RU203237U1 - Устройство зарядной станции постоянным током на базе тяговой подстанции электрического транспорта - Google Patents
Устройство зарядной станции постоянным током на базе тяговой подстанции электрического транспорта Download PDFInfo
- Publication number
- RU203237U1 RU203237U1 RU2020133705U RU2020133705U RU203237U1 RU 203237 U1 RU203237 U1 RU 203237U1 RU 2020133705 U RU2020133705 U RU 2020133705U RU 2020133705 U RU2020133705 U RU 2020133705U RU 203237 U1 RU203237 U1 RU 203237U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- charging
- input
- traction
- output
- industrial controller
- Prior art date
Links
Images
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
- B60L53/30—Constructional details of charging stations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
- B60M3/00—Feeding power to supply lines in contact with collector on vehicles; Arrangements for consuming regenerative power
- B60M3/06—Arrangements for consuming regenerative power
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
- H02J7/04—Regulation of charging current or voltage
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/12—Electric charging stations
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к электроэнергетике, в частности к системам электроснабжения электрического транспорта, и может быть использована на тяговых подстанциях электрического транспорта для выравнивания нагрузок и обеспечения заряда аккумуляторов транспортных средств на электрической тяге, работающих автономно, например, электромобилей. Устройство зарядной станции постоянным током на базе тяговой подстанции электрического транспорта включает высоковольтный тяговый трансформатор, выпрямитель, оборудование распределительного устройства тяговой сети, а также управляемый источник постоянного тока и датчик тока в составе зарядного терминала. Датчик тока заряда подключен к управляемому источнику постоянного тока через два параллельно соединенных электрических аппарата, при этом один полюс замыкающего контакта каждого из двух электрических аппаратов присоединяется к выходу источника тока, а второй полюс замыкающего контакта первого электрического аппарата соединяется непосредственно с входом зарядного терминала, а второй полюс замыкающего контакта второго электрического аппарата соединяется с входом зарядного терминала через токоограничивающий резистор. Для реализации программной части защитных функций и функций управления устройством зарядной станции установлен промышленный контроллер, один входной канал которого представляет проводной интерфейс для связи с автономным транспортным средством, другой входной канал промышленного контроллера соединен с датчиком тока заряда, при этом один выходной канал промышленного контроллера соединен с управляющим входом управляемого источника постоянного тока, а другой - выходной канал с блоком электрических аппаратов. Промышленная применимость полезной модели состоит в том, что устройство зарядной станции базируется на действующем оборудовании тяговой подстанции и собирается целиком из существующих стандартных модулей. Техническим результатом является создание зарядных терминалов для поддержания режима быстрого заряда аккумуляторных батарей автономных транспортных средств постоянным током до 200 А, которые по сравнению с прототипом и имеющимися аналогами с использованием части силового оборудования тяговой подстанции обеспечивают предварительное согласование уровней напряжений на выходе конкретного зарядного терминала и подключаемой аккумуляторной батареи.
Description
Полезная модель относится к электроэнергетике, в частности, к системам электроснабжения электрического транспорта и может быть использована на тяговых подстанциях электрического транспорта для выравнивания нагрузок и обеспечения заряда аккумуляторов транспортных средств на электрической тяге, работающих автономно, например, электромобилей.
Известно зарядное устройство для аккумуляторных батарей [патент РФ №134711, МПК Н02J 7/10 - Устройство зарядное для аккумуляторных батарей // Назаров В.Е., Тингаев Н.В., Цепилов Г.В. Заявл. 31.05.2013, Опубл. 20.11.2013, Бюл. 32], содержащее коммутатор напряжения и унифицированный многофункциональный преобразователь на основе четырехквадрантного преобразователя напряжения, состоящий из двух трехфазных мостов, шести дросселей и конденсаторов в промежуточной цепи постоянного тока, датчиков тока. Устройство позволяет получать электрическую энергию от сети постоянного тока напряжением 600…750 В, изменяя уровень выходного напряжения в пределах 100…750 В для заряда аккумуляторных батарей постоянным током до 200 А, что может быть использовано на действующих тяговых подстанциях электрического транспорта, обладающих для этого большой установленной мощностью.
Однако в указанном устройстве использован режим преобразования постоянного тока одного уровня напряжения в постоянный ток другого уровня напряжения, что не в полной мере использует возможности схемотехнически громоздкого и сложного в управлении четырехквадрантного преобразователя напряжения, что в целом усложняет само зарядное устройство и увеличивает стоимость его силовой части.
