Los conductores estadounidenses están acostumbrados desde hace mucho tiempo a repostar rápidamente en una gasolinera con abundante combustible disponible, y los conductores de vehículos eléctricos quieren que sus paradas en boxes imiten esta experiencia.La incertidumbre de los conductores sobre el acceso a la carga durante los viajes largos sigue siendo una barrera para una adopción más amplia de los vehículos eléctricos, incluso cuando Estados Unidos se esfuerza por combatir el cambio climático convirtiendo a más conductores.

Los investigadores del Laboratorio Nacional Oak Ridge del Departamento de Energía están trabajando para hacer que la carga de vehículos eléctricos sea más resistente."El objetivo principal es hacercargadoresdisponible para vehículos eléctricos incluso si hay una perturbación eléctrica o falla de hardware dentro o fuera del cargador", dijo Namwon Kim de ORNL, investigador principal del proyecto. "Queremos que los conductores puedan usar los cargadores de vehículos eléctricos tan pronto como lleguen alestación de carga."

Después de identificar los principales desafíos, los investigadores de ORNL encontraron soluciones para abordar dos causas clave de fallas del cargador: la primera provocada por cambios de voltaje en la red eléctrica y la otra que se origina dentro del propio cargador.

Kim y su equipo desarrollaronnuevos algoritmospara gestionar los parámetros operativos de los convertidores electrónicos de potencia que son la piedra angular del hardware de carga de vehículos eléctricos.Estos convertidores están diseñados para apagarse cuando el flujo de energía se desvía fuera de un rango estándar.Si un pequeño fallo en la red eléctrica provoca una caída fugaz de tensión, la carga del vehículo eléctrico se detiene.De manera similar, la falla de un componente interno también puede apagar todo.La reactivación de estos cargadores a menudo requiere mantenimiento, lo que provoca un tiempo de inactividad significativo en las estaciones no tripuladas.

Para hacer frente a breves caídas de voltaje, los investigadores del ORNL implementaron unalgoritmo de control "paseo"que reduce rápidamente la potencia de carga y luego la restaura cuando el voltaje vuelve a la normalidad segundos después.El equipo creó una configuración de prueba automatizada en tiempo real.para emular cómo responde el hardware del convertidor a una variedad de fluctuaciones de voltaje.Los controles de paso permitieron una rápida recuperación de la energía de carga.

También hay beneficios más amplios.Si una falla en la red hace que muchos cargadores de vehículos eléctricos se desconecten durante la carga rápida de alta potencia, elVoltajeEl nivel en la red eléctrica puede aumentar repentinamente.Esta condición puede dañar otros equipos eléctricos desprotegidos.Por esta razón, la capacidad de funcionamiento protege no sólo el cargador sino también el conjunto más amplio.red electrica.

A veces, se produce una perturbación dentro del propio cargador.Un solo cargador de vehículos eléctricos contiene tres módulos de potencia que trabajan juntos para convertir y controlar la potencia de carga.El equipo ORNLcreó otro algoritmopermitiendo que el convertidor detecte y se ajuste a una falla interna en lugar de apagarlo.

"Ahora, cuando un módulo se apaga, el convertidor puede intentar continuar proporcionando tanta energía como pueda dividiendo la carga entre los dos restantes", dijo Kim."Estamos tratando de mantener el cargador funcionando a menor potencia mientras espera su reparación".

Los investigadores también desarrollaron un nuevo enfoque de múltiples niveles para el control y la comunicación en un tipo de sistema de carga de vehículos eléctricos más grande que se asemeja a ungasolineracon muchas bombas: un controlador de todo el sistema recibe automáticamente notificaciones de problemas en cargadores individuales.Luego puede modificar la configuración del equipo para brindar la mejor experiencia de carga al cliente.

Esta investigación encaja enun proyecto más grandecon socios laboratorios nacionales del Noroeste del Pacífico y de Idaho que incluyen la gestión automática de flotas de vehículos de carga, como camiones de reparto o de larga distancia, así como el seguimiento de posibles ciberataques.El controlador de la estación podría controlar el orden de carga de los vehículos y las tasas de carga, equilibrando los costos de energía con las prioridades de carga.

Kim dijo que el siguiente paso será modelar cómo el almacenamiento integrado de baterías y la energía solar podrían garantizar aún más el rendimiento de carga de vehículos eléctricos de una estación.