Система зарядки и способ управления зарядкой батареи электротранспортного средства Российский патент 2023 года по МПК B60L53/50 

Описание патента на изобретение RU2797370C1

Область техники

Предлагаемое техническое решение относится к системе генерации с электромеханическим преобразованием энергии, и экологически безопасному способу зарядки батареи электротранспортного средства.

Одной из причин, сдерживающих развитие парка электротранспортных средств, является ограниченная возможность зарядки аккумуляторной батареи за пределами городского цикла. Организация соответствующей инфраструктуры на дорогах федерального и местного значения потребует значительных капитальных вложений, с весьма удаленным сроком окупаемости. Концепция предлагаемого технического решения позволяет сделать возможность зарядки аккумуляторов электротранспортных средств повсеместно доступной, при условии нормативно-правового регулирования, и в соответствии стандартам производителей.

В данном изобретении система автономной генерации, и способ зарядки аккумулятора электротранспортного средства, предполагает, что крутящий момент роторам синхронных генераторов, с n- числом статорных обмоток, сообщают жестко связанные с ними валы аксиально-поршневых гидромоторов, способных работать на давлении 450 бар, развивать крутящий момент до 6000 Нм, при частоте вращения до 5000 об\мин. Кинетическую энергию давления рабочей жидкости сообщает группа гидронасосов с регулируемым наклонным блоком, а запускающий импульс электроприводам насосов инициирует предварительно заряженная аккумуляторная батарея АКБ 15 которая в рабочем режиме работает как энергетический хаб.

Наибольшее увеличение отдаваемой мощности и крутящего момента на валу ротора генератора с возбуждением высококоэрцитивными постоянными магнитами (ВПМ), достигается применением магнитной сборки Хальбаха характерной тем, что намагниченные в радиальном, тангенциальном или диаметральном направлении ВПМ образуют удвоенный магнитный поток одного полюса в воздушном зазоре, и настолько же ослабленного противоположного полюса.

Уровень техники

Известна Зарядная система для электрического транспорта (патент РФ №2722894), где технический результат заключается в обеспечении необходимой мощности и энергии для работы системы в зоне отсутствия сети электрического тока за счет использования топливных элементов. Технический результат достигается тем, что предложенная система зарядных станций для электрического транспорта, содержащая один распределительный газопровод, соединяющий магистральный газопровод с одним топливным элементом, который последовательно соединен посредством токопроводящих линий с линией электропередач, с одной зарядной станцией, выполненной с возможностью подключения электрического транспорта.

Недостатком приведенного технического решения является невозможность его использования в местах, где отсутствует разветвленная инфраструктура газопроводов, что ограничивает его применение по существу.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является Система, и способ управления и контроля зарядным комплексом аккумулятора электротранспортного средства (патент РФ №2571847) где станция обмена энергией для аккумулятора электротранспортного средства содержит выход мощности для транспортного средства, порт обмена данными для определения способности транспортного средства заряжаться переменным или постоянным током и множество источников питания, которые включают в себя источник питания переменного тока и источник питания постоянного тока, а также контроллер для управлению мощностью.

Недостатком изложенного технического решения является происхождение первоисточника зарядного тока - это энергосиловая сеть, то есть обстоятельство, которое ограничивает возможности эксплуатации электротранспортных средств за пределами городского цикла.

Раскрытие изобретения

Назначение изобретения - предложить систему генерации и способ управления зарядкой батареи электротранспортного средства, устраняющие зависимость происхождения зарядного тока от промышленной энергетики в той части, где генерирующие мощности работают по типу сжигания ископаемых топливных ресурсов; предложить способ решения проблемы доступности зарядки аккумуляторной батареи электротранспортного средства, за пределами городского цикла в местах, где отсутствуют электрические сети общего пользования. Система генерации и способа зарядки батареи электротранспортного средства мобильна, допускает размещение на автодорогах федерального и регионального значения. Системы генерации и управления зарядкой связаны между собой сетью каналов сервисного обмена данными с помощью спутникового модема и оператора спутниковой связи, например «Иридиум», с глобальным 100% покрытием. Помимо основного назначения, реализация предлагаемого технического решения в мобильном исполнении, может быть использована во всех областях деятельности, где требуется электрическая энергия.

