Zpět na seznam článků

Management parkování vozů s elektrickým pohonem

Dipl. Ing. Thorsten Temme, Řízení správy produktů, Phoenix Contact E-Mobility GmbH, Schieder-Schwalenberg, Německo

Za vznikem největší německé nabíjecí stanice v hlavním sídle společnosti Bechtle AG v Neckarsulmu byla myšlenka konzistentní implementace udržitelnosti. Hlavní výzvou bylo integrovat 50 nabíjecích bodů do parkovací garáže se specifickou strukturou a dodávat do nich energii z fotovoltaického systému umístěného na střeše.

Stále více německých společností chce do svého vozového parku zařadit i vozy s elektrickým pohonem. Mezi tyto firmy patří i Bechtle AG, největší německá společnost zabývající se IT systémy, která tuto technologii zařadila do své strategie udržitelnosti. „Naším cílem je ve střednědobém horizontu zvýšit podíl elektrických a hybridních firemních vozů na 10 procent,“ vysvětluje Rainer Kury, který ve společnosti Bechtle AG v Neckarsulmu pracuje v oddělení firemní komunikace. „Naši zaměstnanci se sami rozhodnou, zda chtějí začít používat vozidlo s alternativním pohonem. Zájem o tuto změnu neustále roste.“ Z tohoto důvodu byla součástí tendru na novou parkovací garáž pro zaměstnance i podmínka, že musí být zajištěny nabíjecí body pro 50 vozů s elektrickým pohonem.

Výroba elektřiny přímo na místě: elektřinu vyrobenou 1 900 solárními panely na střeše parkovací garáže lze přímo použít k nabíjení vozidel.

Parkovací garáž – výzva

Pro provozovatele největší německé nabíjecí stanice bylo důležité navrhnout instalaci systému tak, aby stanice plnila požadavky nejen dnes, ale i v budoucnu. Mělo by být snadné rozšířit ji tak, aby pojala ještě více vozů. Evidenční systém musí být v souladu s německým zákonem o hmotnostech a měření. K dispozici by měl být i systém řízení spotřeby, který by zajišťoval optimální využití obnovitelné energie. „Letos na střechu parkovací garáže umístíme více než 1 900 dalších fotovoltaických panelů,“ vysvětluje Torsten Kocher z oddělení facility managementu společnosti Bechtle AG v Neckarsulmu. „Energie, kterou vytvoří, z velké části pokryje nabíjení vozidel.“

Současné parkovací garáže s ocelovou konstrukcí nemají mnoho nosných stěn. Jejich otevřený design je charakteristický svislými ocelovými nosníky a příčnými výztuhami. Integrace a instalace nabíjecích bodů je proto opravdovou výzvou. Pokud by se použily sloupky stojící na zemi, bylo by třeba přidat i ochranné zábrany proti nárazu, které by ale zabíraly cenný prostor a zvyšovaly náklady. V parkovací garáži navíc není k dispozici nosná stěna, na kterou by se dala umístit klasická nástěnná skříň. Nabíjecí body tedy lze nainstalovat pouze na úzké ocelové nosníky, a musí proto mít kompaktní design bez vyčnívajících hran. Musí být bezpečné, spolehlivé a svým vzhledem musí zapadat do okolního prostředí. Provozovatel měl ještě jeden požadavek: elektrické instalace v komerčním sektoru musí být pravidelně vyhodnocovány a náklady by neměly narůstat přímo úměrně k počtu nabíjecích bodů.

Rainer Kury (vlevo) z oddělení firemní komunikace a Torsten Kocher z oddělení facility managementu společnosti Bechtle AG v Neckarsulmu sází při elektrifikaci vozového parku své firmy na udržitelná řešení nabíjení.

