Зарядная система для электрических транспортных средств

Авторы патента:


Зарядная система для электрических транспортных средств
Зарядная система для электрических транспортных средств
Зарядная система для электрических транспортных средств
Зарядная система для электрических транспортных средств
Зарядная система для электрических транспортных средств
Зарядная система для электрических транспортных средств
Зарядная система для электрических транспортных средств
Зарядная система для электрических транспортных средств
Зарядная система для электрических транспортных средств
Зарядная система для электрических транспортных средств
Зарядная система для электрических транспортных средств
Зарядная система для электрических транспортных средств
Зарядная система для электрических транспортных средств
Зарядная система для электрических транспортных средств
Зарядная система для электрических транспортных средств
Зарядная система для электрических транспортных средств
Зарядная система для электрических транспортных средств

 


Владельцы патента RU 2520616:

АББ Б.В. (NL)

Настоящее изобретение относится к зарядной системе для электрических транспортных средств. Технический результат - обеспечение возможности одновременного заряда нескольких транспортных средств без увеличения стоимости зарядной станции. Система содержит, по меньшей мере, один зарядный порт с интерфейсом для обмена энергией с, по меньшей мере, одним электрическим транспортным средством, по меньшей мере, один силовой преобразователь для преобразования энергии, поступающей от источника энергии, такого как электрическая сеть, в подходящий формат для зарядки транспортного средства, при этом силовой преобразователь находится в удаленном местоположении от зарядного порта, например таком, как отдельная комната и/или отдельное здание. 2 н.и 10 з.п. ф-лы, 17 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к зарядной системе для электрических транспортных средств. В частности, изобретение относится к структурированию системы, при которой множество транспортных средств могут быть заряжены, аналогично стандартной заправочной станции для транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания.

Уровень техники

Вместе с ростом популярности электрических транспортных средств также увеличивается необходимость в зарядных станциях, и поэтому увеличивается общая требуемая мощность для каждого доступного зарядного порта, а в случае множества портов - их общее энергопотребление.

Большое энергопотребление требует использования преобразователей энергии с увеличенной мощностью, и в результате требуется более интенсивное использование охлаждающих средств, чтобы предотвратить повреждение, например такое, как перегрев, компонентов системы. С помощью средств охлаждения (принудительного) для каждого порта обмена энергией зарядная система (или зарядная станция) стала бы загрязнять окружающую среду излишним шумом при низкой энергетической эффективности. Поэтому целью настоящего изобретения является обеспечение зарядной системы, имеющей преимущества, с множеством портов для достижения этой цели.

Зарядные станции с множеством зарядных портов известны из существующего уровня техники. Одним из способом их применения является использование преобразователя переменного тока в постоянный, за которым следует шина постоянного тока, к которой присоединены зарядные порты. Недостатком этого способа является то, что множество транспортных средств не могут заряжаться одновременно, поскольку обычно каждое транспортное средство имеет различное входное напряжение. Для того чтобы можно было одновременно заряжать множество транспортных средств, преобразователи постоянного тока (DC/DC) размещаются перед каждым зарядным портом, что будет увеличивать стоимость зарядной станции с множеством портов.

Раскрытие изобретения

Предлагается зарядная система для электрических транспортных средств, содержащая множество зарядных портов, каждый из которых имеет интерфейс для обмена энергией с, по меньшей мере, одним электрическим транспортным средством, множество силовых преобразователей для преобразования энергии, поступающей от источника энергии, такого как электрическая сеть, в подходящий формат для зарядки транспортного средства, переключаемую соединительную матрицу для присоединения, по меньшей мере, одного силового преобразователя к, по меньшей мере, одному зарядному порту, по меньшей мере, один контроллер для управления, по меньшей мере, одним из силовых преобразователей, и/или для управления операциями переключения соединительной матрицы и силового преобразователя, а также средства связи для обмена параметрами с, по меньшей мере, одним электрическим транспортным средством.

Система, в соответствии с изобретением, обеспечивает многочисленные преимущества. Во-первых, преимущества системы со многими (по меньшей мере, с одним, но предпочтительно, несколькими портами) портами заключаются в том, что она дает улучшенную функциональность с меньшей аппаратной частью, и, кроме того, ее легче и дешевле можно усовершенствовать с помощью дополнительных соединений.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения силовые преобразователи и соединительная матрица находятся в удаленном местоположении от зарядного порта, например таком, как отдельная комната и/или отдельное здание.

Когда силовой преобразователь находится в удаленном местоположении, это имеет преимущество, заключающееся в том, что в этом случае легче произвести усовершенствование и добавить дополнительную мощность (при этом не требуются земляные работы), порты для обмена энергией легче приспосабливать для конкретного пользователя, и существует меньшее количество технических требований (особенно относящихся к размеру) к силовому преобразователю, если он размещается в кондиционируемой комнате. Местоположение для зарядки также не будет подвергаться воздействию во время увеличения зарядной способности.

Переключаемая соединительная матрица применяется для одновременного соединения каждого зарядного порта к определенному числу из множества преобразователей таким образом, что самое большее один порт присоединяется к преобразователю. Это означает, что матрица позволяет присоединять каждый зарядный порт одновременно к одному или более силовых преобразователей, или ни к одному. Преобразователи могут быть присоединены самое большее к одному зарядному порту одновременно.

