Способ зарядки посредством блока управления зарядной станцией электромобиля Российский патент 2024 года по МПК B60L53/60 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Заявленное изобретение относится к области электротехники, а именно к способам для управления и/или мониторинга зарядными станциями электромобилей.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Способы, подобные заявленному известны из уровня техники, например, из описания к патенту на изобретение зарядная станция для электромобилей (см. RU 2778134 C1, опубл. 15.08.2022). Зарядная станция для электромобилей содержит зарядный терминал для зарядки по крайней мере одного электрического транспортного средства с использованием получаемой из сети электроснабжения электрической энергии, средство для получения электрической энергии из сети электроснабжения - силовую часть, блок управления зарядной станцией, при этом в одном корпусе зарядного терминала установлено нескольких силовых частей, имеющих одну общую точку подключения к электрической сети, через общую шину, а также блок управления, содержащий контроллер, выполненный с возможностью одновременного установления соединения с несколькими электромобилями по pilot протоколу, включая управление допустимой потребляемой мощностью, которое осуществляется на стороне электромобиля, но управляется с блока управления терминала зарядной станции, а силовая часть выполнена с возможностью подключать и отключать подачу питания одновременно на несколько электромобилей за счет реализации на симисторных коммутаторах. Размещение в одном корпусе электрозаправки нескольких силовых частей, по одной для каждого подключаемого электромобиля, при этом имеющих одну общую точку подключения к электрической сети, позволяет сократить затраты на создание сети заправочных станций и повысить коэффициент полезного использования за счет того, что в момент простоя точки подключения электромобилей из всего состава зарядной станции простаивает лишь его небольшая часть, отвечающая за неиспользуемые в текущий момент времени точки подключения электромобилей - симисторные коммутаторы, при этом весь остальной состав зарядной станции полностью задействован; подведенная линия имеет высокий коэффициент полезного использования и для каждой новой точки подключения электромобиля не нужно прокладывать новый кабель питания и организовывать точку подключения к электрическим коммуникационным сетям. При этом благодаря преднастройке блока управления весь функционал, позволяющий эффективно использовать электрические коммуникационные сети без их модификации, сохраняется даже при автономном режиме работы, без связи с сервером.

Недостатком указанного выше аналога является то, что может применяться только один протокол соединения.

Наиболее близким аналогом по мнению заявителя является способ, известный из из описания к патенту устройство для управления зарядными станциями электромобилей (см. RU 164365 U1, опубл. 27.08.2016), которое включает в себя сервер, выполненный с возможностью соединения с блоками управления зарядными станциями посредством объединенной сети; сервер включает в себя модуль обмена данными с блоками управления зарядными станциями, который соединен с модулем хранения базы данных зарядных станций, который соединен с модулем управления зарядными станциями, отличающееся тем, что модуль управления зарядными станциями включает в себя модуль обмена данными с пользователями зарядными станциями, который соединен с модулем хранения базы данных пользователей зарядными станциями, а модуль управления зарядными станциями включает в себя блок управления группами зарядных станций. Устройство для управления зарядными станциями электромобилей работает следующим образом.

Этап А1. Пользователь с помощью клиентского устройства и посредством объединенной сети 3 соединяется с сервером 1.

Этап А2. Пользователь первый раз проходит регистрацию, чтобы потом через модуль приема данных от пользователей зарядными станциями иметь возможность доступа к модулю хранения базы данных пользователей зарядными станциями и к модулю управления зарядными станциями.

Сервер может обеспечивать пользователю специальный интерфейс, который может состоять из карты с иконками, определяющими расположение зарядных станций. Иконки могут быть различных цветов. Клик на иконке может показывать детальную информацию по зарядным станциям. В зависимости от увеличения на карте зарядные станции могут «схлопываться» в группы для удобства просмотра. Интерфейс может иметь меню поиска с параметрами, также иметь раздел для регистрации и личного кабинета. В личном кабинете можно управлять своими данными, карточками, автомобилями, настраивать оповещения, управлять счетом, смотреть статистику, производить резервирование зарядной станции

Этап A3. Передают данные с зарядных станций и с клиентских устройств на сервер.

Этап А4. Производят мониторинг зарядных станций с целью контроля и статистической обработки данных, а также производят управление, при необходимости, например, отклонении некоторых параметров от нормы. Среди прочего могут быть выполнены следующие подэтапы:

Этап А41. Этап создания, удаления и редактирования информации о зарядных станциях, а также добавления карточки зарядной станции.

Этап А42. Этап добавления пользователей зарядными станциями с разными правами доступа и детальной информацией о них, а также

Этап А43. Этап управления тарифами

Этап А44. Этап управления группами зарядных станций

Этап А45. Этап учета сим-карт для зарядных станций с детальной информацией

Этап А46. Этап построения базовых отчетов по использованию зарядной станицей

Этап А47. Этап построения графика загруженности и использования зарядной станции.

Этап А48 Этап построения графика потребляемой мощности по группам зарядных станций.