Řešení s centrální distribucí energie

„Zakázku jsme zadali stavební společnosti Goldbeck z Bielefeldu, která se zabývá převážně výstavbou komerčních a obecních budov. Při stavbě parkovací garáže bude Goldbeck naším hlavním dodavatelem,“ vysvětluje Rainer Kury. „Pro tento projekt zvolila společnost Goldbeck nabíjecí systém od společnosti RTB, specialisty na management parkování.“ RTB GmbH & Co. KG sídlí ve městě Bad Lippspringe v německém východním Vestfálsku a řídila se jednoduchou filozofií: na samotné parkovací ploše by mělo být jen to nezbytné. Všechny ostatní systémové komponenty patří do centrální ovládací skříně.

Podle této zásady tedy nabíjecí bod sestává pouze z nabíjecí zásuvky typu 2 uvnitř tenké skříně, čtečky RFID k identifikaci uživatele a místních indikátorů LED stavu. Ocelový nosník je tak dostatečně široký, aby se na něj vedle sebe vešly dva nabíjecí body. Všechny ostatní komponenty, tj. ochranná a přepínací zařízení, řídicí jednotky nabíjení a měřiče výkonu, jsou umístěny v centrální ovládací skříni. Jedna řídicí skříň modulárního systému, který společnost Bechtle v Neckarsulmu využívá, řídí a energií zásobuje osm nabíjecích bodů. Větší počet těchto ovládacích skříní lze umístit do centrální uzamykatelné strojovny. V ideálním případě se tedy při rozšiřování systému v budoucnu bude přidávat vždy osm nabíjecích bodů.

„Tento přístup má pro nás jako provozovatele mnoho výhod,“ vysvětluje Torsten Kocher. „Protože v místě nabíjecího bodu nejsou nainstalovány žádné aktivní komponenty pro přenos energie, je údržba jednotlivých nabíjecích bodů omezena na čistě vizuální kontrolu a test funkčnosti.“ Skříně jednotlivých nabíjecích bodů tedy není třeba otevírat. Pokud se nenabíjí žádné vozidlo, napětí přítomné na nabíjecím bodu nepřekročí 12 voltů. Důležitá ochranná a přepínací zařízení se kontrolují v centrální strojovně, kde je možné od napájení odpojit konkrétní segmenty nebo řídicí skříně. Nabíjecí body, kterým je energie dodávána z jiného modulu, zůstanou během údržby stále normálně funkční.

Instalace se snadným servisem: řídicí komponenty (horní řada) jsou společně s ochrannými a přepínacími zařízeními integrovány do centrální řídicí skříně.

Řízení nabíjecích procesů

Společnost RTB, která je specialistou na elektromobilitu, se rozhodla použít řídicí jednotku nabíjení EV CC Basic a moduly pro dohled nad zbytkovým proudem EV-RCM DC od společnosti Phoenix Contact. Díky automatickému resetu při detekci zbytkového proudu způsobeného vozidlem (viz text v rámečku) zajišťuje tato kombinace vysokou dostupnost a umožňuje předcházet zbytečnému servisu. Jakmile se uživatel úspěšně identifikuje, je možné povolit příslušné nabíjecí procesy prostřednictvím standardního rozhraní RS485 a protokolu Modbus/RTU. Nabíjecí kapacita může být různá dle standardu IEC 61851-1. V budoucnu bude možné tuto kapacitu řídit v závislosti na množství fotovoltaické energie získané ze střechy parkovací garáže.

Stávající nabíjecí proudy, kapacity a také množství energie, která již byla využita k nabíjení, se zaznamenávají pomocí měřiče výkonu EEM-350 rovněž od společnosti Phoenix Contact. Další výhodou je, že zařízení mají certifikaci MID. MID je směrnice vydaná Evropským parlamentem, která pro určité skupiny zařízení definuje základní požadavky a požadavky na měřicí zařízení. Přiřazuje rovněž výrobci odpovědnost spojenou s prvotním uvedením měřicích zařízení na trh. Měřiče výkonu jsou proto vhodné k evidenci nabíjecích procesů v souladu s německým zákonem o hmotnostech a měření. Řídicí jednotky nabíjení i měřiče výkonu čte a řídí zabudovaný systém od společnosti RTB se softwarem pro řízení zátěže. V budoucnu bude využíván také software pro evidenci nabíjecích procesů v souladu s relevantním zákonem. Kombinace hardwaru a softwaru byla předložena příslušným orgánům ke schválení s ohledem na tento konkrétní typ evidence.

