Зарядный узел для зарядки электрического транспортного средства
Группа изобретений относится к электрической розетке зарядной станции зарядного узла для зарядки электрического транспортного средства. Зарядный узел содержит: электрическую розетку и зарядную станцию. Электрическая розетка выполнена с возможностью приема зарядной станции и подключения ее к конкретной ветви установки питания. Установка питания содержит блок предохранителей и ветвь, подключенную к блоку предохранителей. Электрическая розетка содержит носитель данных, выполненный с возможностью считывания зарядной станцией. Носитель данных сконфигурирован с полем данных для представления максимального электрического тока, который может быть извлечен из блока предохранителей конкретной ветвью. Зарядная станция выполнена с возможностью считывания носителя данных, включающего в себя поля данных и с возможностью соответствующей адаптации способа извлечения тока из ветви и его подачи на электрическое транспортное средство. Зарядный узел содержит блок связи для установления линии связи с другими зарядными станциями в установке питания для осуществления координации между зарядными станциями в отношении того, какая величина электрического тока может быть извлечена и/или какая электрическая фаза должна быть использована каждой из них. Достигается повышение безопасности при изменении конфигурации зарядных станций. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 12 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к зарядному узлу для зарядки электрического транспортного средства, содержащему электрическую розетку и зарядную станцию, при этом электрическая розетка выполнена с возможностью приема зарядной станции и подключения зарядной станции к конкретной ветви (линии) установки питания электрического транспортного средства (установки ПЭТС), при этом установка питания электрического транспортного средства содержит блок предохранителей и по меньшей мере одну ветвь (линию), подключенную к блоку предохранителей. Также настоящее изобретение относится к электрической розетке и зарядной станции как таковой.
Уровень техники
По мере роста спроса на электрические транспортные средства растет и потребность в подзарядке нескольких электрических транспортных средств, находящихся поблизости друг от друга. В настоящее время во многих жилых районах и на парковках в местах работы можно найти несколько зарядных станций.
Установка ПЭТС позволяет обеспечить группу зарядных станций, чтобы несколько электрических транспортных средств можно было заряжать одновременно. Установка ПЭТС обычно включает в себя блок предохранителей, из которого извлекают электрическую мощность, и по меньшей мере одну ветвь, подключенную к блоку предохранителей, причем каждая ветвь последовательно соединяет по меньшей мере одну зарядную станцию.
Установки ПЭТС могут иметь различные формы. В некоторых случаях установка ПЭТС имеет несколько зарядных станций, соединенных отдельной ветвью с блоком предохранителей, а в других случаях она может иметь три или четыре ветви, достигающие нескольких этажей здания, причем каждая ветвь соединяет пятнадцать или более зарядных станций с блоком предохранителей.
При добавлении новой зарядной станции в установку ПЭТС эту новую зарядную станцию необходимо настроить для работы в установке ПЭТС. Эта задача может потребоваться при первой настройке установки ПЭТС, при последующей замене зарядных станций или при изменении ветвей установки ПЭТС для увеличения или уменьшения количества доступных зарядных станций. Например, может потребоваться заменить зарядную станцию новой из-за неисправности электронного компонента или расплавленной пластиковой детали, которая ставит под угрозу безопасность пользователя; в этой ситуации новая зарядная станция, заменяющая старую, должна быть настроена для работы в установке ПЭТС.
При этом может быть сложно настроить зарядную станцию для работы в установке ПЭТС.
Из-за сложности и рисков для безопасности задача настройки известных зарядных станций для работы в установке ПЭТС должна выполняться работником обслуживающей организации, например электриком, даже если для этого не требуется менять проводку, расположение зарядных станций или ветвей в установке ПЭТС.
Как правило, работник обслуживающей организации должен обладать опытом в области электротехники и знать, как настроить зарядную станцию, чтобы она могла работать в установке ПЭТС.
Услуги работника обслуживающей организации могут быть очень дорогими и занять много времени. Услуги могут включать в себя поездку к месту нахождения установки ПЭТС, подключение новой зарядной станции к установке ПЭТС и выполнение необходимых настроек новой зарядной станции для правильной работы в установке ПЭТС.
Иногда случается так, что сделана ошибка либо в физической задаче подключения зарядной станции к установке ПЭТС, либо в задаче настройки зарядной станции. Такая ошибка может привести к несчастным случаям, связанным с поражением электрическим током или возгоранием, или к несчастным случаям, которые могут привести к повреждению электрического транспортного средства из-за его подключения к зарядной станции.
В других случаях может случиться так, что предварительно настроенная зарядная станция установлена не в том месте. Способ минимизировать время, затрачиваемое на поездку к установке ПЭТС, заключается в том, что новую зарядную станцию предварительно настраивают таким образом, чтобы ее нужно было только подключить к установке ПЭТС. Однако это улучшение требует хранения и поддержания необходимых данных настройки в месте, удаленном от установки ПЭТС, что может потребовать больших усилий. Кроме того, это требует контроля над тем, как предварительно настроенные зарядные станции транспортируют к установкам ПЭТС, поскольку предварительно настроенная зарядная станция будет работать только в предназначенной для этого установке ПЭТС. На практике было замечено, что использование этого улучшения может легко привести к ошибке. Например, иногда человек, который предварительно настраивает зарядную станцию, не является человеком, который отправляется к установке ПЭТС, и это может легко привести к установке зарядной станции в неправильной ветви или установке ПЭТС.
В патентном документе US 2011/0140657 А1 раскрыты способ и система поэтапного развертывания электрических зарядных пунктов в соответствии с требованиями. На первом этапе устанавливают множество инфраструктурных адаптеров. Это может включать в себя снос и восстановление частей инфраструктуры и прокладку силовых кабелей от источника электрической мощности до мест расположения зарядных пунктов. Затем инфраструктурные адаптеры подключают к источнику электрической мощности. Многие, если не все инфраструктурные адаптеры покрыты временным кожухом, защищающим их от вандалов и непогоды. На втором этапе, в ответ на запрос на зарядные станции, завершают выполнение зарядных станций. На втором этапе по меньшей мере один внешний блок подключают к инфраструктурному адаптеру путем создания интерфейса быстрого соединения инфраструктурного адаптера с интерфейсом быстрого соединения внешнего блока. Таким образом, создание зарядного пункта быстро завершается в ответ на запрос. Несмотря на то, что это позволяет менее опытному персоналу выполнять второй этап, все же необходимый уровень опыта оператора выше, чем у среднего потребителя. Кроме того, способ требует, чтобы оператор возвращался в случае любых изменений, которые выполняются в системе.
Патентный документ WO 2017/044037 А1 пытается решить эту проблему, предлагая зарядное устройство, выполненное с возможностью предоставления различных зарядных выходов. Зарядное устройство включает в себя адаптер, выполненный с возможностью приема кабеля питания. Зарядное устройство также включает в себя по меньшей мере один зарядный модуль, связанный с конкретным зарядным выходом. Один из по меньшей мере одного зарядного модуля функционально и разъемно соединен с адаптером. Кроме того, адаптер выполнен с возможностью соединения заменяемым образом с другими зарядными модулями из указанных по меньшей мере одного зарядного модуля, имеющими другие зарядные выходы. Несмотря на то, что эта система уже более динамична, чем система из патентного документа US 2011/0140657 А1, она все еще страдает недостатком, заключающимся в том, что количество допустимых изменений в системе ограничено, т.е. это касается только увеличения и уменьшения зарядного тока путем замены одного зарядного устройства другим зарядным устройством с разной силой тока, но все это в пределах силы тока ветви, к которой подключена система.
В целом, существует дальнейшая необходимость в совершенствовании существующих систем зарядки для электромобилей.
Раскрытие сущности изобретения
Настоящее изобретение определено в независимых пунктах формулы. Зависимые пункты формулы изобретения определяют выгодные варианты осуществления.
В первом аспекте изобретение относится к зарядному узлу для зарядки электрического транспортного средства, при этом зарядный узел содержит электрическую розетку и зарядную станцию. Электрическая розетка выполнена с возможностью приема зарядной станции и подключения зарядной станции к конкретной ветви установки питания электрического транспортного средства, при этом установка питания электрического транспортного средства содержит блок предохранителей и по меньшей мере одну ветвь, подключенную к блоку предохранителей. Кроме того, электрическая розетка содержит носитель данных, выполненный с возможностью считывания зарядной станцией. Носитель данных дополнительно может быть сконфигурирован с полем данных для представления максимального электрического тока, который может быть извлечен из блока предохранителей с помощью указанной конкретной ветви. Зарядная станция выполнена с возможностью подключения к электрической розетке, которая должна быть подключена к конкретной ветви установки питания электрического транспортного средства, при этом зарядная станция выполнена с возможностью считывания носителя данных, включающего в себя поля данных, и с возможностью соответствующей адаптации способа извлечения тока из ветви и подачи на электрическое транспортное средство. Зарядный узел дополнительно содержит блок связи для установления линии связи с другими зарядными станциями в установке питания электрического транспортного средства для осуществления координации между зарядными станциями в отношении того, какая величина мощности может быть извлечена, и/или какая электрическая фаза должна быть использована каждой из них. Преимущество этого варианта осуществления заключается в том, что доступная величина электрического тока на одну ветвь может быть удобным образом и автоматически распределена по активным зарядным станциям в пределах одной ветви. Следует отметить, что данный вариант осуществления изобретения позволяет подключать несколько зарядных станций к одной ветви блока предохранителей. Ранее об этом не сообщалось таким образом в предшествующем уровне техники. В патентном документе WO 2017/044037 А1 раскрыто использование разделительных коробок, в которых настоящее изобретение вообще не нуждается. Это является значительным преимуществом по сравнению с предшествующим уровнем техники.