Этап А49. Этап управления медиа контентом зарядной станции.

Этап А50. Этап ведения книги учета зарядной станции.

Этап А51. Этап добавления стилей для возможности изменения внешнего вида пользовательского интерфейса.

Этап А52. Этап оповещения пользователей зарядной станции с помощью писем электронной почты, СМС-рассылки.

Предложенный аналог несмотря на то, что обладает свойством управления зарядным устройством через Интернет, не имеет возможности управлять устройством зарядки с переключением постоянного тока на переменный, и как следствие не является универсальным.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Данное изобретение направлено на решение технической проблемы, связанной созданием универсального, простого в пользовании способа зарядки посредством блока управления зарядной станцией для электромобилей.

Техническим результатом изобретения является расширение возможностей применения блока управления зарядной станцией для электромобилей.

Технический результат достигается посредством способа зарядки посредством блока управления зарядной станцией электромобилей, включающего два варианта зарядки: медленной АС зарядки и быстрой DC зарядки.

Способ зарядки характеризуется тем, что переключение АС/ DC зарядки проводят в разъеме управления АС зарядкой, при этом обмен информацией контроллера зарядной станции с электромобилем осуществляют ШИМ сигналом, скважностью задают максимально разрешенный ток зарядки электромобиля, который устанавливает электромобиль но не более максимально разрешенного зарядной станцией, измерением напряжения зарядная станция определяет подключение кабельной сборки к электромобилю и готовность к зарядке, при подключении кабельной сборки напряжение через резистор напряжение падает до предельного значения, по готовности к зарядке электромобиль замыкает ключ и напряжение на падает до критического значения, после детектирования критического значения и разрешения со стороны сервера контроллер замыкает контактор и начинается процесс подачи тока, при зарядке постоянным током процессом подачи энергии полностью управляет зарядная станция, контроллер передает команды AC/DC преобразователю, чтобы тот, в свою очередь устанавливал необходимые напряжение и ток.

В предпочтительном варианте исполнения предельное значение составляет +9В.

В предпочтительном варианте исполнения критическое значение составляет +6В.

В одном из вариантов выполнения в процессе зарядки контролируют ток утечки, а также фактический ток заряда.

В одном из вариантов выполнения управление AC/DC преобразователем осуществляется по CAN шине.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКОВ

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых:

Фиг.1 – схема последовательности соединений;

Фиг.2 – схема подключения зарядной станции к электромобилю.

На фиг.1, 2 позиции означают следующее:

1-11 – последовательность соединений;

12 – контакт Control Pilot;

13 – резистор;

14 – ключ.

ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Cпособ зарядки посредством блока управления зарядной станцией электромобилей включает два варианта зарядки: медленной АС зарядки и быстрой DC зарядки. Переключение АС/ DC зарядки проводят в разъеме управления АС зарядкой. Обмен информацией контроллера зарядной станции с электромобилем (ЭТ) осуществляется ШИМ сигналом (контакт Control Pilot (CP))(12) +-12В с частотой 1кГц. Скважностью задается максимально разрешенный ток зарядки ЭТ. Ток зарядки устанавливает ЭТ, но не более максимально разрешенного зарядной станцией. Измерением напряжения Va зарядная станция определяет подключение кабельной сборки к ЭТ и готовность к зарядке. При подключении кабельной сборки напряжение через резистор (установлен в ЭТ) (13) падает до +9В, по готовности к зарядке ЭТ замыкает ключ (14) и напряжение на Va падает до +6В.

После детектирования +6В и разрешения со стороны сервера контроллер замыкает контактор и начинается процесс подачи тока. В процессе зарядки обязательно должен контролироваться ток утечки, а также фактический ток заряда. Для этого можно использовать счетчик электроэнергии с функцией анализатора параметров сети с интерфейсом RS485.

Останавливается зарядка по следующим событиям: разрыв контакта Proximity Plug (кабель извлечен), напряжение на CP 0В, 12В или -12В, превышен ток утечки, разомкнут ключ S2 со стороны автомобиля (батарея заряжена), запрет со стороны сервера, нажата кнопка аварийной остановки (если она установлена).

Описание последовательности соединений, представленных на фиг.1

1. ЭТ отсоединен - полное напряжение генератора оборудования источника питания (ОИПЭТ) измеряют при Va (см. рисунок А.1). Сигнал генератора Vg равен напряжению +12 В постоянного тока.

2. Кабельная сборка соединена с ЭТ и ОИПЭТ. Система контроля обнаружила сигнал 9 В, измеренный относительно Va. Напряжение сигнала Vg от генератора может быть устойчивого состояния +12 В постоянного тока или ±12 В, частота сигнала 1 кГц - по таблице А.1, ОИПЭТ доступно для подачи энергии.

3. ОИПЭТ способно передавать энергию и указывает допустимый ток для ЭТ циклом режима по табл.А.5. Наличие диода D при подаче сигнала 12 В, дает дополнительную гарантию появления сигнала 9 В, указывающий о подсоединении ЭТ.