„S tímto systémem jsme propojili také technologii pro řízení parkovací garáže, která umožňuje sledovat parkovací místa a dynamicky uživatele navede garáží k nejbližšímu volnému místu,“ vysvětluje Torsten Kocher. „Parkování tak bude pro naše zaměstnance ještě pohodlnější.“

Řídicí jednotky nabíjení EV CC Basic a měřiče výkonu v řídicí skříni jsou řízeny přes PC (zcela nahoře vlevo). Vzdálené nabíjecí body (dole vpravo) obsahují pouze nabíjecí zásuvky a čtečku RFID.

Ďábel je v detailech

Přímočarý přístup využívající vzdálené nabíjecí body ale není bez potíží. Pokud jsou nabíjecí body vzdálené od ovládací jednotky nabíjení méně než 50 metrů, nelze na vedení řídicího pinu, které je nezbytné během nabíjení mezi vozidlem a nabíjecí stanicí, zabránit interferenčním vazbám a ztrátě signálu. V nové parkovací garáži společnosti Bechtle pomáhá tento problém řešit řídicí jednotka nabíjení EV CC Basic od společnosti Phoenix Contact, která řídí a vyhodnocuje signální vedení v souladu se standardem IEC 61851-1. Předchozí zkušenosti s podobnými aplikacemi projektantům umožnily optimalizovat vyhodnocovací algoritmus právě pro toto využití. Navrhli tedy algoritmus, který je tak robustní, že lze nabíjení provádět na základě těchto konkrétních požadavků i požadavků stávajících standardů.

Další výzvu představuje odolnost proti šumu v signálních vedeních, která vedou k nabíjecímu bodu. Standard IEC 61851-21-2, jehož koncept se v současnosti vypracovává, uvádí konkrétní požadavky týkající se rázových zkoušek a zkoušek odolnosti proti skupinám impulzů pro vedení delší než 30 metrů. Řídicí jednotka nabíjení EV CC Basic tyto požadavky již splňuje, což je v tomto prostředí důležité pro vytvoření robustního řešení.

Shrnutí

Spojením klíčových kompetencí firem, které se zabývají technologiemi pro řízení parkovacích garáží, technologiemi nabíjení a evidenčními procesy, bylo možné vytvořit ideální řešení pro nabíjení vozového parku v parkovací garáži. V úvahu byly vzaty všechny nezbytné faktory konstrukce a údržby. Systém rovněž umožňuje optimalizované využití obnovitelné energie. „Naše instalace funguje bez problémů od samého začátku,“ shrnuje Torsten Kocher. „Naše řešení od RTB s komponenty od Phoenix Contact je natolik vyspělé, že usnadní rozšiřování našeho elektrického vozového parku.“

Snížení nákladů na servis díky dohledu nad zbytkovým DC proudem

Moduly typu EV-RCM pro dohled nad zbytkovým proudem sledují, zda se v nabíjecím proudu nenachází zbytkové DC proudy vyšší než 6 mA. Pokud takový proud detekují, přeruší proces nabíjení. Není tedy třeba používat nákladné elektrické jističe typu B pro zbytkový proud, jak vyžadují standardy IEC 61851-1 a IEC 60364-7-722. Verze EV-RCM se dvěma kanály umožňuje sledovat dva okruhy jedním zařízením. Lze tak nahradit dva elektrické jističe typu B pro zbytkový proud dvěma levnými elektrickými jističi typu A. Další výhodou je, že dohledové moduly jsou připojeny k řídicím jednotkám nabíjení EV CC Basic. Když se elektromobil, který chybu způsobuje, odpojí od nabíjecí stanice, řídicí jednotka EV CC Basic automaticky resetuje dohledový modul EV-RCM. Nabíjecí bod tak připraví na další nabíjení, aniž by bylo třeba provádět servis.