Технический результат зарядного устройства с признаками согласно изобретению заключается в следующем. Электрическая розетка, которая является частью, установленной квалифицированным оператором, содержит носитель данных с полем (полями) данных. Зарядная станция считывает этот носитель данных и, таким образом, узнает, какая величина электрического тока может быть извлечена из электрической розетки. Это контрастирует с решением патентного документа WO 2017/044037 А1, в котором в электрическую розетку введены вычислительные средства (интеллект), т.е. электрическая розетка снабжена считывателем, который считывает силу тока зарядного модуля, а затем соответствующим образом адаптирует величину тока, подаваемого на зарядный модуль. В настоящем изобретении это устроено по-иному, потому что зарядный модуль считывает электрические розетки, откуда "узнает", какой ток доступен для зарядного модуля, и затем адаптирует величину тока, извлекаемого из электрической розетки.
В другом варианте осуществления зарядного узла адаптация способа извлечения тока из ветви включает в себя адаптацию величины электрического тока, извлекаемого из ветви, и/или адаптацию того, из какой электрической фазы ветви извлекают электрический ток. Эти две меры представляют собой основные варианты распределения нагрузки электрического тока по электрическим фазам ветви.
В следующем варианте осуществления зарядного узла носитель данных может быть сконфигурирован с:
полем данных для идентификации конкретной ветви установки питания электрического транспортного средства, и
полем данных для идентификации подключения электрической розетки к конкретной ветви.
Еще один вариант осуществления зарядного узла, дополнительно содержит блок связи для установления линии связи с другими зарядными станциями в установке питания электрического транспортного средства для осуществления одной из следующих целей:
присвоение уникальных идентификаторов зарядным станциям в ветви и
выбор одной координирующей / главной зарядной станции. Эти цели дополнительно облегчают удобное и автоматическое распределение тока по активным зарядным станциям в пределах одной ветви.
В другом варианте осуществления зарядного узла блок связи расположен в зарядной станции, в электрической розетке или в обеих частях. Зарядная станция является "интеллектуальной" частью системы, и поэтому эта часть предпочтительно содержит блок связи. Однако он также может быть помещен в электрическую розетку или даже в обе части.
В другом варианте осуществления зарядного узла блок связи может быть подключен к схеме связи, имеющей проводное подсоединение в установке питания электрического транспортного средства.
Во втором аспекте изобретение относится к электрической розетке в зарядном узле согласно изобретению. Первый аспект изобретения относится к зарядному узлу, состоящему из двух основных частей, т.е. электрической розетки и зарядной станции. Эти две части принадлежат друг другу так же, как электрическая вилка принадлежит электрической розетке. Каждая часть может продаваться отдельно, и поэтому автор изобретения может заявлять свои права, относящиеся к каждой части в отдельности.
Пункты 9-20 формулы определяют выгодные варианты осуществления электрической розетки согласно изобретению, но также представляют собой варианты осуществления зарядного узла согласно первому аспекту изобретения. Также некоторые из вариантов осуществления зарядного узла согласно первому аспекту изобретения представляют собой вариант осуществления электрической розетки согласно второму аспекту изобретения. Преимущества и технический результат рассмотрены ниже в подробном описании.
В третьем аспекте изобретение относится к зарядной станции в зарядном узле согласно изобретению. Первый аспект изобретения относится к зарядному узлу, состоящему из двух основных частей, т.е. электрической розетки и зарядной станции. Эти две части принадлежат друг другу так же, как электрическая вилка принадлежит электрической розетке. Каждая часть может продаваться отдельно, и поэтому автор изобретения может заявлять свои права, относящиеся к каждой части в отдельности.
Пункты 22-24 формулы определяют выгодные варианты осуществления электрической розетки согласно изобретению, но также представляют собой варианты осуществления зарядного узла согласно первому аспекту изобретения. Также некоторые из вариантов осуществления зарядного узла согласно первому аспекту изобретения представляют собой вариант осуществления зарядной станции согласно третьему аспекту изобретения. Преимущества и технический результат рассмотрены ниже в подробном описании.
Краткое описание чертежей
Варианты осуществления изобретения теперь будут описаны, только в качестве примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фигура 1 представляет собой схематический вид в аксонометрии электромобиля, припаркованного в гараже на начальном этапе сооружения установки;
Фигура 2 представляет собой схематический вид в аксонометрии гаража с фиг. 1 после второго этапа сооружения установки;
Фигура 3 представляет собой схематический вид сверху электрического узла, показанного на фиг. 2, согласно одному варианту осуществления;
Фигура 4 представляет собой схематический вид в аксонометрии гаража с фиг. 1 и 2 после третьего этапа сооружения установки;
Фигура 5 представляет собой схематический вид сверху вариантов осуществления зарядной станции и электрического узла, показанных на фиг. 4;
Фигура 6 представляет собой схематический разнесенный покомпонентный вид зарядной станции согласно другому варианту осуществления перед электрическим узлом согласно другому варианту осуществления;
Фигура 7 представляет собой схематический вид сверху электрических разъемов, показанных на фиг. 6;
Фигура 8 представляет собой схематический вид в аксонометрии зарядной станции с фиг.6, соединенной с электрическим узлом;
Фигура 9 представляет собой схематический вид в аксонометрии вариантов осуществления зарядной станции и электрического узла с фиг. 6 и 7, включая вариант осуществления кожуха;
Фигура 10 представляет собой схематический вид сбоку при установке кожуха, показанного на фиг. 9;
Фигура 11 представляет собой схематический вид сверху зарядной станции согласно следующему варианту осуществления, соединенной с электрическим узлом согласно следующему варианту осуществления;
Фигура 12 представляет собой схематический вид сверху расширенной версии установки ПЭТС, показанной на фиг. 4, достигающей второго гаража посредством второй ветви.
Осуществление изобретения
На фиг. 1, 2 и 4 показано парковочное место в гараже 300 в течение трех этапов сооружения установки для обеспечения возможности подзарядки электрических транспортных средств на парковочном месте. На фиг. 1 показано парковочное место на начальной стадии, когда еще нет возможности подзарядить электрические транспортные средства; на фиг. 2 показан электрический узел 101 согласно одному варианту осуществления после его установки электриком; и на фиг. 4 проводят испытания по подзарядке электромобиля 400.
Теперь обратимся к фиг. 1, на нем показан электромобиль 400, припаркованный на парковочном месте в гараже 300.
Гараж 300 является частью здания, которое включает в себя несколько гаражей (не показаны на фиг. 1). Кроме того, в гараже 300 может быть установлена установка 500 питания электрического транспортного средства, причем она включает в себя блок 200 предохранителей на одном из ее углов.
Электромобиль 400 может быть подзаряжен с помощью зарядной станции, стоящей поблизости. Парковочное место находится достаточно близко к стене (показано на левой стороне фиг. 1), на которой может быть установлена зарядная станция. Эта зарядная станция может получать электрическую мощность от блока 200 предохранителей, и затем между электромобилем 400 и этой зарядной станцией может быть подключен электрический кабель для осуществления подзарядки электромобиля 400.
Однако на начальном этапе, показанном на фиг. 1, в гараже 300 нет зарядной станции.
На фиг. 2 показано парковочное место в гараже 300 с фиг. 1 после второго этапа сооружения установки 500 питания электрического транспортного средства (далее именуемой установкой ПЭТС), в которой электриком был установлен электрический узел 101 согласно одному варианту осуществления изобретения.
Электрическая розетка 101 подключена к блоку 200 предохранителей кабелем 105, закрепленным на стене. Конструкция, показанная на фиг. 2, образует простую ветвь 220 установки 500 ПЭТС, причем ветвь 220 образована электрической розеткой 101 и кабелем 105, ведущим к блоку 200 предохранителей.
Электрик установил электрическую розетку 101 в три подэтапа. На первом подэтапе была выполнена задача по безопасному креплению электрической розетки 101 к стене, подключению кабеля 105 между электрической розеткой 101 и блоком 200 предохранителей и креплению кабеля 105 к стене. На втором подэтапе электрик сконфигурировал носитель данных (не показан на фиг. 2) в электрической розетке 101 посредством данных, идентифицирующих ветвь 220 в установке ПЭТС, и посредством данных, идентифицирующих последовательное положение, которое электрическая розетка 101 занимает в ветви 220. На третьем подэтапе был сконфигурирован блок 200 предохранителей для осуществления подачи электрической мощности к кабелю 105. Эти три подэтапа подразумевали необходимость придерживаться мер безопасности, с которыми, как ожидается, должен быть знаком электрик.
