Система и способ передачи электроэнергии между сетью и транспортным средством



Система и способ передачи электроэнергии между сетью и транспортным средством
Система и способ передачи электроэнергии между сетью и транспортным средством
Система и способ передачи электроэнергии между сетью и транспортным средством
Система и способ передачи электроэнергии между сетью и транспортным средством
Система и способ передачи электроэнергии между сетью и транспортным средством
Система и способ передачи электроэнергии между сетью и транспортным средством

 


Владельцы патента RU 2451380:

СИЛВЕР СПРИНГ НЕТВОРКС, ИНК. (US)

Использование: в области электротехники. Технический результат - предотвращение проседаний напряжения сети. Система содержит двунаправленный интерфейс для подключения сети к среде аккумулирования электроэнергии в транспортном средстве; и устройство управляющей логики, реагирующее на состояние заряда среды аккумулирования электроэнергии и на электроэнергию, для управления двунаправленным интерфейсом для работы по выбору в следующих режимах: (a) передачи электроэнергии из сети в среду аккумулирования электроэнергии, (b) передачи электроэнергии из среды аккумулирования электроэнергии в сеть, (c) регулирования электроэнергии в сети, (d) после отсоединения локальных потребителей от сети при детектировании аварийного питания и перед тем как сеть была восстановлена в нормальный режим работы: переподключения локальных потребителей к сети, получения инструкций от коммунальной компании, подачи электроэнергии к сети от среды аккумулирования электроэнергии через двунаправленный интерфейс, и приема указания о том, что сеть была восстановлена в нормальный режим работы, и при этом система передачи содержит переключатель, подключенный к указанному двунаправленному интерфейсу. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится к системе передачи электроэнергии между сетью и, по меньшей мере, одним транспортным средством, а также к способу упрощения передачи электроэнергии между сетью и транспортным средством.

Предшествующий уровень техники

Аккумуляторные электрические транспортные средства (BEV), включаемые в сеть гибридные электрические транспортные средства (PHEV) и транспортные средства на топливных элементах (FCV) могут обеспечивать множество положительных функций для сети энергетической компании и ее потребителей.

Основной пример содержит измерение реально потребленной из сети электроэнергии, в которой электроэнергия может протекать в обоих направлениях в месте нахождения и потребителю выставляется счет только за потребленную электроэнергию из сети, в течение периода, за который выставляется счет. В этом случае транспортные средства могут программироваться для возврата электроэнергии обратно в электрическую сеть, чтобы помочь снизить общее количество электроэнергии, потребленной в месте нахождения.

Такая система имеет несколько недостатков, так как транспортные средства эффективны не на 100% и затраты на подзаряд транспортного средства в схеме со статическим ценообразованием могут перевешивать экономию от возврата электроэнергии обратно в сеть.

Это ведет к более совершенному сценарию, в котором транспортные средства возвращают электроэнергию в сеть в областях с другим ценообразованием, только когда выручаемые деньги будут больше, чем затраты на подзаряд аккумулятора, а также будут компенсировать затраты на пониженный срок службы аккумулятора и неудобство для пользователя.

BEV будет использовать аккумулирование электроэнергии в своих аккумуляторах, чтобы возвращать энергию в сеть, и будет нуждаться в получении мощности от сети для подзаряда. Поскольку аккумуляторы заряжаются, прежде всего, от сети (некоторые имеют солнечные или регенеративные средства, работающие во время движения), когда их аккумуляторы разряжены, они не могут больше поддерживать распределенную генерацию.

PHEV и FCV могут поддерживать обеспечение электроэнергией, пока потребителю это экономически выгодно. PHEV имеют вторичный источник топлива, которым может быть газ, природный газ и т.д., как и FCV, и были раскрыты несколько систем, которые у себя дома используют магистрали природного газа для постоянного обеспечения топливом для генерации электроэнергии с помощью автомобиля. Это полезно, но необходимо следить за тем, чтобы плата не превышала стоимость электроэнергии на подзаряд аккумуляторов или на топливо для восполнения того, которое используется в процессе генерации, а также расходы на износ генератора в автомобиле.

Другим предполагаемым преимуществом является регулирование качества электроэнергии. Энергетические компании стремятся поддерживать очень низкую региональную ошибку управления (ACE), которая, в свою очередь, обеспечивает сигнал переменного тока без помех 60 Гц для электроэнергии, доступной из сети. Аккумуляторы в BEV, PHEV и FCV могут значительно повысить качество электроэнергии вблизи конечных точек сети, в частности в жилых помещениях, общественных местах и бизнес-центрах. Регулирование электроэнергии - это 0 потребленной сетевой энергии, так как потребленная энергия обычно равна возвращаемой энергии при поддержании для доступной электроэнергии устойчивой синусоиды с частотой 60 Гц. Это не требует дополнительных затрат топлива, не истощает аккумуляторы и создаст только минимальную нагрузку на аккумуляторы при обслуживании.

Областью, возможно, максимального преимущества является предотвращение проседаний напряжения (частичное нарушение электроснабжения)/полных отключений или оказание помощи энергетическим компаниям при восстановлении после проседаний напряжения/полных отключений. Аккумулирование энергии и/или генерация мощности, доступные в BEV, PHEV и FCV, могут помочь при обеспечении электроэнергией в пиковые часы, когда спрос потребителя приближается к запасам энергетических компаний. Вместо того, чтобы покупать дорогую энергию у соседних энергетических компаний или истощать имеющуюся в наличии энергию, энергетическая компания могла бы получать электроэнергию от транспортных средств. Этот сценарий обычно возможен только на короткое время и только несколько раз год, и деньги, заработанные от подачи мощности в сеть, конечно должны превысить затраты потребителя на ее обеспечение. Если потребитель не находится в области, где энергетические компании напрямую оплачивают и управляют энергией, генерируемой во время таких суперпиковых периодов, потребитель все еще может сэкономить деньги и особенно в ситуации, когда используется транспортное средство для обеспечения энергией бытовых электроприборов и еще возвращать немного энергии в сеть, чтобы помочь в покрытии недостачи.