Для достижения технического результата предлагается система электромеханического преобразования энергии с замкнутым гидродинамическим циклом, с возможностью генерации переменного трехфазного напряжения двумя синхронными генераторами, крутящий момент которым сообщают гидромоторы, в напорной магистрали гидравлической схемы включенные параллельно, и где рабочая жидкость обладает свойствами антифриза.

Внешним воздействием электроприводы гидронасосов получают первоначальный электрический импульс от предварительно заряженной аккумуляторной батареи. Давление рабочей жидкости одномоментно приводит в работу два гидромотора, вал каждого из которых жестко связан с роторами двух генераторов, каждый из которых в режиме генерации работает на свою нагрузку. Управление генерацией и электромеханического преобразования энергии, передача накопительной зарядной мощности батарее электротранспортного средства, осуществляется и отслеживается в соответствии с управляющей логикой программного обеспечения, записанного в памяти системного программируемого контроллера верхнего уровня. Системный программируемый контроллер оснащен аналого-цифровым преобразователем (АЦП), таймером времени, компаратором аналоговых сигналов поступающих от датчиков, осуществляющих мониторинг устройств электромеханического преобразования, взаимной передачи энергии и замкнутого гидродинамического цикла. Ему подчинены программируемые логические контроллеры нижнего уровня, с возможностью сравнения действующего и опорного напряжения, формирования и передачи управляющих воздействий на группу исполнительных устройств, для осуществления процесса передачи энергии от одного устройства к другому непрерывно, в течении всего рабочего времени, и которое не может быть начато и завершено без вешнего вмешательства.

Предлагаемая совокупность устройств электромеханического преобразования энергии и способа управления зарядкой батареи электротранспортных средств содержат признаки новизны, промышленной применимости и изобретательского уровня.

Графический материал:

Фиг. 1 Мнемоническая схема преобразования энергии.

Фиг.2 Схема гидроприводов работающих в режиме замкнутого гидравлического цикла.

Фиг. 3 Схема управления группой насосов способом ПИД-регулирования.

Описание графического материала.

Фиг. 1 где буквами обозначено:

G1 и G2, генераторы, Т1 и Т2, трансформаторы, E+F+n, K+L+n- модули аккумуляторных батарей, где n- число элементов в модуле, R-трехфазный силовой ключ, S-трехфазный силовой ключ.

Цифрами обозначено:

1,6,12 - системный вычислительный программируемый контроллер и подчиненные ему контроллеры.

15, 16 - накопительная и расходная аккумуляторные батареи.

2 - электропиводы насосов.

3, 4, 14 - ивверторы тока и напряжения.

5 - многоканальный силовой ключ, 7, 8, 11, 13 - силовые ключи.

9, 10- порты подключения батареи электротранспортного средства.

Фиг. 1 представляет мнемоническую блок-схему причинно-следственных связей генерирующих, управляющих и исполнительных устройств, содержащих блок генерации переменного напряжения, включающих два синхронных генератора G1 и G2 с возбуждением высококоэрцитивными постоянными магнитами и многофазными статорными обмотками индуктивности, роторы которых приводятся во вращение двумя гидромоторами 21 и 24. Устройство содержит два повышающих трансформатора гальванической развязки Т1 и Т2, два силовых DC-AC инвертора 3,4, один АС-AD инвертор 14, трехфазный силовой ключ R, трехфазный силовой ключ S, группу силовых ключей 5,7,8,11,13, порты подключения батареи электротранспортного средства 9,10, две изначально заряженных аккумуляторных батарей АКБ 15,16, каждая из которых состоит из E+F+n и K+L+n модулей.