В конце второго этапа сооружения установки в гараже 300 зарядная станция еще не доступна, и, следовательно, электромобиль 400 еще не может быть заряжен. Однако работа электрика в сооружении установки завершена, и предполагается, что никаких дополнительных услуг от него / нее не потребуется.
На фиг. 3 более подробно показана электрическая розетка 101 согласно одному варианту осуществления.
Электрическая розетка 101 включает в себя три электрических разъема 104 для приема штыревых контактов от зарядной станции, электрическое соединение с кабелем 105 для приема электроэнергии от блока 200 предохранителей, показанного на фиг. 1 и 2, и RFID-метку 103 для идентификации ветви 220 в установке ПЭТС и последовательного положения, которое электрическая розетка 101 занимает в ветви 220.
Три электрических разъема 104 принимают три штыревых контакта от зарядной станции и позволяют установить электрическое соединение между такой зарядной станцией и ветвью 220.
Кроме того, электрические разъемы 104 расположены внутри пазов (на фиг. 3 видны только пазы), и это позволяет повысить безопасность электрической розетки 101 в случае любого неожиданного разряда, который может вызвать искры или какую-либо электрическую дугу между штыревыми контактами зарядной станции и электрическими разъемами 104. Это способствует тому, чтобы сделать установку зарядной станции безопасной и простой, не прибегая к помощи квалифицированного специалиста, такого как электрик.
Кроме того, электрические разъемы 104 и пазы предусмотрены в электрической розетке 101 таким образом, чтобы штыревые контакты зарядной станции были обращены к стене при установке или отсоединении последней. Эта функция способствует повышению безопасности, так как любые искры, электрические дуги или другие опасные электрические явления будут происходить со стороны зарядной станции, противоположной стороне пользователя, удерживающего зарядную станцию. В экстремальных ситуациях зарядная станция может служить защитным экраном из-за указанного расположения штыревых контактов, которое необходимо для подключения зарядной станции к электрической розетке 101.
Количество электрических разъемов 104 для подключения штыревых контактов зарядной станции к кабелю 105 может варьироваться. На фиг. 3 электрическая розетка 101 согласно одному варианту осуществления имеет три электрических разъема 104, но это количество может отличаться в других вариантах осуществления, в зависимости от количества необходимых соединений между зарядной станцией и электрической розеткой 101.
RFID-метка 103 представляет собой реализацию носителя данных. Она выполнена с возможностью хранения поля данных для идентификации ветви 220 установки 500 ПЭТС, к которой подключена электрическая розетка 101. RFID-метка 103 также выполнена с возможностью хранения поля данных для идентификации подключения электрической розетки 101 к ветви 220. Таким образом, для ситуации, показанной на фиг. 2, эти два поля могут быть соответственно выполнены с возможностью идентификации первой ветви 220 установки ПЭТС и первого последовательного подключения первой ветви 220.
RFID-метка 103 может быть пассивного типа, т.е. не имеющая внутреннего источника питания и упрощающая конструкцию электрической розетки 101. Более того, RFID-метка 103 вместо этого может быть активного типа, при котором для функционирования метки необходим источник энергии. Такой источник питания может быть предусмотрен непосредственно от электрической розетки 1010.
Носитель данных может быть реализован в виде любого другого носителя (любой другой среды), который может быть считан зарядной станцией беспроводным образом, например, с помощью Wi-Fi, Zigbee и Bluetooth. Кроме того, носитель данных также может быть реализован на оптически считываемом носителе, таком как распечатанный штрих-код (например, QR-код), приклеенный к электрической розетке 101 в месте, которое может быть отсканировано зарядной станцией. Кроме того, носитель данных также может быть реализован таким образом, чтобы зарядная станция считывала свои данные по проводу или какому-либо другому физическому соединителю. Например, электрические разъемы 104 могут включать в себя дополнительные электрические разъемы для этой цели.
Электрическая розетка 101 на фиг. 2 готова к установке зарядной станции в настенном положении.
На фиг. 4 показан гараж 300 после третьего этапа сооружения установки. Зарядная станция 102 установлена, и происходит зарядка электромобиля 400.
Для установки зарядной станции 102 не требовалось нанимать электрика, перемонтировать кабель 105, соединяющий электрическую розетку 101 с блоком 200 предохранителей, отсоединять электрическую розетку 101 от стены и перенастраивать блок 200 предохранителей. Задача установки зарядной станции 102 требовала подъема последней на высоту электрической розетки 101 и последующего крепления первой к последней.
Электромобиль 400 включает в себя дверцу бака на своей задней половине, которая соединена с одним концом электрического кабеля. Другой конец электрического кабеля подключен к зарядной станции 102, которая прикреплена к электрической розетке 101 в настенном положении.
На фиг. 5 более подробно показаны электрическая розетка 101 и зарядная станция 102. Электрический кабель, соединяющий зарядную станцию 102 и электромобиль 400, не показан.
Зарядная станция 102 согласно одному варианту осуществления включает в себя три штыревых контакта (не показаны на фиг. 5), соединенные с электрическими разъемами 104, показанными на фиг. 4, розетку 1060 для подключения вилки электрического кабеля, соединяющего зарядную станцию 102 и электромобиль 400, и внутреннюю электронную схему (не видна), выполненную с возможностью считывания данных в RFID-метке 103 и адаптации тока (мощности) для передачи электромобилю 400, показанному на фиг. 4.
Будучи прикрепленной к электрической розетке 101, зарядная станция 102 может считывать данные, сконфигурированные в RFID-метке 103, и обрабатывать информацию, касающуюся того, где она расположена в установке 500 ПЭТС, т.е. к какой ветви 220 и какому положению в ветви 220 она подает ток (мощность). Зарядная станция 102 может затем адаптировать способ подзарядки электрического транспортного средства 400 (показано на фиг.4). Например, она может изменять величину тока (мощности) или электрическую фазу, из которой она извлекает мощность.
То, каким образом зарядная станция 102 адаптирует способ подачи тока (мощности) на электромобиль 400, может различаться от одного варианта осуществления к другому. В более простых случаях зарядная станция 102 может быть снабжена предварительно сконфигурированными значениями и правилами, такими как общее значение максимального тока (мощности), который может быть извлечен из ветви, или правилом, устанавливающим, что третья электрическая фаза должна быть использована для всех положений электрических розеток в ветви, кратных трем (например, 3, 6, 9, …).
В зарядной станции 102 согласно другим вариантам осуществления другие данные могут обрабатывать на основе осуществления связи с другими близлежащими зарядными станциями, например присвоение уникальных идентификаторов зарядным станциям в ветви 220, выбор одной координирующей / главной зарядной станции 102 и осуществление координации между зарядными станциями 102 в отношении того, какая величина тока может быть извлечена, и/или какая электрическая фаза должна быть использована каждой из них. В любом из этих случаев зарядная станция 102 включает в себя блок связи для установления линии связи с другими зарядными станциями в установке 500 ПЭТС.
Имея доступ к данным в RFID-метке 103, зарядная станция 102 не требует доступа к удаленной службе через сеть Интернет для приема инструкций о том, как должна быть извлечена мощность из ветви. Координация с другими зарядными станциями, при необходимости, может быть выполнена локально на установке 500 ПЭТС.
Носитель 103 данных может быть сконфигурирован электриком на втором этапе (упомянутом выше при описании фиг. 2 и 3) для хранения других релевантных полей данных. Они могут быть полезны для упрощения или улучшения того, как зарядная станция 102 извлекает ток (мощность) из ветви 220 или как она взаимодействует (осуществляет связь) с другими зарядными станциями.
Тип релевантного поля данных относится к максимальной электрической мощности, которую можно безопасно извлекать в конкретной установке ПЭТС, в которой установлена электрическая розетка 101. В таких полях данных может храниться значение максимальной электрической мощности, которую зарядная станция 102 может безопасно извлекать из ветви 220 через электрическую розетку 101, и/или значение максимальной мощности, которую все зарядные станции в ветви 220 электрической розетки 101 могут извлекать из блока 200 предохранителей (показан на фиг. 4).
Другой тип релевантного поля данных относится к рабочим данным, таким как уникальный идентификатор для идентификации электрической розетки 101 и уникальный идентификатор другой электрической розетки 101, которая должна работать с зарядной станцией, действующей в качестве главной / координирующей зарядной станции.
Еще один тип релевантного поля данных относится к управлению доступом. В одном варианте осуществления RFID-метка 103 может включать в себя список идентификаторов до 20 транспортных средств, которым разрешено использовать зарядную станцию 102, подключенную к электрической розетке 101. Другими возможностями для этого типа данных являются список авторизованных пользователей или комбинация авторизованных пользователей и транспортных средств.
Другой тип релевантного поля данных относится к безопасности. Например, RFID-метка 103 может включать в себя поле с задачей расшифровки, которое должно использоваться для выявления пароля, который затем может быть использован для расшифровки всех других данных в RFID-метке 103.
Еще один тип релевантного поля данных относится к представлению информации. Поле этого типа может включать в себя контактную информацию, такую как номер телефона или адрес электронной почты владельца установки 500 ПЭТС или электрика, установившего электрическую розетку 101, или физическое местоположение установки 500 ПЭТС, например ее адрес.