Преимущество настоящего изобретения заключается в том, что силовые преобразователи, матрица и зарядные порты могут наращиваться независимо друг от друга, при этом количество зарядных портов и силовых модулей необязательно должны быть равны, когда зарядная станция расширяется. Зарядная станция может быть установлена в каком-либо местоположении и может быть расширена или даже переведена в более низкую категорию, в зависимости от того, как часто она используется. В соответствии с одним сценарием зарядная станция не используется очень часто, и поскольку она находится в удаленном местоположении от других станций, прибывающие туда транспортные средства будут иметь низкое состояние зарядки. В этом случае нам нужна зарядная станция с одним зарядным портом и высокой зарядной способностью. Через какое-то время поблизости будет построен новый город, в результате чего большее количество электрических транспортных средств будут посещать зарядный пост, имея при этом среднее состояние зарядки. В этом случае было бы логичным модифицировать зарядную станцию и перевести ее в конфигурацию с большим количеством зарядных постов с той же самой или меньшей допустимой мощностью. Настоящее изобретение будет использоваться в пределах назначения, описанного в заявке NL 2004279 на патент Нидерландов, которое позволит с помощью изобретения регистрировать сетевые соединения для зарядки. Основываясь на регистрируемых сетевых соединениях для зарядки, сервер может решить, следует ли изменять допустимую мощность или количество зарядных портов. Другое преимущество настоящего изобретения заключается в том, что зарядные порты не имеют общего земляного соединения. Это означает, что когда к зарядному устройству присоединяется более чем одно электрическое транспортное средство, они будут гальванически изолированы, что является желательным для производителей электромобилей (EV). Другой причиной того, почему желательно иметь гальваническую изолированность между транспортными средствами, является то, что наличие более одного устройства контроля изоляции в той же самой цепи будет уменьшать чувствительность устройства контроля изоляции.

В порте обмена энергией, где пользователь заряжает свое транспортное средство, существует меньше шума, визуальных помех или (теплового) воздушного дискомфорта.

Система, выполненная в соответствии с изобретением, становится более эффективной, когда удаленное местоположение содержит множество силовых преобразователей. В этом случае преобразователи совместно используют (часть от) системы охлаждения и местоположения, они могут быть спроектированы модульными, и общий преобразователь может соответствовать общим требованиям по мощности для всех портов.

В одном варианте осуществления изобретения удаленное местоположение содержит регулирование микроклимата, например охлаждающую систему, работа которой основывается на воздухе или жидкости, систему теплового насоса или теплообменную систему, чтобы отводить тепло от силовых преобразователей или нагревать системы внутри кондиционируемой комнаты, если температура падает ниже определенного порога. Охлаждающая система может быть вентилятором, который вдувает или выдувает воздух кондиционируемой комнаты. Также охлаждающая система может быть двухкомпонентной системой, такой как система теплового насоса. Тепло может быть выделено из силовых преобразователей или комнаты, и может передаваться (например, с помощью жидкости или воздуха) ко второй части охлаждающей системы, находящейся снаружи относительно кондиционируемой комнаты. Таким образом система силовых преобразователей может быть усовершенствована более легким способом.

Такая вторая часть системы служит для того, чтобы совершать теплообмен с наружным окружающим пространством. Для этой цели она может находиться на верхней части крыши зарядной станции, или на здании (производственного цеха) рядом с зарядной станцией, чтобы предотвратить шум и поток горячего воздуха, раздражающих пользователей.

Система охлаждения может быть частью трансформаторной будки или размещаться на ней. Тепло от силовых преобразователей может быть использовано для других целей, таких как отопление здания или нагревание воды. Тепло может быть передано в хранилище, например, в резервуар горячей воды или подземный тепловой аккумулятор.

Кондиционируемая комната может быть промышленным помещением, зданием, частью здания, или служебным помещением (например, доступным только для авторизованного персонала), при этом кондиционируемая комната может быть недоступной через дверь или имеет дверь с блокировкой.

Термин «кондиционируемая» здесь означает среди прочего, что она защищена, по меньшей мере, от дождя или солнца. Кондиционируемая комната может быть одним или более трансформаторными будками/зданиями. Она может иметь отдельные помещения для подключенного к сети трансформатора и силовых преобразователей, или трансформаторная будка может быть использована без трансформатора. Также могут использоваться две будки, одна из них с трансформатором, а другая - с силовыми преобразователями.

Кондиционируемая комната может располагаться, по меньшей мере, на расстоянии 2 метров от, по меньшей мере, одного из постов. Кондиционируемая комната может располагаться под землей, на крыше, и она может быть охарактеризована тем фактом, что она обеспечивает корпус, который увеличивает степень защиты системы по международному уровню (как определяется в международном стандарте IEC 60529). Это может быть связано с тем, что отверстия в стенах кондиционируемой комнаты меньше, чем отверстия в силовых преобразователях, или с тем, что существует расстояние между силовыми преобразователями и стенами кондиционируемой комнаты, чтобы предотвратить возможность касания людьми силовых преобразователей.

Кондиционируемая комната может содержать систему кондиционирования воздуха и/или нагреватель. Высокая эффективность получается в том случае, когда регулирование микроклимата конфигурируется для прямой работы с преобразователем или преобразователями, в большей степени, чем со всей комнатой. Удаленное местоположение может быть трансформаторной будкой или образовывать ее часть, а преобразователь (преобразователи) и трансформатор могут быть расположены в отдельных комнатах внутри удаленного местоположения.

