Řídicí software včetně uživatelského rozhraní

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F26326850%3A_____%2F19%3AN0000001" target="_blank" >RIV/26326850:_____/19:N0000001 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

<a href="https://www.energycloud.cz/" target="_blank" >https://www.energycloud.cz/</a>

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Řídicí software včetně uživatelského rozhraní

Popis výsledku v původním jazyce

Tvorba software pro řízení nabíjecí stanice byla rozdělena do několika separátních oblastí, mezi které se jmenovitě řadí: regulační smyčky, bezpečnostní funkce a logika, komunikační rozhraní, měřicí řetězec s vysokou přesností, komunikace s elektromobilem a také řízení chladicího systému zařízení. Krom výše uvedených oblastí, které se zaměřují na základní funkčnost nabíječky jako celku, bylo rovněž vytvořeno řešení uživatelské rozhraní pro ovládání. Problematika regulačních smyček, které jsou zapotřebí pro naplnění základní funkce výkonového hardware, a to úprava formy energie do podoby vhodné pro nabíjení elektromobilu, byla zpracována dle nejmodernějších poznatků z teorie řízení a implementována do embedded systému. Pomocí takto implementovaných regulačních smyček zle zařízení provozovat s dosažením požadovaných výstupních parametrů (napětí, proud, výkon) a v požadovaném rozsahu s odpovídající stabilitou dodávek energie. Bezpečnostní funkce a logika jsou koncipovány tak, aby v případě havarijního či nestandardního stavu došlo k bezpečnému odstavení zařízení prostřednictvím řízeného kolapsu založeného na detekci nadlimitních hodnot vybraných veličin (napětí, proud, výkon, teplota, unikající proud atd.). Komunikační rozhraní určených pro komunikaci elektromobilu s vybranými systémovými komponenty nabíječky a pro interakci s uživatelem jsou implementovány s využitím standardního komunikačního rozhraní typu CAN, UART, Ethernet a RS-485, přičemž pro rozhraní člověk-stroj jsou dále použity LED diody, bargrafy, přepínače a dále je implementována také zvuková signalizace. Měřicí řetězec s vysokou přesností s vhodnou SW konfigurací periferií v embedded systému je určen pro měření definovaných veličin (vstupní napětí, vstupní proud, výstupní napětí, výstupní proud, výkon, teplota, frekvence) s vysokou přesností tak, aby bylo možné dle vyvinutých regulačních algoritmů řídit nabíjecí stanici s odpovídající dynamikou, respektive odezvou na skokovou změnu zátěže. Mezi další funkce založené na využití měřicího řetězce s vysokou přesností patří: uzavření zpětných vazeb regulátorů, monitorování stavu energie a výkonu v systému, vyhodnocení provozních stavů atd. Komunikace s elektromobilem je kritickým spojovacím článkem mezi samotným vozidlem a nabíječkou, přičemž přes komunikační rozhraní jsou přenášeny příkazy (start nabíjení, konec, stop), diagnostická data (identifikace chyb) a případně i hodnoty vybraných veličin. Řízení chladicího systému nabíjecí stanice sbírá aktuální hodnot teplot měřených ve vybraných bodech zařízení (ambientní teplota, teplota na polovodičových spínacích prvcích, teplota magnetických prvků), přičemž na základě měřených dat řídí ventilátory a případně také signalizuje teplotní přetížení. Při konkretizaci funkcí v SW embedded mikrokontroleru určeného pro řízení nabíječky byly nejprve definovány a následně implementovány tyto funkce: měření vybraných obvodových veličin, řízení činnosti měniče, měření teplot, řízení chlazení, univerzální GPIO (vstupně-výstupní rozhraní), diagnostické LED, klávesnice pro uživatele, LED pro uživatele, tlačítka pro uživatele, ovládání stykačů, debuggovací rozhraní, interní systémová komunikace, komunikace s autem, řízení napájení, monitoring unikajících proudů, vybíjení energie akumulované v meziobvodu, detekce nadkritických hodnot veličin (napětí, proud, teplota), autonomní bezpečnostní funkce a logika. Vytvořené uživatelské rozhraní zobrazuje uživateli následující informace: aktuální nabíjecí výkon (kW), stav (respektive provozuschopnost) nabíjecí stanice, aktuální napětí, aktuální proud, celkovou energii (kWh) přenesenou do elektromobilu, časovou značku startu nabíjení, zbývající čas nabíjení či případně uplynulý čas při nabíjení. Náhled uživatelského rozhraní je k dispozici na níže uvedeném odkazu na webové stránky společnosti.

