EA045082B1 - WATER MOBILE DEVICE FOR CHARGING ELECTRIC VEHICLES - Google Patents

WATER MOBILE DEVICE FOR CHARGING ELECTRIC VEHICLES Download PDF

Info

Publication number
EA045082B1
EA045082B1 EA202391584 EA045082B1 EA 045082 B1 EA045082 B1 EA 045082B1 EA 202391584 EA202391584 EA 202391584 EA 045082 B1 EA045082 B1 EA 045082B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
mobile device
battery
generator
water mobile
engine
Prior art date
Application number
EA202391584
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Александрович Лашин
Original Assignee
Дмитрий Александрович Лашин
Filing date
Publication date
Application filed by Дмитрий Александрович Лашин filed Critical Дмитрий Александрович Лашин
Publication of EA045082B1 publication Critical patent/EA045082B1/en

Links

Description

Область техникиField of technology

Изобретение относится к области электротехники, а именно к зарядным устройствам, и может быть использовано для зарядки аккумуляторов электрических транспортных средств.The invention relates to the field of electrical engineering, namely to chargers, and can be used to charge batteries of electric vehicles.

Уровень техникиState of the art

Из уровня техники известно водное судно для зарядки водных электрических транспортных средств, описанное в документе CN 113525608A, опубл. 22.10.2021. Известное водное судно для зарядки водных электрических транспортных средств содержит корпус, соединительные компоненты, самоблокирующиеся компоненты и систему управления. Корпус судна снабжен компонентами для выработки электроэнергии и зарядными компонентами.A watercraft for charging electric water vehicles is known from the prior art, described in document CN 113525608A, publ. 10/22/2021. A known watercraft for charging electric water vehicles contains a housing, connecting components, self-locking components and a control system. The vessel's hull is equipped with power generation and charging components.

Недостатком указанного изобретения является низкая эффективность использования АКБ, невозможность работы двух разных источников тока на одну шину постоянного тока, один из которых АКБ, из-за чего невысокие скорость, продолжительность и мощность зарядки. Кроме того, в данном изобретении отсутствуют какие-либо средства термостабилизации блока аккумуляторных батарей, позволяющие поддерживать блок аккумуляторных батарей в необходимом температурном диапазоне.The disadvantage of this invention is the low efficiency of using the battery, the impossibility of operating two different current sources on one DC bus, one of which is the battery, which is why the charging speed, duration and power are low. In addition, the present invention does not include any means of thermally stabilizing the battery pack to maintain the battery pack within the required temperature range.

Заявленное изобретение устраняет указанные недостатки и позволяет достичь заявленный технический результат.The claimed invention eliminates these disadvantages and allows one to achieve the stated technical result.

Раскрытие изобретенияDisclosure of the Invention

Технической задачей, которую решает предлагаемое изобретение, является создание водного мобильного устройства, предназначенного для зарядки электрических транспортных средств, обладающего возможностью работы двух источников тока на одну шину постоянного тока в постоянном режиме балансировки по отношению к нагрузке, и имеющего средство термостабилизации блока аккумуляторных батарей, позволяющее поддерживать блок аккумуляторных батарей в необходимом температурном диапазоне, обеспечивающего при этом большую скорость, продолжительность и мощность зарядки.The technical problem that the proposed invention solves is the creation of a water mobile device designed for charging electric vehicles, having the ability to operate two current sources on one DC bus in a constant mode of balancing with respect to the load, and having a means for thermal stabilization of the battery pack, allowing maintain the battery pack in the required temperature range, while ensuring greater charging speed, duration and power.

Технический результат заключается в обеспечении возможности работы двух источников тока на одну шину постоянного тока в постоянном режиме балансировки по отношению к нагрузке, возможности поддерживать блок аккумуляторных батарей в необходимом температурном диапазоне, повышении мощности, скорости и продолжительности зарядки, повышении эффективности зарядки в целом.The technical result consists in providing the ability to operate two current sources on one DC bus in a constant balancing mode with respect to the load, the ability to maintain the battery pack in the required temperature range, increasing the power, speed and duration of charging, and increasing the charging efficiency in general.

Для решения поставленной задачи с достижением заявленного технического результата водное мобильное устройство для зарядки электрических транспортных средств содержит бак для хранения топлива, соединенный с ним двигатель, приводящий в действие генератор, подключенный к блоку аккумуляторных батарей, снабженному средством балансировки, средство зарядки электрических транспортных средств, соединенное с блоком аккумуляторных батарей и генератором через блок балансировки заряда, причем блок балансировки заряда выполнен с возможностью балансировки потока электрической энергии от генератора и/или блока аккумуляторных батарей в зависимости от информации передаваемой от средства зарядки электрических транспортных средств и средства балансировки блока аккумуляторных батарей, при этом блок балансировки заряда соединен с блоком управления двигателя с возможностью передачи управляющих команд, причем блок аккумуляторных батарей установлен в герметичном корпусе и дополнительно снабжен средством термостабилизации, включающим системы охлаждения и обогрева, содержащие датчики температуры и соединенный с ними контроллер, и выполненным с возможностью поддержания диапазона каждого блока аккумуляторных батарей в необходимом температурном диапазоне, при этом система охлаждения выполнена с возможностью отвода тепла за счет использования температуры окружающей внешней среды, а система обогрева выполнена с возможностью использования тепла за счет использования температуры энергии двигателя.To solve the problem and achieve the stated technical result, an aquatic mobile device for charging electric vehicles contains a fuel storage tank, an engine connected to it, driving a generator connected to a battery pack equipped with a balancing means, a means for charging electric vehicles connected with the battery pack and the generator through a charge balancing unit, wherein the charge balancing unit is configured to balance the flow of electrical energy from the generator and/or the battery pack depending on information transmitted from the electric vehicle charging means and the battery pack balancing means, wherein the charge balancing unit is connected to the engine control unit with the ability to transmit control commands, and the battery unit is installed in a sealed housing and is additionally equipped with thermal stabilization means, including cooling and heating systems containing temperature sensors and a controller connected to them, and configured to maintain the range of each battery pack in the required temperature range, wherein the cooling system is configured to remove heat by using the ambient temperature, and the heating system is configured to utilize heat by using the temperature of the engine energy.