Зарядную станцию 102 можно легко отремонтировать, например, при поломке в розетке 1060. Например, если какой-либо осадок соленого воздуха, загрязнения воздуха или грязи накапливается либо в вилке электрического кабеля, либо в розетке 1060, может случиться так, что указанный осадок создаст точку сопротивления во время выполнения работы по подзарядке, что приведет к расплавлению деталей из-за рассеивания тепла. В этой ситуации зарядную станцию 102 можно легко заменить и решить проблему без необходимости найма электрика.
На фиг. 6, 7, 8, 9 и 10 показаны другие варианты осуществления зарядной станции и электрического узла.
На фиг. 6 показан разнесенный покомпонентный вид зарядной станции 1020 согласно одному варианту осуществления перед электрической розеткой 1010 согласно другому варианту осуществления изобретения. Электрическая розетка 1010 показана на левой стороне фиг.6, а зарядная станция 1020 - на правой стороне.
Электрическая розетка 1010 аналогична той, что показана на фиг.3, и она включает в себя носитель 103 данных для идентификации ветви 220 и подключения электрической розетки 1010 к ветви 220, а также набор электрических разъемов 104 для подключения штыревых контактов зарядной станции 1020 (штыревые контакты не видны на фиг. 6) к ветви 220.
Носитель 103 данных реализован в виде RFID-метки, которая может быть сконфигурирована для хранения полей данных для релевантных идентификаторов упомянутых выше. RFID-метка обращена к зарядной станции 1020 и может быть считана, когда зарядная станция прикреплена к электрической розетке 1010.
Электрические разъемы 104 на фиг. 6 отличаются от показанных на фиг. 3 тем, что вместо трех присутствуют пять электрических разъемов 104. В этом примере полезно предусмотреть дополнительные два электрических разъема для безопасного извлечения большего электрического тока (электрической мощности) из ветви 220. Как упоминалось выше, количество электрических разъемов может варьироваться в разных вариантах осуществления.
Электрическая розетка 1010 и зарядная станция 1020 выполнены таким образом, чтобы последняя могла быть закреплена на первой. Зарядная станция 1020 включает в себя боковые клапаны с обеих сторон (один из них виден на одной из сторон электрической станции 1020 на фиг. 6), которые подходят для ввода в соответствующие J-образные пазы на электрической розетке 1010 (один из них виден на электрической розетке 1010 в области со ссылочным обозначением 601). Использование J-образных пазов в электрической розетке 1010 обеспечивает простое решение для крепления зарядной станции 1020 в ней и удержания ее в настенном положении. Зарядную станцию 1020 можно закрепить, во-первых, подняв ее на высоту электрической розетки 1010 на стене, во-вторых, подтолкнув поднятую зарядную станцию 1020 к электрической розетке 1010 и стене, и, в-третьих, сдвинув зарядную станцию 1020 вниз на электрической розетке 1010 так, чтобы клапаны на зарядной станции 1020 взаимно заблокировались с J-образными пазами в электрической розетке 1010. Соединение J-образного паза и клапанов является одним из способов осуществления крепления зарядной станции 1020 к электрической розетке 1010, но квалифицированный специалист может найти другие подходы для достижения этого.
Учитывая, что зарядная станция 1020 очень проста в установке и отсоединении, в некоторых случаях может потребоваться заблокировать подсоединение зарядной станции 1020 к электрической розетке 1010. Этого можно достичь, снабдив электрическую розетку 1010 и зарядную станцию 1020 отверстиями для вставки замка (не показан на фиг. 5), причем отверстия подходят для блокировки подсоединения зарядной станции 1020 к электрической розетке 1010. В случаях, когда владелец установки 500 ПЭТС не совпадает с владельцем зарядной станции 1020, каждая из электрической розетки 1010 и зарядной станции 1020 может быть снабжена вместо этого двумя соответствующими отверстиями, так что каждая из двух сторон несет ответственность за один из двух замков. Таким образом, этот вариант осуществления приведет к тому, что зарядная станция 1020 может быть отключена от электрической розетки 1010 только с согласия двух сторон.
Кроме того, электрическая розетка 1010 включает в себя две функции для проверки того, что штыревые контакты зарядной станции 1020 правильно подключены к электрическому разъему 1040: магнит 602, позволяющий зарядной станции 1020 определять, правильно ли она вставлена в электрическую розетку 1010, и защелкивающий механизм 603 для генерирования щелчкового звука и информирования пользователя.
Зарядная станция 1020 включает в себя магнитный датчик (не виден на фиг. 6) для обнаружения магнитного поля магнита 602. Магнит 602 и магнитный датчик соответственно расположены на электрической розетке 1010 и на зарядной станции 1020 таким образом, что скольжение зарядной станции 1020 по электрической розетке 1010 до тех пор, пока она не сможет обнаружить магнит 602, означает, что штыревые контакты были правильно подключены к электрическим разъемам 1040.
Зарядная станция 1020 также включает в себя механический выступ (не виден на фиг. 6) для вхождение в зацепление с защелкивающим механизмом 603 и генерирования щелчкового звука, когда зарядная станция 1020 полностью вставлена в электрическую розетку 1010. Этот подход может быть простым способом механической проверки правильности установки. Это также может быть выгодно, так как не требует электропитания.
Возможность проверки правильности установки зарядной станции 1020 в электрическую розетку 1010 дополнительно рассмотрена ниже со ссылкой на фиг. 8.
На фиг. 7 более подробно показаны пять электрических разъемов 1040. Передняя поверхность перед электрическими разъемами 1040 (показаны на фиг. 6) была удалена.
Пять электрических разъемов 1040 расположены в горизонтальной линии, и каждый из них выполняет различную функцию. Первый электрический разъем 701 (показан в левом положении на фиг. 7) предназначен для установления соединения с клеммой защитного заземления, и его основное назначение состоит в том, чтобы гарантировать, что возможная неисправность во внутренней электронной схеме зарядной станции 1020 не приведет к появлению причиняющего вред напряжения на какой-либо поверхности или компоненте зарядной станции 1020. Второй, третий, четвертый и пятый электрические разъемы 702, 703, 704, 705 используются для передачи электрических фаз (например, N, L1, L2 и L3).
Комбинация расположения пяти электрических разъемов 1040 в горизонтальной линии со скользящим движением вниз (описанным выше со ссылкой на фиг. 6) при установке зарядной станции 1020 приводит к точному и последовательному движению для подключения штыревых контактов последней к электрической розетке 1010.
Чтобы обеспечить возможность подключения и отключения зарядной станции 1020 без необходимости отключения питания от блока предохранителей (эта функция также известна как "горячая замена"), пять электрических разъемов 1040 расположены на электрической розетке 1010 таким образом, что первый электрический разъем 701 расположен на высоте, отличной от высоты остальных четырех электрических разъемов 702, 703, 704, 705. На фиг. 7 первый электрический разъем 701 расположен в несколько более высоком положении 710, чем другие разъемы, и это приводит к тому, что соединение первого электрического разъема 701 устанавливается раньше любого другого. При удалении зарядной станции 1020 все происходит наоборот; то есть соединение первого электрического разъема 701 прекращается только после того, как были прекращены соединения всех других электрических разъемов 702, 703, 704, 705.
На фиг. 8 показана зарядная станция 1020 с фиг. 6 после того, как она была прикреплена к электрической розетке 1010.
Перед началом операции подзарядки для безопасности пользователя может быть полезно убедиться, что все штыревые контакты зарядной станции 1020 правильно подключены к пяти электрическим разъемам 1040, показанным на фиг. 6 и 7. Как показано на фиг. 8, как только зарядная станция 1020 установлена в электрическую розетку 1010, невозможно проверить, все ли штыревые контакты правильно подключены к электрическим разъемам. Эта проверка может быть достигнута с помощью нескольких подходов.
Один из подходов заключается в настройке зарядной станции 1020 с минимальным ожидаемым значением мощности сигнала, получаемым в результате считывания RFID-метки 103, а также в настройке зарядной станции 1020 для проверки того, равна ли текущая мощность сигнала настроенное минимальному ожидаемому значению или превышает его.
Другой подход состоит в том, чтобы добавить постоянный магнит в электрическую розетку 1010 и добавить магнитный датчик в зарядную станцию 1020 таким образом, чтобы магнитное поле постоянного магнита могло быть обнаружено магнитным датчиком, когда все штыревые контакты подключены к пяти электрическим разъемам 1040. Этот подход упоминается выше со ссылкой на магнит 602, показанный на фиг. 6.
Другой подход заключается в том, чтобы добавить физическое электрическое соединение между электрической розеткой 1010 и зарядной станцией 1020 вместо постоянного магнита и магнитного датчика, чтобы физическое соединение обнаруживалось, когда зарядная станция 1020 находится в правильном положении.
Еще один подход состоит в том, чтобы добавить такой компонент в электрическую розетку 1010, чтобы раздавался щелчковый звук, когда зарядная станция 1020 достигает правильного положения для подключения всех штыревых контактов. Этот подход упоминается выше со ссылкой на защелкивающий механизм 603, показанный на фиг. 6.
