RU217629U1 - Устройство для зарядки аккумуляторной батареи электротранспорта - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для зарядки электромобилей. Технический результат заключается в обеспечении возможности зарядки аккумуляторных батарей транспортных средств, используя сети общего пользования с учётом установленных ограничений на допустимые режимы энергопотребления и возможность выдачи мощности. Устройство включает антивандальный корпус, в который встроен контактор с разъёмом для подключения зарядного кабеля электротранспорта, соединённый с контактором контроллер нижнего уровня, выполненный с возможностью включения и выключения подачи напряжения, а также передачи управляющего сигнала электромобилю, и контроллер верхнего уровня, выполненный с возможностью формирования информации об объёме потребленной энергии, со встроенным датчиком тока и GSM-модулем, выполненным с возможностью передачи данных об измеренных величинах в облако, при этом контроллер верхнего уровня подключен через блок питания к блоку динамического управления по временному графику, выполненному с возможностью отключения нагрузки в часы пиковой нагрузки основной сети и по достижению заданного уровня потребления энергии основным абонентом, а при росте нагрузки основного абонента блок динамического управления представляет собой встроенный ограничитель мощности, выполненный с возможностью ограничения нагрузки при превышении потребителем заданного уровня мощности в соответствии с выбранным алгоритмом работы. 1 ил.

Description

Полезная модель относится устройствам, используемым для зарядки электрической энергией аккумуляторных батарей транспортных средств, оборудованных электродвигателями, например, электромобилей (УЗЭ). Основным назначением устройства является зарядка электромобилей в течение длительного времени в местах длительного пребывания автовладельцев (места проживания работы, досуга).

Из уровня техники известны следующие решения.

Известно устройство для зарядки электрических транспортных средств, содержащее корпус, выполненный с возможностью перемещения, и размещенные в нем аккумулятор, преобразователь постоянного тока в постоянный ток, блок управления устройством, блок приема-передачи информации и блок приема средств платежа, преобразователь однофазного переменного тока бытовой электросети в постоянный ток, выполненный с возможностью заряда аккумулятора (RU 201100 U1, дата публикации 26.11.2020).

Также известно устройство для зарядки электромобилей, в котором корпус разделен на отсеки: распределительных устройств высшего напряжения, распределительных устройств низкого напряжения, силового трансформатора, зарядной станции. На наружной поверхности корпуса расположен по меньшей мере один антивандальный терминал с разъемами для подключения электромобилей к зарядной станции с размещенным в нем блоком контроля и индикации зарядной станции. В отсеке зарядной станции размещен шкаф с зарядной станцией, автоматическим выключателем и блоком промышленного логического контроллера для ограничения загрузки зарядной станции, соединенный с автоматическим выключателем (RU 165524 U1, дата публикации 20.10.2016).

Наиболее близким аналогом патентуемого устройства является известная из патента RU 130459 U1, опубликованного 20.07.2013, зарядная станция, содержащая исполнительный модуль, соединенный с розеткой для подключения зарядного кабеля электротранспорта, управляющий модуль, приемо-передающий модуль, состоящий из блока интерфейса и модема с автономным источником питания, соединенных через сеть интернет с удаленным сервером программного комплекса по управлению сетью зарядных станций, защитные устройства, а также счетчик электроэнергии для измерения показателей поступающей в зарядную станцию электроэнергии в процессе зарядки станции.

Недостаток известного устройства заключается в отсутствии управления и ограничения выдачи мощности в зависимости от нагрузки сети.

Технический результат патентуемой полезной модели заключается в возможности использования для целей зарядки аккумуляторных батарей транспортных средств, оборудованных электродвигателями, электрической мощности, выделенной в установленном порядке для энергопринимающих устройств основных абонентов существующей электрической сети общего пользования, с учетом наличия установленных ограничений по присоединенной мощности энергоустановок потребителей, режима их работы, пиковых нагрузок и иных факторов, влияющих на допустимые режимы энергопотребления и возможность выдачи мощности в сеть общего пользования.

Заявленный технический результат достигается за счет конструкции устройства для зарядки аккумуляторной батареи электротранспорта, включающего антивандальный корпус, в который встроен контактор с разъемом для подключения зарядного кабеля электротранспорта, соединенный с контактором контроллер нижнего уровня, выполненным с возможностью включения и выключения подачи напряжения, а также передачи управляющего сигнала электромобилю, и контроллер верхнего уровня, выполненный с возможностью формирования информации об объеме потребленной энергии, со встроенным датчиком тока и GSM модулем, выполненным с возможностью передачи данных об измеренных величинах в облако, при этом контроллер верхнего уровня подключен через блок питания к блоку динамического управления по временному графику, выполненному с возможностью отключения нагрузки в часы пиковой нагрузки основной сети и по достижению заданного уровня потребления энергии основным абонентом, а при росте нагрузки основного абонента блок динамического управления представляет собой встроенный ограничитель мощности, выполненный с возможностью ограничения нагрузки при превышении потребителем заданного уровня мощности в соответствии с выбранным алгоритмом работы.

В частном случае осуществления полезной модели устройство содержит неотделимый кабель для зарядки аккумуляторной батареи электротранспорта.

В частном случае осуществления полезной модели контроллер верхнего уровня выполнен с возможностью чтения карты предоплаты или карты с NFC меткой с двухфаторной верификацией.

Для целей зарядки электромобилей используется существующая энергетическая инфраструктура уже подключенных к электрической сети общего пользования потребителей (основного абонента) в управляемом режиме.

Далее решение описывается с ссылками на фигуру, на которой приведена функциональная схема зарядной станции.