В случае проседания напряжения транспортное средство не должно пытаться повторно подключиться к сети самостоятельно, потому что оно, возможно, не сможет это сделать и может повредить домашнюю электропроводку, электрический счетчик или электросистему автомобиля. Кроме того, в случае аварии, транспортное средство должно быть доступно для передвижения на значительное расстояние, если люди нуждаются в нем для транспортировки.

Краткое изложение существа изобретения

Настоящее изобретение является системой управления BEV, PHEV и FCV, когда они подключены к электрической сети, чтобы предоставлять потребителю и энергосистеме общего пользования сочетание полезных функций, в том числе, следующие:

1. Чувствительные к цене подзаряд и разряд, так чтобы батареи заряжались, когда стоимость ниже определенной стоимости, и разряжались, когда стоимость выше определенной более высокой стоимости (в случае PHEV или FCV с источником топлива в месте, где он подключается к сети, энергия может обеспечиваться непрерывно, чтобы гарантировать, что общее количество кВт·ч не превышается в течение определенного периода времени).

2. Регулирование качества энергии в течение всего периода, пока транспортное средство подключено к энергосети.

3. Разряд в течение суперпикового потребления мощности, чтобы помочь уменьшить опасность события проседания напряжения/аварии энергосистемы.

4. Помощь в восстановлении сети или генерация энергии в домашних условиях в случае проседания напряжения/полного отключения энергосистемы.

Управление такой системой в идеале должно осуществляться от энергосистемы общего пользования. При таком способе владельцам транспортных средств может выплачиваться компенсация в периоды, когда осуществляется регулирование мощности. Кроме того, энергосистема общего пользования находится в наилучшем положении при организации и оптимизации смягчения последствий отключения и аварий посредством циклической работы доступных транспортных средств, подобно воздушному кондиционеру, работающему циклически с отключением нагрузки для снижения пикового спроса. Таким образом, доступная энергия не расходуется полностью после нескольких коротких часов, если в сети все еще существует дефицит мощности.

Если энергетическая компания не поддерживает или не осуществляет некоторый способ управления, раскрытая система все равно может обеспечить возмещение потребителю. Система может быть программирована на разряд аккумуляторов, когда стоимость электроэнергии достаточно высока, чтобы создавать прибыль, осуществлять подзаряд, когда электроэнергия является самой дешевой, и регулировать мощность в доме, чтобы помочь защитить внутренние нагрузки. Всегда должна поддерживаться изменяемая минимальная величина заряда, чтобы гарантировать, что транспортное средство будет доступно для езды, когда в этом есть необходимость. В случае PHEV или FCV должно использоваться генерирующее средство, если цена электроэнергии выше, чем расходы на восполнение топлива для генератора или топливного элемента. Если чистое измерение недоступно, дом может просто получать энергию частично или полностью от генераторных средств автомобиля или аккумулятора во время периодов высоких цен, так чтобы жители не платили энергетической компании за электроэнергию в пиковые периоды платежей.

Система содержит следующее:

1. Двунаправленный интерфейс типа розетки, содержащий измерение и контроль, по меньшей мере, входной мощности, выходной мощности, напряжения, частоты, коэффициента мощности (эти средства измерения должны использоваться для идентификации опасности, связанной с аварией, такой как проседание напряжения/полное отключение).

2. Реле, прерыватель или переключатель, которые управляются местно или дистанционно, чтобы обеспечить отключение транспортного средства от сети в случае пропадания мощности или другой аварии (могут быть внутренними или внешними по отношению к двунаправленной розетке).

3. Средство связи, которое может быть одним или более из следующих: связь по силовой линии (COPL), Bluetooth, связь по стандарту 802.15.4/ZigBee, сотовая беспроводная компьютерная сеть по IP-протоколу, используемая для установления прямой связи между энергосистемами общего пользования, счетчик электроэнергии, связь через один или более BEV/PHEV/FCV и/или компьютеры, PDA или другие электронные устройства.

4. Средство определения действительного местоположения, которое может быть определено, используя систему GPS или экстраполируя с использованием средства относительного определения местоположения относительно известного местоположения, такого как счетчик электроэнергии или розетка, используемая для подключения транспортного средства к сети.

5. В случае PHEV или FCV, топливная линия, которая соединяется с источником природного газа или другим источником топлива, чтобы расширить производственные возможности транспортного средства.

Двунаправленная розетка должна иметь средство для подключения к домашней электропроводке, независимо от того, присоединяется ли она неразъемно или через стандартную стенную розетку 110 В/220 В. Она также должна иметь средство приема для возможности электрического подключения к транспортному средству, которое может быть выполнено в форме стандартного штекера 110 В/220 В. Розетка должна определять, какое транспортное средство подключается к ней одним или более из следующих способов: анализ сигнатуры нагрузки (по коэффициенту мощности, потребляемому току, гармоникам, комбинации или другим способом, с помощью электронной связи с транспортным средством, и т.д.).

Информация связи

Информация, совместно используемая энергетическими компаниями и к которой система получает доступ напрямую или через счетчик электроэнергии, может содержать множество типов информации:

1. Информации о ценообразовании, как текущем, так и прогнозируемом;

2. Информация о подаче электроэнергии, в том числе, запросы на консервацию или генерацию мощности;

3. Индивидуальные команды на управление аккумулятором/ генерирующим средством/топливным элементом внутри транспортного средства, чтобы возвращать энергию в сеть или заряжать аккумуляторы от сети;

4. Уведомление о приближающейся или существующей в настоящее время аварии или отказе электроснабжения.

Чем больше средств управления и информации использует и предоставляет энергетическая компания, тем более эффективно используется сеть. Цикличность заряда среди большой группы автомобилей гарантирует, что постоянная нагрузка присутствует в ночное время и в другое популярное для подзаряда время, чтобы сеть не перегружалась. Разряд аккумуляторов подобным образом позволяет энергетическим компаниям гарантировать более длительный период времени, в течение которого доступна мощность транспортного средства, чтобы не разряжать полностью доступные источники запасной пиковой мощности.