Кроме того, двигатель представляет собой газопоршневый двигатель.In addition, the engine is a gas piston engine.

Кроме того, генератор представляет собой генератор постоянного тока.Moreover, the generator is a DC generator.

Кроме того, генератор с двигателем установлены на одной раме.In addition, the generator and engine are mounted on the same frame.

Кроме того, в системе охлаждения в качестве хладагента использована забортная вода.In addition, the cooling system uses sea water as a coolant.

Кроме того, система охлаждения включает в себя внешний радиатор, контактирующий с забортной водой.In addition, the cooling system includes an external radiator in contact with sea water.

Кроме того, бак для хранения топлива представляет собой резервуар для хранения газовой смеси.In addition, the fuel storage tank is a reservoir for storing the gas mixture.

Кроме того, бак для хранения топлива выполнен в виде двух отдельных сосудов высокого давления, где один расположен внутри другого в корпусе из нержавеющей стали с высоким уровнем изоляции.In addition, the fuel storage tank is designed as two separate pressure vessels, with one located inside the other in a highly insulated stainless steel housing.

Кроме того, бак для хранения топлива снабжен выводящей заглушкой для безопасного вывода избыточного давления.In addition, the fuel storage tank is equipped with an outlet plug to safely discharge excess pressure.

Кроме того, в качестве топлива для двигателя используется сжиженный природный газ или смесь сжиженного природного газа и водорода.In addition, liquefied natural gas or a mixture of liquefied natural gas and hydrogen is used as engine fuel.

Кроме того, водное мобильное устройство дополнительно содержит систему утилизации тепла, включающую теплообменник.In addition, the water mobile device further contains a heat recovery system including a heat exchanger.

Кроме того, теплообменник установлен снаружи кожуха топливного бака, соединен с водяной рубашкой двигателя при помощи гибких шлангов и выполнен с возможностью получения тепла от системы охлаждения двигателя.In addition, the heat exchanger is installed outside the fuel tank casing, connected to the engine water jacket using flexible hoses, and configured to receive heat from the engine cooling system.

Кроме того, средство балансировки блока аккумуляторных батарей включает в себя балансиры, ка- 1 045082 ждый из которых размещен в своей аккумуляторной батарее, и которые подключены друг к другу через независимую гальванически развязанную линию для возможности выравнивания напряжения последовательно соединенных аккумуляторных батарей при заряде их общим напряжением.In addition, the means for balancing the battery pack includes balancers, each of which is located in its own battery, and which are connected to each other through an independent galvanically isolated line to be able to equalize the voltage of series-connected batteries when charging them with a common voltage .

Кроме того, каждая батарея блока аккумуляторных батарей дополнительно снабжена системойIn addition, each battery of the battery pack is additionally equipped with a system

Smart BMS с микропроцессорным управлением.Smart BMS with microprocessor control.

Кроме того, водное мобильное устройство выполнено с возможностью зарядки электрических транспортных средств постоянным током стандарта CCS и ChaDeMo.In addition, the water mobile device is designed to charge electric vehicles with direct current of the CCS and ChaDeMo standard.

Кроме того, водное мобильное устройство дополнительно выполнено с возможностью работы через мобильное приложение, предоставляющее пользователям возможность зарезервировать время и место для зарядки электрического транспортного средства, а также возможность бесконтактного способа оплаты зарядки электрического транспортного средства.In addition, the water mobile device is further configured to operate through a mobile application, providing users with the ability to reserve a time and location for charging the electric vehicle, as well as the ability to provide a contactless payment method for charging the electric vehicle.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

Фиг. 1 - схема водного мобильного устройства для зарядки электрических транспортных средств.Fig. 1 is a diagram of a water mobile device for charging electric vehicles.

Фиг. 2 - схема распределения (балансировки) мощности водного мобильного устройства для зарядки электрических транспортных средств.Fig. 2 - diagram of power distribution (balancing) of a water mobile device for charging electric vehicles.

Осуществление изобретенияCarrying out the invention

Водное мобильное устройство для зарядки электрических транспортных средств содержит бак 1 для хранения топлива, соединенный с баком 1 двигатель 7, приводящий в действие генератор 8, подключенный к блоку аккумуляторных батарей 9, снабженному средством балансировки, средство зарядки электрических транспортных средств.An aquatic mobile device for charging electric vehicles contains a tank 1 for storing fuel, connected to the tank 1, an engine 7 driving a generator 8 connected to a battery pack 9 equipped with a balancing means, a means for charging electric vehicles.