Устройство для зарядки электротранспорта (УЗЭ) включает антивандальный корпус в металлическом или пластиковом исполнении. В корпус встроен зарядный разъем 1 на 220/380 В для подключения зарядного кабеля электротранспорта, также в частном случае может быть предусмотрен неотделимый кабель для зарядки аккумуляторной батареи электротранспорта с разъемом североамериканского стандарта «Type 1», европейского стандарта «Type 2» и китайского стандарта GB/T (IEC 62196 -2).

Контроллер нижнего уровня 3 соединен с контактором 2, и выполнен с возможностью управления встроенным электромеханическим замком зарядного разъема для включения и выключения подачи напряжения и передачи управляющего сигнала электромобилю. Также контактор соединен с контроллером верхнего уровня 6, включающим встроенный датчик тока и модуль GSM, посредством которых, соответственно, формируется информация об объеме потребленной энергии и передаются данные об измеренных величинах в облако. В частном случае контроллер верхнего уровня 6 выполнен с возможностью чтения карты предоплаты или карты с NFC меткой с двухфакторной верификацией.

Блок динамического управления 4 по временному графику, выполненный с возможностью отключения в часы пиковой нагрузки основной сети и отключающий нагрузку по достижению заданного уровня потребления энергии основным абонентом. Так же при росте нагрузки основного абонента блок динамического управления 4 представляет собой встроенный ограничитель мощности, ограничивающий нагрузку при превышении потребителем заданного уровня мощности в соответствии с выбранным алгоритмом работы.

Функционирование устройства не требует нового технологического присоединения к электрическим сетям. В качестве источника электрической мощности для зарядного устройства используется присоединенная мощность энергопринимающих устройств абонента в части величины мощности (из общего объема подключенной мощности), незадействованной в текущий момент для целей энергоснабжения энергопринимающих устройств абонента. Потребление электрической энергии энергопринимающими устройствами абонента носит цикличный динамический характер, достигая максимума в часы пиковой нагрузки и снижаясь в остальные часы, и имея свободный резерв присоединенной мощности в непиковые часы. Указанный резерв и используется в качестве источника энергии для зарядного устройства. Перераспределение мощности между энергопринимающими устройствами абонента и зарядным устройством осуществляется автоматически в соответствии с заложенными на аппаратном уровне алгоритмами либо по внешнему управляющему сигналу.

Устройство работает следующим образом.

При использовании зарядной станции для заряда батарей электротранспорта пользователю необходимо подключить электротранспорт посредством зарядного кабеля к разъему 1 зарядной станции, либо подключить к разъему своего электротранспорта кабель зарядной станции. Далее пользователь подносит в соответствующее поле устройства карту предоплаты или карту с NFC меткой с двухфакторной верификацией. В частном случае идентификация пользователя и параметров его зарядной сессии может быть осуществлена посредством получения управляющего сигнала с сервера посредством сети GSM после звонка с заранее верифицированного телефона сотовой связи.

После идентификации пользователя питание от энергопринимающих устройств абонента происходит подключение кабеля пользователя к зарядному разъему 1, далее контроллер нижнего уровня 3 обменивается данными с электромобилем, определяя максимальный возможный ток заряда, и подает управляющий сигнал на контактор 2, замыкая цепь подачи питания на зарядный разъем 1. Подача мощности на УЗЭ и предоставление возможности заряжаться от него контролируется блоком динамического управления 4 и осуществляется в динамическом режиме с зависимостью от режима нагрузки или режима работы основного абонента: подача мощности на УЗЭ отключается/снижается в часы пиковой нагрузки или по временному графику для случаев работы основного абонента по графику. Доступ к функционалу устройства осуществляется через программное обеспечение по протоколу OCPP в облаке по GSM модулю либо с использованием общественных сетей передачи данных. Количество отданной энергии измеряется соответствующими датчиками тока и напряжения и передается в облако. Все расчеты и верификация происходит в облаке.

Уровень мощности УЗЭ: 3, 6, 11 или 22 Квт.

Специальные требования к местам размещения УЗЭ отсутствуют.

Требования к подключению УЗЭ: нагрузка основного абонента от 25 Квт с базовым уровнем нагрузки не более 60% от присоединенной мощности. Возможность подключения к ВРЩ абонента на уровне напряжения 220/380 В.

Claims (3)

1. Устройство для зарядки аккумуляторной батареи электротранспорта, включающее антивандальный корпус, в который встроен зарядный разъём для подключения зарядного кабеля электротранспорта, соединённый с контроллером нижнего уровня и контактором, выполненным с возможностью управления встроенным электромеханическим замком зарядного разъема, включения и выключения подачи напряжения и передачи управляющего сигнала электромобилю, а также соединённый с контроллером верхнего уровня, включающим встроенный модуль GSM, датчик тока и выполненным с возможностью формирования информации об объёме потреблённой энергии и передачи данных об измеренных величинах в облако, при этом контроллер верхнего уровня подключён через блок питания к блоку динамического управления по временному графику, выполненному с возможностью отключения нагрузки в часы пиковой нагрузки основной сети и по достижению заданного уровня потребления энергии основным абонентом, а при росте нагрузки основного абонента блок динамического управления представляет собой встроенный ограничитель мощности, выполненный с возможностью ограничения нагрузки при превышении потребителем заданного уровня мощности в соответствии с выбранным алгоритмом работы.

2. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что устройство содержит неотделимый кабель для зарядки аккумуляторной батареи электротранспорта.

3. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что контроллер верхнего уровня выполнен с возможностью чтения карты предоплаты или карты с NFC-меткой с двухфакторной верификацией.

Images