Sähköauto osana älykästä sähköverkkoa – Ohjaus ja toiminnallisuudet

Abstract

Tulevaisuudessa sähköverkko kohtaa monia haasteita, kun sähköautot yleistyvät, vaatien suuren tehotarpeen. Uusiutuvan energiantuotannon epävarma huipputehon tuotanto ei välttämättä pysty kattamaan sähköautoista johtuvaa suurta tehopiikkiä, jos suuret määrät ajoneuvoista kytketään yhtä aikaa lataukseen. Jos sähköajoneuvot voidaan ladata ohjatusti, ei välttämättä tarvita lisäenergian tuotantoa kattamaan kasvanutta huipputehon tarvetta. Lisäksi sähköajoneuvojen akut toimivat koko sähköverkolle energiavarastoina, jollaista ei ole ennen ollut. Älykkäällä sähköverkolla voidaan ohjata sähköajoneuvon latausta, mikäli ajoneuvossa on ohjausjärjestelmä ja akkujen varaustilan mittaus.

Tässä kandidaatin työssä ohjelmoidaan mittaus- ja ohjauskortti plug-in hybridiautoa varten, jossa on V2G-ominaisuus. Ohjainkortista toteutetaan toimintakuvaus, jonka mukaan se myös ohjelmoidaan. Ohjainkortti mittaa akkujen jännitettä ja virtaa, joista voidaan määrittää akkujen varaustilat. Ohjainkortti lähettää tiedot eteenpäin PC:lle, jolta ohjainkortti saa käskyn toimintatilasta. Mittaustietojen perusteella voidaan seurata mahdollisia vikatilanteita.

Kandidaatintyön aikana ohjainkorttia ei ehditty asentamaan ajoneuvoon, mutta laboratoriotestien mukaan voidaan todeta, että ohjainkortti on ohjelmallisesti toimiva. Mittauksissa selvisi, että ohjainkortin mittaustulot eivät olleet tarpeeksi tarkkoja käyttökohteeseen. Todettiin, että ohjainkortti vaatii rakenteellisia muutoksia mittaustuloksien parantamista varten, ennen ohjainkortin käyttöönottoa, mutta kandidaatintyön tavoitteet saavutettiin.

The electric grid faces many challenges due to the rapidly growing numbers of electric cars in the near future. Because renewable energy production is unreliable, it may not handle the load which fleet of electric cars make when connected to the grid simultaneously. If the charging of electric cars could be controlled there would be no need to increase energy production to handle the peak power. The batteries of electric cars can also be used as energy storage to the whole grid which has been never before. The charging can be controlled efficiently in the SmartGrid if a vehicle has equipped with intelligent control for battery charging and discharging.

In this Bachelor’s Thesis a control board is programmed for control smart charging and V2G of a hybrid electric vehicle. The Function description is used as platform for programming. The control board measures currents and voltages of batteries of the vehicle. State-of-charge can be estimated from the measurement data. The control board sends the data to the central processing unit what gives instructions for function mode to the control board. Errors can be also monitored from the measurement data.

There was no time to implement the control board on the vehicle during the Bachelor’s Thesis but according to laboratory tests the control board is functional. A laboratory test showed that measurement accuracy was not good enough for the application. The conclusion was that the control board needs structural changes before it can be implemented to the vehicle. Nevertheless the goals of the Bachelor’s Thesis were reached.