На фиг. 9 и 10 показан кожух 107 согласно одному варианту осуществления, прикрепленный поверх электрической розетки 1010, показанной на фиг. 6 и 8.
Когда кожух 107 прикреплен к электрической розетке 1010, он образует защищенную среду для зарядной станции 1020, окружая последнюю и защищая ее от электрических опасностей, таких как влажность или пыль. Таким образом, электромобиль также можно безопасно заряжать на открытом воздухе.
Кожух 107 включает в себя крышку 1071 для обеспечения доступа к розетке 1060 и подключения электрического кабеля. Крышка 1071 обеспечивает защиту розетки 1060 от любых осадков, передаваемых воздухом, таких как влажность или пыль, когда к ней не подключен кабель.
На фиг. 10 показан устанавливаемый кожух 107. Кожух 107 сначала прикрепляют к верхней части электрической розетки 1010, а затем поворачивают по часовой стрелке до тех пор, пока его нижняя часть физически не соприкоснется с нижней частью электрической розетки 1010, и вся зарядная станция не будет закрыта под кожухом 107. В предпочтительном варианте осуществления нижние части электрической розетки 1010 и кожуха 107 включают в себя крепежный механизм для закрывания кожуха 107.
На фиг. 11 показана зарядная станция 1021 согласно другому варианту осуществления, установленная в электрической розетке 1011 согласно другому варианту осуществления.
Эти варианты осуществления отличаются от вариантов осуществления, показанных на фиг. 5, тем, что электрическая розетка 1011 включает в себя розетку 1061 или соединение вилки электрического кабеля с зарядной станцией 1021. Это достигается путем установления соединения между розеткой 1061 и зарядной станцией 1021 через электрическую розетку 1011. В этом случае зарядная станция 1021 включает в себя дополнительные штыревые контакты и дополнительные электрические разъемы электрической розетки 1011 для подключения дополнительных штыревых контактов зарядной станции 1021 к розетке 1061 для подключения вилки электрического кабеля.
Розетка 1061, показанная на фиг. 11, отличается от розетки 1060, показанной на фиг. 5. Розетка или комбинация розеток любого типа для электрического кабеля, используемого в электрических транспортных средствах, может быть доступна в зарядной станции и/или электрической розетке, такие как разъемы IEC 62196, например: разъем типа 1, указанный в спецификации SAE J1772 (также известный как "J-образная вилка"), и разъем типа 2 (обычно называемый Меннекес).
Кроме того, электрическая розетка 1011 согласно данному варианту осуществления отличается от варианта осуществления, показанного на фиг. 5, тем, что она включает в себя блок связи для установления линии связи между зарядной станцией 1021 и другой зарядной станцией в установке ПЭТС. Для этого требуется, чтобы зарядная станция 1021 могла взаимодействовать (осуществлять связь) с блоком связи в электрической розетке 1011, что может быть достигнуто с помощью средств беспроводной связи для малых расстояний или проводного соединения. Кроме того, блок связи может включать в себя средство беспроводной связи для осуществления связи с другими зарядными станциями или может включать в себя соединение с проводной схемой связи, доступной в установке ПЭТС, например сеть Ethernet.
Кроме того, электрическая розетка 1011 согласно данному варианту осуществления отличается от варианта осуществления, показанного на фиг. 5, тем, что она помимо первого кабеля 1050 включает в себя второй кабель 1051 для обеспечения параллельного соединения с другой электрической розеткой (не показана). Здесь параллельное соединение означает, что обе электрические розетки подключены к одной и той же ветви 220 посредством перенаправления от электрических контактов первой электрической розетки 101 ко второй электрической розетке (не показана) с помощью второго кабеля 1051. Таким образом, ряд электрических узлов может быть соединен параллельно с использованием ряда кабельных сегментов, начиная от блока предохранителей, таким образом, чтобы между блоком предохранителей и первой электрической розеткой было установлено соединение, а между последующими парами электрических узлов были установлены дополнительные соединения. Это последовательное расположение образует ветвь 220, причем соединения электрических узлов с ветвью 220 можно различать друг от друга, определяя их положение в ветви 220 (например, первая, вторая и т.д. электрическая розетка).
На фиг. 12 показан вид сверху гаража 300, далее именуемого первым гаражом 300, и прилегающего второго гаража 301, который доступен в том же здании. Первый гараж 300, упомянутый выше со ссылкой на фиг. 1, 2 и 4, показан в нижней части фиг. 11, а второй гараж 301 показан в верхней части. Два гаража имеют общую стену, на которой был установлен зарядный узел 100 (содержащий электрическую розетку 101 и зарядную станцию 102) на первой ветви 220-1 для первого гаража 300.
Установка 500 ПЭТС, показанная на фиг. 4, была расширена таким образом, что она достигает второго гаража 301 со второй ветвью 220-2, включающей в себя три зарядных узла 120, 130, 140 (каждый из которых имеет соответствующую электрическую розетку 101-1, 101-2, 101-3). Кроме того, две зарядные станции 102-1, 102-3 были установлены во второй ветви 220-2, как показано на фигуре, и один из электрических узлов 130 был оставлен доступным для крепления зарядной станции в будущем.
Для получения установки ПЭТС согласно варианту осуществления, показанному на фиг. 12, начиная от установки ПЭТС согласно варианту осуществления, показанному на фиг. 4, были проведены два этапа. На первом этапе установка ПЭТС была расширена за счет второй ветви 220-2; а на втором этапе были установлены две зарядные станции в двух зарядных узлах 120, 140 во второй ветви 220-2.
Первый этап проходил в целом аналогично тому, как была установлена первая ветвь 220-1, как описано выше со ссылкой на фиг. 2. После планирования того, как установка ПЭТС должна была быть расширена с учетом трех парковочных мест во втором гараже 301, был нанят электрик для установки второй ветви 220-2 в три подэтапа. На первом подэтапе была выполнена задача по безопасному креплению трех электрических узлов 120, 130, 140 к стене, соединению необходимых кабелей между тремя электрическими узлами 120, 130, 140 и блоком 200 предохранителей таким образом, чтобы три электрических узла образовывали ветвь 220-2 параллельно. Кроме того, эти кабели были прикреплены к стене. На втором подэтапе электрик сконфигурировал носитель данных в каждом из трех электрических узлов 120, 130, 140 посредством данных, идентифицирующих вторую ветвь 220-1 в установке ПЭТС, и посредством данных, идентифицирующих последовательное положение, которое каждый из трех электрических узлов 120, 130, 140 занимает во второй ветви 220-2, т.е. первый, второй и третий электрические узлы 120, 130, 140. На третьем подэтапе был сконфигурирован блок 200 предохранителей для подачи электрического тока на вторую ветвь 220-2. Все эти подэтапы включали типичные меры электробезопасности, с которыми знаком электрик.
Если электрическая мощность, доступная в блоке предохранителей, достаточна как для первой ветви 220-1, так и для второй ветви 220-2, этап установки второй ветви 220-2 не предполагает никаких изменений для первой ветви 220-1. Поля данных, сконфигурированные на носителях данных всех электрических узлов 101, 120, 130, 140, структурированы таким образом, что расширение или добавление ветвей 220-2 не зависит от обновления уже сконфигурированных полей данных. С другой стороны, если электрической мощности, доступной в блоке 200 предохранителей, недостаточно как для первой ветви 220-1, так и для второй ветви 220-2, электрику также необходимо изменить конфигурацию блока 200 предохранителей, чтобы доступная электрическая мощность могла использоваться обеими ветвями 220-1, 220-2. Однако даже в этом случае носитель данных в электрической розетке 101 не нуждается в переконфигурации, поскольку другие три электрических узла 120, 130, 140 во второй ветви сконфигурированы посредством идентификатора второй ветви.
Пока блок 200 предохранителей сконфигурирован для подачи питания на вторую ветвь 220-2, все задачи для второй ветви 220-2 могут быть выполнены без отключения первой ветви 220-1. Это весьма практично для сокращения времени простоя установки 500 ПЭТС. В идеале, включение электрической мощности, обеспечиваемой блоком 200 предохранителей для второй ветви 220-2, может быть выполнено без необходимости выключения чего-либо еще, что устраняет необходимость в простоях. Таким образом, в таком сценарии задачи, связанные с установкой второй ветви 220-2, не влияют на операцию подзарядки, которая может одновременно выполняться для электрического транспортного средства 400.
Потребность в услугах электрика закончилась вместе с первым этапом получения установки ПЭТС согласно варианту осуществления, показанному на фиг. 12. Вторым этапом была установка двух зарядных станций 102-1, 102-3, которые предусмотрены на первой и третьей электрических розетках 101-1, 101-3 во второй ветви 220-2.
Существует несколько практических причин, по которым не все три электрические розетки 101-1, 101-2, 101-3 могут быть снабжены зарядной станцией. Причина может заключаться в том, что предприятие, инвестирующее в расширение установки ПЭТС, может захотеть осуществлять затраты постепенно при осуществлении финансовых инвестиций. Таким образом, в таком контексте предполагается, что вторая электрическая розетка 101 будет снабжена зарядной станцией в будущем, если этого потребует спрос на зарядные станции во втором гараже 301. Другая причина может заключаться в том, что предприятие, которому принадлежит установка ПЭТС, решило предоставить второй электрический узел 130 в качестве возможного слота для частной зарядной станции. Это может быть полезно в здании, в котором парковочные места арендуются и назначаются разным пользователям. Например, в здании, в котором аренда квартиры включает в себя парковочное место перед вторым электрическим узлом 130, новый арендатор такой квартиры может принести свою собственную зарядную станцию, которая оказывается совместима со вторым электрическим узлом 130, и использовать ее.