Альтернативно, силовые преобразователи могут располагаться снаружи, или в случае множества портов для энергообмена, внутри одного из портов, или ниже (в его фундаменте) одного из зарядных портов. Термин порт используется здесь для обозначения как функциональности энергии, обмениваемой с транспортным средством, а также как физическое устройство, стоящее на зарядной станции.

Силовые преобразователи могут однонаправленными или разнонаправленными преобразователями с одним или более входами переменного или постоянного тока и одним или более выходами переменного или постоянного тока. В предпочтительном варианте осуществления изобретения эти выходы могут управляться независимо. В случае единичного силового преобразователя этот силовой преобразователь будет иметь, по меньшей мере, два выхода. В случае использования множества силовых преобразователей выходы преобразователей будут присоединяться к соединительной матрице. Соединительная матрица имеет множество входов и множество выходов. Различные конфигурации подходящих для системы силовых преобразователей в соответствии с настоящим изобретением описываются в заявке NL 2004279 на патент Нидерландов тем же самым заявителем. Эта заявка включена сюда путем ссылки.

Кондиционируемая комната также может содержать одну или более систем аккумулирования энергии, такие как батарейные установки, емкостные накопители энергии, маховики или любые другие системы, которые могут сохранять энергию. Эти системы аккумулирования энергии могут быть присоединены к силовым преобразователям, чтобы освобождать от временной пиковой мощности, или для сохранения электричества в удобный момент. В специфическом варианте осуществления изобретения система охлаждения, представленная в кондиционируемой комнате, может быть использована для охлаждения или нагревания системы аккумулирования энергии, или для поддержания ее при определенной заданной температуре. Это может быть очень полезным для срока службы среды для системы аккумулирования энергии, особенно в случае использования батарей. Кондиционируемая комната или системы, представленные в кондиционируемой комнате, могут также подогреваться, когда температура падает ниже определенного порогового значения.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения количество силовых преобразователей связано с количеством зарядных портов с помощью переключаемой соединительной матрицы, которая может располагаться внутри удаленного местоположения. Такая соединительная матрица также описывается более подробно в заявке NL 2004279 на патент Нидерландов.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения соединительная матрица имеет четыре выходных соединения, и она проектируется таким образом, чтобы передавать определенную максимальную величину мощности на соединение, например, 50 кВт. В то же самое время один силовой преобразователь может быть спроектирован таким образом, чтобы подавать максимальную величину мощности, например, также 50 кВт. Во время эксплуатации матрица будет максимально принимать от преобразователя мощность в 50 кВт и будет распределять эти 50 кВт на четыре выхода. Когда силовой преобразователь усовершенствуется за счет добавления второго преобразователя, также имеющего мощность в 50 кВт, то в результате объединенная мощность будет составлять 100 кВт. Это может означать, что предел по мощности соединительной матрицы все еще остается 50 кВт на соединение. В этом случае будет увеличена только средняя мощность, подаваемая к четырем выходам.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения в приведенной выше ситуации также можно усовершенствовать соединительную матрицу, чтобы подавать большую мощность на выход, скажем 100 КВт. Это может быть выполнено за счет добавления и/или замещения компонентов (таких как плавкие предохранители) внутри соединительной матрицы или за счет полной замены соединительной матрицы.

Зарядная система, в соответствии с любым из описанных выше вариантов осуществления изобретения, может содержать контроллер, который работает таким образом, чтобы управлять количеством генерируемого тепла в том случае, если тепло используется для других целей. Скорости зарядки батарей, например, могут быть временно увеличены, когда тепло (например, в виде горячей воды) требуется для внешней системы. Генерируемое тепло в этом случае контролируется за счет управления выходной мощностью.

Такой контроллер может быть соединен с преобразователем(-ями), администратором(-ами) сетевых соединений, соединительной матрицей(-ами) и системой аккумулирования энергии через Интернет. Контроллер может оптимизировать и оказывать влияние на поток мощности для каждого выхода соединительной матрицы, основываясь на местных правилах принятия решения.

Кроме того, он может быть оборудован, по меньшей мере, одним администратором сетевых соединений, при этом вышеуказанный администратор соединений конфигурируется таким образом, чтобы управлять установками по безопасности при подаче электропитания, по меньшей мере, к одному порту. Предпочтительно, каждый порт содержит администратор сетевых соединений, но также является осуществимым, чтобы один администратор соединений обслуживал множество портов энергообмена.

Администратор сетевых соединений может быть использован, чтобы адаптировать зарядный порт для стандарта по зарядке, такого как CHAdeMO или J1772. Например, системы безопасности и аппаратная часть для обеспечения связи могут быть включены в состав администратора сетевых соединений.

Такой администратор сетевых соединений также более подробно описывается в заявке NL 2 004 350 на патент Нидерландов того же самого заявителя.

Общая система также может содержать специальную систему или способ, чтобы компенсировать длину кабеля между удаленным зарядным постом и кондиционируемой комнатой. Поскольку провода становятся длиннее, система будет испытывать отрицательные эффекты, такие как падение напряжения в кабеле. Один способ решения этой проблемы состоит в использовании кабелей с большим диаметром. В некоторых ситуациях это не может быть предпочтительным из-за дополнительных затрат на более толстые кабели. Поэтому можно использовать другой способ, такой как использование системы управления, которая управляет выходным напряжением силовых преобразователей, основываясь на измеренном напряжении в точке, располагающейся близко к зарядным портам. Этот способ мог бы быть применен через измерительное устройство внутри зарядного поста или близко к нему, или даже через канал передачи данных к измерительному устройству внутри транспортного средства, такого как система контроля аккумуляторной батареи (BMS).

