CZ37481U1 - Výkonová jednotka pro ultrarychlou nabíjecí stanici elektromobilů - Google Patents
Výkonová jednotka pro ultrarychlou nabíjecí stanici elektromobilů Download PDFInfo
- Publication number
- CZ37481U1 CZ37481U1 CZ2022-40210U CZ202240210U CZ37481U1 CZ 37481 U1 CZ37481 U1 CZ 37481U1 CZ 202240210 U CZ202240210 U CZ 202240210U CZ 37481 U1 CZ37481 U1 CZ 37481U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- electric car
- source
- ultra
- power unit
- charging station
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
- B60L53/14—Conductive energy transfer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
- B60L53/22—Constructional details or arrangements of charging converters specially adapted for charging electric vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/30—Constructional details of charging stations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
- B60L53/62—Monitoring or controlling charging stations in response to charging parameters, e.g. current, voltage or electrical charge
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Description
Výkonová jednotka pro ultrarychlou nabíjecí stanici elektromobilů
Oblast techniky
Technické řešení spadá do oblasti nabíjení elektromobilů a čerpání energie z elektromobilů. Zařízení umožňuje nabíjení připojeného elektromobilu stejnosměrným proudem a rovněž také čerpání energie z připojeného elektromobilu s tím, že čerpaná energie může být použita k přímé spotřebě či uložena například do akumulátorové sestavy. Větší počet výkonových jednotek pro ultrarychlou nabíjecí stanici elektromobilů může být propojen pro navýšení maximálních energetických toků mezi elektromobilem a zdrojem v obou směrech.
Dosavadní stav techniky
Výkonové jednotky pro nabíjecí stanici elektromobilů jsou v současnosti navrhovány a konstruovány bez možnosti paralelizace, z čehož plyne omezení na mezní výkonové parametry a od tohoto problému se odvíjí i dlouhé časy nabíjení elektromobilu.
Mezi moderní myšlenky v oblasti elektromobility patří také koncept vehicle-to-grid (V2G), který uvažuje možnost využití energie uložené v elektromobilu například pro napájení domácnosti vybavené odpovídajícím technickým vybavením. V tomto případě může elektromobil sloužit v roli velkokapacitního úložiště energie, které může být použito například ke hrazení energetických potřeb vybraných objektů či dokonce ke stabilizaci elektrické sítě v době špičkových odběrů. Současná technická řešení opět typicky neumožňují čerpat energii z elektromobilu.
Oba výše popsané problémy řeší výkonová jednotka pro ultrarychlou nabíjecí stanici elektromobilů. S pomocí vhodné topologie umožňuje zařízení kombinaci více výkonových jednotek, čímž lze dosáhnout vysokých výkonů, a tedy i ultrarychlého nabíjení elektromobilů. Dále technické řešení umožňuje také obousměrný přenos energie mezi zdrojem a elektromobilem.
Podstata technického řešení
Hlavním úkolem výkonové jednotky pro ultrarychlou nabíjecí stanici elektromobilů je zajistit možnost přenosu energie ze zdroje do elektromobilu v režimu nabíjení a také v opačném směru při čerpání energie elektromobilu.
Pro přenos energie ze zdroje do elektromobilu se uplatňuje především H můstek na straně zdroje, transformátor, H můstek na straně elektromobilu a pracovní indukčnost. Uvedené prvky umožňují řízení toku energie v obou směrech pomocí vhodného spínání spínacích prvků (typicky tranzistorů) v H můstcích s přihlédnutím k transformačnímu poměru transformátoru, který zároveň slouží ke galvanickému oddělení nezbytnému pro bezpečný provoz výkonové jednotky. Krom uvedených komponent se v roli akumulačních prvků uplatňuje především pracovní indukčnost, která je doplňována kondenzátory ve filtračních obvodech umístěných na straně zdroje i elektromobilu.
Omezení rázových proudů vznikajících při připojení zdroje k zátěži zabezpečuje obvod soft startu, který kondenzátory ve vybraných částech obvodu nejprve nabíjí přes odporový prvek, který je následně při vhodných poměrech obvodových veličin překlenut spínacím kontaktem stykače.
Filtry umístěné na straně zdroje i elektromobilu slouží krom pokrytí pulzních odběrů také k zajištění elektromagnetické kompatibility s okolím.
Energie uložená ve výše popsaných filtrech je v případě odstavení zařízení mařena s využitím vybíjecích odporů a relé umístěných na straně zdroje i na straně elektromobilu.
- 1 CZ 37481 U1
Odpojení elektromobilu od výkonové jednotky v případě jejího odstavení či poruchy je zajišťováno stykačem. Ochrana proti nadproudu je zajišťována tavnou pojistkou na straně elektromobilu.
Ochranu proti přepětí na straně zdroje i elektromobilu zajišťují obvody přepěťových ochran. Tester izolace slouží k měření odporu mezi jednotlivými výstupními póly a zemním potenciálem. Čidlo reziduálních proudů monitoruje velikost unikajícího proudu na straně zdroje.
