Что касается новостей: американские водители уже давно привыкли быстро заправляться на заправочной станции с большим количеством топлива, и водители электромобилей хотят, чтобы их пит-стопы имитировали этот опыт. Неуверенность водителей в доступе к зарядке во время длительных поездок остается препятствием для более широкого внедрения электромобилей, даже несмотря на то, что США стремятся бороться с изменением климата путем перепрофилирования большего числа водителей.

Исследователи из Окриджской национальной лаборатории Министерства энергетики работают над тем, чтобы сделать зарядку электромобилей более устойчивой. «Основная задача — сделать зарядные устройства доступными для электромобилей, даже если внутри или снаружи зарядного устройства возникнут электрические помехи или аппаратный сбой», — сказал Намвон Ким из ORNL, ведущий исследователь проекта. «Мы хотим, чтобы водители могли использовать зарядные устройства для электромобилей, как только они прибудут на зарядную станцию».

Выявив основные проблемы, исследователи ORNL нашли решения для устранения двух ключевых причин сбоев зарядного устройства: первая вызвана изменениями напряжения в электрической сети, а вторая возникает внутри самого зарядного устройства.

Ким и его команда разработали новые алгоритмы для управления рабочими параметрами силовых электронных преобразователей, которые являются краеугольным камнем оборудования для зарядки электромобилей. Эти преобразователи предназначены для отключения, когда поток мощности выходит за пределы стандартного диапазона. Если небольшая неисправность в электросети приводит к кратковременному падению напряжения, зарядка электромобиля прекращается. Аналогичным образом, выход из строя одного внутреннего компонента также может привести к отключению всего оборудования. Повторная активация этих зарядных устройств часто требует технического обслуживания, что приводит к значительным простоям на беспилотных станциях.

Чтобы справиться с кратковременными провалами напряжения, исследователи ORNL внедрили алгоритм управления «сквозным ходом», который быстро снижает мощность зарядки, а затем восстанавливает ее, когда напряжение возвращается к нормальному значению через несколько секунд. Команда создала автоматизированную тестовую установку в режиме реального времени, чтобы имитировать, как аппаратное обеспечение преобразователя реагирует на различные скачки напряжения. Органы управления поездкой позволили быстро восстановить зарядную мощность.

Есть и более широкие преимущества. Если из-за неисправности сети многие зарядные устройства для электромобилей отключаются во время быстрой зарядки высокой мощности, уровень напряжения в электросети может внезапно возрасти. Это условие может привести к повреждению другого незащищенного электрооборудования. По этой причине возможность проезда защищает не только зарядное устройство, но и электрическую сеть в целом.

Иногда неполадки возникают внутри самого зарядного устройства. Одно зарядное устройство для электромобилей содержит три силовых модуля, которые вместе преобразуют и контролируют мощность зарядки. Команда ORNL создала еще один алгоритм, позволяющий преобразователю обнаруживать и корректировать внутреннюю неисправность вместо того, чтобы отключаться.

«Теперь, когда один модуль выходит из строя, преобразователь может попытаться продолжать обеспечивать как можно больше мощности, разделив нагрузку между двумя оставшимися», — сказал Ким. «Мы стараемся, чтобы зарядное устройство работало на более низкой мощности, пока оно ожидает ремонта».

Исследователи также разработали новый, многоуровневый подход к управлению и связи в более крупной системе зарядки электромобилей, напоминающей заправочную станцию ​​с множеством насосов: общесистемный контроллер автоматически уведомляется о проблемах на отдельных зарядных устройствах. Затем он может изменить настройки оборудования для обеспечения наилучшего качества зарядки клиентов.

Это исследование вписывается в более крупный проект с партнерскими национальными лабораториями Тихоокеанского Северо-Запада и Айдахо, который включает автоматическое управление парком заряжаемых транспортных средств, таких как грузовые автомобили для доставки или дальнемагистральные грузовики, а также мониторинг потенциальных кибератак. Контроллер станции может контролировать порядок зарядки транспортных средств и тарифы зарядки, балансируя затраты на электроэнергию с приоритетами грузов.

Ким сказал, что следующим шагом будет моделирование того, как интегрированные аккумуляторы и солнечная энергия могут дополнительно обеспечить производительность зарядки электромобилей на станции.

Среди других исследователей ORNL, участвующих в текущем проекте, — Майкл Старк, Мадху Чинтавали, Бенджамин Дин и Стивен Кэмпбелл. Исследование финансируется Управлением транспортных технологий при Управлении энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США с использованием возможностей Центра интеграции и развития сетевых исследований ORNL, или GRID-C. GRID-C разрабатывает технологические решения для обеспечения динамичного и эффективного взаимодействия системы электроснабжения со зданиями и транспортными средствами.

UT-Battelle управляет ORNL Управления науки Министерства энергетики, крупнейшего спонсора фундаментальных исследований в области физических наук в Соединенных Штатах. Управление науки работает над решением некоторых из наиболее острых проблем нашего времени. Для получения дополнительной информации посетите сайт Energy.gov/science.