Первоисточником энергии запускающего импульса, инициируемого внешним воздействием, является предварительно заряженная АКБ 15, включающая (E+F+n) модулей, с возможностью в рабочем режиме передавать свою энергию зарядной емкости батарее электротранспортного средства по требованию, и быстрого перехода от режима передачи и обратно, к потреблению зарядной мощности. При этом исключается необходимость одновременности процессов генерации и потребления зарядной мощности, то есть, того основополагающего ограничения для обеспечения баланса мощностей, выраженного в законе сохранения энергии для электрической цепи, так как генератор G2 и конечный потребитель зарядной мощности- батарея электротранспортного средства не связаны между собой, и разделены энергетическим накопителем АКБ 15. Концепция стартового кратковременного импульса постоянного тока от первоисточника, известна в технике, и ранее использовалась заявителем. [7]

Назначение батареи АКБ 16, питать постоянным напряжением системный программируемый контроллер 1 и ему подчиненные контроллеры 6,12, устройства балансировки, устройства выполняющие управляющие и переключающие функции. Источником зарядного тока для АКБ 16 являются отпайки от вторичных обмоток трансформатора Т2. (Функции контроллера 12, AC-DC инвертора 14, силовых ключей 11,13 условно не описаны, линии питающих напряжений условно не показаны.) Контроллеры 6 и 12 содержат аналоговые программируемые компараторы, с частотой выборки примерно 2 Гц, оснащенные опорным напряжением, управляют системой активной балансировки от перезаряда и пере разряда аккумуляторных ячеек блоков и модулей, входящих в состав АКБ 15 и АКБ 16.

Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи при наличии достоинств, таких как, большой допуск уровня зарядного напряжения, большая емкость, широкий диапазон температур, имеют недостатки, такие как, высокий уровень саморазряда, относительно небольшое количество циклов заряда-разряда. В сравнении с свинцово-кислыми АКБ, литиевые аккумуляторные батареи имеют высокий уровень циклов заряда-разряда, низкий уровень саморазряда и высокую плотность электроэнергии на единицу объема. Существенный недостаток литиевых аккумуляторов это легко воспламеняемость жидких электролитов. Среди многих проектов в области технологий производства и совершенствования литией-ионных аккумуляторов можно выделить твердотельные аккумуляторы с твердым электролитом, с анодом из чистого кремния, безопасные в плане воспламеняемости, и более эффективные по удельной энергоемкости, с высокой скоростью заряда при низкой температуре, которые могут быть готовы к выходу на рынок в недалеком будущем. Рабочее напряжение аккумуляторной батареи электротранспортного средства составляет 400-450 В. В качестве стандарта для зарядки на постоянном токе принято напряжение 500-900 В, с учетом компенсации падения напряжения на фиксированной длине кабельного соединения с батарей электротранспортного средства.

Фиг. 2 где цифрами обозначено:

17 - насосная станция.

18 - электроуправляемый распределитель - регулятор.

19,20 - предохранительный клапан, обратный клапан.

21,24 - гидромоторы.

22,23- генераторы трехфазного напряжения.

26,27,28 - система подпитки рабочей жидкости.

25 - теплобменник.