Информация, собранная энергетической компанией или другой организацией, которая управляет системой, может содержать, в частности:

1. Тип транспортного средства, в том числе, емкость аккумулятора, мощность генератора/топливного элемента и доступное топливо/заряд;

2. Работает ли транспортное средство в режиме, который обеспечивает регулирование энергии, генерацию энергии или подзаряд;

3. Местоположение, полученное средством определения действительного местоположения, таким как система GPS, или по отношению к известному местоположению, такому как счетчик электроэнергии или двунаправленная розетка.

Система служит в качестве посредника между энергетической компанией, накопителем энергии, домом и/или транспортным средством, поскольку каждый из них может использовать различный набор средств контроля, управления и протоколов связи для осуществления связи, в том числе, BACnet, LONworks, OpenWAY, и т.д. С обновленными профилями связи система будет способна сокращать команды и взаимодействия между любыми энергетическими компаниями, домашней системой, транспортным средством и накопителем энергии. Этот способ не требует для работы системы никакой установки. Любое транспортное средство может использоваться в любой розетке и владелец пользуется выгодами от своего транспортного средства.

Знание типа транспортного средства и информация об энергетической установке позволяет энергетической компании или накопителю выборочно осуществлять подзаряд/генерацию, чтобы максимизировать эффективность ограничений нагрузки и программ надежности энергоснабжения. Энергетическая компания может позволить регулирование в течение всех часов или только в течение некоторого времени, когда ACE находится вне желаемого диапазона, определенного энергетической компанией.

Режим, в котором находится транспортное средство, важен, поскольку программы управления зарядом и генерацией энергетических компаний или спонсируемых коммунальных служб будут приняты, только если существует способ уклониться от ситуаций, когда заряд необходим немедленно или когда для пользователя желательна полная зарядка (или баллон с газом). Кроме того, транспортное средство или розетка при этом способны вести слежение за параметрами настройки потребителя и энергетическая компания избавляется от большого объема поиска и обработки данных.

Эффективность распределенного регулирования, регулирования и ограничения нагрузки обычно хорошо действует только в локальной области распределенного оборудования. Обеспечение того, чтобы каждое транспортное средство идентифицировалось по его местоположению, важно для знания, какие энергетические службы или компании получают выгоду и кто получит выплату компенсации за услуги транспортных средств. Использование средства относительного определения местоположения предпочтительно, потому что система GPS обычно не работает в закрытом помещении или под землей, где многие автомобили паркуются большую часть времени, и поэтому являются местами, где они, вероятно, будут подключены к сети.

Восстановление после провалов напряжения/полных отключений

Предложенная система будет служить буфером между домом или транспортным средством и сетью в случае серьезных проседаний напряжения или полных отключений, позволяя дому получать электроэнергию от транспортного средства, чтобы обеспечивать мощность. Энергетические компании со смарт-измерителями могут оказывать помощь при восстановлении после энергетических аварий, используя запитываемые аккумуляторами измерители AMI для отключения подачи электроэнергии к домам, где произошло проседание напряжения/полное отключение, чтобы снизить величину нагрузки на сеть. Жилые дома и места расположения EV, PHEV и FCV могут затем возвращать мощность обратно в сеть, чтобы помочь увеличить доступную мощность, а дома без средств генерации мощности могут подключаться обратно к сети без опасения беспорядочного возврата в сеть подключением всех жилых домов одновременно.

В этом сценарии раскрытая система защищает транспортное средство/а в индивидуальном месте проживания, отделяя его от проблем с сетью. Тем самым защищается домашняя электроника и транспортное средство. Большинство преобразователей будут отключаться, когда электрический сигнал, который пытаются поддерживать, изменяется или теряется, и в этом случае способность транспортного средства помочь в устранении проблемы теряется. Отделение транспортного средства от сети до тех пор, пока ему можно безопасно позволить помогать возвращать энергию обратно в локальную сеть, является как экономически выгодной, так и быстрой реакцией, чтобы помочь вернуть мощность обратно потребителям энергетической компании.

При отсутствии средства связи с энергетической компанией или накопителем электроэнергии, во время нарушения энергоснабжения система будет просто отключать жилой дом от сети и электроэнергия будет поступать непосредственно от силовой установки транспортного средства.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

Фиг. 1 изображает блок-схему модуля пользователя как вариант осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 2 изображает блок-схему последовательности выполнения операций для передачи электроэнергии от сети транспортному средству и от транспортного средства к сети, как вариант осуществления изобретения;

Фиг. 3 изображает нормальный рабочий режим системы для аккумуляторного электрического транспортного средства (BEV) как варианта осуществления изобретения;

Фиг. 4 изображает нормальное рабочее состояние системы для включаемого в сеть гибридного электрического транспортного средства (PHEV) или транспортного средства на топливных элементах (FCV) как вариант осуществления изобретения;

Фиг. 5 изображает аварийное рабочее состояние системы как вариант осуществления настоящего изобретения.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Настоящее изобретение раскрывает систему передачи электроэнергии между сетью и, по меньшей мере, одним транспортным средством. Система дополнительно обеспечивает электрическую изоляцию между транспортным средством, сетью и зданием в случае события проседания напряжения (частичного отключения электроэнергии) или полного отключения электроэнергии. Система также облегчает обеспечение электроэнергией сооружений от транспортного средства. В одном варианте осуществления изобретения, по меньшей мере, один аккумулятор используется как средство аккумулирования электроэнергии в транспортном средстве. Однако, без ограничения объема изобретения, могут также использоваться другие устройства аккумулирования электроэнергии.

