КОНФИГУРАЦИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЗАРЯДНОЙ СТАНЦИИ И СООТВЕТСТВУЮЩАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЗАРЯДНАЯ СТАНЦИЯ Российский патент 2019 года по МПК B60L58/10 H02J7/02 H02J1/00 

Конфигурация преобразователя для электрической зарядной станции и соответствующая электрическая зарядная станция

Настоящее изобретение относится к конфигурации преобразователя для электрической зарядной станции. Настоящее изобретение также относится к соответствующей электрической зарядной станции.

Уровень техники

В электротехнике любое стационарное устройство или электрическая система, которая служит для подачи энергии на мобильные, работающие от батареи установки, машины или автомобили с помощью простой установки, или вставки без необходимости в накопителе энергии, например, тяговая аккумуляторная батарея электрического автомобиля, подлежащая принудительному удалению, называется зарядной станцией. Зарядные станции для электромобилей также иногда называют «электрическими зарядными станциями» и они могут содержать множество зарядных точек.

Здесь известны в особенности системы быстрой зарядки на основе постоянного тока/высокопроизводительной зарядки (HPC), например, так называемая комбинированная зарядная система (CCS), которая широко распространена в Европе. В случае зарядки от постоянного тока обычного типа, постоянный ток подается из зарядной колонны непосредственно в автомобиль, и с этой целью предоставлены мощный выпрямитель от электрической сети или, например, мощные буферные аккумуляторы на зарядных станциях на солнечных батареях. В автомобиле размещена система управления батареей, которая сообщается с зарядной колонной напрямую или опосредованно для адаптирования силы тока или для завершения процесса по достижении максимальной емкости.

Система силовой электроники обычно расположена в таком случае в зарядной колонне. Поскольку контакты постоянного тока зарядной колонны соединены непосредственно с соответствующими контактами тяговой аккумуляторной батареи, таким образом обеспечивается возможность передачи большого зарядного тока с малыми потерями, что позволяет сократить время зарядки.

На различных зарядных станциях, используемых во всем мире, для системы силовой электроники используется множество топологий. Известны, в частности, зарядные станции, которые дополнительно используют накопитель энергии в виде батареи.

Однако множество топологий в системе силовой электроники также возможны для подключения батареи.

Например, в документах US 2015202973 и WO 15103164 раскрыты конструкции преобразователя для зарядной станции для электротранспортных средств, причем конструкции преобразователей позволяют устанавливать дополнительные энергонакопительные батареи на соответствующей зарядной станции. Устройство состоит в каждом случае из выпрямителя, подключенного к сети, за которым следует преобразователь постоянного напряжения или регулятор постоянного тока. Соответствующая батарея подключена с одной стороны к электросети, а с другой стороны к зарядной станции.

В документах JP 2012019602, US 2015328999 и US 2012074901 описаны дополнительные колонны быстрой зарядки для зарядки электротранспортных средств с дополнительными энергонакопительными батареями.

Наконец в документах US 2015061569 и US 2008067974 рассматривается в каждом случае зарядная станция для транспортного средства с дополнительным накопителем энергии и сетевым подключением, подключенным с помощью преобразователя.

Описание изобретения

Настоящее изобретение предоставляет зарядную станцию для электрической зарядной станции и соответствующую электрическую зарядную станцию согласно независимым пунктам формулы изобретения.

Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения основан на сетевом подключении на 55 кВт посредством небольшого выпрямителя, преобразующего переменный ток в постоянный. Затем следует небольшой преобразователь постоянного тока в постоянный. Наконец, следует контроллер преобразования постоянного тока в постоянный для батареи, чтобы заряжать энергию из сети в накопительную батарею или разряжать батарею и обеспечивать большую мощность для зарядки транспортного средства. Кроме того, также предусмотрен контроллер преобразования постоянного тока в постоянный для транспортного средства, при этом контроллер преобразования постоянного тока в постоянный концентрирует мощность от сети и от батареи и предоставляет требуемое зарядное напряжение от 200 до 950 В на транспортное средство.

Предлагаемый подход основан на знании того, что существуют различные способы разработки топологии преобразователя в зарядной станции. Таким образом, содержащаяся там батарея может быть интегрирована самыми различными способами. Преобразователи могут также использоваться в самых разных количествах. Потенциальные решения здесь значительно различаются с точки зрения их эффективности.

Настоящее изобретение также учитывает тот факт, что в большинстве известных решений относительно зарядки предусмотрены зарядные колонны, которые потребляют необходимую энергию зарядки непосредственно из сети и, следовательно, не имеют дополнительного хранилища. Дополнительное хранилище можно очень легко добавить в эти зарядные колонны благодаря тому, что указанное хранилище подключено на стороне переменного тока к сети и к зарядной колонне. Это решение не обязательно является самым эффективным. Кроме того, дополнительные хранилища часто не размещаются в том же корпусе, что и зарядная колонна или система силовой электроники, что требует больше расходов в плане установки. Кроме того, зарядные колонны имеют определенный минимальный размер, поскольку используются топологии с устаревшими технологиями БТИЗ. Такие технологии дешевые, но требуют больше пространства для установки.

