Как долго автомобиль должен стоять, прежде чем стоит планировать зарядку?

Умный метод распределения задач на основе времени ожидания на парковке

Для операторов парковок, менеджеров автопарков, логистических складов и владельцев коммерческой недвижимости проблема зарядки редко сводится к простому «установить больше зарядных устройств». Более сложный вопрос — эксплуатационный: когда несколько транспортных средств нуждаются в энергии одновременно, какое транспортное средство должно обслуживаться первым, сколько энергии оно должно получать и достаточно ли долго осталось его парковочное окно, чтобы оправдать отправку аварийного автомобиля?Мобильное зарядное устройство для электромобилей?

Автомобиль с уровнем заряда 12% (SOC) может оставаться припаркованным в течение четырех часов. Еще одно транспортное средство с SOC 28% может отправиться через 35 минут на маршрут, приносящий доход. Третьему для выполнения следующего задания может потребоваться всего 12 кВтч. Если ко всем трем применяется одно и то же правило «первый запрос, первый обслужен», зарядная мощность может быть потрачена впустую, даже если само оборудование достаточно мощное.

Поэтому время парковки необходимо рассматривать как ресурс планирования. Данные Министерства энергетики США, основанные на Национальном опросе домашних хозяйств 2022 года, показывают, что домашние транспортные средства ездили в среднем 64,6 минуты в обычный день и оставались припаркованными оставшиеся 95% дня. Возможности велики, но операционная ценность заключается в сопоставлении правильной задачи зарядки с правильным окном времени простоя, а не в предположении, что каждое припаркованное транспортное средство должно начать заряжаться немедленно.

В этом руководстве объясняется практический метод принятия решений, основанный на оставшемся времени простоя, SOC, требуемой энергии, приеме зарядки транспортного средства, накладных расходах на диспетчеризацию, уверенности в отправлении и эксплуатационном приоритете. Он также показывает, как Door Energy может применить эту логику к автономной мобильной зарядке на парковках, сохраняя при этом ту же структуру, полезную для складов, придорожной поддержки и промышленных энергетических операций.

I. Почему продолжительность парковки становится узким местом взимания платы

Реальным ограничением часто является несоответствие между временем и емкостью зарядки.

Многие учреждения первоначально описывают проблему как «недостаточное количество зарядных устройств». На практике более глубокая проблема часто заключается в том, что мощность зарядки, поведение при парковке и графики выезда транспортных средств не совпадают. Одно транспортное средство может часами занимать зарядный ресурс, даже если у него уже достаточно энергии для следующей поездки, в то время как критичный по времени автомобиль ждет. Стационарное зарядное устройство может быть физически доступно не в той части объекта, в то время как в другой зоне наблюдается временный всплеск спроса. В автопарке несколько транспортных средств могут вернуться вместе и создать концентрированную вечернюю загрузку, даже если время их следующего отправления приходится на ночь.

Вот почему мобильная архитектура может быть полезна. Вместо того, чтобы требовать, чтобы каждое транспортное средство передвигалось к специальному зарядному устройству, зарядный актив можно отправить к транспортному средству. Однако мобильность сама по себе не обеспечивает эффективности. Если система отправляет устройство к автомобилю, который уедет через пять минут, или продолжает заряжать транспортное средство с низким приоритетом до 100%, в то время как другие транспортные средства близки к последнему возможному времени запуска, оператор просто заменяет перегруженность стационарных зарядных устройств перегрузкой мобильных зарядных устройств. Другими словами, мобильное зарядное устройство для электромобилей по-прежнему требует дисциплинированного распределения задач для создания ценности.

Четыре операционные потери, вызванные неправильным распределением задач

С точки зрения клиента, это не абстрактные проблемы с программным обеспечением. Они влияют на то, сможет ли парковка обслуживать больше электромобилей, не закрепляя за каждым отсеком стационарное зарядное устройство высокой мощности, сможет ли коммерческий автопарк соблюдать графики отправления и действительно ли инвестиции в мобильную зарядку обеспечивают достаточное количество выполненных задач по зарядке в день.

«Правильное ускорение» полезнее, чем всегда выбирать максимальную мощность.

Исследование национальной инфраструктуры зарядки в США, проведенное Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии, описывает взимание платы в пункте назначения как вариант использования, при котором скорость зарядки может быть спроектирована так, чтобы соответствовать типичному времени парковки. Этот подход часто называют «правильной скоростью». Ту же идею можно распространить и на мобильную зарядку: цель не в том, чтобы максимизировать мгновенную мощность для каждого автомобиля; это значит обеспечить необходимое количество энергии в пределах доступного временного окна.

