电动公交车充电站，为二次电池注入新生命力

时间： 2021-12-09 来源：WAGO

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Dortmund工程公司Ingenieurbüro Fehringer为能源供应商RheinEnergie AG和科隆交通管理局Kölner Verkehrs-Betriebe（KVB AG）实施的电动公交车充电站，提供能量来源，包括有轨电车的制动能量。关键所在：一个用于退役汽车的复杂电池和能量管理系统 - 通过万可自动化技术实现了完美的平衡和广泛的互连。

自2020年12月底以来，科隆的Bocklemünd区已经安装完成电动公交车充电站，充电能力高达500千瓦，2021年4月完成了最终调试。这是由德国联邦运输和数字基础设施部（BMVI）和Projektträger Jülich项目组（PTJ）共同出资实施的研究项目成果。从外观上看，电动公交车充电站就像一个巨大的混凝土块，但其内部却展示了工程知识和出色的创新成果。其目标是实现当地公交系统的网络电气化以及可持续发展。首先，所需的电力是由有轨电车释放的制动能量产生的，否则这些能量会被浪费。其次，电动公交车充电站的储能系统是由二次电池制成的。

能源与电池管理系统 - 采用万可自动化技术作为数据中心：

●成熟的模块化可编程逻辑控制器（PLC），采用简单、开放式Linux^®编程系统

●多种接口，助力实现数据流的可视化、分析和处理。

●万可控制器可实现分布式控制、用户友好性可视化，如HTML5或Grafana

每个电池的使用情况不同，为此状态也不同。因此，很难将这些电池集成为一个稳定的能源存储系统。

从危险废物到临时能源存储

所使用的二次电池是来自福特汽车公司的退役电动汽车。就其本身而言，每个电池功能都很薄弱，无法作为电动汽车的驱动电池。然而，当组合在一起时，这些电池仍然足够强大，可用于临时电能存储。"我们为这些电池注入了新的生命，"Ingenieurbüro Fehringer的总经理Nicolaj Fehringer说。"否则，尽管这些电池仍有高达80%的原始容量，但最终会成为对环境有害的废弃物。"

图 1 2021年4月，充电能力高达500千瓦的电动公交车充电站在科隆的Bocklemünd区投入使用

288个二次电池构成一个能源存储系统

问题的关键在于，每个电池的使用情况不同，为此状态也不同。从而很难将这些二次电池组合在一起，形成一个稳定的电子公交充电站储能系统。解决方案："开发的电池管理系统使这些电池达到一个相同的电压水平。为此，可测量和平衡每个电池的电压，"Nicolaj Fehringer解释说。这听起来比实际操作更简单 - 在这项技术背后，必须开发一个独立的电池管理系统，并为二次电池特别定制。更高级别的能源管理系统，也是为此目的新开发的，处理所有技术组件之间的功能互动。

图 2共使用288个来自福特汽车公司（Ford Werke GmbH）退役的电动汽车的二次电池，将它们组合起来用作临时电能存储

简单、开放的LINUX^®编程系统是使用万可技术进行通信和控制的决定性因素。

简便、开放式Linux^®编程系统，平衡能源是一个关键环节。其中算法是由Ingenieurbüro Fehringer公司的一个八人团队经过一年半的艰苦开发完成 - 通过万可基于 Linux^®的可编程PLC上进行编程。“这种简单、开放式Linux^®编程方式正是使用万可通信和控制技术的优势。"Nicolaj Fehringer说：" 这很重要，"以便将基于Linux^®的数据库系统与储能系统连接起来"。

图 3 万可PFC200用于控制电动公交充电站储能系统的能量数据流

万可PFC200：适于负责自动化任务的灵活控制器

万可PFC200可编程逻辑控制器(PLC)采用开放式以及简便的设计 - 不仅可以在经典的IEC-61131编程中实现复杂的算法和接口，还可以使用C++、Python或NodeRed等开放式编程语言，或者通过®”Docker^®等方式轻松实现所需功能。万可PFC200用于控制电动公交车充电站储能系统的能量数据流。"我们可以用它来适应大量的界面，并对所产生的数据流进行可视化、分析和处理"。从而创造了一个数据枢纽，将复杂的系统与一个已经在实践中被证明了二十多年的工业硬件平台联系起来。整个系统的最后一部分是对这些过程进行分布式、用户友好的可视化选择，例如在PFC控制器上通过HTML5或Grafana实现可视化。"以这种方式收集和处理的数据正是我们所需要的，以进一步优化通过10千伏电网或电池和能源管理系统对公交车进行充电 - 取决于要求和可用性"。

图 4 万可公司智能电网全球大客户经理Daniel Wiese解释说："通过万可PFC200，不仅可以在经典的IEC-61131编程中实现复杂的算法和接口，还可以使用C++、Python或NodeRed等开放式编程语言，或者通过®”Docker^®等方式轻松实现所需功能"。

这个多式联运的电动公交车充电站是创新精神的见证

更具可持续性的灯塔项目

在这个复杂的系统中，电力必须经过两次转换：从制动能量的直流（DC）到电池存储单元的交流（AC），然后在充电点再次提供直流（DC），以便电动公交车可以用它来充电。"尽管如此，电动汽车的效率仍然高于汽油动力汽车的效率，"Nicolaj Fehringer坚定地说道。此外，制动能量的使用利用了以前浪费的能源，使退役的电动汽车电池获得了第二次生命。因此，凭借其创新的电池和能源管理系统，这个电动公交充电站成为一个 "灯塔项目"，减少了电动汽车的负面因素，并改善了能源平衡，从实现了更大的可持续性。我们的大客户RheinEnergie AG的Jeff Witting也同意："我们很激动。这个多式联运的电动公交车充电站是创新精神的见证。这个概念在德国是独一无二的，它展示了研究、创新、技术诀窍，以及能源行业所面临的巨大压力所带来的可持续性"。

图 5 电动公交充电站所需的电力来源包括有轨电车释放的制动能量，否则这些能量就会流失

电动公交充电站概念图片

图 6 这个电动公交充电站成为一个 "灯塔项目"，减少了电动汽车的负面因素，并改善了能源平衡，从实现了更大的可持续性

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型号- 787-2861,787-2861/0050-0000,787-2861/0100-0000,787-2861/0200-0000,787-2861/0400-0000,787-2861/0600-0000,787-2861/0800-0000,787-2861/010

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