Titelaufnahme

Titel
Flexible Co-Simulationsumgebung zum Testen von Ladeinfrastrukturen für Elektromobilität / Martin Nöhrer
VerfasserNöhrer, Martin
Begutachter / BegutachterinDietrich, Dietmar ; Faschang, Mario
Erschienen2014
UmfangIX, 81 S. : graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2014
Anmerkung
Zsfassung in engl. Sprache
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)Elektromobilität / Ladeinfrastruktur / Co-Simulation / Testumgebung / Interoperabilität
Schlagwörter (EN)Electric vehicles / charging infrastructure / co-simulation / testing / interoperability
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-77453 Persistent Identifier (URN)
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Flexible Co-Simulationsumgebung zum Testen von Ladeinfrastrukturen für Elektromobilität [2.58 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Um die Umweltbelastung, vor allem die Emissionen in Städten, und die Abhängigkeit vom Energieträger Erdöl zu reduzieren, werden Elektrofahrzeuge in Zukunft eine wichtige Rolle im Verkehrssektor spielen. Durch eine höhere Marktdurchdringung der Elektromobilität könnte es zu Leistungsengpässen im elektrischen Verteilnetz kommen. Um dies zu verhindern, empfiehlt sich der Einsatz einer intelligenten Ladeinfrastruktur, die eine Koordinierung und Steuerung der Ladevorgänge von Elektrofahrzeugen durchführt. Für die Schaffung von steuerbaren und europaweit interoperablen Ladeinfrastrukturen werden in Zukunft Prüfsysteme benötigt, welche das korrekte Verhalten von Ladesäulen für Elektrofahrzeuge überprüfen. Gegenseitige Wechselwirkungen zwischen den Ladesäulen und den Elektrofahrzeugen müssen dafür analysiert werden. Diese Arbeit zeigt den Entwurf und die exemplarische Implementierung einer modularen Co-Simulationsumgebung, die in der Lage ist, gleichzeitig real aufgebaute und simulierte Ladesäulen in einer Umgebung zu vereinen. Dabei wird zum Austausch der Simulationsdaten auf den universell konfigurierbaren Simulation Message Bus gesetzt, der die Verbindung zwischen den ans System angeschlossenen Simulatoren herstellt. Ebenso wird auf das weit verbreitete Open Charge Point Protocol zurückgegriffen, um reale Ladesäulen in das System einbinden zu können. Die abschließende Untersuchung von Lademanagementalgorithmen, die unabhängig und lokal im Laderegler des Elektrofahrzeuges implementiert werden können, dient der Validierung der entworfenen Umgebung. Mit dieser Arbeit wird ein Grundstein für den späteren Ausbau einer Testinfrastruktur geschaffen, welcher bereits für verschiedene Zwecke eingesetzt werden kann. Neben der Untersuchung der Auswirkungen verschiedener Lademanagementstrategien, erlaubt die entworfene Umgebung Hardware-in-the-loop-Simulationen, um Wechselwirkungen und Beeinflussungen zwischen realen Ladesäulen beobachten zu können.

Zusammenfassung (Englisch)

In future, electrical vehicles will play an important role in reducing environmental pollution in the traffic sector, especially emissions in cities, and decreasing the dependence on fossil fuels. Increased market penetration of electric mobility can however cause congestions in electric power systems. Smart charging infrastructure that allows the coordination and control of many electric vehicles' charging processes is considered to avoid this problem. In order to successfully implement controllable and interoperable charging systems throughout Europe, test systems will be required to validate the correct behavior of charging stations for electric vehicles. Mutual interdependency of these charging stations and the vehicle itself has to be analyzed. This thesis presents the conceptual design and the exemplary implementation of a co-simulation framework that has the ability to simultaneously control real-world and simulated charging stations. To enable exchange of simulation data the universal configurable Simulation Message Bus will be used to establish communication channels between all connected simulation components within the system. Web services using the Open Charge Point Protocol will integrate the hardware-based charging stations into the simulation environment. The analysis of different charging strategies, which can be independently and locally implemented in the charging controller of an electric vehicle, is used to validate the designed concept. The implemented simulation system is a base for different future applications and can be used to build a hardware-in-the-loop simulation for testing the mutual influences of charging stations or for researching the effects of diverse charging algorithms.