Две зарядные станции, предусмотренные на первом электрическом узле 120 и на третьем электрическом узле 140, были установлены аналогично тому, как описано выше для установки зарядной станции 102 со ссылкой на фиг. 4. Также не требовалось нанимать электрика, перемонтировать кабели, соединяющие любые электрические узлы 120, 130, 140 с блоком 200 предохранителей, или отсоединять любые электрические узлы 120, 130, 140 от стены. Возможность, которую пользователь должен был иметь для установки двух зарядных станций, заключалась в том, чтобы физически поднять их и закрепить на соответствующих электрических узлах 120, 140.
После того, как были установлены две зарядные станции, появилось много возможностей для того, как они будут извлекать электрическую мощность из второй ветви 220-2. С информацией, должным образом считанной с носителей данных в первом и третьем электрических узлах 120, 140, зарядные станции 102-1, 102-3 могут входить в сеть связи, в которой обе зарядные станции 102-1, 102-3 устанавливают, каким образом электрический ток (электрическая мощность) должен быть извлечен из второй ветви 220-2, например, чтобы установить, в какой электрической фазе второй ветви 220-2 должна быть извлечена электрическая мощность каждой зарядной станцией 102-1, 102-3.
Существует несколько аспектов сети связи, которые могут быть реализованы различными способами.
В установке ПЭТС согласно варианту осуществления, показанному на фиг. 12, каждая зарядная станция имеет блок беспроводной связи для установления линии связи с другими близлежащими зарядными станциями. Однако линия связи также может быть установлена с помощью блока связи, доступного в каждой из первой и третьей электрических розеток 101-1, 101-2. К такому блоку связи зарядные станции могут получать доступ с помощью проводной или беспроводной технологии. Кроме того, этот блок связи может разрешить установление беспроводной линии связи с блоками связи других электрических узлов или он может разрешить установление проводной линии связи через проводную сеть, доступную в установке 500 ПЭТС, как описано выше со ссылкой на фиг. 11. Более того, вместо того, чтобы устанавливать линии связи локально, они также могут быть установлены через сеть Интернет, предоставляя для этого мобильное соединение для передачи данных либо на зарядных станциях, либо в первом и третьем электрических узлах.
Кроме того, в установке ПЭТС согласно варианту осуществления, показанному на фиг. 12, зарядные станции выполнены с возможностью выбора координирующей зарядной станции среди зарядных станций 102-1, 102-2, т.е. зарядной станции, которая собирает данные со всех других зарядных станций и осуществляет координацию в отношении того, как должна работать каждая зарядная станция. Выбор координирующей зарядной станции (координатора) может быть достигнут с помощью любого известного алгоритма выбора координатора. В качестве альтернативы установка ПЭТС может включать в себя специальный главный узел с единственным назначением осуществления координации в отношении того, как зарядные станции должны работать во всех ветвях 220-1, 220-2. Такой главный узел может быть реализован с помощью вычислительного устройства, установленного в блоке 200 предохранителей. В другом альтернативном варианте главный узел может быть задан электриком при конфигурировании носителя данных в каждой электрической розетке 101-1, 101-2, 101-3 путем включения поля данных с идентификатором электрической розетки 101-1, 101-2, 101-3, на которой расположена главная зарядная станция. В еще одном альтернативном варианте функция главного узла может выполняться удаленным сервером, с которым можно связаться через сеть Интернет.
Кроме того, работа зарядных станций в установке ПЭТС может быть настроена статически, в зависимости только от того, какие электрические узлы снабжены зарядными станциями, и, таким образом, изменяется только тогда, когда зарядная станция добавляется в установку ПЭТС или удаляется из нее. В качестве альтернативы, работа зарядных станций может быть настроена динамически, также учитывая текущие показания установки ПЭТС, например, какие зарядные станции используются для подзарядки электрического транспортного средства, или сколько времени, как ожидается, потребуется каждому электромобилю, пока не будет достигнута полная подзарядка. В установке ПЭТС согласно варианту осуществления, показанному на фиг. 12, электрическая фаза ветви, из которой зарядные станции извлекают электрический ток, зависит от того, какие зарядные станции используются для подзарядки электрического транспортного средства.
Данные, сконфигурированные на носителе данных электрической розетки 101, также позволяют добавлять новые ветви к установке ПЭТС или расширять первую ветвь с помощью большего количества электрических узлов, не требуя какого-либо обновления данных, сконфигурированных на носителе данных электрической розетки 101. Более того, данные, сконфигурированные электриком на носителе данных, не нужно копировать на какой-либо резервный носитель, чтобы впоследствии установить зарядную станцию на электрической розетке 101.
Влияние изобретения, раскрытого выше, не следует недооценивать. Изобретение не только обеспечивает решение для зарядки, в котором зарядные станции могут быть легко заменены без присутствия квалифицированного оператора, но также зарядный узел может быть полностью самоконфигурируемым, поскольку все необходимые данные для конфигурирования (настройки) зарядной станции присутствуют на носителе данных, который был установлен квалифицированным оператором.
Чтобы создать полностью само конфигурируемую систему, решение, представленное в этом приложении, учитывает несколько аспектов, которые являются новыми по сравнению с решениями предшествующего уровня техники;
Во-первых, информация, хранящаяся на носителе данных, связанном с электрической розеткой (электрическими розетками), сама по себе должна быть достаточной для обеспечения правильной и электрически безопасной конфигурации зарядной станции при установке на электрическую розетку и логическом добавлении в систему. Это удобно реализовано в настоящем изобретении.
Поскольку зарядные станции согласно изобретению должны быть доступны для добавления неквалифицированным персоналом, нет способа гарантировать, что система сможет получить правильную информацию о величине тока, который может быть извлечен из конкретной амперной нагрузки предохранителя (и характеристик предохранителя), с которым связана зарядная станция. Эту информацию также трудно получить онлайн, поскольку для этого требуется, чтобы конкретная информация была сохранена в базе данных квалифицированным специалистом до добавления новой зарядной станции. Кроме того, нельзя гарантировать, что зарядное устройство сможет подключиться к сети Интернет во время или после установки. Поэтому было бы большим преимуществом, если бы система могла самостоятельно конфигурироваться (настраиваться) и безопасно работать независимо от наличия подключения к сети Интернет. Вот тут-то и вступает в действие нынешнее изобретение.
Чтобы получить полностью самоконфигурируемую и автономную (оффлайн-) систему, локальная память (предварительно установленной) электрической розетки должна хранить два типа информации, а именно идентификаторы местоположения (что известно из предшествующего уровня техники) и, что наиболее важно, рабочие параметры (не указанные в предшествующем уровне техники). Бесполезно знать только идентификатор системы или компонентов системы, если объект отключен от сети (находится в состоянии оффлайн) или если при добавлении новой зарядной станции поблизости нет квалифицированного специалиста. В таком случае наилучшим вариантом также является наличие предварительно запрограммированных значений того, какую величину энергии (силы тока) может извлекать конкретная зарядная станция из связанной с ней цепи и/или из конкретных электрических фаз ветви цепи. Эта информация необходима для обеспечения безопасности системы и предотвращения перегрузки и, следовательно, срабатывания предохранителей. Именно здесь настоящее изобретение предоставляет решение.
Кроме того, чтобы иметь возможность создать полностью самоконфигурируемую систему по меньшей мере одному из зарядных устройств на объекте необходимо постоянно отслеживать спрос на энергию, распределение энергии и оставшуюся текущую пропускную способность. Поскольку никогда не известно, какая электрическая розетка будет оснащена зарядной станцией в первую очередь, выбор главного устройства не должен быть специально запрограммирован в какой-то одной из электрических розеток. Это означает, что вся необходимая информация для главного устройства должна быть доступна на всех электрических розетках. Это означает, что общая доступная энергия (сила тока) объекта также должна храниться во всех электрических розетках. Это позволяет выполнить полностью динамическую настройку, при которой основное зарядное устройство может быть выбрано свободно и по требованию, не требуя присутствия квалифицированного специалиста. Это удобно реализовано в вариантах осуществления настоящего изобретения.
Помимо вышеупомянутых преимуществ по сравнению с предшествующим уровнем техники, изобретение также обеспечивает следующее: 1) Преимущества с точки зрения затрат:
Поскольку электрическая розетка согласно изобретению не требует никаких специальных частей, таких как электрические сигнальные разъемы, сигнальные кабели, источники питания, батарейные отсеки или отсеки электронных компонентов и печатные платы (для которых необходимы водонепроницаемые уплотнения, покрытия или защитное литье), то для всей конструкции могут быть использованы производственные способы и материалы низкой стоимости.
Поскольку конструкция не требует использовать или смешивать специальные пластмассы, такие как силикон, резина или другие современные уплотнительные материалы, электрическую розетку легче утилизировать, тем самым снижая ее воздействие на окружающую среду в течение всего срока службы.