Система содержит модуль пользователя, подключенный к сети и к транспортному средству через сеть связи. Модуль пользователя дополнительно соединяется с источником топлива. Сеть связи содержит связь по силовой линии (COPL), Bluetooth, связь по протоколу IEEE 802.15.4, ZigBee, сотовую сеть беспроводной связи или компьютерную сеть на основе IP-протокола. Сеть связи использует такие протоколы как, например, BACnet, LonWorks, OpenWay, OpenAMI, SmartGrid, ZigBee или профиль AMI. Однако, как может быть очевидно для специалиста в данной области техники, без ограничения объема настоящего изобретения могут также использоваться другие сети и протоколы связи, помимо упомянутых здесь.

Модуль пользователя дополнительно способен устанавливать прямую связь со счетчиком электроэнергии, компьютером или устройством дистанционной связи, таким как, например, персональный цифровой помощник (PDA). Модуль пользователя также способен обмениваться информацией, по меньшей мере, с одной энергетической компанией. Такая информация может содержать стоимость электроэнергии, информацию о подаче электроэнергии, информацию о состоянии и уведомлении пользователей. Стоимость электроэнергии содержит как текущие затраты, так и прогнозируемую стоимость электроэнергии. Информация о подаче электроэнергии содержит запросы на сохранение электроэнергии и запросы на генерацию электроэнергии для пользователя. Информация о состоянии содержит состояние генерации энергии и состояние заряда/разряда энергии аккумулятора транспортного средства. Уведомления пользователей информируют пользователя, когда существует опасность аварии или пропадания входной мощности. Для специалистов в данной области техники должно быть очевидно, что такая информация, которой обмениваются модуль пользователя, энергетическая компания и транспортное средство, улучшает использования сети и любые изменения в этом отношении не должны рассматриваться как ограничение объема изобретения.

Дополнительно энергетическая компания через модуль пользователя может также собирать информацию управления от пользователя и транспортного средства. Информация управления содержит, но не ограничиваясь этим, тип транспортного средства, емкость аккумулятора транспортного средства, производительность генератора, производительность топливного элемента, доступное топливо, доступный заряд и рабочий режим транспортного средства. Передачей электроэнергии можно дополнительно управлять, проверяя, находится ли транспортное средство в режиме регулирования электроэнергии или генерации электроэнергии, как в рабочем режиме. В одном варианте осуществления энергетическая компания обеспечивает регулирование электроэнергии в течение всего периода времени, когда транспортное средство соединено с сетью. В другом варианте осуществления регулирование электроэнергии обеспечивается только в течение определенного периода времени. Определенный период времени устанавливается энергетической компанией. В еще одном другом варианте осуществления регулирование электроэнергии обеспечивается в зависимости от региональной ошибки управления (ACE). Низкое значение ACE гарантирует доступную от сети электроэнергию в виде сигнала переменного тока без помех с частотой 60 Гц. Энергетические компании, таким образом, пытаются поддерживать очень низкое значение ACE. В одном варианте осуществления регулирование электроэнергии обеспечивается, когда ACE превышает заданный диапазон, установленный пользователем. В другом варианте осуществления заданный диапазон ACE устанавливается энергетической компанией.

Для передачи электрической энергии от сети к транспортному средству и от транспортного средства к сети полезно знать действительное географическое местоположение транспортного средства. Действительное географическое местоположение транспортного средства помогает в определении того, какая энергетическая компания вовлечена в передачу электроэнергии. Дополнительно, энергетическая компания может компенсировать пользователю предоставление (возврат) электрической энергии в сеть. Знание действительного географического местоположения транспортного средства помогает энергетической компании в идентификации, какому пользователю необходимо выплатить компенсацию. Модуль пользователя способен идентифицировать действительное географическое местоположение транспортного средства. Для определения действительного географического местоположения транспортного средства в варианте осуществления изобретения используется технология GPS. В другом варианте осуществления действительное географическое местоположение транспортного средства определяется путем экстраполяции относительного географического местоположения относительно известного географического местоположения. Известное географическое местоположение может дополнительно быть определено при помощи счетчика электроэнергии. Использование средства экстраполяции для определения действительного географического местоположения транспортного средства более полезно, когда большинство транспортных средств припаркованы большую часть времени или когда транспортное средство расположено под землей.

На фиг. 1 показана блок-схема модуля пользователя, как вариант осуществления изобретения. Модуль пользователя содержит двунаправленный электрический интерфейс типа розетки. Двунаправленный электрический интерфейс типа розетки осуществляет мониторинг таких параметров, как, например, входная мощность, выходная мощность, напряжение, частота и коэффициент мощности. Эти параметры могут дополнительно использоваться для идентификации явления проседания напряжения и полного отключения.

Двунаправленный электрический интерфейс типа розетки соединен с переключателем. Переключателем может быть реле или автоматический прерыватель. Переключатель используется для электрической изоляции транспортного средства от сети в случае события пропадания сетевого напряжения, провала напряжения или полного отключения. Дополнительно, переключатель также электрически изолирует здание от сети в случае события пропадания сетевого напряжения, проседания напряжения или полного отключения. В одном варианте осуществления изобретения переключатель встроен в счетчик электроэнергии. В другом варианте осуществления переключатель встроен в двунаправленный электрический интерфейс тип розетки. Дополнительно, переключателем можно либо управлять местно, либо им может дистанционно управлять двунаправленный электрический интерфейс типа розетки.

Двунаправленный электрический интерфейс типа розетки способен подключаться к электропроводке здания. В одном варианте осуществления соединение между двунаправленным электрическим интерфейсом типа розетки и электропроводкой здания является неразъемным. В другом варианте осуществления соединение между двунаправленным электрическим интерфейсом типа розетки и электропроводкой здания выполняется через стандартную розетку 110 В/220 В.

Двунаправленный электрический интерфейс типа розетки дополнительно способен осуществлять прием электрического подключения от транспортного средства. В одном варианте осуществления электрическое подключение от транспортного средства выполняется через стандартную розетку 110 В/220 В.