Obvody pro měření napětí a proudu ve vybraných obvodových částech zabezpečující zpětnou vazbu pro obvody vyhodnocující aktuální stav zařízení a realizující regulační zásahy do provozu výkonové jednotky.
Objasnění výkresů
Technické řešení bude blíže objasněno pomocí přiloženého výkresu, kde se na obr. 1 nachází architektura výkonové jednotky pro ultrarychlou nabíjecí stanici elektromobilů.
Příklady uskutečnění technického řešení
Dále popsaný konkrétní příklad technického řešení je ilustrativní, přičemž se nejedná o omezení technického řešení na konkrétní příklad. Odborník v dané oblasti dokáže po prostudování dále popsaného příkladu derivovat zařízení s obdobnou funkcionalitou, přičemž i tato zařízení jsou zahrnuta v rozsahu nároků na ochranu uvedených v příslušné sekci.
Výkonová jednotka pro ultrarychlou nabíjecí stanici elektromobilů je schematicky znázorněna na obr. 1.
Zdroj energie je k výkonové jednotce připojen pomocí kladné svorky pro zdroj 1 a záporné svorky 2 pro zdroj. Elektromobil je pak kjednotce připojen kladnou svorkou 28 pro elektromobil a zápornou svorkou 29 pro elektromobil.
Hlavní činnost při přenosu energie ze zdroje připojeného svorkami 1, 2 do elektromobilu připojeného svorkami 28, 29 a naopak zajišťuje především H můstek 13 na straně zdroje, transformátor 14, H můstek 15 na straně elektromobilu a pracovní indukčnost 16. H můstky 13 a 15 jsou spínány tak, aby docházelo k přenosu energie v požadovaném směru a s požadovaným výkonem, přičemž významnou roli zde hraje také transformační poměr transformátoru 14 a indukčnost pracovní indukčnosti 16.
Filtr 11 na straně zdroje a filtr 18 na straně elektromobilu slouží k pokrytí pulzních odběrů H můstků 13 a 15, a také k zajištění elektromagnetické kompatibility výkonové jednotky s okolím.
Energie uložená ve filtru 11 na straně zdroje je v případě odstávky či poruchy zařízení mařena vybíjecím odporem na straně zdroje 9 připínaným do obvodu spínačem vybíjecího odporu 10 na straně zdroje. Energie uložená ve filtru 18 na straně elektromobilu je v případě odstávky či poruchy zařízení mařena vybíjecím odporem 20 na straně elektromobilu připínaným do obvodu spínačem vybíjecího odporu na straně elektromobilu 21.
Zdroj energie připojený na svorky 1 a 2 je k výkonové části zařízení připojován přes soft start obvod 6, který zajišťuje kontrolované nabíjení akumulačních prvků ve filtru 11 přes odporový prvek, který je po dosažení definované úrovně obvodových veličin překlenut stykačem. Použití soft start obvodu 6 tak limituje proudovou zátěž připojeného zdroje při jeho připojení.
- 2 CZ 37481 U1
Stykač 22 umožňuje v případě poruchy či odstavení zařízení elektromobil připojený svorkami 28 a 29 odpojit od výkonové části obvodu.
Tavná pojistka 26 na straně elektromobilu odpojuje v případě nadproudu elektromobil od výkonové části zařízení.
Čidlo reziduálních proudů 8 monitoruje velikost unikajícího proudu na straně zdroje.
Přepěťová ochrana 5 na straně zdroje a přepěťová ochrana 25 na straně elektromobilu chrání výkonovou jednotku před přepětím mezi svorkami 1, 2, 28, 29 a zemním potenciálem.
Tester izolace měří odpor mezi svorkami 28, 29 a zemním potenciálem.
Napětí ve vybraných částech obvodu jsou z důvodu regulace toku energie mezi elektromobilem a zdrojem a také z bezpečnostních důvodů sledována měřením napětí na zdroji 4, měřením napětí za soft startem 7, měřením napětí před stykačem 19 a měřením napětí na elektromobilu 27.
Proudy ve vybraných částech obvodu jsou z důvodu regulace toku energie mezi elektromobilem a zdrojem, a také z bezpečnostních důvodů, sledovány měřením proudu ze zdroje 3, měřením proudu H můstku na straně zdroje 12, měřením proudu H můstku na straně elektromobilu 17 a měřením proudu do elektromobilu 24.
Průmyslová využitelnost
Výkonová jednotka pro ultrarychlou nabíjecí stanici elektromobilů je využitelná pro obousměrný přenos energie mezi elektromobilem a zdrojem s tím, že popsaná koncepce umožňuje dále také škálování více výkonových jednotek pro navýšení maximální hodnoty přenášeného výkonu.