Известно устройство зарядной станции на базе преобразовательной подстанции транспорта на электрической тяге [патент РФ №2509667, МПК В60М 3/06 Преобразовательная подстанция транспорта на электрической тяге // Осипов В.Е., Крикунов И.Е., Большаков А.В., Едигарян Т.А. - Заявл. 18.09.2012, Опубл. 20.03.2014, Бюл. №8], принятое за прототип. В состав преобразовательной подстанции, содержащей преобразователь высокого напряжения в напряжение для контактной сети в виде высоковольтного трансформатора, подключенного к входу выпрямителя, выход которого служит для подключения к контактной сети, дополнительно введены блок зарядных терминалов и преобразователь напряжения для блока зарядных терминалов, причем вход преобразователя напряжения для зарядных терминалов подключен к выходу выпрямителя для подключения к контактной сети, а его выход подключен к входу блока зарядных терминалов. Преобразователь напряжения для блока зарядных терминалов содержит блок защиты, управляющий блок и блок источников тока, число которых в блоке равно числу зарядных терминалов в блоке зарядных терминалов, вход блока защиты подключен к входу преобразователя, а его выход соединен с входами источников тока, подключенными параллельно к входу блока источников тока. Выход каждого источника тока подключен к входу соответствующего зарядного терминала, блок защиты, источники тока и зарядные терминалы соединены с управляющим блоком каналами связи. Источник тока содержит инвертор, развязывающий трансформатор, выпрямитель и датчик тока, причем вход инвертора подключен к входу источника тока, а выход инвертора соединен с входом развязывающего трансформатора, выход которого подключен к входу выпрямителя, выход которого подключен к выходу источника тока. Датчик тока включен последовательно на выходе выпрямителя, инвертор выполнен с двумя управляющими входами, один из которых подключен через канал связи к управляющему блоку, а другой к выходу датчика тока.
Однако в указанном устройстве одновременное использование управляющего блока и блока защиты ведет к избыточности аппаратных средств управления, что усложняет само устройство и увеличивает его стоимость. Кроме того, использование инвертора, развязывающего трансформатора и выпрямителя в составе источника тока для безопасного и корректного начала работы зарядного терминала в соответствии с принятыми международными требованиями DIN SPEC 70121 и IEC 61851-23 потребует предварительного согласования уровня напряжения на выходе этого источника тока относительно произвольного уровня напряжения аккумуляторной батареи электромобиля, подключаемой к данному зарядному терминалу. Это, в свою очередь, требует дополнительных аппаратных и программных средств контроля уровней напряжений, что также усложняет устройство зарядной станции.
Задача предлагаемой полезной модели состоит в уменьшении количества аппаратных средств для контроля и управления зарядной станцией и обеспечении режима согласования уровней напряжений на зарядных терминалах и аккумуляторных батареях электромобилей.
Поставленная задача достигается тем, что в известном устройстве зарядной станции, принятым за прототип и содержащем высоковольтный тяговый трансформатор, выпрямитель, оборудование распределительного устройства тяговой сети и датчик тока в составе зарядного терминала, дополнительно устанавливаются два электрических аппарата, причем датчик тока заряда подключен к управляемому источнику постоянного тока через два параллельно соединенных
электрических аппарата, при этом один полюс замыкающего контакта каждого из двух электрических аппаратов присоединяется к выходу управляемого источника постоянного тока, а второй полюс замыкающего контакта первого электрического аппарата соединяется непосредственно с входом зарядного терминала, при этом второй полюс замыкающего контакта второго электрического аппарата соединяется с входом зарядного терминала через токоограничивающий резистор, причем для реализации программной части защитных функций и функций управления устройством зарядной станции устанавливается промышленный контроллер, один входной канал которого представляет проводной интерфейс для связи с автономным транспортным средством, другой входной канал промышленного контроллера соединен с датчиком тока заряда, кроме того, один выходной канал промышленного контроллера соединен с управляющим входом управляемого источника постоянного тока, а другой выходной канал промышленного контроллера соединен с блоком электрических аппаратов.
На фиг.1 представлена структурная блок-схема зарядной станции. Предлагаемое устройство зарядной станции (фиг.1) содержит: 1 - тяговый трансформатор; 2 - выпрямитель; 3 - оборудование распределительного устройства тяговой сети; 4 - управляемый источник постоянного тока; 5 - блок электрических аппаратов; 6 - зарядный терминал; 7 - датчик тока заряда; 8 - промышленный контроллер; 9 - канал управления уровнем напряжения источника тока; 10 - канал управления электрическими аппаратами; 11 - сигнал от датчика тока; 12 - проводной интерфейс для связи с автономным транспортным средством.
