AF, AC) de potencia activa y/o reactiva;
- si las necesidades de inyección (AT, AF, AC) son superiores a una potencia de inyección máxima (Pmax), desactivar el inversor adicional (23) y activar el inversor (15) conectado al conjunto de baterías (17) para inyectar dicha potencia de inyección máxima (Pmax),
- si las necesidades de inyección (AT, AF, AC) son inferiores a una potencia de inyección máxima (Pmax), desactivar el inversor adicional (23) y activar el inversor (15) conectado al conjunto de baterías (17) para inyectar dicha potencia de control (Pci, Pc2),
- si las necesidades de trasiego (AT, AF, AC) son inferiores a la potencia de recarga requerida (Prrve) en dicha toma de recarga (24) y el nivel de carga del conjunto de 5 baterías (17) es superior a un valor umbral, desactivar el inversor conectado (15) al conjunto de baterías (17) y activar el inversor adicional (23) para trasegar dicha potencia de control (Pci, Pc2), y
- si las necesidades de trasiego (AT, AF, AC) son superiores a la potencia de recarga requerida (Prrve) en dicha toma de recarga (24) y el nivel de carga del conjunto de 10 baterías (17) es inferior a un valor umbral, activar los dos inversores (15, 23) hasta que el nivel de carga de todas las baterías (17) sea superior a dicho valor umbral.
9. Procedimiento de gestión según la reivindicación 8,caracterizado porquedicha potencia de control 15 (Pci, Pc2) se determina (52) en función de las pérdidas de carga (Pe) estimadas a partir de las medidas (Pre, Peq) procedentes de dos sondas situadas respectivamente entre dicho transformador (21) y dicho inversor adicional (23) y entre dicho inversor (15) y dicho conjunto de baterías (17).
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