Способ работы с переключающей матрицей содержит шаги назначения приоритета для каждого порта, основанном, по меньшей мере, на одном параметре, определяя мощность, требуемую для каждого порта, распределяя силовые модули среди портов, основываясь на приоритете и требуемой мощности, повторяя описанные выше шаги каждый раз, когда происходит событие.

Путь для выполнения описанного выше способа является следующим. Каждый раз, когда происходит событие, контроллер запускается с назначением приоритета для каждого порта зарядной станции, основанного на параметре. Некоторыми неограничивающими примерами события являются транспортное средство, которое присоединяется к зарядной станции или отсоединяется от нее, мощность, требуемая для этого транспортного средства, которая в значительной степени изменяется во время зарядки, или когда пользователь изменяет предпочтения, касающиеся зарядки. Параметром может являться время прибытия транспортного средства, тип счета, которым располагает водитель транспортного средства, зарегистрированное пользователем в системе время для предпочтительного отъезда. Мощность, запрашиваемая на каждый порт, определяется контроллером. Силовые модули распределяются среди портов, основываясь на приоритете и запрашиваемой портами мощности.

Примером сценария, в котором применяется вышеупомянутый способ, является следующий сценарий. Транспортные средства присоединяются к зарядной станции одно за другим. Транспортное средство, пришедшее первым, получает самый высокий приоритет, а транспортное средство, пришедшее последним, получает самый низкий приоритет. На основе своего приоритета первое транспортное средство получает достаточное количество силовых модулей, которые удовлетворяют его требования по мощности, остающиеся модули (если какие-либо из них существуют) назначаются на другие порты (транспортные средства), на основании их приоритета.

В другом примере только часть модулей распределяется в соответствии с приоритетом. Это означает, что имеющееся количество модулей распределяется поровну среди портов, а остающиеся модули назначаются в соответствии с приоритетом.

Краткое описание чертежей

Изобретение более подробно поясняется следующими фигурами, на которых:

фиг.la-1d показывают предшествующий уровень техники;

фиг.2 показывает первый вариант осуществления зарядной системы в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.3 показывает второй вариант осуществления зарядной системы в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.4 показывает третий вариант осуществления зарядной системы в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.5a-5d показывают схематические виды системы электропитания в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.6a-6b показывают схемы последовательности процесса, в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.7 показывает предпочтительный вариант осуществления изобретения

зарядной станции;

фиг.8 показывает другой вариант осуществления системы, в соответствии с изобретением, с подробным описанием применения соединительной матрицы;

фиг.9 показывает другой вариант осуществления системы, в соответствии с изобретением, с подробным описанием применения соединительной матрицы;

фиг.10 показывает практическое применение изобретения.

Осуществление изобретения

Фиг.1а показывает зарядную станцию с множеством зарядных портов, известную из предшествующего уровня техники. Она состоит из преобразователя переменного тока в постоянный, за которым следует шина постоянного тока и множество переключателей, которые используются там, где подключаются зарядные порты, и, следовательно, транспортные средства. Недостатком такой системы является то, что множество транспортных средств не могут заряжаться одновременно, поскольку каждое транспортное средство имеет разное напряжение на зарядном входном устройстве. В технике предшествующего уровня используются преобразователи постоянного тока, чтобы можно было одновременно заряжать электрические транспортные средства с различными напряжениями на входном устройстве (фиг.lb), что увеличивает стоимость зарядной станции с множеством портов.

Фиг.1с показывает зарядную станцию с множеством силовых преобразователей, известную из предшествующего уровня техники. Хотя силовой преобразователь является модульным и допустимая мощность может быть увеличена, невозможно одновременно заряжать множество электрических транспортных средств.

Фиг.1d показывает зарядную станцию с множеством портов, известную из предшествующего уровня техники. На этой зарядной станции возможно одновременно заряжать электрические транспортные средства, но из-за конфигурации аппаратной части количество зарядных портов всегда равно количеству силовых модулей.

Фиг.2 показывает первый вариант осуществления зарядной системы 1, в соответствии с настоящим изобретением, содержащей зарядные порты 2-5 с интерфейсом 2'-5' для обмена энергией, по меньшей мере, с одним электрическим транспортным средством, силовыми преобразователями 6, 7, для преобразования энергии от источника энергии, такого как сеть электропитания (не показана) в подходящий формат для зарядки транспортного средства. Силовые преобразователи находятся в удаленном местоположении 8 от зарядных портов 2-5, которое образовано отдельным зданием 8.

Здание 8 дополнительно содержит соединительную коробку 9, которая может содержать множество администраторов сетевых соединений, также как и свободные места 10 и 11, предназначенные для будущего использования, например, когда увеличивается требуемая мощность. Таким способом зарядная система может быть расширена, при этом не требуя модификации портов для энергообмена.

Фиг.3 показывает альтернативный вариант 20 осуществления зарядной системы, в соответствии с настоящим изобретением, содержащий порты 21-24 для обмена энергией, при этом силовой преобразователь 25 располагается ниже одного из портов 22 для обмена энергией.

Фиг.4 показывает вариант 30 осуществления изобретения, в котором администраторы сетевых соединений размещаются внутри соединительной коробки 32, которая, в свою очередь, располагается внутри зарядного порта 31, при этом соединительная коробка 32 также включает в себя контроллер. Этот вариант осуществления изобретения имеет преимущество, заключающееся в том, что соединительная коробка 32 может быть заменена целиком в случае проведения усовершенствования (например, увеличения количества администраторов сетевых соединений). Поскольку контроллер напрямую соединяется с администраторами сетевых соединений, он может быть заранее запрограммирован для взаимодействия с соответствующим количеством администраторов сетевых соединений.

Фиг.5а показывает вариант 41 осуществления изобретения зарядного порта 43, к которому соединительная коробка 44 присоединяется через интерфейс 48. Соединительная коробка 44 содержит второй интерфейс 46, который соединяется с соответствующим интерфейсом 49 силового преобразователя 45. Вышеуказанный силовой преобразователь содержит интерфейс 49 для присоединения дополнительного силового преобразователя в том случае, если потребуется дополнительная мощность.

Фиг.5b показывает вариант 42 осуществления изобретения зарядного порта 43 из фиг.4а, который в этом случае оборудован дополнительным силовым преобразователем 50. Кроме того, силовой преобразователь 50 содержит интерфейс 51 и дополнительно содержит интерфейс 52 для будущего присоединения дополнительных силовых преобразователей.

Фиг.5с показывает другой пример, в котором представлен второй зарядный порт 57, который присоединяется к интерфейсу 56 второй соединительной коробки 54, которая, в свою очередь, присоединяется 55 к первой соединительной коробке 44. Таким образом, два зарядных порта 43, 57 могут получать электропитание от того же самого силового преобразователя 45.

Фиг.5d показывает еще один пример, в котором оба зарядных порта 43 и 47 присоединяются к интерфейсу 48 соединительной коробки 44, и могут переключаться на один из силовых преобразователей 45 или 59, которые присоединяются к соединительной коробке 44 с помощью соответствующих интерфейсов 47, 60 и 46.

Фиг.6а показывает первый пример со схемой последовательности процесса для использования настоящего изобретения. Во-первых, транспортное средство А присоединяется к порту 1 обмена энергией. Во-вторых, второе транспортное средство присоединяется к порту 2 обмена энергией. В это же самое время заинтересованная сторона посылает информацию к устройству обработки информации или контроллеру. (Вводимая заинтересованной стороной информация может быть любой: данные батареи, данные сети, требования по обслуживанию и т.д.). В-третьих, в системе устройство обработки информации вместе с контроллерами определяет наилучшую стратегию для зарядки и распределения мощности, основываясь на таких параметрах, как подводимая мощность для заинтересованной стороны, максимальная мощность и технические характеристики для преобразователя, технические характеристики для автоматической системы кондиционирования воздуха, технические характеристики для присоединительной матрицы, технические характеристики порта, а также данные, которые известны о транспортных средствах или их батареях, и другие потенциальные данные.

Фиг.6b показывает другой пример, в котором сначала транспортное средство присоединяется к порту обмена энергией. Во-вторых, второе транспортное средство присоединяется к порту обмена энергией. В-третьих, локальный контроллер в системе определяет стратегию для зарядки и распределения мощности, основываясь на таких параметрах, как максимальная мощность и технические характеристики преобразователя, технические характеристики присоединительной матрицы, технические характеристики для автоматической системы кондиционирования воздуха, технические характеристики порта, а также данные, которые известны о транспортных средствах или их батареях, и другие потенциальные данные.

Администратор сетевых соединений может быть частью зарядного поста. Администратор сетевых соединений, а также кабель и разъем могут быть удалены из зарядного поста, чтобы он мог заменяться как единая часть. При использовании системы силового преобразователя с множеством выходов с меньшим количеством зарядных постов, множество выходов могут быть присоединены к единому администратору сетевых соединений. При усовершенствовании системы с получением большего количества зарядных постов, некоторые из соединений могут разбиваться на части. В некоторых случаях единый администратор сетевых соединений может быть присоединен к множеству зарядных постов или единый администратор сетевых соединений может быть присоединен к единственному зарядному посту, который имеет множество соединений (зарядный кабель и зарядный разъем).

Главным признаком зарядного поста является то, что он располагается на расстоянии от силовых преобразователей. Он размещается поблизости от одного или более (парковочных) точек для транспортных средств (например, на заправочной станции/зарядной станции или у производственного цеха). Они могут располагаться внутри помещения (например, крытая автостоянка). Зарядный пост может получать питание (от силовых преобразователей) из нижней части или из верхней части своего корпуса (на изображении не показано). Кроме того, питание переменным током, например, для электроники внутри зарядного поста или выхода для зарядки переменным током, может быть доступно через то же самое или другое соединение.

Зарядный пост обычно будет иметь систему для загрузки кабеля и элемент для размещения разъема в безопасном и сухом положении.

Подсистема, такая как интерфейс пользователя, терминал для оплаты, система идентификации пользователя, система ввода для пользователя или система цифровой передачи, могут быть присоединены к линии связи, которая является частью кабеля (кабелей), которые присоединяются к зарядному посту.