Тип транспортного средства может определяться двунаправленным электрическим интерфейсом типа розетки. Для определения типа транспортного средства могут использоваться такие подходы, как, например, анализ сигнатуры нагрузки, измерение коэффициента мощности или RFID. В случае анализа сигнатуры нагрузки информация, полученная двунаправленным электрическим интерфейсом типа розетки, может быть введена в базу данных сигнатур нагрузки или в нейронную сеть. Анализ сигнатуры нагрузки дополнительно содержит анализ коэффициента мощности, потребление тока и гармонический анализ. Специалисту в данной области техники должно быть очевидно, что для определения типа транспортного средства, кроме описанных, могут также использоваться подходы, отличные от тех, которые описаны здесь, без какого-либо ограничения объема настоящего изобретения.

Модуль пользователя дополнительно содержит блок обработки, модуль запоминающего устройства, модуль датчика, модуль управления и источник электропитания. Блок обработки содержит устройство управляющей логики. Устройство управляющей логики управляет различными функциями для передачи электроэнергии между сетью и транспортным средством, такими как управление мощностью электропитания, подаваемой на транспортное средство, регулирование электрической мощности и управление получением электроэнергии от транспортного средства. Этап подачи электроэнергии на транспортное средство дополнительно содержит заряд аккумулятора транспортного средства. Этап получения электроэнергии от транспортного средства дополнительно содержит разряд аккумулятора транспортного средства. Как может быть очевидно для специалиста в данной области техники, аккумулятор используется просто как средство аккумулирования электроэнергии и не должен рассматриваться как ограничение объема изобретения. Дополнительно, в случае включаемого в сеть гибридного электрического транспортного средства (PHEV) и транспортного средства на топливных элементах (FCV), электроэнергия может обеспечиваться за счет внешнего топлива. В одном варианте осуществления изобретения в качестве внешнего топлива используется природный газ. Однако, не влияя на объем изобретения, могут также использоваться и другие виды топлива, отличные от природного газа.

Система дополнительно способна заряжать и разряжать аккумулятор транспортного средства в зависимости от цены. В этом случае, аккумулятор транспортного средства подзаряжается, когда стоимость электроэнергии ниже определенного заданного уровня. Электроэнергию получают от транспортного средства, разряжая аккумулятор транспортного средства, когда стоимость электроэнергии выше определенного заданного уровня. Заданный уровень может быть установлен пользователем или энергетической компанией. Дополнительно, в случае включаемого в сеть гибридного электрического транспортного средства (PHEV) или транспортного средства с топливными элементами (FCV), аккумулятор транспортного средства может заряжаться и разряжаться, чтобы гарантировать, что определенное количество кВт-часов для заданного периода времени доступно в сети. Определенное количество кВт-часов может быть выбрано энергетической компанией. В одном варианте осуществления указанный период времени выбирается как пиковый период потребления электроэнергии. Таким способом можно снизить вероятность возникновения явления проседания напряжения или полного отключения. Энергетическая компания может дополнительно компенсировать пользователю электроэнергию, получаемую от транспортного средства за определенный период времени.

Чтобы избежать перегрузки сети, система дополнительно способна заряжать и разряжать транспортное средство в циклическом режиме. В этом случае группа транспортных средств заряжается циклически, чтобы гарантировать, что в ночное время и в другие популярные периоды заряда присутствует постоянная нагрузка. Разряд аккумулятора транспортного средства в циклическом режиме гарантирует, что транспортные средства способны подавать электроэнергию в течение более длительного периода времени, помогая, таким образом, энергетической компании в периоды пикового использования электроэнергии.

На фиг. 2 показана работа системы передачи электроэнергии от сети к транспортному средству и от транспортного средства к сети, как вариант осуществления настоящего изобретения. На этапе 101 система детектирует, подключено ли транспортное средство к модулю пользователя. На этапе 102 определяются параметры транспортного средства. Параметры транспортного средства содержат тип транспортного средства, действительное географическое местоположение транспортного средства и количество электроэнергии, запасенной в транспортном средстве. Несколько параметров, помимо упомянутых здесь, также могут быть идентифицированы, не ограничивая объем настоящего изобретения. На этапе 103 система детектирует, подключена ли постоянно сеть. Если сеть не подключена постоянно, то система на этапе 106 переходит в аварийный рабочий режим. На этапе 104 система пытается синхронизироваться с сетью и проверяет, была ли синхронизация с сетью успешной. На этапе 105 система входит в нормальный рабочий режим. Если этап 102 или 104 терпит неудачу, то система входит в режим устранения неисправностей.

На фиг. 3 показан нормальный рабочий режим системы для аккумуляторного электрического транспортного средства (BEV), как вариант осуществления настоящего изобретения. На этапе 201 система проверяет, требует ли транспортное средство регулирования электрической мощности. Это определяется, используя текущую цену электроэнергии или запрос обслуживания от пользователя. На этапе 202 система начинает регулирование электроэнергии. На этапе 203 система определяет, требует ли заряда аккумулятор BEV. Если аккумулятор требует заряда, система переходит к этапу 204, на котором аккумулятор транспортного средства заряжается, используя электроэнергию от сети. На этапе 205 система либо детектирует полностью заряженный аккумулятор или запрос остановки от пользователя. Когда электроэнергию получают от транспортного средства, система переходит к этапу 208, на котором аккумулятор транспортного средства разряжается. На этапе 207 транспортное средство подает электроэнергию в сеть. Когда на этапе 206 система детектирует низкий заряд аккумулятора или запрос остановки от пользователя, система повторно вводит этап 203 и снова начинает заряжать аккумулятор транспортного средства.