Высокоскоростное стандартное прецизионное литье пластмасс может быть использовано для всей конструкции, поскольку в ней нет мелких контактных элементов, которые требовали бы высокой точности или особого допуска или материальных соображений.
Кроме того, основные контактные элементы (как штыревые, так и гнездовые) могут быть прикреплены непосредственно к соответствующим контактам питания таким образом, чтобы внутренние кабели не требовались. Это еще больше снижает как стоимость, так и сложность проектирования. 2) Преимущества с точки зрения надежности:
В нескольких вариантах осуществления изобретения используется RFID-метка для хранения и передачи данных или других беспроводных контактных технологий, как уже обсуждалось. Она не требует гальванических контактов для передачи данных и/или энергии между зарядным модулем и низковольтной частью электрической розетки. Решения предшествующего уровня техники, напротив, раскрывают использование гальванических контактов и, следовательно, они чувствительны к грязи, загрязнению, частицам, пыли, солям, коррозии и/или воде, присутствующим на контактах до или во время их использования. При размещении сигналов низкого напряжения и сигналов высокого напряжения на одном и том же разъеме / узле необходимо учитывать вышеизложенное и то, как это влияет на надежность систем, особенно с течением времени и в условиях окружающей среды открытого воздуха. Такие явления, как токи ползучести, искрение, истощение металла (ржавение), солевое истощение и электропроводящие частицы, могут повлиять на передачу сигнала данных низкого напряжения, что делает систему бесполезной или нестабильной - если только не используются передовые и (часто) дорогостоящие уплотняющие системы.
Изобретение может использовать носитель данных, который полностью защищен от воды и загрязнений. Он небольшой, и поэтому его очень легко установить, например, на электрическую розетку. Технология RFID/NFC хорошо зарекомендовала себя и успешно используется уже несколько десятилетий.
Она не использует батарейки и не нуждается в отдельном источнике питания. Он не использует внешних проводов и не полагается на специальный источник питания для работы. Она имеет встроенный приемник данных, приемник питания и память в одном устройстве (RFID/NFC-метка) и может надежно хранить данные в течение более 20 лет.
3) Преимущества с точки зрения программирования и безопасности данных:
Все данные, необходимые зарядному модулю при подключении к электрической розетке, согласно изобретению, могут храниться в одном месте и на одном физическом чипе, что делает практически невозможным считывание содержимого данных без наличия надлежащих кодов доступа или ключей дешифрования. Решения из уровня техники требуют дополнительной (внешней) передачи данных на носитель данных или облачный сервис, или от них. В таком случае становится критичной зашифровка данных или ограничение доступа к носителю данных специальными средствами. Эта серьезная проблема не упоминается в предшествующем уровне техники. Это становится еще более критичным, когда к носителю данных можно получить физический доступ и изменить его с помощью открытых кабелей, разъемов или других компонентов в той же системе. Если к шине памяти каким-либо образом может получить доступ неавторизованное лицо, это может привести к считыванию или изменению содержимого носителя данных. Это может быть заманчиво, например, тогда, когда кто-то хочет незаконно извлекать энергию из зарядной станции и не платить за использованную энергию. Кроме того, может быть изменено допустимое количество извлекаемой энергии, что поставит под угрозу электробезопасность системы.
Данные, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, не передаются по проводам или обычной беспроводной линии связи, а вместо этого используется принцип осуществления связи на коротких расстояниях (RFID/NFC), который допускает расстояние всего в несколько сантиметров между передатчиком и приемником. Кроме того, во избежание несанкционированного доступа к носителю данных он может быть специально размещен на задней стороне зарядного устройства, когда зарядное устройство полностью установлено. Это ограничивает физический доступ к носителю данных и эффективно предотвращает возможность физического доступа к нему и считывание неавторизованным персоналом. Кроме того, носитель данных может быть защищен криптографическими средствами и/или паролями. Тот же принцип в настоящее время используется большинством поставщиков платежных решений, поскольку он считается самым безопасным бесконтактным способом передачи защищенных данных.
Один и тот же носитель данных может быть сконфигурирован (запрограммирован) с помощью стандартного смартфона, не требующего дополнительного оборудования или затрат для электрика или другого уполномоченного персонала, которому дается задание, или предварительного программирования чипа памяти (RFID).
Изобретение дополнительно относится к следующим конфигурациям.
Конфигурация 1. Электрический узел (именуемый электрической розеткой в остальной части описания) для подключения зарядной станции к ветви цепи (также называемой ветвью в этом описании) установки питания электрического транспортного средства (ПЭТС), содержащий:
- носитель данных, выполненный с возможностью считывания зарядной станцией,
при этом носитель данных может быть сконфигурирован с:
- полем данных для идентификации ветви цепи установки ПЭТС и
- полем данных для идентификации подключения электрического узла к ветви цепи.
Конфигурация 2. Электрический узел в соответствии с конфигурацией 1, в котором поле данных для идентификации подключения подходит для идентификации последовательного положения в ветви цепи.
Конфигурация 3. Электрический узел в соответствии с любой из конфигураций 1-2, содержащий электрический разъем для подключения штыревого контакта зарядной станции к ветви цепи.
Конфигурация 4. Электрический узел в соответствии с конфигурацией 3, содержащий паз для приема штыревого контакта зарядной станции, причем внутри паза находится электрический разъем.
Конфигурация 5. Электрический узел в соответствии с любой из конфигураций 1-4, выполненный с возможностью удержания зарядной станции в настенном положении.
Конфигурация 6. Электрический узел в соответствии с конфигурацией 6, содержащий J-образный паз для крепления зарядной станции к электрическому узлу.
Конфигурация 7. Электрический узел в соответствии с любой из конфигураций 3-4 и любой из конфигураций 5-6, в котором электрический разъем расположен так, что штыревой контакт зарядной станции в настенном положении обращен к стене.
Конфигурация 8. Электрический узел в соответствии с любой из конфигураций 1-7, в котором носитель данных может быть сконфигурирован с полем данных для представления максимальной мощности, которая может быть извлечена зарядной станцией.
Конфигурация 9. Электрический узел в соответствии с любой из конфигураций 1-8, в котором носитель данных может быть сконфигурирован с полем данных для представления уникального идентификатора электрического узла.
Конфигурация 10. Электрический узел в соответствии с любой из конфигураций 1-9, в котором носитель данных представляет собой носитель данных, считываемый беспроводным образом.
Конфигурация 11. Электрический узел в соответствии с конфигурацией 10, в котором носитель данных представляет собой RFID-метку.
Конфигурация 12. Электрический узел в соответствии с любой из конфигураций 1-9, в котором носитель данных представляет собой оптически считываемый носитель данных.
Конфигурация 13. Электрический узел в соответствии с конфигурацией 12, в котором носитель данных представляет собой штрих-код.
Конфигурация 14. Электрический узел в соответствии с любой из конфигураций 1-13, выполненный с возможностью механической блокировки присоединения зарядной станции к электрическому узлу.
Конфигурация 15. Электрический узел в соответствии с любой из конфигураций 1-14, содержащий розетку для подключения вилки электрического кабеля к зарядной станции.
Конфигурация 16. Электрический узел в соответствии с любой из конфигураций 1-15, содержащий блок связи для установления линии связи между зарядной станцией и другой зарядной станцией.
Конфигурация 17. Электрический узел в соответствии с конфигурацией 16, в котором блок связи может быть подключен к схеме связи, имеющей проводное подсоединение в установке ПЭТС.
Конфигурация 18. Зарядная станция для электрических транспортных средств, выполненная с возможностью подключения с помощью электрического узла, раскрытого в любой из конфигураций 1-17, к ветви цепи установки ПЭТС.
Конфигурация 19. Зарядная станция в соответствии с конфигурацией 18, содержащая штыревой контакт, выполненный с возможностью его приема электрическим разъемом электрического узла.
Конфигурация 20. Зарядная станция в соответствии с любой из конфигураций 18-19, содержащая клапан для проскальзывания в J-образный паз электрического узла и крепления зарядной станции к электрическому узлу.
Конфигурация 21. Зарядная станция в соответствии с любой из конфигураций 18-20, содержащая блок связи для установления линии связи с другой зарядной станцией, подключенной к ветви цепи установки ПЭТС.
Конфигурация 22. Зарядная станция в соответствии с любой из конфигураций 18-21, содержащая розетку для подключения вилки электрического кабеля к зарядной станции.
В соответствии с первым аспектом конфигураций предусмотрен электрический узел для подключения зарядной станции к ветви цепи установки ПЭТС, содержащий носитель данных, выполненный с возможностью считывания зарядной станцией, причем носитель данных может быть сконфигурирован с:
- полем данных для идентификации ветви цепи установки ПЭТС и
- полем данных для идентификации подключения электрического узла к ветви цепи.
Поле данных для идентификации подключения может быть подходящим для идентификации последовательного положения в ветви цепи.
Электрический узел может включать в себя электрический разъем для подключения штыревого контакта зарядной станции к ветви цепи. Кроме того, электрический узел может содержать паз для приема штыревого контакта зарядной станции, причем внутри паза находится электрический разъем.