Напротив, одно преимущество изобретения, раскрытого здесь, заключается в представленной возможности установки накопителя энергии – в этом случае батареи – в том же корпусе, что и силовая электронная система, чтобы минимизировать затраты на установку. Комплексное решение также является очень компактным, что позволяет не загромождать обзор дорожного движения. Для этого требуется использование очень быстрых топологий преобразователя при высоких частотах переключения, что, в свою очередь, требует использования модулей SiC MOS. В этом случае батарея размещается в части постоянного тока, что повышает эффективность зарядной станции и значительно снижает издержки производства.

Дополнительные преимущественные конфигурации настоящего изобретения определены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Краткое описание фигуры

Один примерный вариант осуществления настоящего изобретения проиллюстрирован на фигуре и более подробно описан ниже.

На единственной фигуре показана конфигурация преобразователя согласно настоящему изобретению.

Варианты осуществления настоящего изобретения

На фигуре в качестве примера показана электрическая зарядная станция, оснащенная зарядной станцией (10), согласно настоящему изобретению. Выпрямитель (преобразователь 11 переменного тока в постоянный) служит здесь для подключения к распределительной сети низкого напряжения системы TN или TT. Первый преобразователь напряжения постоянного тока (преобразователь 12 постоянного тока в постоянный), подключенный к указанному выпрямителю (11), передает напряжение для защиты от замыканий на землю во внутреннюю систему заземления IT зарядной станции (10).

В этом месте по существу две линии электропередачи разделены внутри зарядной станции (10): первый регулятор (13) постоянного тока питает подключенную батарею (21, 22), содержащую комплект (21, 22) батарей, из которых два представлены на изображении, и позволяет накапливать энергию таким образом, чтобы ее можно было подать обратно для ускоренной зарядки подключенных транспортных средств. Для подачи питания на указанные подключенные транспортные средства второй регулятор (14) постоянного тока обеспечен, например, ЭМС фильтром (15) постоянного тока, подключенным ниже по потоку и, например, вторым преобразователем постоянного напряжения (16), предпочтительно работающим в прерывистом режиме проводимости (ПРП), при этом второй регулятор постоянного тока и второй преобразователь напряжения постоянного тока имеют надлежащим образом защищенные линии соединения для передачи мощности. Может быть предусмотрена систем (17) молниезащиты, подключенная ко второму преобразователю (16) напряжения постоянного тока для подключения электромобиля. Связанная управляющая линия (18) может быть обеспечена системой (19) защиты от перенапряжения в зависимости от стандартов зарядки и зарядного напряжения.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим зарядным станциям. Технический результат заключается в возможности установки накопителя энергии в том же корпусе, что и силовая электронная система, чтобы минимизировать затраты на установку. Достигается за счет конфигурации преобразователя для электрической зарядной станции, имеющего следующие признаки: выпрямитель для подключения зарядной станции и к распределительной сети низкого напряжения, первый преобразователь напряжения постоянного тока, подключенный к выпрямителю, и первый регулятор постоянного тока, подключенный к первому преобразователю напряжения постоянного тока для подключения батареи к зарядной станции, второй регулятор постоянного тока, подключенный к первому преобразователю напряжения постоянного тока для подключения электромобиля к зарядной станции, ЭМС фильтр, подключенный ниже по потоку от второго регулятора постоянного тока, второй преобразователь напряжения постоянного тока, подключенный ниже по потоку от ЭМС фильтра и выполненный с возможностью режима прерывистого проведения. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Электрическая зарядная станция, оснащенная зарядной станцией (10), характеризующейся следующими признаками:

- выпрямитель (11) для подключения зарядной станции (10) к распределительной сети низкого напряжения,

- первый преобразователь (12) напряжения постоянного тока, подключенный к выпрямителю (11), и

- первый регулятор (13) постоянного тока, подключенный к первому преобразователю (12) напряжения постоянного тока для подключения батареи (21, 22) к зарядной станции (10),

- второй регулятор (14) постоянного тока, подключенный к первому преобразователю (12) напряжения постоянного тока для подключения электромобиля к зарядной станции (10),

- ЭМС фильтр (15), подключенный ниже по потоку от второго регулятора (14) постоянного тока,

- второй преобразователь (16) напряжения постоянного тока, подключенный ниже по потоку от ЭМС фильтра (15) и выполненный с возможностью режима прерывистого проведения,

при этом предусмотрена система (17) молниезащиты, подключенная ко второму преобразователю (16) напряжения постоянного тока для подключения электромобиля.

2. Электрическая зарядная станция по п. 1, характеризующаяся следующим признаком:

- управляющая линия (18), подключенная ко второму преобразователю (16) напряжения постоянного тока для подключения электромобиля.

3. Электрическая зарядная станция по п. 2, характеризующаяся следующим признаком:

- система (19) защиты от перенапряжения, подключенная к управляющей линии (18).

4. Электрическая зарядная станция по любому из пп. 1–3, характеризующаяся следующим признаком:

- батарея (21, 22), подключенная к первому регулятору (13) постоянного тока.

5. Электрическая зарядная станция по п. 4, характеризующаяся следующим признаком:

- батарея (21, 22) содержит множество комплектов (21, 22) батарей.