На фиг. 4 показан нормальный рабочий режим системы для включаемого в сеть гибридного электрического транспортного средства (PHEV) или транспортного средства на топливных элементах (FCV), как вариант осуществления изобретения. На этапе 301 система проверяет, требует ли транспортное средство регулирования электроэнергии. Это определяется, используя текущую цену электроэнергии или запрос обслуживания от пользователя. На этапе 302 система начинает регулирование электроэнергии. На этапе 303 система определяет, требует ли заряда аккумулятор PHEV или FCV. Если аккумулятор требует заряда, система переходит к этапу 305, на котором аккумулятор транспортного средства заряжается, используя электроэнергию от сети. Если невозможно зарядить аккумулятор транспортного средства от сети, то система переходит к этапу 304. На этапе 304 проверяется, может ли аккумулятор транспортного средства заряжаться, используя внешний источник топлива. В одном варианте осуществления изобретения в качестве внешнего источника топлива используется природный газ. На этапе 306 система либо детектирует полностью заряженный аккумулятор, либо запрос остановки от пользователя. При получении электроэнергии от транспортного средства система переходит к этапу 309, на котором аккумулятор транспортного средства разряжается. На этапе 308 транспортное средство обеспечивает подачу электроэнергии в сеть. Когда система на этапе 307 детектирует разряженный аккумулятор или запрос остановки от пользователя, система повторно вводит этап 303 и снова начинает заряд аккумулятора транспортного средства.

На фиг. 5 показан аварийный рабочий режим системы. На этапе 401 система отключает здание от сети. Это может осуществляться посредством использования переключателя, подключенного к двунаправленному электрическому интерфейсу типа розетки. На этапе 402 система детектирует, было ли здание успешно отключено от сети. Затем на этапе 403 система проверяет участие пользователя в программе реакции на спрос. При участии пользователя система переходит к этапу 404, на котором зданию обеспечивается электроэнергия. На этапе 405 система выдает команду на начало генерации электроэнергии для здания. Затем на этапе 406 система разрешает энергетической компании присоединить здание обратно к сети согласно просьбе пользователя. На этапе 407 аккумуляторное электрическое транспортное средство (BEV) начинает выполнение следующих команд, выдаваемых энергетической компанией. На этапе 408 система проверяет, восстановлена ли сеть. Если сеть восстановлена, система переходит к этапу 501, на котором достигается синхронизация с сетью. После детектирования успешной синхронизации с сетью на этапе 502 система возвращается в нормальный рабочий режим. Если сеть не восстановлена, то система на этапе 409 проверяет, находится ли аккумулятор BEV на изменяемом минимальном уровне. Если транспортное средство является гибридным электрическим транспортным средством (PHEV), включаемым в сеть, или транспортным средством на топливных элементах (FCV), система переходит к этапу 500, на котором детектируется доступность внешнего источника топлива. Если внешний источник топлива доступен, система переходит к этапу 503, на котором выполняются команды, выданные энергетической компанией. На этапе 504 система детектирует, восстановлена ли сеть. Если сеть восстановлена, система переходит к этапу 501, на котором достигается синхронизация с сетью. После детектирования на этапе 502 успешной синхронизации с сетью система возвращается в нормальный режим работы. Если на этапе 502 детектируется неудача с синхронизацией, система переходит в режим устранения неисправностей.

На этапе 403 если участие пользователя не детектируется, система переходит к этапу 505, на котором здание обеспечивается электроэнергией. На этапе 506 аккумуляторное электрическое транспортное средство (BEV) продолжает подавать энергию к зданию. На этапе 507 система проверяет, восстановлена ли сеть. Если сеть восстановлена, система переходит к этапу 600, на котором достигается синхронизация с сетью. После детектирования успешной синхронизации с сетью на этапе 601 система возвращается в нормальный рабочий режим. Если сеть не восстановлена, то система на этапе 508 проверяет, находится ли аккумулятор BEV на минимальном конфигурируемом уровне. Если транспортное средство является включаемым в сеть гибридным электрическим транспортным средством (PHEV) или транспортным средством на топливных элементах (FCV), система переходит к этапу 509, на котором детектируется доступность внешнего источника топлива. Если внешний источник топлива доступен, система переходит к этапу 602, на котором система обеспечивает электроэнергию зданию, при этом поддерживая полный заряд аккумуляторов. На этапе 603 система детектирует, восстановлена ли сеть. Если сеть восстановлена, система переходит к этапу 600, на котором достигается синхронизация с сетью. После детектирования успешной синхронизации с сетью на этапе 601 система возвращается в нормальный рабочий режим. Если на этапе 601 детектируется неудача синхронизации с сетью, система переходит в режим устранения неисправностей.

Устройство управляющей логики дополнительно обеспечивает вход в режим холостого хода, в котором система не выполняет никаких управляющих функций. Система входит в режим устранения неисправностей всякий раз, когда в нормальном рабочем режиме или в аварийном рабочем режиме сталкиваются с ошибкой. Ошибка дополнительно содержит пропадание сети, при котором невозможно заряжать или разряжать аккумулятор транспортного средства.

В одном варианте осуществления изобретения устройство управляющей логики интегрируется в блок обработки. В другом варианте осуществления изобретения устройство управляющей логики является внешним по отношению к блоку обработки.

Если энергетическая компания не поддерживает управляющие функции, устройство управляющей логики может дополнительно быть запрограммировано на получение электроэнергии от транспортного средства в случае явлений проседания напряжения или полного отключения. Дополнительно, устройство управляющей логики может также получать электроэнергию от транспортного средства, когда стоимость получения электроэнергии от транспортного средства меньше, чем стоимость получения электроэнергии от сети. Чтобы определить стоимость получения электроэнергии от транспортного средства, устройство управляющей логики вычисляет стоимость подачи электроэнергии к транспортному средству и стоимость износа компонентов, участвующих в процессе подачи и получения электроэнергии. В случае включения в сеть гибридного электрического транспортного средства (PHEV) или транспортного средства на топливных элементах (FCV), устройство управляющей логики учитывает затраты на использование внешнего топлива, при подаче электроэнергии на транспортное средство.