Кроме того, электрический узел может быть выполнен с возможностью удержания зарядной станции в настенном положении. Это может быть достигнуто с помощью J-образного паза для крепления зарядной станции к электрическому узлу. Упомянутый выше электрический разъем может быть расположен так, чтобы штыревой контакт зарядной станции в настенном положении был обращен к стене.
Носитель данных может быть сконфигурирован с полем данных для представления максимальной мощности, которая может быть извлечена зарядной станцией, и/или полем данных для представления уникального идентификатора электрического узла.
Носитель данных может представлять собой носитель данных, считываемый беспроводным образом, например RFID-метку. В качестве альтернативы носитель данных может представлять собой оптически считываемый носитель данных, например штрих-код (например, линейный штрих-код или QR-код).
Электрический узел может быть выполнен с возможностью механической блокировки присоединения зарядной станции к электрическому узлу. Кроме того, электрический узел может включать в себя розетку для подключения вилки электрического кабеля к зарядной станции. Кроме того, он может включать в себя блок связи для установления линии связи между зарядной станцией и другой зарядной станцией. Блок связи может быть подключен к схеме связи, имеющей проводное подсоединение в установке ПЭТС.
В соответствии с другим аспектом конфигураций предусмотрена зарядная станция для электрических транспортных средств, выполненная с возможностью подключения с помощью описанного выше электрического узла к ветви цепи установки ПЭТС.
Зарядная станция может включать в себя штыревой контакт, выполненный с возможностью его приема электрическим разъемом электрического узла. Кроме того, зарядная станция может включать в себя клапан для проскальзывания в J-образный паз электрического узла и крепления зарядной станции к электрическому узлу. Кроме того, зарядная станция может включать в себя блок связи для установления линии связи с другой зарядной станцией, подключенной к ветви цепи установки ПЭТС. Также зарядная станция может включать в себя розетку для подключения вилки электрического кабеля к зарядной станции.
Как правило, термины, используемые в настоящем описании и формуле изобретения, интерпретируются в соответствии с их обычным значением в технической области, если явно не определено иное. Несмотря на это, термины "содержит" и "содержащий" и их варианты означают, что включены в содержание указанные признаки, этапы или целые числа. Эти термины не интерпретируются как исключающие наличие других признаков, этапов или целых чисел. Кроме того, термины, употребленные в единственном числе, открыто интерпретируется как представляющие по меньшей мере один экземпляр сущности, если явно не указано иное. Сущность, введенная в единственном числе, не исключается из толкования множественности сущности.
Признаки, раскрытые в вышеприведенном описании, или в нижеследующей формуле изобретения, или на прилагаемых чертежах, выраженные в их конкретных формах или в терминах средства осуществления раскрытой функции, или способа или процесса получения раскрытых результатов, в зависимости от обстоятельств, могут быть использованы отдельно или в любой комбинации таких признаков для реализации изобретения в различных его формах.
Хотя изобретение было описано на примере раскрытых выше вариантов осуществления, многие эквивалентные модификации и вариации будут очевидны для специалистов в данной области, когда им будет предоставлено настоящее описание. Соответственно, варианты осуществления настоящего изобретения, изложенные выше, считаются иллюстративными, а не ограничивающими. В раскрытые выше варианты осуществления могут быть внесены различные изменения без отступления от идеи и объема изобретения.
1. Зарядный узел (100) для зарядки электрического транспортного средства (400), содержащий электрическую розетку (101) и зарядную станцию (102),
причем электрическая розетка (101) выполнена с возможностью приема зарядной станции (102) и подключения зарядной станции (102) к конкретной ветви (220, 220-1, 220-2) установки (500) питания электрического транспортного средства, при этом установка (500) питания электрического транспортного средства содержит блок (200) предохранителей и по меньшей мере одну ветвь (220, 220-1, 220-2), подключенную к блоку (200) предохранителей,
причем электрическая розетка (101) содержит носитель (103) данных, выполненный с возможностью считывания зарядной станцией (102),
при этом носитель (103) данных сконфигурирован с полем данных для представления максимального электрического тока, который может быть извлечен из блока (200) предохранителей указанной конкретной ветвью (220, 220-1, 220-2), и
при этом зарядная станция (102) выполнена с возможностью подключения к электрической розетке (101), которая должна быть подключена к конкретной ветви (220, 220-1, 220-2) установки (500) питания электрического транспортного средства, при этом зарядная станция (102) выполнена с возможностью считывания носителя (103) данных, включающего в себя поля данных, и с возможностью соответствующей адаптации способа извлечения тока из ветви (220, 220-1, 220-2) и его подачи на электрическое транспортное средство (400),
при этом зарядный узел (100) дополнительно содержит блок связи для установления линии связи с другими зарядными станциями (102-1, 102-3) в установке (500) питания электрического транспортного средства для осуществления координации между зарядными станциями (102-1, 102-3) в отношении того, какая величина электрического тока может быть извлечена и/или какая электрическая фаза должна быть использована каждой из них.
2. Зарядный узел (100) по п. 1, в котором адаптация способа извлечения тока из ветви (220, 220-1, 220-2) включает в себя адаптацию величины электрического тока, извлекаемого из ветви (220, 220-1, 220-2), и/или адаптацию того, из какой электрической фазы ветви (220, 220-1, 220-2) извлекать электрический ток.
3. Зарядный узел (100) по п. 1 или 2, в котором носитель (103) данных сконфигурирован с полем данных для представления максимального электрического тока, который может быть извлечен зарядной станцией (102) из конкретной ветви (220, 220-1, 220-2) через электрическую розетку (101).
4. Зарядный узел (100) по любому из пп. 1, 2 или 3, в котором носитель (103) данных сконфигурирован с:
- полем данных для идентификации конкретной ветви (220, 220-1, 220-2) установки (500) питания электрического транспортного средства и
- полем данных для идентификации подключения электрической розетки (101) к конкретной ветви (220, 220-1, 220-2).
5. Зарядный узел (100) по любому из пп. 1-4, в котором блок связи для установления линии связи с другими зарядными станциями (102-1, 102-3) в установке (500) питания электрического транспортного средства выполнен с возможностью осуществления одного из следующего:
- присвоения уникальных идентификаторов зарядным станциям (102-1, 102-3) в ветви (220, 220-1, 220-2) и
- выбора одной координирующей/главной зарядной станции (102-1).
6. Зарядный узел (100) по любому из предшествующих пунктов, в котором блок связи расположен в зарядной станции (102), в электрической розетке (101) или в обеих частях.
7. Зарядный узел (100) по п. 6, в котором блок связи выполнен с возможностью подключения к схеме связи, имеющей проводное подсоединение в установке (500) питания электрического транспортного средства.
8. Электрическая розетка (101) зарядного узла (100) по любому из пп. 1-7.
9. Электрическая розетка (101) по п. 8, в которой поле данных для идентификации подключения пригодно для идентификации последовательного положения в ветви (220, 220-1, 220-2).
10. Электрическая розетка (101) по п. 8 или 9, содержащая электрический разъем (104) для подключения штыревого контакта зарядной станции (102) к ветви (220, 220-1, 220-2).
11. Электрическая розетка (101) по п. 10, содержащая паз для приема штыревого контакта зарядной станции (102), причем внутри паза расположен электрический разъем (104).
12. Электрическая розетка (101) по любому из пп. 8-11, выполненная с возможностью удержания зарядной станции (102) в настенном положении.
13. Электрическая розетка (101) по п. 12, содержащая J-образный паз для крепления зарядной станции (102) к электрической розетке.
14. Электрическая розетка (101) по любому из пп. 10-13, в которой электрический разъем (104) расположен так, что штыревой контакт зарядной станции (102) в настенном положении обращен к стене.
15. Электрическая розетка (101) по любому из пп. 8-14, в которой носитель (103) данных сконфигурирован с полем данных для представления уникального идентификатора электрической розетки (101).
16. Электрическая розетка (101) по любому из пп. 8-15, в которой носитель (103) данных представляет собой носитель данных, считываемый беспроводным образом.
17. Электрическая розетка (101) по п. 16, в которой носитель (103) данных представляет собой RFID-метку.
18. Электрическая розетка (101) по любому из пп. 8-15, в которой носитель (103) данных представляет собой оптически считываемый носитель данных.
19. Электрическая розетка (101) по п. 18, в которой носитель (103) данных представляет собой штрихкод.
20. Электрическая розетка (101) по любому из пп. 8-19, выполненная с возможностью механической блокировки присоединения зарядной станции (102) к электрической розетке (101).
21. Зарядная станция (102) зарядного узла (100) по любому из пп. 1-7.
22. Зарядная станция (102) по п. 21, содержащая штыревой контакт, выполненный с возможностью его приема электрическим разъемом (104) электрической розетки (101).
23. Зарядная станция (102) по п. 21 или 22, содержащая клапан для проскальзывания в J-образный паз электрической розетки (101) и крепления зарядной станции (102) к электрической розетке (101).
24. Зарядная станция (102) по любому из пп. 21-23, содержащая розетку (1060, 1061) для подключения вилки электрического кабеля к зарядной станции (102).