Для автомобиля, припаркованного на шесть часов, немедленная высокоприоритетная диспетчеризация может оказаться ненужной. Для автомобиля, выезжающего через 30 минут, скорость и время реагирования имеют гораздо большее значение. Таким образом, первый проверочный вопрос не должен звучать так: «Какой автомобиль имеет самый низкий SOC?» Это должно быть: «Какая задача зарядки имеет наибольшую эксплуатационную ценность до закрытия окна парковки?»

II. Насколько долго достаточно? Схема принятия решений во время пребывания

Используйте продолжительность парковки в качестве первого фильтра, а не как жесткое правило.

Не существует универсального минимального времени парковки, при котором стоит взимать плату. Порог зависит от того, какое расстояние должно пройти зарядное устройство, как быстро может быть установлено соединение, сколько энергии на самом деле необходимо транспортному средству и сколько энергии транспортное средство может принять. Тем не менее, временные интервалы полезны для первоначальной проверки, поскольку помогают операторам отличать срочные задания пополнения запасов от заданий с гибким графиком.

Прежде чем оценивать окно, вычтите время без зарядки.

Полное окно парковки — это не то же самое, что полезное время зарядки. Практический расчет должен вычесть время, необходимое для отправки, окончательного позиционирования, подключения, проверок безопасности, отключения и буфера отправления.

Простое уравнение планирования: Полезное время зарядки = Оставшееся время ожидания – Время отправки – Время соединения – Безопасный буфер.

Если у транспортного средства есть 35 минут до отправления, но устройству требуется 5 минут для прибытия, 3 минуты для позиционирования и подключения, а оператору нужен 7-минутный буфер для отправления, полезное окно зарядки составляет всего около 20 минут. Это различие особенно важно в переполненных гаражах, крупных складах, аэропортах, портах или многозонных объектах, где время в пути между работами имеет большое значение.

Затем оцените, сколько энергии реально можно доставить.

Второе уравнение: Возможная энергия (кВтч) = Эффективная мощность зарядки (кВт) × Полезное время зарядки (часы). Ключевое слово – эффективно. Номинальная мощность зарядного устройства не гарантирует, что автомобиль будет потреблять одинаковую мощность на протяжении всего сеанса. Уровень заряда аккумулятора, температура, пределы BMS, напряжение и кривая зарядки автомобиля — все это может снизить фактическую мощность зарядки.

Для планирования используйте эффективную мощность зарядки = наименьшую из возможностей зарядного устройства, приемлемости транспортного средства и мощности, допустимой в настоящее время кривой зарядки аккумулятора.

*Только иллюстративные математические значения. Фактическая подаваемая энергия ограничена транспортным средством, аккумулятором, зарядным устройством, температурными условиями, ограничением сеанса и доступной энергией в зарядном устройстве. Таблица представляет собой пример планирования, а не гарантию времени зарядки.

Не путайте «стоит планировать» с «стоит заряжаться до 100%».

Коммерческие операции обычно следует оптимизировать с учетом энергии, необходимой для выполнения следующего задания, а не с учетом полной зарядки аккумулятора после каждой парковки. Если служебному автомобилю необходимы дополнительные 18 кВтч, чтобы завершить маршрут с разумным запасом, остановка у требуемой цели может принести больше пользы, чем тратить еще 25 минут на достижение 100%. Освобожденный зарядный актив затем может обслуживать другое транспортное средство.

Такой подход к целевому энергопотреблению особенно актуален для мобильных зарядных устройств для электромобилей, поскольку каждая дополнительная минута, потраченная на одно транспортное средство, имеет альтернативные издержки: другой запрос может ожидать где-то в другом месте на предприятии.

III. Какие данные должно считывать интеллектуальное планирование зарядки?

1. Оставшееся время ожидания и ожидаемое отправление

Системе нужно нечто большее, чем просто время прибытия. Он должен знать запланированное время отправления или оценивать его на основе резервирования, расписания автопарка, графика смен, истории поведения при парковке или данных пользователя. Для транспортных средств эти данные часто могут быть относительно надежными. Для общественной парковки достоверность может быть ниже, поэтому планировщик должен зарезервировать больший буфер безопасности.

2. Текущий СЗ и необходимая энергия для следующей задачи

SOC описывает состояние батареи, но не описывает потребности бизнеса. Транспортное средство с SOC 15%, которое будет оставаться припаркованным весь день, может быть менее срочным, чем транспортное средство с SOC 30%, которое должно выехать через 25 минут по длинному маршруту. Поэтому система планирования должна оценивать необходимую энергию = ожидаемое потребление в следующей поездке + резерв − текущую полезную энергию.