Дополнительно, система поддерживает изменяемый минимальный уровень заряда в аккумуляторном электрическом транспортном средстве (BEV), чтобы гарантировать, что пользователь при необходимости сможет воспользоваться транспортным средством для поездки. В случае включаемого в сеть гибридного электрического транспортного средства (PHEV) или транспортного средства на топливных элементах (FCV) система поддерживает изменяемый минимальный уровень внешнего топлива в транспортном средстве.

Многочисленные вариации и изменения в вариантах осуществления, которые были здесь раскрыты в пределах сущности настоящего изобретения, конечно, могут производиться специалистами в данной области техники. Однако эти вариации и изменения нельзя считать ограничивающим фактором для объема настоящего изобретения.

1. Система передачи электроэнергии между сетью и, по меньшей мере, одним транспортным средством, содержащая: двунаправленный интерфейс для подключения сети к среде аккумулирования электроэнергии в транспортном средстве и устройство управляющей логики, реагирующее на состояние заряда среды аккумулирования электроэнергии и на электроэнергию, для управления двунаправленным интерфейсом для работы по выбору в следующих режимах: (a) передачи электроэнергии из сети в среду аккумулирования электроэнергии, (b) передачи электроэнергии из среды аккумулирования электроэнергии в сеть, (c) регулирования электроэнергии в сети, (d) после отсоединения локальных потребителей от сети при детектировании аварийного питания и перед тем как сеть была восстановлена в нормальный режим работы: переподключения локальных потребителей к сети, получения инструкций от коммунальной компании, подачи электроэнергии к сети от среды аккумулирования электроэнергии через двунаправленный интерфейс и приема указания о том, что сеть была восстановлена в нормальный режим работы, и при этом система передачи содержит переключатель, подключенный к указанному двунаправленному интерфейсу.

2. Система по п.1, дополнительно содержащая модуль связи для связи с сетью энергетической компании.

3. Система по п.2, в которой модуль связи дополнительно выполнен с возможностью осуществления связи напрямую, по меньшей мере, с одним счетчиком электроэнергии.

4. Система по п.1, в которой переключатель интегрирован в счетчик электроэнергии.

5. Система по п.1, в которой переключатель выполнен с возможностью электрически изолировать здание от сети.

6. Система по п.1, в которой переключатель выполнен с возможностью электрически изолировать транспортное средство от сети.

7. Система по п.1, в которой транспортное средство содержит альтернативный источник энергии и устройство управляющей логики сконфигурировано для: определения, может ли заряжаться от сети среда аккумулирования электроэнергии, и, если среда аккумулирования электроэнергии не может заряжаться от сети, осуществления заряда среды аккумулирования электроэнергии от альтернативного источника энергии.

8. Способ передачи электроэнергии между сетью и, по меньшей мере, одним транспортным средством в ответ на состояние заряда среды аккумулирования электроэнергии в транспортном средстве и на электроэнергию для работы по выбору в следующих режимах: (a) передача электроэнергии из сети в среду аккумулирования электроэнергии, (b) передача электроэнергии из среды аккумулирования электроэнергии в сеть и (c) регулирование электроэнергии в сети, при этом регулирование электроэнергии выполняют, когда региональная ошибка управления (АСЕ) превышает заданный диапазон.

9. Способ по п.8, в котором электроэнергия для транспортного средства обеспечивается за счет внешнего топлива и дополнительно содержащий этап, на котором поддерживают изменяемый минимальный уровень внешнего топлива в транспортном средстве.

10. Способ по п.8, в котором заданный диапазон устанавливает пользователь.

11. Способ по п.8, в котором заданный диапазон устанавливает энергетическая компания.

12. Способ по п.8, в котором этап передачи электроэнергии из среды аккумулирования электроэнергии в сеть выполняют, когда затраты на получение электроэнергии от транспортного средства меньше, чем затраты на получение электроэнергии из сети.

13. Способ по п.8, в котором этапы (a) передачи электроэнергии из сети в среду аккумулирования электроэнергии, (b) передачи электроэнергии из среды аккумулирования электроэнергии в сеть и (c) регулирования электроэнергии в сети выполняют циклически.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству заряда аккумуляторной батареи. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при производстве источников питания с повышенными электрическими характеристиками, включающих высокочастотные преобразователи постоянного напряжения в постоянное.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для ускоренного заряда аккумуляторных батарей на основе заряд-разрядных выпрямительно-инверторных преобразователей.

Изобретение относится к системам автоматического управления зарядом конденсаторной батареи и предназначено для регулирования процесса заряда конденсаторной батареи до заданного напряжения и формирование прямоугольной формы зарядного тока и линейно-нарастающей формы зарядного напряжения.

Изобретение относится к области электротехники, и касается конструкции электротехнического оборудования, а именно генераторных установок для двигателей внутреннего сгорания с возбуждением постоянными магнитами и с регулятором напряжения.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразователях переменного тока в постоянный, преимущественно для потребителей, требующих регулирования тока наряду с регулированием напряжения, например аккумуляторных батарей.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способам заряда электрохимических источников тока (ЭХИТ)