4. Замыкание S2 указывает на функцию, что ЭТ может получать энергию. Требований по времени для замыкания (состояние Вкл.) нет.

5. ОИПЭТ замыкает цепь. Время замыкания выключателя может задаваться другими условиями (оплата, обмен информацией). Если состояние D обнаружено, выключатель может замкнуться только при соблюдении требований к вентиляции.

6. ЭТ получает зарядный ток. Время и величина зарядного тока определяет ОИПЭТ. Ток должен не превысить указанный циклом режима.

7. Внешний запрос на снижение энергии. Такой запрос может происходить как от состояния батареи, так и от ручной установки на ОИПЭТ. ОИПЭТ регулирует запрос тока до указанного циклом режима.

8. Конец зарядки - решение принимает ОИПЭТ.

9. ОИПЭТ делает запрос на отсоединение. Это может быть результатом размыкания контакта приближения.

10. ОИПЭТ обнаруживает состояние В (созданное размыканием S2 на ЭТ) и размыкает контактор.

11. Полное снятие кабельной сборки с ЭТ или ОИПЭТ и появление сигнала 12 В.

Возможно два варианта соединения кабельной сборки с зарядной станцией: стационарное или разъемное. Контакт Proximity Plug используется для определения подключения кабельной сборки к зарядной станции в случае разъемного соединения, а также для считывания значения кодирующего сопротивления (Rc, находится в штекере кабельной сборки), определяющего максимально допустимый ток кабельной сборки. В стационарном варианте подключения контакт Proximity Plug не используется.

В случае разъемного соединения на зарядной станции устанавливается розетка. В зависимости от модели розетка может быть также оснащена актуатором блокировки кабеля (есть варианты на 12 и 24 вольта, ток до 1.5А) на время зарядки и термосопротивлением (обычно используется PT1000) для контроля нагрева соединения розетки зарядной станции и кабельной сборки.

При зарядке постоянным током процессом подачи энергии полностью управляет зарядная станция. Контроллер в этом случае должен передавать команды AC/DC преобразователю, чтобы тот, в свою очередь устанавливал необходимые напряжение и ток. Управление AC/DC преобразователем осуществляется по CAN шине.

ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРИМЕНЕНИЕ

Предложенный способ зарядки блоком управления зарядной станцией для электромобилей может быть использован для автоматической зарядки электромобилей.

Изобретение относится к способу зарядки посредством блока управления зарядной станцией электромобилей. Способ включает медленную АС зарядку и быструю DC зарядку. Переключение АС/DC зарядки проводят в разъеме управления АС зарядкой. Обмен информацией контроллера зарядной станции с электромобилем осуществляют ШИМ-сигналом. Скважностью задают максимально разрешенный ток зарядки электромобиля. Ток зарядки задают не более максимально разрешенного зарядной станцией. Измерением напряжения зарядная станция определяет подключение кабельной сборки к электромобилю и готовность к зарядке. При подключении кабельной сборки, напряжение через резистор падает до предельного значения. По готовности к зарядке электромобиль замыкает ключ и напряжение падает до критического значения. После детектирования критического значения и разрешения со стороны сервера, контроллер замыкает контактор и начинается процесс подачи тока. При зарядке постоянным током, процессом подачи энергии полностью управляет зарядная станция. Контроллер передает команды AC/DC преобразователю, чтобы тот, в свою очередь, устанавливал необходимые напряжение и ток. Достигается расширение возможностей применения блока управления зарядной станцией для электромобилей. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ зарядки посредством блока управления зарядной станцией электромобилей, включающий два варианта зарядки: медленной АС зарядки и быстрой DC зарядки, отличающийся тем, что переключение АС/DC зарядки проводят в разъеме управления АС зарядкой, при этом обмен информацией контроллера зарядной станции с электромобилем осуществляют ШИМ-сигналом, скважностью задают максимально разрешенный ток зарядки электромобиля, который устанавливает электромобиль, но не более максимально разрешенного зарядной станцией, измерением напряжения зарядная станция определяет подключение кабельной сборки к электромобилю и готовность к зарядке, при подключении кабельной сборки напряжение через резистор падает до предельного значения, по готовности к зарядке электромобиль замыкает ключ и напряжение падает до критического значения, после детектирования критического значения и разрешения со стороны сервера, контроллер замыкает контактор и начинается процесс подачи тока, при зарядке постоянным током процессом подачи энергии полностью управляет зарядная станция, контроллер передает команды AC/DC преобразователю, чтобы тот, в свою очередь, устанавливал необходимые напряжение и ток.

2. Способ зарядки по п.1, отличающийся тем, что предельное значение составляет +9В.

3. Способ зарядки по п.1, отличающийся тем, что критическое значение составляет +6В.

4. Способ зарядки по п.1, отличающийся тем, что в процессе зарядки контролируют ток утечки, а также фактический ток заряда.

5. Способ зарядки по п.1, отличающийся тем, что управление AC/DC преобразователем осуществляется по CAN шине.