Фиг. 2 поясняет организацию гидравлической схемы, где гидравлические линии высокого и низкого давления составляют систему с замкнутой циркуляцией рабочей жидкости, и где гидромоторы 21,24 включены параллельно и сообщают крутящий момент роторам генераторов 22 и 23. Кинетическую энергию рабочей жидкости сообщают аксиально-поршневые гидронасосы 17 объемного регулирования, организованных в группу по схеме «ведущий-ведомый», и предполагают автоматическое изменение числа насосов находящихся в работе, их параллельно-последовательное включение в работу, позволяющее создать насосные системы высокой энергоэффективности и функциональности, отвечающим постоянно изменяющимся условиям нагрузки. Электрогидравлическое управление ведущим насосом осуществляется посредством быстродействующего перепускного клапана (на схеме не показан), в составе электроуправляемого распределителя-регулятора мощности 18, с электронной системой контроля переменных (температуру, давление, момент силы, скорость потока). Соответствие заданным значениям переменных обеспечивается изменением частоты вращения электроприводного вала ведущего насоса, путем частотного регулирования питающего напряжения, позволяющего осуществлять мягкий пуск, снижать пусковые токи, исключить гидравлические удары. Гидравлическая схема включает в себя предохранительный клапан 19, обратный не управляемый клапан 20. Компенсацию утечек рабочей жидкости обеспечивается дополнительной гидросистемой подпитки, включающей насос подпитки 28, переливной клапан 26, поддерживающий постоянное давление подпитки в сливной магистрали, охлаждение рабочей жидкости осуществляет теплообменник 25. Избыток рабочей жидкости сбрасывается в бак 27. Начало вращения роторов генераторов требует большого крутящего момента (момент отрыва), величина которого определяет способность гидромотора запускать нагрузку. Частота вращения вала гидромотора зависит его рабочего объема и подачи насоса.

Фиг. 3 представляет схему управления электроприводами насосов на основе частотного преобразователя, включающего встроенный программируемый контроллер (ПИД)-регулирования, позволяющего выполнять выбор ведущего насоса, и за счет управления ведомыми насосами, по линиям прямых и обратных связей (условно не показаны), регулировать и поддерживать контроль заданных параметров крутящего момента, числа оборотов, давления и расхода рабочей жидкости в напорной магистрали. К аналоговым входам компаратора ПИД-регулирования подключены датчики температуры, давления, тензодатчик крутящего момента, датчик Холла контроля скорости потока рабочей жидкости. Пределы требуемых значений действующего трехфазного напряжения, тока, мощности, частоты и разности фаз, числа оборотов, задаются системным программируемым котроллером 1. Системный программируемый контроллер 1 сравнивает сигналы обратной связи с заданными логической программой значениями контролируемых параметров, и формирует управляющие сигналы преобразователю частоты, для увеличения или снижения частоты питающего напряжения электроприводов до тех пор, пока контролируемые параметры не приблизится к заданным значениям. Составляющие сигнала ПИД-регулирования - это сумма трех составляющих: пропорциональной, интегральной и дифференциальной. Результирующий сигнал на выходе ПИД-регулятора учитывает фактическую величину, заданное значение, разность значений и скорость изменения контролируемых характеристик. В числе заданных значений параметров, предусмотрена возможность, когда все элементы составляющих накопительные аккумуляторные батареи будут заряжены, и возникнет необходимость безопасно нейтрализовать энергию магнитного поля генераторов путем снижения числа оборотов роторов до того момента, когда силовой ключ разорвет зарядную цепь. Точность и скорость позиционирования, достигается подбором коэффициентов: Кр-пропорциональной, Ki-интегральной, Kd - дифференциальной составляющих.

В первом приближении коэффициенты определяются с помощью математической модели системы автоматического регулирования (САР), затем подбираются опытным путем, применительно к объекту. Применение в качестве ведущего аксиально-поршневого гидронасоса с регулируемым рабочим объемом за счет изменения угла между осью блока цилиндров и приводным валом позволяет осуществлять регулирование скорости вала гидромоторов в широких пределах. При последовательном включении ведущего и ведомого насосов их совместный напор суммируется, подача остается на уровне одного насоса. При параллельном включении ведущего и ведомого насосов их подача суммируется, напор остается на уровне одного насоса. Потенциал ПИД-регулирования позволяет расширить возможности для поддержания в замкнутой гидравлической системе заданных значений в напорной ее части.

Для достижения технического результата по генерации зарядной мощности и способу управления зарядкой батареи транспортного средства, необходима последовательность нижеследующих событий.