Порт обмена энергией может иметь один или множество разъемов для зарядки, при этом разъемы могут подавать, или переменный, или постоянный зарядный ток, или и тот, и другой.

Фиг.7 показывает зарядную систему, в которой множество силовых преобразователей соединяются с зарядными портами за счет коммутируемой соединительной матрицы. При использовании коммутируемой соединительной матрицы множество электрических транспортных средств могут заряжаться одновременно, без необходимости использовать дополнительные преобразователи. Соединительная матрица управляется контроллером. Информация о сеансе работы зарядной системы высылается от зарядной станции к серверу, после чего сервер может принимать решение о расширении или сворачивании зарядной станции. Также возможно, что сервер или контроллер могут принять решение отключить каждый из модулей преобразователя или зарядные порты в случае неисправности.

Фиг.8 подробно показывает вариант осуществления изобретения соединительной матрицы, размещенной между силовыми преобразователями и зарядными постами. За счет замыкания переключателей один или более силовых преобразователей могут быть присоединены к зарядному посту. Матрица позволяет заряжать множество электрических транспортных средств одновременно, без дополнительных преобразователей постоянного тока. Чтобы увеличить количество силовых преобразователей или зарядных постов, матрицу также необходимо расширить. Матрица может быть расширена за счет добавления переключающих модулей, каждый из которых содержит два переключателя, которые управляются локальным контроллером.

Фиг.9 показывает другую зарядную систему, в которой силовые преобразователи соединяются с зарядными портами с помощью другого варианта осуществления изобретения коммутируемой соединительной матрицы.

Фиг.10 показывает три конфигурации зарядной станции с двумя зарядными постами. Первая конфигурация составлена из модулей мощностью 20 кВт, вторая - из модулей мощностью 10 кВт, а третья является комбинацией первых двух. Каждый из модулей преобразователя и зарядных портов выбирается с помощью переключателей. Администраторы сетевых соединений применяются в зарядных портах, при этом они также включают в себя пару переключателей, которые используются для выбора зарядных портов. Таким способом вышеупомянутая матрица распределяется по всей конфигурации зарядной системы. Администратор сетевых соединений является устройством, которое содержит средства для коммуникации с электрическим транспортным средством и переключает соединение зарядного поста к электрическому транспортному средству или отсоединение от него.

1. Зарядная система для электрических транспортных средств, содержащая:
- множество зарядных портов, каждый из которых имеет интерфейс для обмена энергией с, по меньшей мере, одним электрическим транспортным средством;
отличающаяся, что она имеет:
- множество силовых преобразователей для преобразования энергии, поступающей от источника энергии, такого как электрическая сеть, в подходящий формат для зарядки транспортного средства;
- переключаемую соединительную матрицу для присоединения, по меньшей мере, одного силового преобразователя к, по меньшей мере, одному зарядному порту;
- по меньшей мере, один контроллер для управления, по меньшей мере, одним из силовых преобразователей, и/или для управления операциями переключения соединительной матрицы и силового преобразователя;
- средства связи для обмена параметрами с, по меньшей мере, одним электрическим транспортным средством.

2. Зарядная система по п.1, в которой, по меньшей мере, один силовой преобразователь и соединительная матрица находятся в удаленном местоположении от зарядного порта, например таком, как отдельная комната и/или отдельное здание.

3. Зарядная система по п.2, в которой удаленное местоположение содержит, по меньшей мере, один силовой преобразователь, по меньшей мере, с двумя выходами постоянного тока на том же самом преобразователе.

4. Зарядная система по п.2 или 3, в которой удаленным местоположением является трансформаторная будка или это местоположение образует часть будки.

5. Зарядная система по п.2, в которой удаленное местоположение дополнительно содержит систему аккумулирования энергии, такую как батарейная установка, система емкостного накопления энергии, или маховик.

6. Зарядная система по п.4, в которой множество силовых преобразователей и трансформатор располагаются в отдельных комнатах внутри удаленного местоположения.

7. Зарядная система по п.1, в которой силовой преобразователь физически компонуется ниже зарядного порта.

8. Зарядная система по п.1, в которой контроллер является внутренним контроллером в соединительной матрице, чтобы управлять работой вышеуказанной соединительной матрицы.

9. Зарядная система по п.1 или 8, в которой соединительная матрица может управляться на основе ввода из системы, соединенной с Интернетом, или способа, выполняемого компьютером.

10. Зарядная система по п.7, в которой соединительная матрица может управляться на основе правил принятия решения.

11. Зарядная система по п.8, в которой контроллер присоединяется к множеству силовых преобразователей через Интернет из удаленного местоположения.

12. Способ работы переключаемой матрицы по п.1, содержащий следующие этапы:
- назначение приоритета для каждого порта, основанного, по меньшей мере, на одном параметре;
- определение мощности, требуемой для каждого порта;
- распределение силовых модулей среди портов, основываясь на приоритете и требуемой мощности;
- повторение описанных выше этапов.



 

Похожие патенты:

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности работы батарейного источника питания.

Иерархическая система управления батареей электрических накопителей энергии относится к области электротехники и может быть использована при создании высоковольтных батарей электрических накопителей энергии для нужд транспорта и энергетики.

Изобретение относится к аккумуляторной батарее, которая используется в качестве источника питания для переносных электрических инструментов. Техническим результатом является создание новой конструкции аккумуляторной батареи, которую легко извлечь из корпуса электрического инструмента.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании высоковольтных батарей электрических накопителей энергии для нужд транспорта и энергетики.