Изобретение касается системы для зарядки конденсатора (100), включающей модуль зарядки конденсатора (110), изолированный модуль получения данных (120) и цифровой управляющий модуль (130). Изолированный модуль получения данных (120) предназначен для взятия отсчетов уровня выходного напряжения модуля зарядки конденсатора (110). Цифровой управляющий модуль (130) соединен с изолированным модулем получения данных (120) посредством двунаправленной линии и с модулем зарядки конденсатора (110) посредством интерфейса управляющего сигнала. Цифровой управляющий модуль (130) сконфигурирован для генерирования управляющей сигнальной информации и сигнальной информации синхронизации на основании отсчетов уровня выходного напряжения, получаемых через двунаправленную линию от изолированного модуля получения данных. Цифровой управляющий модуль (130) сконфигурирован для отправки управляющей сигнальной информации модулю зарядки конденсатора (110) посредством интерфейса управляющего сигнала и отправки сигнальной информации синхронизации изолированному модулю получения данных (120) посредством двунаправленной линии. Управляющая сигнальная информация, получаемая от цифрового управляющего модуля, управляет модулем зарядки конденсатора (110), а изолированный модуль получения данных (120) сконфигурирован для формирования отсчетов на основании сигнальной информации синхронизации. Технический результат - повышение стабильности выходного напряжения. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области техники связи, использующей электронные устройства с аккумуляторной батареей, и предназначено для замедления старения аккумуляторной батареи, вызываемого зарядным током и повторяющимися циклами зарядки-разрядки при практически максимальной зарядной емкости. Изобретение раскрывает в частности электронное устройство, включающее в себя аккумуляторную батарею, зарядную секцию, осуществляющую зарядку аккумуляторной батареи энергией, получаемой от внешнего источника питания, установленным зарядным током, измерительную секцию, измеряющую величину заряда, аккумулированную аккумуляторной батареей, секцию сбора временной информации, осуществляющую сбор временной информации, секцию хранения, хранящую информацию об истории зарядки, свидетельствующую о периоде времени, в течение которого пользователь осуществляет зарядку, и секцию контроля, которая включает в себя секцию оценки тарифицируемого времени, осуществляющую оценку тарифицируемого времени исходя из информации об истории зарядки и временной информации, и секцию установки зарядного тока, вычисляющую силу ограниченного зарядного тока, позволяющую зарядить аккумуляторную батарею до зарядной емкости за тарифицируемое время исходя из данных о величине заряда, полученных от измерительной секции, и устанавливающую ограниченный зарядный ток в зарядной секции. 6 н. и 16 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к области электротехники. Устройство для зарядки аккумуляторной батареи АБ, содержащее источник питания, ключ, стабилизатор напряжения, стабилизатор тока, устройство управления и клеммы для подключения АБ. Источник питания посредством ключа подсоединен к стабилизатору тока, выход устройства управления подключен к управляющему входу ключа, а выходные зажимы стабилизатора тока соединены с клеммами для подключения АБ. Выход стабилизатора напряжения подключен к первому входу стабилизатора тока. В устройство введены измерительный преобразователь зарядного тока, измерительный преобразователь выходного напряжения, задатчик напряжения и задатчик тока. Измерительный преобразователь зарядного тока включен в разрыв одного из проводов, соединяющих выходные зажимы стабилизатора тока с клеммами для подключения АБ. Измерительный преобразователь выходного напряжения подсоединен параллельно клеммам для подключения АБ, а его выход соединен с первым входом стабилизатора напряжения. Выход измерительного преобразователя зарядного тока соединен со вторым входом стабилизатора тока и первым входом устройства управления. Задатчик напряжения подключен ко второму входу стабилизатора напряжения, а задатчик тока подключен ко второму входу устройства управления. Такое выполнение устройства позволило выполнять полный цикл зарядки АБ через один силовой регулирующий элемент, а именно стабилизатор тока, и обеспечить технический результат - автоматическое отключение процесса зарядки АБ при снижении тока зарядки на втором этапе до заданного значения. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам зарядки аккумуляторных батарей. Технический результат - увеличение срока службы батарей. Предложены устройство и способы сверхбыстрой зарядки одной или нескольких аккумуляторных батарей, в т.ч., например, ионно-литиевых. Определяют зарядный ток путем оптимизации модели, основанной на функциях набора переменных внутреннего состояния аккумуляторной батареи, и набора параметров модели или непараметрических данных, характеризующих аккумуляторную батарею. Определяют переменные текущего внутреннего состояния, а на аккумуляторную батарею подают оптимизированный зарядный ток, который зависит от ряда ограничений, характерных для конкретной батареи. Рекурсивно обновляют переменные внутреннего состояния аккумуляторной батареи на основе ее характеристик в процессе зарядки, а также характеристик батарей одного класса, хранящихся в базе данных или полученных по сети. 3 н. и 35 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в приводных системах электрических транспортных средств. Техническим результатом является возможность осуществления в сочетании с электромотором выборочного управления скоростью и восстановления заряда аккумулятора в соответствии с выходными параметрами мотора. Аккумулятор переменной конфигурации содержит по меньшей мере один блок соединенных последовательно аккумуляторных элементов, каждый из которых имеет положительный и отрицательный полюсы. Полюсы соединены посредством переключателей с соответствующими выходными соединениями. Включение набора переключателей с процессорным управлением изменяет конфигурацию по меньшей мере нескольких аккумуляторных элементов на конфигурацию, в которой напряжение подают на выходные соединения. Выходное напряжение аккумулятора может изменяться от 0 В до максимального напряжения, производимого последовательно соединенными аккумуляторными элементами. Альтернативная конфигурация переключателей разделяет группы последовательно соединенных аккумуляторных элементов на отдельные аккумуляторные блоки, которые позволяют создавать другие конфигурации аккумуляторных элементов. Управление рабочим циклом переключателей позволяет реализовать промежуточное управление выходным напряжением при уменьшенных переходных процессах при переключении. 2 н. и 33 з.п. ф-лы, 26 ил.

Изобретение относится к транспортным средствам. Устройство управления подачей энергии, установленное на транспортном средстве, содержит: генератор, приводимый в действие двигателем; первый и второй аккумуляторы, соединенные параллельно с генератором; SOC-датчик состояния заряда первого аккумулятора и контроллер заряда. Контроллер управляет зарядкой первого аккумулятора посредством генератора на основе рекуперативной предсказываемой величины, оцениваемой согласно информации о состоянии транспортного средства, когда SOC первого аккумулятора больше определенного порогового значения. Выполняется управление зарядом независимо от рекуперативной предсказываемой величины, когда SOC первого аккумулятора меньше определенного порогового значения. Контроллер получает избыточную величину заряда второго аккумулятора и, когда она больше недостающей величины заряда первого аккумулятора, управляет зарядом на основе рекуперативной предсказываемой величины, несмотря на то, что SOC первого аккумулятора меньше порогового значения. Снижается расход топлива и увеличивается срок службы аккумулятора. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх