Система для обмена энергией с электротранспортным средством
Владельцы патента RU 2623621:
Публичное акционерное общество "Межрегиональная Распределительная сетевая компания Центра и Приволжья" (RU)
Изобретение относится к зарядке аккумуляторов электротранспортного средства. Система для обмена энергией с электротранспортным средством содержит станцию обмена энергией, порты для обмена энергией и данными с транспортным средством, порты для обмена данными с устройством обработки данных. Устройство обработки данных содержит порты для обмена данными со станцией обмена энергией. Станция обмена энергией выполнена с возможностью предоставлять информацию о транспортном средстве, подключенном к порту для обмена энергией, в устройство обработки данных. Система для обмена энергией с электротранспортным средством дополнительно включает в себя станцию хранения электроэнергии, которая включает в себя соединенные между собой литий-ионные накопители. Станция хранения электроэнергии размещена внутри единого контейнера, который дополнительно снабжен системами климат-контроля, пожаротушения, освещения и сигнализации доступа. Устройство обработки данных дополнительно включает в себя модуль управления, который управляет передачей электроэнергии между внутренними потребителями системы и циклами заряда/разряда в соответствие с состоянием батарей и заданным расписанием. Технический результат заключается в повышении надежности станции зарядки электротранспортных средств. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
Область техники, к которой относится изобретение.
Настоящее изобретение относится к области систем питания электросетей, а именно к системам для обмена энергией с электротранспортным средством, в частности с его аккумулятором, содержащим: станцию обмена энергией, которая содержит порты для обмена энергией с источником энергии, порты для обмена энергией с электротранспортным средством; порты для обмена данными с электротранспортным средством; порты для обмена данными с устройством обработки данных, причем устройство обработки данных содержит порты для обмена данными со станцией обмена энергией, а станция обмена энергией выполнена с возможностью предоставлять информацию о электротранспортном средстве в устройство обработки данных в отношении электротранспортного средства, подключенного к порту для обмена энергией с электротранспортным средством, и может быть использована как станция зарядки электротранспортных средств.
Уровень техники
Настоящее изобретение относится к системам для обмена энергией с электротранспортным средством, в частности с его аккумулятором, содержащим: по меньшей мере одну станцию обмена энергией, которая содержит: по меньшей мере один порт для обмена энергией с источником энергии; по меньшей мере один порт для обмена энергией с электротранспортным средством; по меньшей мере один порт для обмена данными с электротранспортным средством; по меньшей мере один порт для обмена данными с устройством обработки данных; причем устройство обработки данных содержит: по меньшей мере один порт для обмена данными со станцией обмена энергией; причем станция обмена энергией выполнена с возможностью предоставлять информацию об электротранспортном средстве в устройство обработки данных в отношении электротранспортного средства, подключенного к порту для обмена энергией с электротранспортным средством, а в случае отсутствия информации о электротранспортном средстве станция обмена энергией выполнена с возможностью проводить тест на электротранспортном средстве или на его аккумуляторе для определения характеристик, таких как напряжение аккумулятора, значение внутреннего сопротивления аккумулятора или кривая заряда.
Такая система описана в патенте РФ на изобретение №2550109, который опубликован в 2015 году. Данная система является наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату и выбрана за прототип предлагаемого изобретения.
Недостатком этого прототипа является невысокая надежность и невысокое удобство автономного обслуживания станции зарядки автомобилей.
Действительно, электропотребление в течение времени, а именно суток, распределено неравномерно. Ночью такая станция обслуживает меньшее количество электротранспортных средств (электроавтомобилей), а в дневное, естественно, большее. При большом скоплении электротранспортных средств мощности такой станции может не хватить ввиду отсутствия резервного источника питания. Кроме того, отсутствует соответствующий модуль управления, который управлял бы передачей электроэнергии между внутренними потребителями системы (станцией обмена энергией, потребителями системы, станцией хранения электроэнергии).
Раскрытие изобретения как устройства
Настоящее изобретение, главным образом, имеет целью предложить систему для обмена энергией с электротранспортным средством, позволяющую, по меньшей мере, сгладить как минимум один из указанных выше недостатков, а именно обеспечить повышение надежности и удобства автономного обслуживания станции зарядки электротранспортных средств, что и является поставленной технической задачей.
Для достижения этой цели система для обмена энергией с электротранспортным средством дополнительно включает в себя соединенную со станций обмена энергией и устройством обработки данных станцию хранения электроэнергии, которая включает в себя соединенные между собой литий-ионные накопители электроэнергии, при этом станция хранения электроэнергии размещена внутри единого контейнера, который дополнительно снабжен:
- системой климат-контроля;
- системой пожаротушения;
- системой освещения;
- системой сигнализации доступа в контейнер, причем
устройство обработки данных дополнительно включает в себя модуль управления, который выполнен с возможностью управления передачей электроэнергии между внутренними потребителями системы (станция обмена энергией, потребители системы, станция хранения электроэнергии), управления циклами заряда/разряда в соответствие с состоянием батарей и заданным расписанием.
Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность накапливать в системе запасы электрической энергии, которые можно использовать в моменты пиковой загрузки. Кроме того, становится возможным эффективное хранение указанных запасов в станции, которая снабжена системами, обеспечивающими ее надежную круглосуточную работу, а именно системами, регулирующими температуру внутри станции, защищающими от пожара, обеспечивающими освещение внутри станции, а также сигнализацию доступа. Дополнительно становится возможным управление передачей электроэнергии между внутренними потребителями системы, а именно:
- станцией обмена энергией,
- потребителями системы,
- станцией хранения электроэнергии.
А также становится возможным управление:
- циклами заряда/разряда в соответствие с состоянием батарей и заданным расписанием,
- циклами сбора и накопления данных о состоянии и поведении станции хранения и ошибках системы,
Существует также вариант изобретения, в котором система климат-контроля включает в себя датчики температуры, расположенные снаружи и внутри контейнера, соединенные посредством блока управления системы климат-контроля с блоком нагревания и блоком охлаждения.
Благодаря данной выгодной характеристике появляется возможность измерения температуры внутри и снаружи контейнера и в зависимости от их показаний включение или выключение блоков нагревания и охлаждения, таким образом производится поддержание необходимой температуры внутри контейнера.
Существует также и такой вариант изобретения, в котором система климат-контроля включает в себя блок удаленного контроля и мониторинга.
Благодаря данной выгодной характеристике появляется возможность производить управление и мониторинга за температурой внутри контейнера удаленно.
Существует еще один вариант изобретения, в котором система пожаротушения включает в себя датчики дыма, соединенные посредством блока управления системы пожаротушения с блоком подачи огнетушащего вещества.
Благодаря данной выгодной характеристике появляется возможность обнаружения дыма внутри контейнера и в случае его наличия активирования подачи специального огнетушащего вещества для тушения очага возгорания.
Существует и такой вариант изобретения, в котором система освещения включает в себя осветительные приборы, соединенные посредством блока управления системы освещения с блоком аварийного электропитания.
Благодаря данной выгодной характеристике появляется возможность обеспечения освещения внутри контейнера как в режиме подачи электроэнергии, так и в аварийном режиме, когда электроэнергия не подается. Что исключительно удобно для ремонтных работ во время возможных аварий.
Существует, кроме того, вариант изобретения, в котором система сигнализации доступа в контейнер включает в себя датчики несанкционированного проникновения в контейнер, соединенные с сигнальным устройством.
Благодаря данной выгодной характеристике появляется возможность обнаруживать с помощью датчиков несанкционированное проникновение внутрь контейнера и тут же активировать сигнальное устройство для внешнего оповещения. Это может быть звуковая индикация (сирена), световая индикация или незаметная передача СМС-сообщения.
Краткое описание чертежей
Другие отличительные признаки и преимущества данной группы изобретений ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
- фигура 1 изображает функциональную схему системы для обмена энергией с электротранспортным средством согласно изобретению,
- фигура 2 схематично изображает этапы работы системы для обмена энергией с электротранспортным средством согласно изобретению.
Согласно фигуре 1 система для обмена энергией с электротранспортным средством 1, в частности с его аккумулятором 11, содержит по меньшей мере одну станцию обмена энергией 2, которая содержит по меньшей мере один порт 21 для обмена энергией с источником энергии 3; по меньшей мере один порт 22 для обмена энергией с электротранспортным средством 1; по меньшей мере один порт 23 для обмена данными с электротранспортным средством 1; по меньшей мере один порт 24 для обмена данными с устройством обработки данных 4. Устройство обработки данных 4 содержит по меньшей мере один порт 41 для обмена данными со станцией обмена энергией 2.
Станция обмена энергией 2 выполнена с возможностью предоставлять информацию о электротранспортном средстве 1 в устройство обработки данных 4 в отношении электротранспортного средства 1, подключенного к порту 22 для обмена энергией с электротранспортным средством; а в случае отсутствия информации о электротранспортном средстве 1 станция обмена энергией 2 выполнена с возможностью проводить тест на электротранспортном средстве 1 или на его аккумуляторе 11 для определения характеристик, таких как напряжение аккумулятора, значение внутреннего сопротивления аккумулятора или кривая заряда.
Порт 23 для обмена данными с электротранспортным средством может представлять собой соединение для обеспечения линии связи, средство обмена данными по беспроводной связи, или даже средство однонаправленной связи, такое как RFID, или штрихкодирование, или устройство для считывания магнитного кода.
Порт 24 для обмена данными с устройством обработки данных 4 может представлять собой соединитель к Интернету или выделенной (телефонной) линии или другое коммуникационное средство, в том числе и соединение по локальным линиям связи.
Станция обмена энергией 2 включает в себя также управляемые контакторы 25 и интеллектуальные счетчики 26, которые располагаются до порта 22 для обмена энергией с электротранспортным средством 1.
Система для обмена энергией с электротранспортным средством 1 дополнительно включает в себя соединенную со станций 2 обмена энергией станцию 5 хранения электроэнергии, которая включает в себя соединенные между собой литий-ионные накопители электроэнергии 51. Станция хранения электроэнергии 5 размещена внутри единого контейнера 52, который дополнительно снабжен:
системой климат-контроля 53;
системой пожаротушения 54;
системой освещения 55;
системой сигнализации доступа в контейнер 56.
Тип батарей 51 может быть литий-ионный (LiFeMgPO4), необслуживаемый. Емкость может быть рассчитана с учетом мощностных параметров объекта, на котором будет размещена система, исходя из следующих требований:
- обеспечение зарядки электромобилей и подключаемых гибридных автомобилей с учетом коэффициента утилизации зарядных станций (22% в дневное время и 13% в ночное) при длительности зарядной сессии 20 минут при нормальном режиме функционирования объекта размещения системы (внешнее энергоснабжение есть);
- запас на неравномерность коэффициента утилизации - 2 зарядные сессии подряд;
- обеспечение энергоснабжения в аварийном режиме пилотного объекта в течение 1 часа;
- обеспечение в аварийном режиме зарядки как минимум одного электромобиля электроэнергией в доступном объеме.
Батареи 51 могут иметь модульную структуру накопителей с возможностью замены отдельных модулей в случае выхода их из строя в условиях предприятия.
Устройство обработки данных 4 дополнительно включает в себя модуль управления 42, который выполнен с возможностью управления передачей электроэнергии между внутренними потребителями системы (станция обмена энергией 2, потребители системы 1, станция хранения электроэнергии 5), управления циклами заряда/разряда в соответствие с состоянием батарей и заданным расписанием, сбора и накопления данных о состоянии и поведении станции хранения, а также об ошибках системы.
Система климат-контроля 53 включает в себя датчики температуры 531, расположенные снаружи контейнера 32 и датчики температуры 532, расположенные внутри контейнера 32, соединенные посредством блока управления 533 системы климат-контроля с блоком нагревания 534 и блоком охлаждения 535. Блок нагревания 534 применяется для запуска оборудования в холодное время года.
Система климат-контроля 53 включает в себя блок 536 удаленного контроля и мониторинга. Система климат-контроля 53 предназначена для поддержания рабочей температуры внутри контейнера 32. Она включает в свой состав автономные моноблоки наружной установки. Система проектируется с учетом количества выделяемого тепла и объема помещений контейнера.
Система пожаротушения 54 включает в себя датчики дыма 541, соединенные посредством блока управления 542 системы пожаротушения с блоком 543 подачи огнетушащего вещества.
Система освещения 55 включает в себя осветительные приборы 551, соединенные посредством блока управления 552 системы освещения с блоком 553 аварийного электропитания.
Система сигнализации 56 доступа в контейнер включает в себя датчики 561 несанкционированного проникновения в контейнер 52, соединенные с сигнальным устройством 562.
Управляемые контакторы 25 - управляемые силовые устройства для замыкания и размыкания электрической цепи с возможностью управления по цифровой шине MODBUS и возможными максимальными коммутируемыми параметрами.
Интеллектуальные счетчики 26 - измерение электрических параметров с возможностью считывания данных по цифровой шине MODBUS.
Осуществление изобретения
Система для обмена энергией с электротранспортным средством работает следующим образом. Приведем наиболее исчерпывающий пример реализации изобретения, имея в виду, что данный пример не ограничивает применение изобретения.
Согласно фигуре 2:
Этап A1. Источник питания 3 соединяют со станцией 5 хранения электроэнергии.
Этап A2. Производят зарядку элементов 51 во время низкой нагрузки системы для обмена энергией с электротранспортными средствами.
Этап A3. Во время высокой нагрузки системы для обмена энергией с электротранспортными средствами с помощью модуля управления 42 распределяют энергобаланс в системе, чтобы обеспечить возможность зарядки большого количества электротранспортных средств за счет накопленной электроэнергии в станции 5 хранения электроэнергии.
Этап A4. Поддерживают с помощью системы климат-контроля 53 температуру, необходимую для оптимальной работы станции 5 хранения электроэнергии.
Этап A5. Обеспечивают с помощью системы пожаротушения 54 работоспособность станции 5 хранения электроэнергии.
Этап A6. Обеспечивают с помощью системы освещения 55 возможность освещения внутреннего пространства контейнера 52 станции 5 хранения электроэнергии даже во время перебоя с основным питанием.
Этап A7. Обеспечивают с помощью системы сигнализации доступа в контейнер 56 защиту от несанкционированного доступа к станции 5 хранения электроэнергии.
Этап A8. Обеспечивают с модуля управления 42 решение следующих задач:
1. Коммуникация между модулем 42 и интеллектуальными счетчиками 26;
2. Управление балансом мощности;
3. Контроль и поддержание защитных уровней заряда-разряда батарей 51 для предотвращения их досрочного выхода из строя и защиты от колебаний электрических параметров питающей электросети;
4. Управление уровнями заряда батарей 51 по расписанию;
5. Сбор и хранение данных, отображение исторических данных, ведение лога событий.
Последовательность этапов является примерной и позволяет переставлять, убавлять, добавлять или производить некоторые операции одновременно без потери возможности.
Режимы работы системы в целом:
1. Режим заряда станции хранения электроэнергии. Этот режим характерен при наличии питающего напряжения и разряженной батарее. Преобразователь напряжения работает в режиме выпрямителя, аккумуляторная батарея заряжается, система управления контролирует параметры аккумуляторной батареи (напряжение, ток, температура) и системы в целом. Нагрузка питается от питающей сети в штатном режиме.
2. Режим источника тока. Этот режим характерен при наличии питающего напряжения, заряженной батареи и подключенной в режим заряда зарядной станции для электромобиля и недостаточной мощности питающей сети для питания потребителей и зарядной станции. В этом режиме потребители и зарядная станция для электромобилей потребляют мощность от питающей сети. Недостаток мощности компенсируется за счет запасенной энергии аккумуляторных батарей станции хранения электроэнергии через преобразователь напряжения (работает в режиме инвертора параллельно с сетью).
3. Режим источника бесперебойного питания. Этот режим характерен при отсутствии питающего напряжения. В этом режиме преобразователь напряжения работает в режиме инвертора напряжения. Потребители и зарядная станция полностью питаются за счет запасенной энергии аккумуляторной батареи станции хранения электроэнергии через преобразователь напряжения.
4. Режим интеллектуального потребления электрической энергии. В этом режиме система позволяет запасать электроэнергию ночью (в период ночной тарифной ставки за электроэнергию) и выдавать мощность в сеть (для потребителя) днем (в дневной период тарифной ставки за электроэнергию), что позволяет запасать энергию ночью, когда она дешевле, и расходовать ее днем, когда она дороже.
Промышленная применимость
Предлагаемая система для обмена энергией с электротранспортным средством может быть осуществлена специалистом на практике и при осуществлении обеспечивают реализацию заявленного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для изобретения.
В соответствии с предложенным изобретением были проведены расчеты системы для обмена энергией с электротранспортным средством, которая состояла из элементов со следующими параметрами.
Станция хранения электроэнергии 5 состояла из источников питания 51, в качестве которых были литий-ионные необслуживаемые батареи пр-ва «Лиотех». Класс защищенности - IP55. Гарантийный срок на батареи (производственный брак) - 5 лет, количество полных циклов заряда/разряда - не менее 3000. Указанный тип батарей имеет возможность контроля температуры, силы тока и напряжения на ячейках накопителей.
Общие характеристики системы таковы. Объект размещения системы:
- Подключение к внешнему энергоснабжению - трехфазное 380 B;
- Выделенная мощность - определяется в рамках проекта (но не более 70 кВт);
Потребляемая мощность в аварийном режиме при отключении внешнего энергоснабжения - определяется в рамках проекта (но не более 15 кВт);
Среднее дневное потребление - 60% от выделенной;
Среднее ночное потребление - 40% от выделенной;
День - с 08-01 до 20-00;
Ночь - с 20-01 до 08-00.
В качестве станции обмена энергией 2 была выбрана станция экспресс-зарядки постоянного тока DBT серии NQC, совмещающая в себе все существующие на сегодняшний день международные стандарты для зарядки электромобилей (Mode 3, Mode 4 - CHAdeMO, CSS). На этой системе установлен дружественный для пользователя интерфейс, оборудование надежно защищено от актов вандализма. Время подзарядки в Режиме 4 / CSS - менее 30 минут.
Станция включала 1 коннектор типа «CSS» + 1 коннектор типа «Yazaki». Зарядка осуществляется с помощью кабеля станции 1, разъем типа «Mennekes»
Зарядка осуществляется с помощью кабеля, поставляемого с электромобилем;
Максимальное выходное напряжение - постоянное до 500 B;
Выходной ток - до 125 A;
Количество одновременных пользователей - 1;
Идентификация пользователя - RFID-карта.
Возможности сетевого подключения и удаленного управления и мониторинга:
Удаленный статус зарядной станций.
Удаленное включение/отключение/прерывание.
Удаленное считывание ключевых показателей зарядки в режиме реального времени: сила тока, потребленная электроэнергия.
Коммуникация - GPRS/3G.
Управляющий протокол - ОСРР.
Измерение электроэнергии - прибор учета электроэнергии в кВт*ч.
Температурный диапазон - от -30°C до +40°C.
Требования к корпусу - сталь, стойкое коррозионное покрытие.
Класс защищенности - IP55.
Наличие устройства защитного отключения
Наличие автоматических выключателей для защиты от короткого замыкания
Для расчета параметров системы хранения электроэнергии примем за исходные данные предельные значения параметров, указанные в техническом задании:
1. Максимальная (выделенная) мощность объекта, на котором должна быть размещена предлагаемая система - не более 70 кВА;
2. Максимальная мощность, потребляемая объектом в аварийном режиме, - не более 15 кВт;
3. «Дневное время» - период с 8 ч 01 мин до 20 час 00 мин;
4. «Ночное время» - период с 20 час 01 мин до 8 час 00 мин;
5. Средняя мощность, потребляемая объектом в дневное время, - 60% от максимальной мощности подключения;
6. Средняя мощность, потребляемая объектом в ночное время, - 40% от максимальной мощности подключения.
Из этих вводных данных рассчитаем два параметра системы:
1. Мощность инвертора определяется мощностью системы при работе в аварийном режиме (мощность зарядной станции, потребляемая при зарядке одного электромобиля, и мощность, потребляемая объектом в аварийном режиме). Таким образом, мощность инвертора должна быть не менее 55 кВт + 15 кВт = 70 кВт.
2. Ёмкость аккумуляторной батареи (АБ) определяется тремя составляющими:
a. электроэнергия, необходимая для обеспечения работы ЭЗС в дневное время (Ед);
b. электроэнергия, необходимая для обеспечения работы ЭЗС в ночное время (Ен);
c. электроэнергия, необходимая для обеспечения аварийного режима (Еавар).
Параметры функционирования интеллектуальной системы энергоснабжения для экспресс-зарядки электромобилей на основе литий-ионных накопителей электроэнергии на объектах с ограничениями по выделенной мощности и категории энергоснабжения:
1. Длительность зарядной сессии, минут - 20;
2. Коэффициент утилизации 3C днем, % - 22;
3. Коэффициент утилизации 3C ночью, % - 13;
4. Максимальная мощность зарядной станции, кВт - 55;
5. КПД инвертора и ИСЭС, % - 95;
6. Максимальное напряжение инвертора, В - 750;
7. Минимальное напряжение инвертора, В – 490.
Приведем расчет составляющих емкости АБ.
Первая и вторая составляющие рассчитываются следующим образом:
объем электроэнергии, требуемый для зарядки электромобилей с учетом коэффициента утилизации зарядной станции, вычисляется как максимальная потребляемая мощность зарядной станции, уменьшенная на величину мощности, доступной из питающей электросети, умноженная на продолжительность одной зарядной сессии и умноженная на количество зарядных сессий. Мощность зарядной станции должна быть взята с учетом мощности, доступной из внешней электросети. Количество зарядных сессий в дневное время может быть вычислено как продолжительность дневного времени, умноженная на коэффициент утилизации. Кроме этого, необходимо учесть КПД инвертора и самой системы хранения.
Таким образом, объем электроэнергии, необходимый для обеспечения работы ЭЗС в дневное время, Ед, рассчитывается следующим образом:
Ед = (55 кВт - (70 кВт - 42 кВт)) * 0, 33 ч) * (12 ч * 0,22 / 0,33) / 0,95 = 75,79 кВт*ч,
а объем электроэнергии, необходимый для обеспечения работы ЭЗС в ночное время, Ен:
Ен = (55 кВт - (70 кВт - 28 кВт)) * 0,33 ч) * (12 ч * 0,13 / 0,33) / 0,95 = 22,81 кВт*ч.
Третья составляющая (электроэнергия, необходимая для обеспечения аварийного режима (Еавар)), рассчитывается как мощность, потребляемая объектом в аварийном режиме, умноженная на время резервирования, плюс энергия, необходимая на зарядку одного электромобиля:
Еавар = 15 кВт * 1 час + 55 кВт * 0,33 часа = 35,09 кВт*ч
Суммарная минимальная емкость системы хранения равна сумме всех составляющих:
ED = Ед + Ен + Еавар = 75,79 + 22,81 + 35,09 = 133,69 кВт*ч
Таким образом:
1. Электроэнергия, необходимая для обеспечения работы ЭЗС в дневное время, кВт*ч, - 75,79;
2. Электроэнергия, необходимая для обеспечения работы ЭЗС в ночное время, кВт*ч, - 22,81;
3. Электроэнергия, необходимая для обеспечения аварийного режима, кВт*ч, - 35,09;
4. Суммарный объем электроэнергии, кВт*ч, - 133,69.
Для расчета конфигурации системы накопления необходимо рассчитать количество ячеек, которые необходимо соединить последовательно (или последовательно-параллельно), чтобы получить систему с емкостью, достаточной для хранения рассчитанной электроэнергии, то есть не менее чем 133,69 кВт*ч. Для этого необходимо учесть, что номинальная емкость ячейки СякВтч, выраженная в кВт*ч, равна номинальной емкости ячейки СякАч, выраженной в А*ч, умноженной на номинальное напряжение ячейки и разделенной на 1000:
СякВтч = 300 Ач * 3,2 B /1000 = 0,96 кВт*ч
Минимально необходимое количество ячеек в АБ рассчитывается как суммарная минимальная емкость системы хранения ЕΣ, деленная на номинальную емкость ячейки СякВтч:
Nmin = 133,69 / 0,96 = 140 ячеек
В техническом задании установлено требование об обеспечении не менее 5000 рабочих циклов системы хранения. Такое количество рабочих циклов возможно обеспечить, если использовать не более 70% от номинальной емкости ячейки. Чтобы учесть это, необходимо рассчитанное минимально необходимое количество ячеек увеличить соответствующим образом, т.е.:
Nфакт = Nmin / 0,7 = 200 ячеек
С другой стороны, для зарядки ячеек необходимо обеспечить на каждой ячейке зарядное напряжение 3,7 В. Чтобы обеспечить это требование, необходимо учесть величину максимального напряжения звена постоянного тока инвертора, которое равняется 750 В.
Таким образом, максимальное количество последовательно соединенных ячеек в АБ:
Nmax = 750 B/3,7 B = 203 ячейки
Номинальная емкость АБ из 203 ячеек составляет:
CSH = 300 Ач * 3,2 B * 203 = 194880 Вт*ч = 194,88 кВт*ч
Рабочая емкость АБ CSP будет меньше номинальной емкости CSH вследствие необходимости обеспечения рекомендации производителя, чтобы рабочая емкость CSP составляла не более 70% от номинальной емкости CSH для обеспечения реализации требований технического задания в 5000 рабочих циклов, т.е.:
CSP = 0,7 * CSH=0,7 * 194,88 кВт*ч = 136,414 кВт*ч
Произведенный расчет показывает, что система хранения, состоящая из 203 ячеек LT-LFP300 с суммарной номинальной емкостью 194,88 кВт*ч и с суммарной рабочей емкостью 136,414 кВт*ч, обеспечивает хранение объема электроэнергии, необходимого для функционирования разрабатываемой интеллектуальной системы энергоснабжения.
Таким образом видно, что такое устройство станции хранения электроэнергии 5 позволяет обслуживать большое число потребителей, суммарно превышающее мощности источника питания 3. Кроме того, использование в контейнере 52 системы климат-контроля 53, системы пожаротушения 54, системы освещения 55, системы сигнализации доступа в контейнер 56 повышает надежность работы станции хранения электроэнергии 5 и соответственно всей системы в целом.
Таким образом, в данном изобретении достигнута поставленная задача - повышение надежности и удобства автономного обслуживания станции зарядки электротранспортных средств.
Кроме того, использование предлагаемой системы позволяет решать следующие проблемы:
- Подключение дополнительных потребителей электроэнергии в условиях ограниченной мощности без необходимости реконструкции электросетей.
- Сглаживание пиков потребления электроэнергии за счет накопителя электрической энергии, тем самым обеспечивая равномерную загрузку электрических сетей.
- Питание потребителей при отсутствии питающей сети.
- Снижение потребления электрической энергии от электросети в дневной период, когда стоимость энергии высока, запасая ее в ночное время, когда стоимость электроэнергии низкая
1. Система для обмена энергией с электротранспортным средством, в частности с его аккумулятором, содержащая по меньшей мере одну станцию обмена энергией, которая содержит по меньшей мере один порт для обмена энергией с источником энергии; по меньшей мере один порт для обмена энергией с электротранспортным средством; по меньшей мере один порт для обмена данными с электротранспортным средством; по меньшей мере один порт для обмена данными с устройством обработки данных; причем устройство обработки данных содержит по меньшей мере один порт для обмена данными со станцией обмена энергией; причем станция обмена энергией выполнена с возможностью предоставлять информацию об электротранспортном средстве в устройство обработки данных в отношении электротранспортного средства, подключенного к порту для обмена энергией с электротранспортным средством; а в случае отсутствия информации об электротранспортном средстве станция обмена энергией выполнена с возможностью проводить тест на электротранспортном средстве или на его аккумуляторе для определения характеристик, таких как напряжение аккумулятора, значение внутреннего сопротивления аккумулятора или кривая заряда,
отличающаяся тем, что система для обмена энергией с электротранспортным средством дополнительно включает в себя соединенную со станций обмена энергией и устройством обработки данных станцию хранения электроэнергии, которая включает в себя соединенные между собой литий-ионные накопители электроэнергии, при этом станция хранения электроэнергии размещена внутри единого контейнера, который дополнительно снабжен:
- системой климат-контроля;
- системой пожаротушения;
- системой освещения;
- системой сигнализации доступа в контейнер, причем
устройство обработки данных дополнительно включает в себя модуль управления, который выполнен с возможностью управления передачей электроэнергии между внутренними потребителями системы и управления циклами заряда/разряда в соответствии с состоянием батарей и заданным расписанием.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что система климат-контроля включает в себя датчики температуры, расположенные снаружи и внутри контейнера, соединенные посредством блока управления системы климат-контроля с блоком нагревания и блоком охлаждения.
3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что система климат-контроля включает в себя блок удаленного контроля и мониторинга.
4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что система пожаротушения включает в себя датчики дыма, соединенные посредством блока управления системы пожаротушения с блоком подачи огнетушащего вещества.
5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что система освещения включает в себя осветительные приборы, соединенные посредством блока управления системы освещения с блоком аварийного электропитания.
6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что система сигнализации доступа в контейнер включает в себя датчики несанкционированного проникновения в контейнер, соединенные с сигнальным устройством.