На момент пуска АКБ 15, АКБ 16 изначально заряжены, силовые ключи 5,7,8,11,13,R,S- нормально закрыты. Внешним воздействием системный программируемый контроллер 1, в соответствии с логически выстроенной последовательностью событий, инициирует запускающий импульс.

Событие 1 - запуск.

Для передачи запускающего импульса системный контроллер 1 своим управляющим воздействием переводит трехфазный силовой ключ R в положение «открыто», а подчиненный ему контроллер 6, переводит состояние многоканального силового ключа 5, в положение «открыто» для инвертора AC-DC 3.

Следствие события 1.

Предварительно заряженная АКБ 15 разряжается на силовой инвертор DC-AC 3, выходы по переменному напряжению которого соединены с преобразователем частоты ПИД-управления электроприводами насосов 2. Одномоментно контроллер 6 переводит силовой ключ 5 в положение «закрыто» для DC-AC 3, и в положение «открыто» для силового инвертора AC-DC4, и одномоментно же системный контроллер 1 закрывает трехфазный силовой ключ R, и открывает трехфазный силовой ключ S.

Событие 2.

Стартовый кратковременный импульс постоянного тока от первоисточника- АКБ15, длительность которого определяется емкостью первоисточника и потребляемой мощностью электропривода, силовой инвертор DC-AC3 преобразует в трехфазный переменный ток, который вызывает реакцию гидравлической системы, где кинетическая энергия рабочей жидкости приводит в действие гидромоторы 21,24, сообщающие крутящий момент роторам генераторов 22,23. Скорость передачи гидравлического импульса (давление рабочей жидкости, которое преобразуется в работу) в закрытых гидросистемах в радианном исчислении равна 10000 рад/сек2, в линейном- примерно 1200 мм/сек.

Следствие события 2.

Начало рабочего режима генерации трехфазного напряжения генератором G1, питающего электроприводы 2 насосов 17. Одномоментно генератор G2 начинает работу по генерации трехфазного напряжения для зарядки АКБ 15 и АКБ 16.

Уровень заряда каждого из модулей E+F+n АКБ 15 осуществляет контролер 6, относительно уровня значений зарядной емкости, предшествовавшего запуску устройства. Для передачи энергии зарядной мощности АКБ15, подключенной батарее электротранспортного средства, между интерфейсами котроллера 6 и электротранспортным средством организуется канал передачи данных, на основании которых устанавливается тип и текущее состояние батареи электротранспортного средства, при этом система допускает наращивание необходимой электрической мощности.

Управлением передачи энергии зарядной емкости от батареи АКБ15 батарее электротранспортного средства, выполняет системный вычислительный программируемый контроллер 1, который управляющим воздействием на подчиненный ему контроллер 6, открывает силовые ключи 5,7,8, с возможностью в процессе активной балансировки, переключать в режим зарядки ячейки и модули, отдавших энергию заряда, не зависимо от тех ячеек и модулей, одномоментно переключенных в режим передачи энергии заряда. При достижении зарядной емкости батареей электротранспортного средства более 80%, процесс передачи энергии зарядной емкости прерывается, модули АКБ15 переходят в режим дозарядки. По сравнению с другими способами, заряд постоянным током батареи электротранспортного средства занимает значительно меньше времени. Вычислительный модуль контроллера 1, по установленному каналу передачи данных, удостоверяет наличие зарядной мощности по заявленной скорости зарядки, от которой зависит стоимость услуги.

Мобильная система генерации, установленная в местах, удаленных от электрических сетей общего пользования, организованна по блочно-модульной схеме, размещена в климатическом контейнере на колесной платформе, и охвачена сетью потокового обмена данными с возможностью отображения геолокации, совершать банковские транзакции, удаленно контролировать показания подключенных датчиков, информировать о степени заряженности, отсутствии или наличии аварийной ситуации в системе генерации, или перегрева, перезаряда, переразряда накопительных аккумуляторных батарей.

Эксплуатация мобильной системы генерации и способ зарядки батареи электротранспортного средства не влечет экологических последствий.

Настоящее изобретение не ограничивается вышеизложенным описанием, и всегда возможны технологические и схемотехнические варианты, поэтому не достаточная обстоятельность изложения существа изобретения, не должна рассматриваться как ограничивающая объем охраны приоритета, который определяется прилагаемой формулой изобретения.

Литература:

1. A. Pycy. Импульсное преобразование тока. Часть 2. Журнал Радиолоцман, Июль 2017 г.

2. Деян Шрайбер. Силовые преобразовательные устройства. Журнал Компоненты и технологии, №2009 г.

3. Кевин Краузе. Современные системы накопления энергии. Журнал Control Engendering, Россия, опубликовано апрель 2020 г.

4. Энциклопедия АСУ ТП: 5. ПИД-регуляторы, АСУ ТП:6 Контроллеры.

5. Нестеренко Г.Б. Динамическое управление режимами Smart Crid с использованием накопителей энергии. Новосибирский государственный технический университет. Магистерская диссертация. 08.06.2018 г.

6. Густов Д.Ю. Гидравлика и приводы. Методические указания. Национальный исследовательский Московский Государственный университет. Москва 2020 г.

7. RU 104120 03. декабря 2010 г. Бурматов Е.П. Турбогенератор с замкнутым гидродинамическим циклом для передвижения электромобиля. с электротранспортным средством.

8. RU 2561826 09 октября 2015 г. Сидоренко О.И. Батарея электрических Накопителей энергии с распределенной аналитической системой управления.

Похожие патенты RU2797370C1

название год авторы номер документа
Устройство управления энергоснабжением для жилых домов, коммерческих и промышленных объектов с использованием сетевых, вспомогательных и возобновляемых источников электрической энергии и их комбинаций и способ интеллектуального управления подключением источников электроэнергии 2018
  • Ероховец Михаил Валерьевич
RU2692083C1
АВТОНОМНОЕ ПЕРЕНОСНОЕ УСТРОЙСТВО ИНДУКТИВНОЙ ЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ 2018
  • Земсков Антон Владимирович
  • Карпунин Павел Юрьевич
RU2695103C1
СИСТЕМА, УСТРОЙСТВА И СПОСОБ ЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРА ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА 2011
  • Бауман Крейн
RU2571847C2
МОДУЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА 2018
  • Зайнуллин Ильдар Фанильевич
  • Медведев Александр Андреевич
RU2695633C1
СИСТЕМА ЗАРЯДКИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И СПОСОБ ЗАРЯДКИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА 2011
  • Масуда Томокадзу
  • Хидака Тацуо
  • Самото Сумикадзу
  • Кание Наоки
  • Матида Киехито
  • Мацуда Кадзухико
RU2561162C1
Способ управления электроснабжением в микроэнергосистеме 2022
  • Волошин Александр Александрович
  • Волошин Евгений Александрович
  • Лебедев Андрей Анатольевич
  • Асмыкович Екатерина Борисовна
  • Дегтярев Дмитрий Алексеевич
RU2819135C1
Испытательный стенд для силовых преобразователей электроэнергии распределенных микроэнергосистем с альтернативными источниками энергии 2021
  • Абдуллин Артур Александрович
  • Воробьев Константин Александрович
  • Гурьянов Алексей Валерьевич
  • Денисов Константин Михайлович
  • Егоров Алексей Вадимович
  • Золов Павел Дмитриевич
  • Ловлин Сергей Юрьевич
  • Маматов Александр Геннадьевич
  • Поляков Николай Александрович
  • Смирнов Никита Александрович
RU2781673C1
МАЛОГАБАРИТНЫЙ ГУСЕНИЧНЫЙ ВЕЗДЕХОД С ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИЕЙ, ПОЛНОСТЬЮ РАСПОЛОЖЕННОЙ В ПОДГУСЕНИЧНОМ ПРОСТРАНСТВЕ 2023
  • Селезнев Сергей Александрович
RU2809167C1
МАЛОГАБАРИТНЫЙ ГУСЕНИЧНЫЙ ВЕЗДЕХОД С ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИЕЙ 2023
  • Селезнев Сергей Александрович
RU2811594C1
ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЗАРЯДНАЯ СТАНЦИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА 2023
  • Суворов Дмитрий Владимирович
  • Карабанов Андрей Сергеевич
  • Бардин Александр Иванович
  • Гололобов Герман Олегович
  • Владимиров Никита Игоревич
  • Борисов Константин Юрьевич
RU2813393C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 797 370 C1

Реферат патента 2023 года Система зарядки и способ управления зарядкой батареи электротранспортного средства

Группа изобретений относится к системе зарядки и способу управления зарядкой батареи электротранспортного средства. Станция обмена энергией для аккумулятора электротранспортного средства содержит: выход мощности для транспортного средства, порт обмена данными и множество источников питания. Порт обмена данными служит для определения способности транспортного средства заряжаться переменным или постоянным током. Система генерации зарядного тока содержит: два синхронных трехфазных генератора и замкнутую гидродинамическую систему. К напорной линии гидродинамической системы подключены два гидромотора, валы которых жестко связаны с роторами генераторов. Прохождение запускающего импульса осуществляет программируемый контроллер верхнего уровня в соответствии с управляющей логикой, где (→) - символ последовательности действий: многоходовой силовой ключ 5, → силовой DC-AC инвертор 3, → силовой трехфазный ключ R, → частотный преобразователь ПИД-регулирования. Статорные обмотки первого и второго генераторов подключены к первичным обмоткам двух трансформаторов гальванической развязки. Вторичные обмотки первого трансформатора подключены на входы силового трехфазного ключа S. Вторичные обмотки второго трансформатора подключены на вход силового AC-DC инвертора 4. Процесс генерации обоими генераторами начинается одновременно. Достигается реализация назначения. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула изобретения RU 2 797 370 C1

1. Система зарядки аккумулятора электротранспортного средства, где станция обмена энергией для аккумулятора электротранспортного средства содержит выход мощности для транспортного средства, порт обмена данными для определения способности транспортного средства заряжаться переменным или постоянным током и множество источников питания, отличающаяся тем, что система генерации зарядного тока состоит из двух синхронных трехфазных генераторов, содержит замкнутую гидродинамическую систему, где к напорной линии подключены два гидромотора, валы которых жестко связаны с роторами двух генераторов, а кинетическую энергию рабочей жидкости сообщают электроприводы насосов, организованных по схеме ведущий-ведомый, которые в момент запуска получают первоначальный электрический импульс от предварительно заряженной аккумуляторной батареи, состоящей из E+F+n модулей, где n - число элементов в модуле, при этом прохождение запускающего импульса осуществляет программируемый контроллер верхнего уровня, в соответствии с управляющей логикой, где (→) - символ последовательности действий: многоходовой силовой ключ (5), → силовой DC-AC инвертор (3), → силовой трехфазный ключ R, → частотный преобразователь ПИД-регулирования, а статорные обмотки первого и второго генераторов подключены к первичным обмоткам двух трансформаторов гальванической развязки, которые могут быть повышающими, а вторичные обмотки первого трансформатора подключены на входы силового трехфазного ключа S, при том что вторичные обмотки второго трансформатора подключены на вход силового AC-DC инвертора (4), при этом процесс генерации обоими генераторами начинается одновременно.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что гидравлический распределитель мощности управляется ПИД-регулятором, где исходные параметры регулирования задаются системным программируемым котроллером (1) верхнего уровня, а действующие значения регулируемых параметров сообщают датчики контроля переменных составляющих.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что воздействие запускающего импульса прекращается с момента переключения системным программируемым котроллером (1) трехфазных силовых ключей в положения R-закрыто, S-открыто, и где одномоментно начинается рабочий режим первого и второго генераторов.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что силовой AC-DC инвертор (14) подключен к отпайкам вторичных обмоток трансформатора Т2, первичные обмотки которого соединены со статорными обмотками второго генератора, а энергия зарядной емкости второй аккумуляторной батареи (16) является источником опорного напряжения, источником питания системных устройств, включающих датчики управления электромеханическим преобразованием энергии, датчики управления гидродинамическим процессом, переключающие устройства, устройства учета и хранения данных, с возможностью мониторинга рабочего состояния системы.

5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что является мобильной, организованной по блочно-модульной схеме, размещенной в климатическом контейнере на колесной платформе и охваченной сетью потокового обмена данными, с возможностью отображения геолокации, совершения банковских транзакций, удаленного контроля показаний подключенных датчиков, с возможностью информирования о степени заряженности накопителей энергии, отсутствии или наличии аварийной ситуации, при этом энергия зарядной емкости накопительной аккумуляторной батареи (15) передается батарее электротранспортного средства по требованию, при этом система допускает наращивание электрической мощности.

6. Способ управления зарядкой батареи электротранспортного средства, отличающийся тем, что реализован в виде программного обеспечения последовательности логических событий, записанных в ПЗУ системного программируемого контроллера (1) верхнего уровня, при этом управляющие воздействия, по результатам логических событий, совершают подчиненные ему программируемые контроллеры (6, 12) нижнего уровня, снабженные компараторами аналоговых сигналов, где по результатам измерений устройства балансировки в процессе заряда выравнивают напряжения аккумуляторных ячеек и модулей, входящих в состав накопительной батареи, при этом контроллеры (6, 12) имеют доступ к каждой ячейке и модулю, где отдавшие свою энергию заряда переключаются ими в режим заряда, независимо от тех ячеек и модулей, которые в этот момент времени отдают энергию заряда, а чередование заряда и передачи энергии заряда батарее электротранспортного средства поддерживается и совершается непрерывно, в течение всего рабочего времени, а рабочий режим может быть начат или закончен внешним воздействием.

7. Способ по п. 6, в котором управление контроллерами нижнего уровня осуществляется путем предварительно заданных параметров, относящихся к накопительной батарее и батарее электротранспортного средства.

8. Способ по п. 6, содержащий возможность управления выходом генераторов из рабочего режима до разрыва зарядной цепи.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2023 года RU2797370C1

US 9371008 B2, 21.06.2016
Зарядная система для электрического транспорта 2019
  • Григорьев Александр Сергеевич
  • Мельник Дмитрий Александрович
  • Лосев Остап Геннадьевич
RU2722894C1
Устройство для автоматического выключения привода лентопротяжного механизма магнитофона при воспроизведении звуковой записи 1954
  • Санин А.А.
SU104120A1
Зарядная станция для электрического транспорта 2018
  • Григорьев Александр Сергеевич
  • Григорьев Сергей Александрович
  • Мельник Дмитрий Александрович
  • Филимонов Михаил Николаевич
  • Лосев Остап Геннадьевич
RU2691386C1
БАТАРЕЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАКОПИТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ С РАСПРЕДЕЛЕННОЙ АНАЛИТИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ 2012
  • Сидоренко Олег Иванович
  • Подлипалин Владимир Александрович
  • Евсейкин Алексей Александрович
  • Бузаджи Светлана Владимировна
  • Полулях Наталия Андреевна
  • Дистранов Константин Сергеевич
  • Данилов Эдуард Евгеньевич
RU2561826C2

RU 2 797 370 C1

Авторы

Бурматов Евгений Петрович

Даты

2023-06-05Публикация

2021-12-23Подача