3. Прием зарядки автомобиля

Планировщик должен сохранять или считывать максимальную мощность зарядки постоянного тока автомобиля и, где это возможно, использовать обратную связь по зарядке в реальном времени. Отправка зарядного устройства мощностью 100 кВт на транспортное средство, которое может принимать только 50 кВт, не делает задачу неправильной, но более низкая скорость приема изменяет минимально необходимое время задержки и должна изменить расчет приоритета.

4. Накладные расходы и расстояние маршрута

Мобильная зарядка представляет собой компонент путешествия, которого нет в фиксированной зарядке. Таким образом, расстояние между текущим положением зарядного устройства и целевым отсеком должно быть частью оценки за работу. Когда две задачи имеют одинаковую срочность, обслуживание ближайшего автомобиля может увеличить общую дневную пропускную способность. На более крупных объектах оптимизатор маршрута также может группировать задания по зонам, чтобы устройство не пересекало объект повторно. Для мобильного зарядного устройства для электромобилей этот компонент мертвого хода следует измерять так же тщательно, как и время зарядки.

5. Уверенность в выезде

6. Эксплуатационная важность

Два автомобиля могут иметь одинаковые SOC и время простоя, но совершенно разные последствия, если пропустить зарядку. Коммерческий автомобиль, средство экстренного реагирования, шаттл, логистический фургон или транспортное средство для критически важных служб могут заслуживать более высокого балла, чем некритическое транспортное средство. Это не технический параметр зарядки; это бизнес-параметр, и часто именно он является причиной того, что система планирования дает лучшие результаты, чем простая организация очередей.

Набор данных должен быть достаточно простым, чтобы его можно было использовать в реальных операциях.

Распространенной ошибкой является разработка модели планирования, которой необходимы точные данные. Реальные условия парковки редко дают точные прогнозы. Практическая система должна по-прежнему работать, когда доступны только пять или шесть входных данных, и должна улучшаться по мере поступления дополнительной информации. Например, планировщик может начать с SOC, времени отправления, целевой энергии, парковочного места, приема транспортного средства и местоположения зарядного устройства, а затем добавить историческую достоверность отправления или кластеризацию маршрута.

IV. Практическая модель распределения задач для парковок и автопарков

Шаг 1. Рассчитайте самое позднее возможное время начала.

Длинное окно ожидания может ввести в заблуждение, если транспортному средству также требуется большое количество энергии. Поэтому наиболее полезной концепцией планирования является последнее время начала: время отправления – необходимое время зарядки – время отправки/соединения – буфер безопасности.

Транспортное средство, которое пробудет четыре часа, изначально может иметь низкий приоритет. Однако по мере того, как часы приближаются к последнему возможному времени начала, приоритет должен автоматически повыситься. Это не позволяет планировщику неоднократно откладывать транспортные средства с длительным пребыванием до тех пор, пока не станет невозможным достижение цели их выезда.

Шаг 2. Оцените как срочность энергии, так и срочность времени.

Практическая стартовая модель может сочетать несколько нормализованных показателей. Точный вес следует согласовывать с реальными эксплуатационными данными, а не рассматривать как отраслевой стандарт. Например: приоритет задачи = 30 % срочность отправления + 25 % энергетическая срочность + 20 % осуществимость + 15 % эксплуатационная важность + 10 % эффективность диспетчеризации.

Срочный выезд спрашивает, насколько близко транспортное средство к последнему возможному времени старта. Энергетическая срочность отражает разрыв между текущей полезной энергией и потребностью в следующей задаче. Технико-экономическое обоснование проверяет, можно ли доставить достаточно полезной энергии в оставшееся окно. Операционная значимость признает критически важные для бизнеса транспортные средства. Диспетчерская эффективность отдает предпочтение задачам, которые можно выполнить с меньшим количеством простоев, когда приоритеты в остальном схожи.

Шаг 3. Используйте правило «минимальной полезной энергии» для коротких окон.

Для транспортных средств с кратковременным пребыванием задание следует принимать только в том случае, если ожидаемая подача энергии превышает значимый минимум. Этот минимум может быть выражен в кВтч, расчетном запасе хода или в процентах от потребности в следующей поездке. Это позволяет избежать отправки на транспортное средство только потому, что это срочно, когда оставшееся окно слишком короткое, чтобы изменить результат работы.