Изобретение относится к электротехническим устройствам, используемым для заряда аккумуляторов. Технический результат - унификация зарядного устройства для обеспечения заряда аккумуляторов с различными напряжениями.

Изобретение относится к электротехническим устройствам, в частности к приводным инструментам, питающимся от аккумуляторов. Технический результат - повышение эффективности зарядки аккумуляторов.

Использование: в области электротехники и связи. Технический результат - повышение надежности и расширение функциональных возможностей.

Изобретение относится к электрическим аккумуляторным инструментам. Технический результат - упрощение структуры электрического приводного инструмента.

Изобретение относится к области электротехники. Описаны системы и способы использования различных типов аккумуляторов для выборочного аккумулирования и отдачи энергии.

Изобретение относится к автомобильной транспортной энергетической системе с принципом периодической зарядки и разрядки. Автомобильная транспортная энергетическая система содержит автомобильную электрическую дорогу, станции зарядки и разрядки электромобилей, транспортное средство. Станции зарядки и разрядки состоят из блока управления и контроля, электрического трансформатора, подземного электрического кабеля питания, шины подачи положительного заряда, шины подачи отрицательного заряда, аварийного генератора. Станции зарядки расположены на подъемах. Станции разрядки расположены на спусках. Транспортное средство является активным элементом. Транспортное средство содержит автомобильную колесную базу, электродвигатели, батареи, энергогенерирующий механизм, систему рекуперации, систему временного хранения и правильного распределения энергии. На днище транспортного средства располагается штанга подачи электрического тока с подъемно-спусковым механизмом. Зарядка и разрядка производится во время движения. Технический результат заключается в увеличении запаса хода электромобиля. 3 ил.

Изобретение относится к зарядным устройствам батарей транспортных средств. Технический результат - повышение эффективности и эксплуатационной надежности. Предложенная электроустановка с емкостью для зарядки электрических батарей представляет собой установку для передачи электрической энергии, содержащую преобразователь источника напряжения, сеть напряжения переменного тока, соединенную со стороной напряжения переменного тока преобразователя, и узел напряжения постоянного тока, соединенный со стороной напряжения постоянного тока преобразователя. Преобразователь имеет последовательное соединение переключающих элементов, каждый из которых имеет, по меньшей мере, один конденсатор для накопления энергии. Электрические батареи могут быть соединены параллельно с упомянутым конденсатором, а на их состояние зарядки можно влиять посредством управления переключающими элементами преобразователя источника напряжения через схему управления. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам электроснабжения (СЭС) космических аппаратов (КА), с использованием в качестве первичных источников энергии солнечных батарей (СБ), а в качестве накопителей энергии - аккумуляторных батарей (АБ). Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение надежности СЭС при возниковении аварийных ситуаций, связанных с незапланированной потерей ориентации КА на Солнце. Предлагается способ управления автономной системой электроснабжения космического аппарата, содержащей солнечную батарею и n аккумуляторных батарей, стабилизатор напряжения, включенный между солнечной батарей и нагрузкой и по n зарядных и разрядных устройств, заключающийся в управлении стабилизатором напряжения и зарядно-разрядными устройствами в зависимости от входного и выходного напряжения системы, контроле степени заряженности и разряженности аккумуляторных батарей, запрете на работу соответствующего зарядного устройства при достижении предельного уровня заряженности данной аккумуляторной батарей, снятии этого запрета при достижении определенного уровня разряженности данной аккумуляторной батареи, запрете на работу соответствующего разрядного устройства при достижении предельного уровня разряженности данной аккумуляторной батареи, снятии этого запрета при достижении определенного уровня заряженности данной аккумуляторной батареи, при этом, в случае потери ориентации солнечных батарей на Солнце, аварийном разряде аккумуляторных батарей, запрещают (блокируют) работу всех разрядных устройств, после восстановления ориентации солнечных батарей на Солнце и заряда аккумуляторных батарей до заданного уровня снимают блокировку работы всех разрядных устройств. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в упрощении перезаписи информации, хранимой в батарее и в зарядном устройстве для батареи. Устройство перезаписи информации содержит первый модуль хранения, предусмотренный в батарее, хранящий с возможностью перезаписи первую информацию; второй модуль хранения, предусмотренный в зарядном устройстве батареи, которое заряжает батарею в результате электрического соединения с батареей с возможностью отсоединения от нее, причем второй модуль хранения, хранящий с возможностью перезаписи вторую информацию; по меньшей мере, один модуль перезаписи, предусмотренный, по меньшей мере, в одной из батареи и зарядного устройства для батареи, причем, по меньшей мере, один модуль перезаписи перезаписывает одну информацию из первой информации, хранимой в первом модуле хранения, и второй информации, хранимой во втором модуле хранения, на основе другой информации из первой информации и второй информации, когда батарея и зарядное устройство для батареи электрически соединены; и модуль смены протокола, который меняет протокол передачи данных между батареей и зарядным устройством для батареи с первого протокола на второй протокол, когда, по меньшей мере, один модуль перезаписи перезаписывает одну информацию. 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к способу использования шахтного транспортного средства, шахтному устройству, буровой установке для горных пород и шахтному транспортному средству. Задачи согласно рабочему циклу выполняются на рабочих участках (19) с помощью устройства (2) для проведения горных работ в шахтном транспортном средстве (1). На рабочем участке транспортное средство подключается к внешней электрической сети (20). Хранилище (26) энергии транспортного средства заряжается во время рабочего цикла, заданного посредством плана разработки, когда транспортное средство находится на рабочем участке. После того как рабочий цикл выполнен, электричество, полученное из хранилища энергии, используется при перемещении. Технический результат - повышение надежности работы шахтного оборудования. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области систем управления и автоматизации и может быть использовано для подзарядки аккумуляторов электрических беспилотных летательных аппаратов или других мобильных устройств, работающих от аккумуляторов. Система включает в себя зарядную станцию (1), на которой расположена матрица плоских дежурных электродов (2), электрически связанных с соответствующими анализаторами-коммутаторами (3), источник питания (4), плюсовой и минусовой выводы которого соединены с соответствующими выводами анализаторов-коммутаторов, а также навигационный маяк (5). На борту БПЛА (6) находятся: навигационное устройство (7), аккумулятор (8), положительный и отрицательный выводы которого электрически соединены с бортовыми электродами (9) и (10) соответственно. Технический результат - обеспечение подзарядки аккумулятора БПЛА без необходимости его точного позиционирования на зарядной станции, что достигается за счет использования избыточного количества дежурных электродов и подключенных к ним анализаторов-коммутаторов, позволяющих после посадки БПЛА автоматически подключать к дежурным электродам напряжение зарядного наземного источника с соблюдением правильной полярности. 3 ил. Референт Головинова И.В.