Средство зарядки электрических транспортных средств соединено с блоком аккумуляторных батарей 9 и генератором 8 через блок балансировки заряда, причем блок балансировки заряда выполнен с возможностью балансировки потока электрической энергии от генератора 8 и/или блока аккумуляторных батарей 9 в зависимости от информации, передаваемой от средства зарядки электрических транспортных средств и средства балансировки блока аккумуляторных батарей, при этом блок балансировки заряда соединен с блоком управления двигателя с возможностью передачи управляющих команд.The electric vehicle charging means is connected to the battery pack 9 and the generator 8 through a charge balancing unit, wherein the charge balancing unit is configured to balance the flow of electrical energy from the generator 8 and/or the battery pack 9 depending on the information transmitted from the electric vehicle charging means. vehicles and means for balancing the battery pack, wherein the charge balancing unit is connected to the engine control unit with the ability to transmit control commands.

Блок аккумуляторных батарей установлен в герметичном корпусе и дополнительно снабжен средством термостабилизации, включающим системы охлаждения и обогрева, содержащие датчики температуры и соединенный с ними контроллер, и выполненным с возможностью поддержания диапазона каждого блока аккумуляторных батарей в необходимом температурном диапазоне, при этом система охлаждения выполнена с возможностью отвода тепла за счет использования температуры окружающей внешней среды, а система обогрева выполнена с возможностью использования тепла за счет использования температуры энергии двигателя.The battery pack is installed in a sealed housing and is additionally equipped with thermal stabilization means, including cooling and heating systems containing temperature sensors and a controller connected to them, and configured to maintain the range of each battery pack in the required temperature range, while the cooling system is configured to heat removal by using the ambient temperature, and the heating system is configured to use heat by using the temperature of the engine energy.

Система охлаждения АКБ может включать в себя внешний радиатор, контактирующий с забортной водой, которая также может использоваться в системе в качестве хладагента.The battery cooling system may include an external radiator in contact with sea water, which can also be used in the system as a coolant.

Двигатель может представлять собой газопоршневый двигатель.The engine may be a gas piston engine.

Блок управления 5 зарядного устройства обеспечивает согласование параметров зарядной сессии с электрическим транспортным средством, например, по протоколу CCS, согласование работы параметров зарядного процесса внутренних аккумуляторных батарей, и балансировку системы в процессе работы самого устройства.The control unit 5 of the charger ensures coordination of the parameters of the charging session with the electric vehicle, for example, using the CCS protocol, coordination of the parameters of the charging process of internal batteries, and balancing of the system during operation of the device itself.

Бак для хранения топлива может представлять собой криогенную емкость (цилиндр) для хранения газовой смеси или другой, например, СПГ и/или водорода. Бак может быть выполнен в виде двух отдельных сосудов высокого давления, где один расположен внутри другого в корпусе из нержавеющей стали с высоким уровнем изоляции. Рабочее давление в баке составляет 10 бар. Внутренняя емкость криогенного топливного бака используется для хранения криогенного СПГ и оборачивается множеством слоев термоизоляционного материала (сверхизоляция). В случае внутренней утечки во внешний сосуд выводящая заглушка откроется и безопасным способом стравит избыточное давление. При возникновении внешней разгерметизации пространства между сосудами и потери вакуума, на внешнем сосуде появится нехарактерная влага или изморозь (присутствие изморози или конденсата на запаянном конце бака нормально). Объем криогенной емкости позволяет хранить до 500 л сжиженного природного газа, обеспечивая 20 ч непрерывной работы генератора или 20 циклов разряд-заряд, 20 зарядных сессий по 20-30 мин каждая.The fuel storage tank may be a cryogenic container (cylinder) for storing a gas mixture or another, for example, LNG and/or hydrogen. The tank can be designed as two separate pressure vessels, with one located inside the other in a highly insulated stainless steel housing. The working pressure in the tank is 10 bar. The internal tank of a cryogenic fuel tank is used to store cryogenic LNG and is wrapped in multiple layers of thermal insulation material (super insulation). In the event of an internal leak into an external vessel, the vent plug will open and safely release excess pressure. If external depressurization of the space between the vessels and loss of vacuum occurs, uncharacteristic moisture or frost will appear on the outer vessel (the presence of frost or condensation at the sealed end of the tank is normal). The volume of the cryogenic tank allows storing up to 500 liters of liquefied natural gas, providing 20 hours of continuous operation of the generator or 20 discharge-charge cycles, 20 charging sessions of 20-30 minutes each.

Система управления двигателем 4 может обеспечивать стабильный запуск и работу мотора во всём диапазоне эксплуатационных температур. Также данная система может контролировать состав дымовых газов, корректируя дозировку, для достижения оптимальных характеристик. Система управления двигателем 4 взаимосвязана с двигателем 7, топливным баком и блоком управления 5 водного мобильного зарядного устройства.Engine control system 4 can ensure stable starting and operation of the motor over the entire range of operating temperatures. This system can also control the composition of flue gases, adjusting the dosage to achieve optimal performance. The engine control system 4 is interconnected with the engine 7, the fuel tank and the control unit 5 of the water mobile charger.

Средство зарядки электрических транспортных средств включает DC-DC преобразователи 10 и зарядный пистолет 11.The means for charging electric vehicles includes DC-DC converters 10 and a charging pistol 11.

В качестве генератора может использоваться трехфазный синхронный генератор, с управляемым или не управляемым выпрямителем, или генератор постоянного тока. Генератор может быть установлен на одной раме с двигателем.The generator can be a three-phase synchronous generator, with a controlled or uncontrolled rectifier, or a direct current generator. The generator can be installed on the same frame as the engine.