Иллюстративный сценарий парковки на 10 автомобилей

Рассмотрим коммерческую парковку с одним зарядным устройством для мобильных устройств и десятью активными запросами. Таблица ниже не является претензией к конкретному сайту клиента; он демонстрирует, как планировщик может принять более полезное решение, чем «сначала наименьший SOC». Цель состоит в том, чтобы решить, где мобильное зарядное устройство для электромобилей должно в первую очередь принести наибольшую эксплуатационную ценность.

Если бы система использовала только SOC, автомобили A, H, B и E доминировали бы в верхней части очереди. Система, учитывающая время пребывания, по-прежнему будет распознавать А как срочную, но она также переместит С вверх, поскольку ее окно отправления закрывается. B и E могут спокойно ждать, пока планировщик защитит их последнее время запуска. Это повышает вероятность того, что больше транспортных средств уйдут с достаточным количеством энергии для своей фактической работы.

Шаг 4. Измеряйте выполненные задачи, а не только мощность зарядки

Клиенты, оценивающие мобильную зарядку, должны отслеживать операционные ключевые показатели эффективности, которые отражают эффективность обслуживания. Полезные показатели включают выполненные задачи по зарядке за смену, среднее время в пути без подзарядки для каждой задачи, процент транспортных средств, отвечающих целевым показателям энергопотребления при выезде, среднее количество кВтч, доставленное за отправку, прерванные отправки, вызванные ранним выездом транспортного средства, и использование зарядного устройства по часам.

Шаг 5. Оцените, сколько мобильных устройств может понадобиться сайту

Простой подход к планированию мощности состоит в том, чтобы оценить общее количество полезных минут зарядки в день, добавить ожидаемые накладные расходы на поездки/подключение, а затем разделить на практическое количество минут обслуживания, доступных на единицу. Например, если объекту требуется 600 минут работы по зарядке и примерно 180 минут совокупных затрат на диспетчеризацию/подключение в течение 12-часового рабочего окна, одно устройство будет перегружено, поскольку общая потребность уже превышает доступные 720 минут. Два устройства могут обеспечить достаточную мощность и отказоустойчивость, но окончательный проект должен также учитывать пиковые нагрузки, время перезарядки мобильного устройства, техническое обслуживание и целевые уровни обслуживания.

Здесь важны данные, специфичные для клиента. Door Energy может подобрать оборудование и конфигурацию в соответствии с планировкой парковки, составом транспортных средств, требованиями к разъемам, требуемой мощностью и графиком работы, а не рассматривать количество парковочных мест как единственный входной параметр для определения размера. Во многих проектах в этом заключается разница между покупкой мобильного зарядного устройства для электромобилей как аппаратного средства и его развертыванием как части операционной системы.

V. Как Door Energy MCP-D превращает модель в реальные операции

Door Energy разрабатывает решения для зарядки мобильных электромобилей и накопителей энергии для коммерческого и промышленного применения. Для парковок с определенными парковочными местамиАвтономный зарядный робот Door Energy MCP-Dразработан на основе идеи о том, что энергетический актив может быть перенесен в припаркованный автомобиль, вместо того, чтобы при каждом запросе на зарядку использовать стационарно установленное зарядное устройство.

Возможности продукта, которые напрямую связаны с проблемами планирования

Пятиэтапный процесс зарядки

1. Запрос на оплату. Когда транспортному средству требуется энергия, водитель, платформа автопарка, система парковки или диспетчер отправляют запрос. Более строгий запрос включает в себя SOC, парковочное место, ожидаемое отправление, целевую энергию, тип разъема и приоритет транспортного средства, а не только запрос «да/нет» на зарядку.

2. Позиционирование системы. Платформа планирования определяет целевое парковочное место и оценивает текущее положение объекта. На этом этапе система может сравнить время в пути с оставшимся окном простоя транспортного средства, прежде чем решить, выполнима ли задача.

3. Автоматическое движение. MCP-D движется к назначенному транспортному средству. Опубликованная информация о продукте описывает автономное вождение L4 и интеллектуальное планирование задач для ограниченных пространств, таких как парковки. На практике при проектировании площадки по-прежнему необходимы подходящие маршруты, свободное пространство для поворотов, условия съезда, разделение пешеходов и определенная зона ожидания/подзарядки.

4. Зарядка. Соединение может быть выполнено с помощью автоматического механизма подключения, если он сконфигурирован, или оператора с использованием зарядного пистолета, в зависимости от проекта. Начисление платы должно останавливаться на целевом уровне задачи, а не автоматически стремиться к 100%, когда другое транспортное средство может создать большую эксплуатационную ценность с помощью того же актива.