Устройство зарядной станции (фиг.1) работает следующим образом. Тяговый трансформатор 1 понижает высоковольтное напряжение переменного тока питающей трехфазной сети, пониженное напряжение переменного тока поступает на вход выпрямителя 2 и преобразуется в напряжение 600 В постоянного тока, которое далее одновременно поступает как на оборудование распределительного устройства тяговой сети 3 для питания городского электрического транспорта, так и на вход управляемого источника постоянного тока 4, который в исходном состоянии формирует минимальный уровень напряжения постоянного тока. При этом контакты обоих электрических аппаратов в блоке электрических аппаратов 5 находятся в разомкнутом состоянии и питающее напряжение на зарядном терминале 6 изначально отсутствует. Когда автономное транспортное средство подключается к зарядному терминалу 6, сигнал по проводному интерфейсу 12 поступает в промышленный контроллер 8, который посылает сигнал по каналу управления 10 второму электрическому аппарату в блоке 5 на замыкание контакта К2 в цепи с токоограничивающим резистором. Далее промышленный контроллер 8, используя канал 9 для управления уровнем напряжения источника тока, обеспечивает режим согласования уровней напряжения на выходе зарядного терминала 6 и
напряжения заряжаемой аккумуляторной батареи автономного транспортного средства. Для этого промышленный контроллер 8, плавно изменяет уровень напряжения на выходе управляемого источника постоянного тока 4, используя канал управления 9 и определяя при помощи сигнала 11 от датчика тока 7 минимальное значение тока заряда, которое достигается в том случае, когда напряжение на выходе управляемого источника постоянного тока 4 равно напряжению аккумуляторной батареи автономного транспортного средства, подключенного к зарядному терминалу 6. После согласования уровней напряжений промышленный контроллер 8 по каналу управления 10 посылает сигнал первому электрическому аппарату в блоке 5 на замыкание силового контакта К1 и переводит устройство зарядной станции в основной режим заряда аккумуляторной батареи, увеличив ток заряда до номинального значения за счет регулировки уровня напряжения постоянного тока при помощи сигнала 9 и контролируя фактический ток заряда при помощи сигнала 11, идущего от датчика тока 7.
Все остальные защитные и рабочие функции зарядной станции, в том числе функции выравнивания нагрузок тяговой подстанции в часы пик, аналогичны функциям, описанным в прототипе, и полностью поддерживаются промышленным контроллером 8 на программном уровне, при этом размещенные в блоке 5 электрические аппараты способны выполнять не только рабочее, но при необходимости и аварийное отключение зарядного терминала, обеспечивая требования электробезопасности путем создания видимого разрыва и обеспечения гальванической изоляции источников электрической энергии в электрической цепи.
Промышленная применимость полезной модели состоит в том, что устройство зарядной станции базируется на действующем оборудовании тяговой подстанции и собирается целиком из существующих стандартных модулей.
Техническим результатом является создание зарядных терминалов для поддержания режима быстрого заряда аккумуляторных батарей автономных транспортных средств постоянным током до 200 А, которые по сравнению с прототипом и имеющимися аналогами с использованием части силового оборудования тяговой подстанции обеспечивают предварительное согласование уровней напряжений на выходе конкретного зарядного терминала и подключаемой аккумуляторной батареи.