- 2 045082- 2 045082

Также устройство может дополнительно содержать стандартный редуктор 3, систему утилизации тепла (подогреватель газа 2, радиатор 6), включающую теплообменник (испаритель), предназначенный для испарения жидкого криогенного топлива и его подачу в двигатель в виде подогретого газа. Теплообменник может быть установлен снаружи кожуха топливного бака, соединен с водяной рубашкой двигателя при помощи гибких шлангов и таким образом может получать тепло от системы охлаждения двигателя.The device may also additionally contain a standard gearbox 3, a heat recovery system (gas heater 2, radiator 6), including a heat exchanger (evaporator) designed to evaporate liquid cryogenic fuel and supply it to the engine in the form of heated gas. The heat exchanger can be installed outside the fuel tank casing, connected to the engine water jacket using flexible hoses and thus can receive heat from the engine cooling system.

Блок аккумуляторных батарей, может состоять из модульных стоек, и в которых размещены аккумуляторные батареи, заряд в них контролируется с помощью средства балансировки заряда (специальных устройств - балансиров). Каждый балансир размещен в своей аккумуляторной батарее. Балансир позволяет осуществлять выравнивание заряда внутри батарейного модуля. Все балансиры подключаются друг к другу через независимую гальванически развязанную линию для возможности выравнивания напряжения последовательно соединенных аккумуляторных батарей при заряде их общим напряжением (током).A battery pack may consist of modular racks in which batteries are placed, the charge in them is controlled using a charge balancing device (special devices - balancers). Each balancer is housed in its own battery. The balancer allows for charge equalization within the battery module. All balancers are connected to each other through an independent galvanically isolated line to make it possible to equalize the voltage of series-connected batteries when charging them with a common voltage (current).

Кроме того, каждая батарея (батарейный модуль) блока аккумуляторных батарей может быть снабжена системой Smart BMS с микропроцессорным управлением. Smart BMS ведёт подсчёт входящей и исходящей энергии, измеряет температуру ячеек батареи, силовой ток всей системы, напряжение, а также напряжение на каждой отдельной ячейке.In addition, each battery (battery module) of the battery pack can be equipped with a microprocessor-controlled Smart BMS. Smart BMS counts incoming and outgoing energy, measures the temperature of the battery cells, the power current of the entire system, voltage, as well as the voltage on each individual cell.

Водное мобильное устройство сочетает в себе функции генерации, хранения и распределения энергии на разных стадиях зарядки электротранспортных средств. Устройство может монтироваться на водное судно с газовым, электрическим или любым другим приводом.The water mobility device combines the functions of generating, storing and distributing energy at different stages of charging electric vehicles. The device can be mounted on a water vessel with gas, electric or any other drive.

Такая конструкция обусловлена необходимостью генерировать достаточную мощность, чтобы процесс зарядки электрических транспортных средств занимал как можно меньше времени. Кроме того, такая конструкция даёт преимущество по уровню шума, а также позволяет двигателю работать в наиболее оптимальных режимах.This design is driven by the need to generate sufficient power so that the charging process for electric vehicles takes as little time as possible. In addition, this design provides an advantage in terms of noise level and also allows the engine to operate in the most optimal modes.

Данное изобретение позволяет заряжать электрические транспортные средства постоянным током мощностью до 250 кВт и выходным напряжением от 400 до 800 В. Во время движения водного мобильного зарядного устройства от клиента к клиенту, происходит накопление заряда в системе хранения энергии (внутренней батарее). Контроллеры определяют, в какой момент требуется дополнительная мощность и целесообразно запустить электроустановку.This invention makes it possible to charge electric vehicles with direct current power up to 250 kW and an output voltage of 400 to 800 V. As the water mobile charger moves from client to client, charge accumulates in the energy storage system (internal battery). The controllers determine at what point additional power is required and it is advisable to start the electrical installation.

Водное мобильное зарядное устройство предназначено для зарядки электрических транспортных средств постоянным током стандарта CCS и ChaDeMo, может представлять собой установку общей мощностью 120кВт (250кВт), работать в непрерывном режиме до 20 ч, вырабатывая до 1200 кВт-ч (без дозаправки).The water mobile charger is designed for charging electric vehicles with direct current of the CCS and ChaDeMo standard, can be an installation with a total power of 120 kW (250 kW), operate in continuous mode for up to 20 hours, generating up to 1200 kWh (without refueling).

Водное мобильное устройство можно вызвать через мобильное приложение, которое предоставляет пользователям возможность зарезервировать время и место для зарядки электрических транспортных средств, а также использовать бесконтактный метод оплаты.The water mobility device can be accessed through a mobile app, which provides users with the ability to reserve a time and location to charge electric vehicles, as well as use a contactless payment method.

Принцип работы зарядного устройства следующий. В процессе передвижения зарядного устройства по городу генераторная установка вырабатывает энергию, потребляя топливо, например, сжиженный природный газ. Энергия накапливается в аккумуляторных батареях. Для полной зарядки собственных батарей устройству требуется около 30 мин. По прибытии на место, установка подключается к электрическому транспортному средству, начинается процесс зарядки. Поток энергии с генератора перенаправляется в электрическое транспортное средство. По достижении максимальной мощности установка начинает разряжать собственные аккумуляторы, обеспечивая при этом дополнительную мощность, накопленную до этого.The operating principle of the charger is as follows. As the charger moves around the city, the generator set generates energy by consuming fuel, such as liquefied natural gas. Energy is stored in batteries. The device takes about 30 minutes to fully charge its own batteries. Upon arrival at the site, the installation is connected to the electric vehicle, and the charging process begins. The energy flow from the generator is redirected to the electric vehicle. Upon reaching maximum power, the installation begins to discharge its own batteries, while providing additional power accumulated before.

По завершению зарядной сессии цикл повторяется, генератор переходит в режим зарядки внутренних АКБ.At the end of the charging session, the cycle repeats, the generator switches to charging mode for the internal batteries.

Одним из преимуществ и отличий от известных из уровня техники решений является возможность распределения (балансировки) мощности мобильного зарядного устройства от генератора и/или блока аккумуляторных батарей в зависимости от информации, передаваемой от средства зарядки электрических транспортных средств и средства балансировки блока аккумуляторных батарей, где блок балансировки заряда соединен с блоком управления двигателя с возможностью передачи управляющих команд.One of the advantages and differences from the solutions known from the prior art is the ability to distribute (balance) the power of the mobile charger from the generator and/or battery bank depending on the information transmitted from the electric vehicle charging means and the battery bank balancing means, where the unit The charge balancing unit is connected to the engine control unit with the ability to transmit control commands.

Проблема работы двух источников тока, один из которых АКБ, на одну шину постоянного тока заключается в постоянном режиме балансировки двух источников по отношению к нагрузке. В данном случае нагрузкой является заряжаемое электрическое транспортное средство, которое потребляет мощность, ограниченную источниками в виде генератора и АКБ. Если генератор имеет относительно постоянную мощность, то для АКБ эта характеристика переменная и варьируется в зависимости от степени заряда, температуры, и уровня деградации батареи. Вся система находится в постоянном процессе регулирования токов по входным параметрам.The problem of operating two current sources, one of which is a battery, on one DC bus lies in the constant mode of balancing the two sources in relation to the load. In this case, the load is a charged electric vehicle, which consumes power limited by sources in the form of a generator and battery. If the generator has a relatively constant power, then for the battery this characteristic is variable and varies depending on the state of charge, temperature, and level of degradation of the battery. The entire system is in a constant process of regulating currents according to input parameters.

Суть балансировки сводится к расчету допустимой мощности зарядной станции, исходя из доступных мощностей источников учитывая ограничения для каждого из них.The essence of balancing comes down to calculating the permissible power of the charging station, based on the available power of the sources, taking into account the restrictions for each of them.

Например, в простом случае, при зарядке генератором постоянного тока 8 одной АКБ 9 (фиг. 2) регулятору генератора необходимо задать уставку максимального зарядного тока этой АКБ, одновременноFor example, in a simple case, when charging a DC generator 8 of one battery 9 (Fig. 2), the generator regulator must set the maximum charging current setting for this battery, at the same time

- 3 045082 с этим необходимо учитывать температуру АКБ и её текущее напряжение. В случае превышения максимального напряжения батареи регулятор генератора имеет функцию ограничения напряжения. В случае низкой температуры АКБ система 5 также может ограничить ток и включить подогрев аккумуляторов.- 3 045082 With this, it is necessary to take into account the temperature of the battery and its current voltage. If the maximum battery voltage is exceeded, the generator regulator has a voltage limiting function. In case of low battery temperature, system 5 can also limit the current and turn on battery heating.

Случай разряда АКБ так же можно отнести к простому, в котором ограничения накладываются на разрядный ток исходя из степени разряженности батареи и мониторится по её напряжению под нагрузкой, то есть система мониторит напряжение АКБ и в случае просадки его ниже минимального снижает нагрузку, ограничивая доступную мощность для зарядки 10 электрического транспортного средства.The case of battery discharge can also be classified as simple, in which restrictions are imposed on the discharge current based on the degree of discharge of the battery and is monitored by its voltage under load, that is, the system monitors the battery voltage and, if it drops below the minimum, reduces the load, limiting the available power for charging 10 electric vehicle.

В момент пиковых мощностей, когда задействованы и АКБ 9 и генераторная установка 8 накладываются все вышеупомянутые ограничения. При старте с остановленным генератором доступна мощность с АКБ, генератор стартует исходя из расчетной максимальной мощности, остаточной емкости АКБ или просадки напряжения на шине. При старте система увеличивает напряжение генератора до момента стабилизации тока с уставкой. Уставка тока для генератора в таком случае должна рассчитываться, исходя из мощности на заряд АКБ и на нагрузку для заряда заряжаемого электрического транспортного средства. В процессе выхода на максимальную мощность система постоянно мониторит напряжение на шине, ограничивая мощность генератора в случае превышения. Одновременно с этим система увеличивает мощность нагрузки - напряжение падает, мощность генератора снова увеличивается. Процесс продолжается до момента выхода на полную мощность. При достаточно большой нагрузке ограничения по верхнему пределу напряжения становится не актуально в виду падения напряжения батареи до средней точки в пределах верхнего и нижнего лимитов, колебания напряжения незначительны. В конце разряда АКБ выходное напряжение довольно резко падает, что провоцирует рост нагрузки на генератор, система постоянно мониторит это падение и ограничивает ток генератора на уровне максимальной мощности генератора, зарядная станции, синхронно с этим, снижает нагрузку допустимую для заряда электрического транспортного средства. К этому моменту зарядная сессия электрического транспортного средства должна подходить к концу, в связи с этим электрическое транспортное средство запрашивает меньшую мощность, как только эта мощность станет меньше максимальной мощности генератора, часть энергии будет доступна для заряда внутренних АКБ, в этом случае уставка тока генератора держится на прежнем уровне. По завершении зарядной сессии система переходит на режим работы согласно случаю при зарядке генератором постоянного тока одной АКБ.At the moment of peak power, when both the battery 9 and the generator set 8 are in use, all the above-mentioned restrictions are imposed. When starting with a stopped generator, power from the battery is available; the generator starts based on the calculated maximum power, the remaining capacity of the battery, or the voltage drop on the bus. At start-up, the system increases the generator voltage until the current stabilizes at the set point. The current setting for the generator in this case should be calculated based on the power to charge the battery and the load to charge the electric vehicle being charged. While reaching maximum power, the system constantly monitors the bus voltage, limiting the generator power if it is exceeded. At the same time, the system increases the load power - the voltage drops, the generator power increases again. The process continues until it reaches full capacity. With a sufficiently large load, restrictions on the upper voltage limit become irrelevant due to the drop in battery voltage to the midpoint within the upper and lower limits, voltage fluctuations are insignificant. At the end of the battery discharge, the output voltage drops quite sharply, which provokes an increase in the load on the generator, the system constantly monitors this drop and limits the generator current at the level of the maximum power of the generator, the charging station, synchronously with this, reduces the load permissible for charging an electric vehicle. At this point, the charging session of the electric vehicle should be coming to an end, due to this, the electric vehicle requests less power, as soon as this power becomes less than the maximum power of the generator, part of the energy will be available to charge the internal batteries, in this case the generator current setting is maintained at the same level. Upon completion of the charging session, the system switches to the operating mode according to the case when charging one battery with a DC generator.

Ниже представлен пример работы устройства в 120 кВт с генератором мощностью 60 кВт и батареями 100 А-ч, 54 кВт-ч 538В 1С разряд.Below is an example of the operation of a 120 kW device with a 60 kW generator and 100 Ah, 54 kWh 538V 1C discharge batteries.

После подключения зарядной станции к электрическому транспортному средству происходит процесс инициализации по стандартным протоколам CCS или другой. В процессе взаимодействия зарядная станция заявляет доступную мощность. Электрическое транспортное средство на основе этих данных посылает в ответ значения напряжения и тока, которые оно бы хотело получить. Процесс заряда начинается с минимальных мощностей 1-5 кВт с АКБ установки или генератора в зависимости от случая, описанного выше. Зарядная станция постепенно увеличивает доступную мощность, нагружая АКБ, по достижении доступной мощности, например, 30 кВт, включается генератор, генератор управляется регулятором с обратной связью по току, выходное воздействие которого подается на обмотку возбуждения. Уставка регулятора на генератор рассчитывается следующим образом:After connecting the charging station to the electric vehicle, an initialization process takes place according to standard CCS or other protocols. During interaction, the charging station declares the available power. Based on this data, the electric vehicle responds with the voltage and current values it would like to receive. The charging process begins with a minimum power of 1-5 kW from the battery of the installation or generator, depending on the case described above. The charging station gradually increases the available power by loading the battery, upon reaching the available power, for example, 30 kW, the generator is turned on, the generator is controlled by a current feedback controller, the output of which is fed to the field winding. The regulator set point for the generator is calculated as follows:

Iген=(Рзар устр+Рαkб)/Uген, но не более Рген макс, где: Iген - ток генератора;Igen=(Pzar device+Pαkb)/Ugen, but not more than Rgen max, where: Igen - generator current;

Рзар устр - мощность зарядного устройства;Rzar device - charger power;

Ракб - мощность на заряд АКБ;Rakb - power per battery charge;

Uген - напряжение генератора;Ugen - generator voltage;

Рген макс - максимальная мощность генератора.Rgen max - maximum generator power.

Процесс набора мощности зарядным устройством продолжается, напряжение на шинах генератора и АКБ постоянно меняется в зависимости от загрузки АКБ от 580В до 530В. Когда Доступная мощность зарядного устройства будет приближаться к максимальной мощности генератора 60 кВт, мощность начнет отбираться от АКБ. В этот момент времени напряжение на шинах будет ориентировочно 560в. В процессе нагрузки АКБ напряжение начинает падать до 538в и ниже. Регулятор генератора в этот момент снижает ток возбуждения генератора, компенсируя лишнюю нагрузку, создавшуюся в результате падения напряжения, уставка тока на этот регулятор также корректируется, учитывая это падение. Рост доступной мощности для электрического транспортного средства будет продолжаться до тех пор, пока система не достигнет максимально доступную мощность АКБ 60 кВт, ограничивая её ток на уровне 111А. При выходе на максимальную мощность выходные параметры будут следующие: напряжение на шине 538В, ток генератора 111А, ток батареи 111А. По мере разряда АКБ напряжение незначительно продолжит падать, и в момент остаточной емкости около 20% падение ускоряется, система управления видит это и начинает снижать доступную мощность для заряда со 120 кВт, пока напряжение батареи не стабилизируется на уровне допустимо-минимального, в конечном итоге при полном разряде АКБ её составляющая станет равной нулю, доступная мощность зарядной станции в таком случае будет равна мощности генератора 60 кВт. В случае, если электрическое транспортное средство не запрашивает всю доступную мощность 120 кВт, а, например, только 80, уставка для генератора остаётся не изменой 111А, загру-The process of gaining power by the charger continues, the voltage on the generator and battery buses constantly changes depending on the battery load from 580V to 530V. When the available charger power approaches the generator's maximum power of 60 kW, power will begin to be drawn from the battery. At this point in time, the voltage on the buses will be approximately 560V. As the battery is loaded, the voltage begins to drop to 538V and below. The generator regulator at this moment reduces the excitation current of the generator, compensating for the excess load created as a result of the voltage drop; the current setting for this regulator is also adjusted, taking this drop into account. The increase in available power for an electric vehicle will continue until the system reaches the maximum available battery power of 60 kW, limiting its current to 111A. When reaching maximum power, the output parameters will be the following: bus voltage 538V, generator current 111A, battery current 111A. As the battery discharges, the voltage will continue to drop slightly, and at the moment of residual capacity of about 20% the drop accelerates, the control system sees this and begins to reduce the available charging power from 120 kW until the battery voltage stabilizes at the acceptable minimum level, ultimately at When the battery is completely discharged, its component will become zero; the available power of the charging station in this case will be equal to the generator power of 60 kW. In the event that the electric vehicle does not request the entire available power of 120 kW, but, for example, only 80, the setpoint for the generator remains unchanged at 111A, loading

Claims (16)

жая его по максимуму, оставшаяся же мощность берется с АКБ. При дальнейшем падении мощности, запрашиваемой электрическим транспортным средством до 60 кВт и ниже, высвободившаяся мощность перенаправляется на заряд АКБ. В случае если АКБ уже достаточно заряжена или имеют недостаточную температуру, напряжение на шине будет расти. В системе установлено ограничение напряжения на уровне 582В по достижении этого уровня в работу вступает более медленный регулятор с обратной связью по напряжению, воздействуя на уставку тока генератора, он обеспечивает стабилизацию напряжения на уровне 582В.pressing it to the maximum, the remaining power is taken from the battery. If the power demanded by the electric vehicle further drops to 60 kW or below, the released power is redirected to charge the battery. If the battery is already sufficiently charged or has insufficient temperature, the voltage on the bus will increase. The system has a voltage limit set at 582V; upon reaching this level, a slower regulator with voltage feedback comes into operation, influencing the generator current setting, it ensures voltage stabilization at 582V. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Водное мобильное устройство для зарядки электрических транспортных средств, характеризующееся тем, что содержит бак для хранения топлива, соединенный с ним двигатель, приводящий в действие генератор, подключенный к блоку аккумуляторных батарей, снабженному средством балансировки, средство зарядки электрических транспортных средств, соединенное с блоком аккумуляторных батарей и генератором через блок балансировки заряда, причем блок балансировки заряда выполнен с возможностью балансировки потока электрической энергии от генератора и/или блока аккумуляторных батарей в зависимости от информации, передаваемой от средства зарядки электрических транспортных средств и средства балансировки блока аккумуляторных батарей, при этом блок балансировки заряда соединен с блоком управления двигателя с возможностью передачи управляющих команд, причем блок аккумуляторных батарей установлен в герметичном корпусе и дополнительно снабжен средством термостабилизации, включающим системы охлаждения и обогрева, содержащие датчики температуры и соединенный с ними контроллер, и выполненным с возможностью поддержания диапазона каждого блока аккумуляторных батарей в необходимом температурном диапазоне, при этом система охлаждения выполнена с возможностью отвода тепла за счет использования температуры окружающей внешней среды, а система обогрева выполнена с возможностью использования тепла за счет использования температуры энергии двигателя.1. An aquatic mobile device for charging electric vehicles, characterized in that it contains a fuel storage tank, a motor connected thereto, driving a generator connected to a battery pack equipped with a balancing means, an electric vehicle charging means connected to the unit batteries and the generator through a charge balancing unit, wherein the charge balancing unit is configured to balance the flow of electrical energy from the generator and/or battery pack depending on information transmitted from the electric vehicle charging means and the battery pack balancing means, wherein the unit charge balancing is connected to the engine control unit with the ability to transmit control commands, and the battery unit is installed in a sealed housing and is additionally equipped with a thermal stabilization means, including cooling and heating systems containing temperature sensors and a controller connected to them, and configured to maintain the range of each unit batteries in the required temperature range, while the cooling system is configured to remove heat by using the ambient temperature, and the heating system is configured to use heat by using the temperature of the engine energy. 2. Водное мобильное устройство по п.1, характеризующееся тем, что двигатель представляет собой газопоршневый двигатель.2. A water mobile device according to claim 1, characterized in that the engine is a gas piston engine. 3. Водное мобильное устройство по п.1, характеризующееся тем, что генератор представляет собой генератор постоянного тока.3. The water mobile device according to claim 1, characterized in that the generator is a direct current generator. 4. Водное мобильное устройство по п.1, характеризующееся тем, что генератор с двигателем установлены на одной раме.4. Water mobile device according to claim 1, characterized in that the generator and engine are installed on the same frame. 5. Водное мобильное устройство по п.1, характеризующееся тем, что в системе охлаждения в качестве хладагента использована забортная вода.5. A water mobile device according to claim 1, characterized in that the cooling system uses sea water as a coolant. 6. Водное мобильное устройство по п.1, характеризующееся тем, что система охлаждения включает в себя внешний радиатор, контактирующий с забортной водой.6. A water mobile device according to claim 1, characterized in that the cooling system includes an external radiator in contact with sea water. 7. Водное мобильное устройство по п.1, характеризующееся тем, что бак для хранения топлива представляет собой резервуар для хранения газовой смеси.7. A water mobile device according to claim 1, characterized in that the fuel storage tank is a reservoir for storing a gas mixture. 8. Водное мобильное устройство по п.7, характеризующееся тем, что бак для хранения топлива выполнен в виде двух отдельных сосудов высокого давления, где один расположен внутри другого в корпусе из нержавеющей стали с высоким уровнем изоляции.8. A water mobile device according to claim 7, characterized in that the fuel storage tank is made in the form of two separate high-pressure vessels, where one is located inside the other in a stainless steel housing with a high level of insulation. 9. Водное мобильное устройство по п.8, характеризующееся тем, что бак для хранения топлива снабжен выводящей заглушкой для безопасного вывода избыточного давления.9. The water mobile device according to claim 8, characterized in that the fuel storage tank is equipped with an outlet plug for the safe removal of excess pressure. 10. Водное мобильное устройство по п.1, характеризующееся тем, что в качестве топлива для двигателя используется сжиженный природный газ или смесь сжиженного природного газа и водорода.10. A water mobile device according to claim 1, characterized in that liquefied natural gas or a mixture of liquefied natural gas and hydrogen is used as fuel for the engine. 11. Водное мобильное устройство по п.1, характеризующееся тем, что дополнительно содержит систему утилизации тепла, включающую теплообменник.11. A water mobile device according to claim 1, characterized in that it additionally contains a heat recovery system, including a heat exchanger. 12. Водное мобильное устройство по п.11, характеризующееся тем, что теплообменник установлен снаружи кожуха топливного бака, соединен с водяной рубашкой двигателя при помощи гибких шлангов и выполнен с возможностью получения тепла от системы охлаждения двигателя.12. The water mobile device according to claim 11, characterized in that the heat exchanger is installed outside the fuel tank casing, connected to the engine water jacket using flexible hoses and configured to receive heat from the engine cooling system. 13. Водное мобильное устройство по п.1, характеризующееся тем, что средство балансировки блока аккумуляторных батарей включает в себя балансиры, каждый из которых размещен в своей аккумуляторной батарее, и которые подключены друг к другу через независимую гальванически развязанную линию для возможности выравнивания напряжения последовательно соединенных аккумуляторных батарей при заряде их общим напряжением.13. An aquatic mobile device according to claim 1, characterized in that the means for balancing the battery pack includes balancers, each of which is located in its own battery, and which are connected to each other through an independent galvanically isolated line for the possibility of equalizing the voltage of series-connected batteries when charged with their common voltage. 14. Водное мобильное устройство по п.1, характеризующееся тем, что каждая батарея блока аккумуляторных батарей дополнительно снабжена системой Smart BMS с микропроцессорным управлением.14. A water mobile device according to claim 1, characterized in that each battery of the battery pack is additionally equipped with a Smart BMS system with microprocessor control. 15. Водное мобильное устройство по п.1, характеризующееся тем, что выполнено с возможностью зарядки электрических транспортных средств постоянным током стандарта CCS и ChaDeMo.15. A water mobile device according to claim 1, characterized in that it is capable of charging electric vehicles with direct current of the CCS and ChaDeMo standard. 16. Водное мобильное устройство по п.1, характеризующееся тем, что дополнительно выполнено с возможностью работы через мобильное приложение, предоставляющее пользователям возможность зарезервировать время и место для зарядки электрического транспортного средства, а также возможность16. The water mobile device according to claim 1, characterized in that it is additionally configured to operate through a mobile application, providing users with the opportunity to reserve a time and place for charging an electric vehicle, as well as the ability --
EA202391584 2022-07-22 WATER MOBILE DEVICE FOR CHARGING ELECTRIC VEHICLES EA045082B1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA045082B1 true EA045082B1 (en) 2023-10-27