5. Завершение задачи и переназначение. После достижения цели устройство может перейти к следующему запросу или вернуться в положение ожидания/перезарядки. Затем система планирования должна обновить очередь, используя текущий SOC, новые запросы, измененное время отправления и оставшуюся энергию, доступную в блоке.

Почему Door Energy следует позиционировать как поставщика решений, а не только поставщика оборудования

Проект парковки обычно требует большего, чем просто выбор номинальной мощности. Покупатель должен учитывать геометрию парковки, потребность в зарядке в зависимости от времени суток, сочетание разъемов, ограничения сети, рабочие процедуры, внутреннюю связь и собственную стратегию подзарядки мобильного подразделения. Двери ЭнерджиПрофиль компанииописывает собственные исследования, разработки и производство зарядных устройств для мобильных электромобилей, систем накопления энергии, зарядных устройств постоянного тока и зарядных устройств переменного тока. Такое более широкое портфолио полезно, поскольку некоторым сайтам лучше подойдет гибридный дизайн, а не полностью мобильное или полностью стационарное решение.

Например, транспортные средства сотрудников с длительным сроком службы могут лучше сочетаться с фиксированной зарядкой меньшей мощности, в то время как транспортные средства с коротким окном, временные пики, переполненные парковки или отсеки без удобной электрической инфраструктуры могут оправдать мобильную мощность. Двери ЭнерджиРуководство по выбору зарядного устройства для электромобилейобъясняет более широкий принцип, согласно которому при выборе зарядного устройства следует учитывать время простоя, мощность сети, состав транспортных средств, использование и будущее расширение, а не только номинальную мощность.

Само мобильное устройство также должно быть запланировано на подзарядку.

Операция мобильной зарядки завершается неудачей, если система оптимизирует транспортные средства клиентов, но игнорирует энергетическое состояние зарядного устройства. Более широкие мобильные накопители Door Energy можно заряжать от соответствующих источников постоянного или переменного тока в зависимости от конфигурации; Поэтому при планировании проекта следует зарезервировать время для того, чтобы устройство пополнило свою батарею и вернулось в эксплуатацию. Ключевое правило эксплуатации — беречь достаточное количество накопленной энергии для высокоприоритетных запросов, а не ждать, пока устройство почти опустеет, прежде чем думать о подзарядке.

Та же логика применима и к техническому обслуживанию. Door Energy делает упор на модульную конструкцию своих продуктов для зарядки аккумуляторов, поскольку ремонтопригодность влияет на доступность. При коммерческом развертывании каждый час простоя при обслуживании, которого можно избежать, сокращает количество заданий по зарядке, которые может выполнить актив. Поэтому покупателям следует оценить удобство обслуживания, стратегию использования запасных модулей, требования к диагностике и плановым проверкам, а также мощность зарядки.

VI. Вывод: график эксплуатационной ценности, а не просто низкий SOC

Итак, как долго автомобиль должен оставаться припаркованным, прежде чем стоит планировать зарядку? Ответ — не одно число. Пятнадцати минут может быть достаточно для небольшого, критически важного пополнения запаса, когда зарядное устройство уже находится поблизости. Тридцать-шестьдесят минут могут быть ценным периодом, когда можно доставить значимую энергию. Несколько часов обеспечивают гибкость, но длительное время ожидания не устраняет необходимости сохранять самое позднее возможное время запуска автомобиля. Поэтому мобильное зарядное устройство для электромобилей должно отправляться в соответствии со значением оставшегося окна зарядки, а не только по фиксированному временному порогу.

Вопрос для лучшего решения: после вычета времени на поездку, позиционирование, подключение и безопасность, сможет ли эта задача зарядки обеспечить достаточно полезной энергии, чтобы улучшить следующую операцию транспортного средства, прежде чем оно уедет? Если да, задача имеет ценность. В противном случае диспетчеризация только из-за низкого SOC может снизить производительность всего зарядного парка.

Для парковок и автопарков самая надежная логика планирования сочетает в себе оставшееся время простоя, SOC, требуемую энергию, мощность приема транспортных средств, расстояние отправки, надежность отправления и эксплуатационную важность. Затем он постоянно переоценивает приоритеты вместо того, чтобы помещать запросы в статическую очередь в порядке очереди.

Автономный MCP-D от Door Energy является одной из практических реализаций этой концепции: накопление энергии, зарядная мощность до 100 кВт, связь OCPP, поддержка CCS1/CCS2 и автономное движение объединены так, что зарядную мощность можно переместить туда, где существует потребность. Клиенты, оценивающие эту архитектуру, могут ознакомиться с решением Door Energy.