Claims (1)
- Устройство зарядной станции постоянным током на базе тяговой подстанции электрического транспорта, включающее высоковольтный тяговый трансформатор, выпрямитель, оборудование распределительного устройства тяговой сети, а также датчик тока в составе зарядного терминала, отличающееся тем, что датчик тока заряда подключен к управляемому источнику постоянного тока через два параллельно соединенных электрических аппарата, причем один полюс замыкающего контакта каждого из двух электрических аппаратов присоединяется к выходу управляемого источника постоянного тока, а второй полюс замыкающего контакта первого электрического аппарата соединяется непосредственно с входом зарядного терминала, при этом второй полюс замыкающего контакта второго электрического аппарата соединяется с входом зарядного терминала через токоограничивающий резистор, причем для реализации программной части защитных функций и функций управления устройством зарядной станции устанавливается промышленный контроллер, один входной канал которого представляет проводной интерфейс для связи с автономным транспортным средством, другой входной канал промышленного контроллера соединен с датчиком тока заряда, и, кроме того, один выходной канал промышленного контроллера соединен с управляющим входом управляемого источника постоянного тока, а другой выходной канал промышленного контроллера соединен с блоком электрических аппаратов.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020133705U RU203237U1 (ru) | 2020-10-14 | 2020-10-14 | Устройство зарядной станции постоянным током на базе тяговой подстанции электрического транспорта |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020133705U RU203237U1 (ru) | 2020-10-14 | 2020-10-14 | Устройство зарядной станции постоянным током на базе тяговой подстанции электрического транспорта |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU203237U1 true RU203237U1 (ru) | 2021-03-29 |
Family
ID=75356066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020133705U RU203237U1 (ru) | 2020-10-14 | 2020-10-14 | Устройство зарядной станции постоянным током на базе тяговой подстанции электрического транспорта |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU203237U1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU223266U1 (ru) * | 2023-06-27 | 2024-02-09 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Устройство зарядной станции постоянным током на базе тяговой подстанции электрического транспорта |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2509667C1 (ru) * | 2012-09-18 | 2014-03-20 | Владимир Евдокимович Осипов | Преобразовательная подстанция транспорта на электрической тяге |
| RU2633423C2 (ru) * | 2013-08-22 | 2017-10-12 | Сименс Акциенгезелльшафт | Зарядка дорожных автомобилей с приводом от аккумулятора |
| RU2691386C1 (ru) * | 2018-08-17 | 2019-06-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Зарядная станция для электрического транспорта |
| EP3613118A1 (de) * | 2017-04-21 | 2020-02-26 | Wobben Properties GmbH | Ladestation zum laden mehrerer elektrofahrzeuge, insbesondere elektroautomobile |
-
2020
- 2020-10-14 RU RU2020133705U patent/RU203237U1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2509667C1 (ru) * | 2012-09-18 | 2014-03-20 | Владимир Евдокимович Осипов | Преобразовательная подстанция транспорта на электрической тяге |
| RU2633423C2 (ru) * | 2013-08-22 | 2017-10-12 | Сименс Акциенгезелльшафт | Зарядка дорожных автомобилей с приводом от аккумулятора |
| EP3613118A1 (de) * | 2017-04-21 | 2020-02-26 | Wobben Properties GmbH | Ladestation zum laden mehrerer elektrofahrzeuge, insbesondere elektroautomobile |
| RU2691386C1 (ru) * | 2018-08-17 | 2019-06-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Зарядная станция для электрического транспорта |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU223266U1 (ru) * | 2023-06-27 | 2024-02-09 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Устройство зарядной станции постоянным током на базе тяговой подстанции электрического транспорта |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104065154B (zh) | 一种变频器应急供电系统 | |
| CN107804326B (zh) | 一种牵引电机供电系统及电力机车供电设备 | |
| CN101262140B (zh) | 锂动力电池组串并联切换充电方法与充电装置 | |
| CN101762800A (zh) | 电池组管理系统测试平台 | |
| CN203780389U (zh) | 一种移动应急电源车 | |
| CN107733055B (zh) | 一种用于油--电混合动力机车车载动力电池的充电系统 | |
| RU53818U1 (ru) | Батарея электрических накопителей энергии | |
| CN103259059A (zh) | 一种液流电池初始充电方法及电路 | |
| CN204068380U (zh) | 一种移动式交流应急电源装置 | |
| RU203237U1 (ru) | Устройство зарядной станции постоянным током на базе тяговой подстанции электрического транспорта | |
| CN105186630B (zh) | 一种电能转移方法及一种电能总线 | |
| RU223266U1 (ru) | Устройство зарядной станции постоянным током на базе тяговой подстанции электрического транспорта | |
| CN215344076U (zh) | 地铁电动扶梯的电能质量治理及停电保护系统 | |
| CN205811622U (zh) | 一种充电器 | |
| CN103904776A (zh) | 智能配电房电源系统 | |
| RU2509667C1 (ru) | Преобразовательная подстанция транспорта на электрической тяге | |
| CN211046549U (zh) | 一种混合型模块化储能装置 | |
| RU2481691C1 (ru) | Статический преобразователь | |
| CN202103477U (zh) | 直流电源控制电路 | |
| RU2794276C1 (ru) | Система бесперебойного питания | |
| CN205846720U (zh) | 一种低压直流微电网实验平台 | |
| CN116811667B (zh) | 一种动力电池系统、电动汽车和控制方法 | |
| CN204761055U (zh) | 通用型航空蓄电池充放电箱 | |
| CN217170464U (zh) | 列车储能及应急冗余一体化供电电路及控制系统 | |
| CN220022395U (zh) | 一种无负载主动切断主回路电源系统 |