СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЗАРЯДНЫМИ СТАНЦИЯМИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ Российский патент 2025 года по МПК B60L53/60 

Изобретение относится к области управления зарядными станциями для электромобилей, в частности к системе управления зарядной нагрузкой для каждой зарядной станции, входящей в систему.

Для жилых комплексов пропускная способность распределительной сети определяется за счет электроэнергии домашних хозяйств, но с популяризацией новых электрических транспортных средств, необходимость балансировки зарядной нагрузки становится все более очевидной, в связи с низкой пропускной способностью сети распределения электроэнергии. В настоящее время в жилых комплексах принята упорядоченная схема зарядки, а именно в зарядном устройстве устанавливается период времени от пика до спада, когда пик использования мощности вынужденно не позволяет заряжать электрическое транспортное средство, соответственно время зарядки электроавтомобиля откладывается до периода времени спада спроса на электроэнергию.

Текущий уровень техники (например, патенты CN114040355, CN116022029, CN109866648) не учитывает нестандартные условия использования энергосетей, например, снижение спроса на выделение мощности из-за погодных условий в традиционный период пикового использования электроэнергии, либо, наоборот, во время дождей, праздников или иных климатических или социальных факторов в жилых домах может наступить пик подачи электроэнергии, и, таким образом, легко может возникнуть перегрузка распределительных мощностей, что приведет к проблемам с безопасностью.

Для решения указанной проблемы настоящее изобретение предоставляет систему интеллектуального контроля и управления зарядной нагрузкой с функцией балансировки фиксированной нагрузки с доступной мощностью с помощью внешнего датчика тока.

Технический результат заявленной системы заключается в возможности отслеживать выделяемую мощность для каждого электромобиля и динамически изменяться в процессе зарядки, с целью поддержки энергопотребления других зарядных станций и учетов пиковых нагрузок электросетей.

Заявленный технический результат достигается за счет системы управления электрозарядными станциями для электромобилей, включающей головной контроллер верхнего уровня и группу зарядных станций, подсоединенных к головному контроллеру посредством сетевого коммутатора через локальную вычислительную сеть, а головной контроллер верхнего уровня соединен беспроводным соединением с внешним центральным сервером по протоколу OCPP через Wi-Fi или мобильную связь LTE/3G, при этом головной контроллер выполнен с возможностью динамической балансировки фиксированной нагрузки с доступной мощностью посредством внешнего датчика тока, установленного на каждую фазу ввода автоматического выключателя зарядной станции, и выполненного с возможностью передачи информации головному контроллеру с помощью Wi-Fi , протокола RS-485 или M-bus.

С помощью предлагаемой системы можно реализовать трехфазную динамическую балансировку мощности распределительной сети за счет мониторинга данных о потреблении электроэнергии, может быть обеспечена информационная поддержка и основа для принятия решений при последующем планировании, обновлении и модернизации сети распределения электроэнергии, кроме того повышается безопасность использования электроэнергии в сети распределения электроэнергии жилых комплексов.

Далее решение поясняется ссылками на фиг.1, где показана схема системы управления зарядными станциями для электромобилей.

Система содержит центральный сервер 1 с облачной платформой, соединенный по протоколу OCPP через Wi-Fi, Ethernet или мобильную связь LTE/3G с головным контроллером 2, который, в свою очередь, соединен с каждой зарядной станцией системы посредством сетевого коммутатора Центральный сервер используется в качестве пункта сбора информации и интеллектуального командного центра управления зарядкой, а мощность зарядки зарядной станции 4 регулируется и контролируется головным контроллером 2 посредством сбора данных от датчика тока 6, подключенного к каждой фазе выключателя 5.

Облачная платформа установлена на центральном сервере системы управления зарядкой и, соответственно, находится в коммуникационном соединении с головным контроллером, облачная платформа выдает инструкции по регулированию выдаваемой мощности потребителю, например, удаленное включение питания, резервное включение питания и дистанционное регулирование мощности зарядки.

Каждая зарядная станция содержит автоматический выключатель и подключенный к каждой фазе датчик тока, снабженный каналом локальной связи с головным контроллером.