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7416801B2 (en) Warming device for fuel cell system
EP1667864B1 (en) Methods of operating a series hybrid vehicle
US8935023B2 (en) Secondary battery system and vehicle having secondary battery system
CN112721707B (en) Power distribution method and power distribution system
CN113328442A (en) Comprehensive power control management system for ship
JP2000100461A (en) Hydrogen storage tank device
US10526969B2 (en) Compressed air energy storage power generation device and compressed air energy storage power generation method
EA045082B1 (en) WATER MOBILE DEVICE FOR CHARGING ELECTRIC VEHICLES
WO2024019633A1 (en) Waterborne mobile device for charging electric vehicles
KR101711467B1 (en) Apparatus and method for controlling generation
WO2023128778A1 (en) Mobile device for charging electric vehicles
CN111114342A (en) Idle speed control method for hydrogen energy logistics vehicle
JP7046569B2 (en) A marine power supply system, a ship equipped with it, a control method for the marine power supply system, and a control program for the marine power supply system.
CN114759541A (en) Hybrid power supply system and control method thereof
US11448148B2 (en) Method and system for reducing a startup time of a genset
US20110139097A1 (en) Gas generation and management system
CN113286741B (en) Ship power supply system, ship provided with same, method for controlling ship power supply system, and recording medium
US20240157842A1 (en) Power distribution system
RU2325551C1 (en) Device for autonomous powers supply to consumers
CN116653707B (en) Power self-adaptive control method and system for fuel cell power system
US20110139631A1 (en) Gas generation and management system
DK181090B1 (en) Method and system for operating an electrical grid
JP7337544B2 (en) Power supply system, ship, control method, and control program
US20230124556A1 (en) Scheduled engine block heating
JP2022011720A (en) Propulsion mechanism of electric propulsion ship and electric propulsion ship