Claims (5)
- NÁROKY NA OCHRANU1. Výkonová jednotka pro ultrarychlou nabíjecí stanici elektromobilů, vyznačující se tím, že je tvořena především kladnou svorkou (1) pro zdroj a zápornou svorkou (2) pro zdroj, ke kterým je kaskádně přes soft start obvod (6), čidlo (8) reziduálních proudů a filtr (11) na straně zdroje připojen H můstek (13) na straně zdroje, který je dále vázaný přes transformátor (14) na H můstek (15) na straně elektromobilu, přičemž H můstek (15) na straně elektromobilu je kaskádně přes pracovní indukčnost (16), filtr (18) na straně elektromobilu , stykač (22) a pojistku (26) na straně elektromobilu připojen na kladnou svorku (28) pro elektromobil a zápornou svorku (29) pro elektromobil.
- 2. Výkonová jednotka pro ultrarychlou nabíjecí stanici elektromobilů podle nároku 1, vyznačující se tím, že je mezi propojovací vodiče vedoucí mezi čidlem (8) reziduálních proudů a filtrem (11) na straně zdroje připojena sériová kombinace vybíjecího odporu (9) na straně zdroje a spínače (10) vybíjecího odporu na straně zdroje.
- 3. Výkonová jednotka pro ultrarychlou nabíjecí stanici elektromobilů podle nároku 1, vyznačující se tím, že je mezi propojovací vodiče vedoucí mezi filtrem (18) na straně elektromobilu a stykačem (22) připojena sériová kombinace vybíjecího odporu (20) na straně elektromobilu a spínače (21) vybíjecího odporu na straně elektromobilu.
- 4. Výkonová jednotka pro ultrarychlou nabíjecí stanici elektromobilů podle nároku 1, vyznačující se tím, že je k potenciálu kladné svorky pro zdroj (1) a záporné svorky (2) pro zdroj připojena přepěťová ochrana (5) na straně zdroje.
- 5. Výkonová jednotka pro ultrarychlou nabíjecí stanici elektromobilů podle nároku 1, vyznačující se tím, že je k potenciálu kladné svorky (28) pro elektromobil a záporné svorky (29) pro elektromobil připojena přepěťová ochrana (25) na straně elektromobilu.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2022-40210U CZ37481U1 (cs) | 2022-09-06 | 2022-09-06 | Výkonová jednotka pro ultrarychlou nabíjecí stanici elektromobilů |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2022-40210U CZ37481U1 (cs) | 2022-09-06 | 2022-09-06 | Výkonová jednotka pro ultrarychlou nabíjecí stanici elektromobilů |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ37481U1 true CZ37481U1 (cs) | 2023-11-20 |
Family
ID=88863285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2022-40210U CZ37481U1 (cs) | 2022-09-06 | 2022-09-06 | Výkonová jednotka pro ultrarychlou nabíjecí stanici elektromobilů |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ37481U1 (cs) |
-
2022
- 2022-09-06 CZ CZ2022-40210U patent/CZ37481U1/cs active IP Right Grant
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10298017B2 (en) | Circuit arrangement for a photovoltaic inverter for break relief using short-circuit switches, and uses of the circuit arrangement | |
| US7659699B2 (en) | Battery | |
| CN105186588B (zh) | 电弧闪光保护电池能量存储系统和转换系统及保护方法 | |
| AU2010210191B2 (en) | Short-circuit protection device and switching system having such short-circuit protection devices | |
| RU2500062C2 (ru) | Быстродействующее переключающее устройство для аккумуляторной батареи высокой мощности в изолированной сети постоянного тока | |
| CN114928123A (zh) | 独立于电池管理系统进行故障安全电池保护的系统和方法 | |
| US10476281B2 (en) | Redox flow battery system | |
| CN112615358B (zh) | 一种船舶直流组网电力推进系统及短路故障快速保护方法 | |
| US20160087421A1 (en) | Protection of a power supply including a plurality of batteries in parallel against an external short circuit | |
| CN110116622A (zh) | 轨道车辆用蓄电池系统 | |
| CN112701745A (zh) | 一种锂电池管理系统及其控制方法 | |
| CN112514192A (zh) | 交流/直流电转换装置 | |
| CN103762612B (zh) | 使用隔离开关带电接入多端柔性直流输电系统的方法 | |
| CN115732867A (zh) | 一种电池系统短路保护电路及一种新能源车辆 | |
| US20240025259A1 (en) | Vehicle charging circuit with rectifier device, link capacitor and precharging/discharge circuit | |
| CN103378588B (zh) | 一种新能源汽车高压电器盒 | |
| CN106494418B (zh) | 一种列车辅助系统的低压控制电路及列车 | |
| CN206389125U (zh) | 一种锂电池电源模块管理系统 | |
| CZ37481U1 (cs) | Výkonová jednotka pro ultrarychlou nabíjecí stanici elektromobilů | |
| CN211893100U (zh) | 电动汽车的高压电路 | |
| CN113644646B (zh) | 一种多个任务负载与母线之间的电压均衡控制方法 | |
| CN115528778A (zh) | 一种并联结构的直流电源系统及其控制电路 | |
| CN118074266A (zh) | 过流保护电路以及低压电池管理系统 | |
| WO2018113924A1 (en) | High power flash battery system and method thereof | |
| WO2014049892A1 (ja) | 蓄電システムおよび制御装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20231120 |