Система управления используется для поэтапного регулирования нагрузки на энергопотребление, когда пропускная способность распределительной сети недостаточна в пиковый период потребления электроэнергии жилыми комплексами, так что предпочтительно обеспечивается жизненная потребность жителей в электроэнергии, или мощность зарядного устройства регулируется и контролируется, когда нагрузка на зарядную специальную линию превышает номинальную проектную мощность, и предотвращается пожароопасный случай, вызванный чрезмерно высокой нагрузкой на зарядную специальную линию. В зависимости от состояния зарядки электрического транспортного средства с помощью алгоритма планирования рассчитывается оптимальное решение для зарядки, а потребности владельца транспортного средства в поездке удовлетворяются с помощью максимальной программы. Таким образом, благодаря облачной платформе, установленной на центральном сервере, дистанционное управление со стороны зарядки, со стороны линии и со стороны области платформы может быть реализовано с помощью таких устройств, как мобильный телефон, компьютер и портативный компьютер.

Работает система следующим образом.

После подключения электромобиля к зарядной станции и старта зарядной сессии происходит выделение активной мощности. На вводном кабеле на каждую фазу монтируются датчики тока, позволяющие отслеживать проходящий ток электропотребителей. В конфигурации головного контроллера создается правило выделяемой мощности для зарядных станций электромобилю. При подключении дополнительных потребителей к энергосистеме и превышении заданного порога мощности датчик тока сообщает через протокол RS-485 или M-Bus головному контроллеру о необходимости уменьшить зарядный ток сессии, либо произвести перераспределение нагрузки между соседними зарядными станциями, в зависимости от установленного правила. По окончании сессии одной или нескольких зарядных станций датчик тока фиксирует уменьшение проходящего тока в системе, и головной контроллер перераспределяет свободную мощность на других потребителей.

Пример осуществления изобретения.

Установлены четыре зарядные станции на парковке общего пользования. Для каждой зарядной станции через головной контроллер сконфигурирована максимальная допустимая зарядная мощность в 22кВт. На внешнюю линию сети, от которой подключены зарядные станции и другие потребители электроэнергии, выделено 240кВт (с учетом резерва сети в 40кВт). При четырех одновременных зарядных сессиях электромобилей общее потребление равно 88кВт. Во время пиковых нагрузок (подключение бытовых приборов, внешнего освещения и т.д.) может возникнуть дефицит свободной электроэнергии с превышением выделенной мощности в 240кВт. После достижения максимальной нагрузки на внешней линии сети датчик тока сигнализирует головному контроллеру о приближение критической точки. Головной контроллер по описанному правилу начинает понижать допустимую мощность каждой зарядной станции, (зарядная станция №1 - 10кВт, Зарядная станция №2 - 10кВт, Зарядная станция №3 - 10кВт Зарядная станция №4 - 10кВт) сохраняя необходимый резерв сети в 40кВт. Сконфигурировать правило балансировки мощности в головном контроллере можно с выбором приоритета зарядных станций. Пример такой балансировки: зарядная станция №1 - 22кВт, Зарядная станция №2 - 6кВт, Зарядная станция №3 - 6кВт Зарядная станция №4 - 6кВт. Зарядная станция №1 - окончила зарядную сессию, освободив дополнительную мощность. Произошло динамическое перераспределение мощности: Зарядная станция №2 - 13кВт, Зарядная станция №3 - 13кВт Зарядная станция №4 - 13кВт.

Изобретение относится к системе управления электрозарядными станциями для электромобилей. Система включает головной контроллер верхнего уровня и группу зарядных станций, подсоединенных к головному контроллеру посредством сетевого коммутатора через локальную вычислительную сеть. Головной контроллер верхнего уровня соединен беспроводным соединением с внешним центральным сервером по протоколу ОСРР через Wi-Fi или мобильную связь LTE/3G. Головной контроллер выполнен с возможностью динамической балансировки нагрузки с доступной мощностью посредством внешнего датчика тока. Датчик установлен на каждую фазу ввода автоматического выключателя зарядной станции и выполнен с возможностью передачи информации головному контроллеру с помощью Wi-Fi, протокола RS-485 или M-Bus. Достигается реализация возможности отслеживать выделяемую мощность для каждого электромобиля и динамически изменяться в процессе зарядки с целью поддержки энергопотребления других зарядных станций и учетов пиковых нагрузок электросетей. 1 ил.

Система управления электрозарядными станциями для электромобилей, включающая головной контроллер верхнего уровня и группу зарядных станций, подсоединенных к головному контроллеру посредством сетевого коммутатора через локальную вычислительную сеть, а головной контроллер верхнего уровня соединен беспроводным соединением с внешним центральным сервером по протоколу ОСРР через Wi-Fi или мобильную связь LTE/3G, при этом головной контроллер выполнен с возможностью динамической балансировки нагрузки с доступной мощностью посредством внешнего датчика тока, установленного на каждую фазу ввода автоматического выключателя зарядной станции и выполненного с возможностью передачи информации головному контроллеру с помощью Wi-Fi, протокола RS-485 или M-Bus.