Изобретение относится к области энергетики, а более конкретно - к устройствам беспроводной передачи энергии и, в частности, к беспроводным зарядным системам, способным зарядить одно или несколько мобильных устройств одновременно. Технический результат - уменьшение побочного электромагнитного излучения. Беспроводная многопозиционная зарядная система, состоящая из базового блока в форме одной или нескольких поверхностей, снабженных передатчиками энергии, создающими переменное магнитное поле за счет подачи переменного тока на обмотку, катушку или любой тип токоведущих проводов, сгруппированных в решетку, а также из устройства приема энергии, содержащего схему управления электропитанием и приемную катушку, индуцирующую ток в магнитном поле передающей катушки, отличающаяся тем, что дополнительно включает в себя: экранирующую структуру, выполненную с возможностью ослабления интенсивности электромагнитного поля вне экранированного беспроводного многопозиционного зарядного устройства; встроенные в зарядное устройство пассивные ретранслирующие антенны; устройство адаптации зарядного устройства к произвольному расположению заряжаемых устройств на поверхности зарядного устройства. 31 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области связи и может быть использовано для обнаружения наличия аккумулятора хостовым терминалом, в частности к обнаружению извлечения «интеллектуального» аккумулятора, когда хостовый терминал осуществляет передачу данных.В способе обнаружения извлечения аккумулятора в процессе сеанса цифрового обмена данными с аккумулятором (160) обмен данными с аккумуляторным блоком (150) и обнаружение извлечения аккумулятора (160) происходят по существу одновременно. Извлечение аккумулятора (160) может быть обнаружено во время передачи данных от терминала (100) к аккумуляторному блоку (150). Кроме того, терминалом (100) может быть получен ответ от схем (155) аккумулятора как отклик на данные, переданные в аккумулятор (160) по линии (140) связи с аккумулятором, во время взятия отсчетов синхронизированным образом. 9 н. и 12 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к аккумуляторам, в частности к зарядке аккумуляторных батарей. Технический результат - продление срока службы батареи путем обеспечения баланса заряда ее элементов. Система аккумуляторных батарей, имеющая множество элементов, соединенных последовательно. Элементы, комплекты элементов и блоки элементов, соединенные последовательно, защищены от перезаряда за счет устройства саморазряда. Система аккумуляторных батарей защищена от перезаряда и переразряда, а зарядка контролируется с тем, чтобы возобновлять функционирование печатной платы или зарядного устройства при перезаряде/переразряде. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 45 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в расширении эксплуатационных возможностей системы, увеличении его нагрузочной мощности и обеспечении максимальной бесперебойности работы при поддержании оптимальных параметров работы аккумуляторной батареи при питании потребителей постоянным током. Для этого заявленная система содержит n выпрямителей, датчик тока нагрузки, измеритель напряжения нагрузки, аккумуляторную батарею, основную и выносную панели индикации, блок контроля температуры, контроллер, блок автоматического ввода резерва, выключатель выпрямителей нагрузки, выключатель выпрямителей батареи, вентилятор, диод, блок контроля изоляции, блок защиты первичных потребителей, блок защиты вторичных потребителей, блок отключения вторичных потребителей, выключатель-байпас, выключатель аккумуляторной батареи, измеритель тока нагрузки, измеритель тока заряда батареи, измеритель тока разряда батареи, датчик тока заряда батареи, датчик тока разряда батареи, два блока питания автоматики, блок питания датчиков тока, измеритель напряжения батареи, контактную группу, блок индикаторов, разделенный на две группы индикаторов, блок режимов заряда батареи, концентратор и рабочую станцию, а к выходу подключены силовые входы выпрямителей и блока контроля температуры, выпрямители разделены на два блока, имеющих модульную конструкцию, блок выпрямителей нагрузки и блок выпрямителей батареи. 2 ил.
Наверх