Název v anglickém jazyce

Control software with user interface

Popis výsledku anglicky

The development of the charging station control software was divided into several separate issues, including: control loops, safety functions and logic, communication interface, high-precision measuring chain, communication with the electric car, and also control of the cooling system of the device. In addition to the areas mentioned above, which focus on the basic functionality of the charger as a whole, a user interface solution for control was also developed. The issue of control loops, which are needed to fulfill the basic function of power electronics, namely the modification of the form of energy into a form suitable for charging an electric car, was processed according to the most modern findings from control theory and implemented into an embedded system. Using the control loops implemented in this way, the device can be operated with the achievement of the required output parameters (voltage, current, power) and in the required operating range with the corresponding stability of the energy supply. Safety functions and logic are designed in such a way that in the case of an emergency or non-standard condition, the equipment is safely shut down through a controlled collapse based on the detection of over-limit values of selected quantities (voltage, current, power, temperature, leakage current, etc.). The communication interfaces intended for the communication of the electric car with the selected system components of the charger and for interaction with the user are implemented using standard communication interfaces such as CAN, UART, Ethernet and RS-485, while LEDs, bar graphs, switches and sound signaling is also implemented. A high-precision measurement chain with a suitable SW configuration of the peripherals in the embedded system is intended for measuring defined quantities (input voltage, input current, output voltage, output current, power, temperature, frequency) with high precision so that it is possible according to the developed control algorithms manage the charging station with appropriate dynamics, or response to a sudden change in load. Other functions based on the use of a high-precision measurement chain include: closing the feedback loops of the controllers, monitoring the amount of accumulated energy and power in the system, evaluating the operational states, etc. Communication with the electric car is a critical link between the vehicle itself and the charger, while commands (start charging, end, stop), diagnostic data (identification of errors) and possibly also the values of selected variables are transmitted via the communication interface. The cooling system control of the charging station collects the current values of temperatures measured at selected points of the device (ambient temperature, temperature on semiconductor switching elements, temperature of magnetic elements), while on the basis of the measured data it controls the fans and possibly also signals thermal overload. When specifying the functions in the SW embedded microcontroller designed to control the charger, the following functions were first defined and then implemented: measurement of selected circuit variables, control of inverter operation, temperature measurement, cooling control, universal GPIO (input-output interface), diagnostic LED, user keyboard , user LEDs, user buttons, control of contactors, debugging interface, internal system communication, communication with the car, power management, monitoring of leakage currents, discharge of energy accumulated in the DC bus, detection of overcritical values (voltage, current, temperature), autonomous safety function and logic. The created user interface displays the following information to the user: actual charging power (kW), status (or operation state) of the charging station, actual voltage, actual current, total energy (kWh) transferred to the electric car, charging start time stamp, remaining charging time or elapsed time while charging. A preview of the user interface is available on the company website link below.

Druh

R - Software

CEP obor

—

OECD FORD obor

20201 - Electrical and electronic engineering

Projekt

<a href="/cs/project/EG16_083%2F0010050" target="_blank" >EG16_083/0010050: Domácí rychlonabíjecí stanice elektromobilů</a><br>

Návaznosti

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Rok uplatnění

2019

Kód důvěrnosti údajů

C - Předmět řešení projektu podléhá obchodnímu tajemství (§ 504 Občanského zákoníku), ale název projektu, cíle projektu a u ukončeného nebo zastaveného projektu zhodnocení výsledku řešení projektu (údaje P03, P04, P15, P19, P29, PN8) dodané do CEP, jsou upraveny tak, aby byly zveřejnitelné.

Interní identifikační kód produktu

EnergyCloud EV Charger SW V1

Technické parametry

Aktualizace stavu nabíječky (hodnota napětí, proudu a výkonu) s latencí menší než 5 s. Uživatelské rozhraní přístupné přes aplikaci v chytrém mobilu či web server.

Ekonomické parametry

Rozšíření produktového portfolia společnosti.

IČO vlastníka výsledku

26326850

Název vlastníka

EnergyCloud, a.s.