Prenosný nabíjací zdroj na nabíjanie elektromobilov

Číslo patentu: U 7548

Dátum: 05.09.2016

Autori: Majdán Ľuboš, Hulík Eduard

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Technické riešenie sa týka oblasti energetiky (batérie, výroba elektriny z obnoviteľných zdrojov) a automobilizmu (nabíjanie elektromobilov).Doteraj ší stav technikyV súčasnom období (2015) sa stále viac začínajú vyrábať a presadzovať automobily s elektrickým alebo hybridným pohonom. Automobily s elektrickým pohonom so zdrojom elektriny akumulovanej v batériách zabudovaných v automobile majú v súčasnosti dojazd medzi 100 až 500 km a vyžadujú nabíjanie batérií. Dlžka dojazdu je závislá na technickom riešení, použitých batériách v automobile a v neposlednej miere aj na teplote vonkajšieho vzduchu.Nabíjanie batérií je pre svoju dĺžku a dostupnosť v súčasnosti najslabším miestom tohto ekologického spôsobu dopravu. Dĺžka nabíjania na plnú kapacim batérií dosahuje až 8 hodín, pri dobíjaní na 80 kapacitu sa tento čas dá skrátiť na približne 20 minút, v závislosti na inštalovanej kapacite batérií a spôsobe nabíjania(jednoduché nabíjanie - single Charger, alebo duálne nabíjanie - dual Charger, striedavý alebo jednosmerný elektrický prúd). Z pohľadu dostupnosti je možné uskutočniť nabíjanie hlavne v domácnostiach alebo sídlach firiem počas noci. Pri cestovaní v závislosti na inštalovanej kapacita je potrebné počas dlhšej jazdy uskutočniť jedno zrýchlené nabitie až viac zrýchlených nabití na 80 kapacity. Sieť inštalovaných nabíjacích staníc v Európe je pomerne riedka, ešte redšia je v krajinách strednej a východnej Európy.Ďalšou rozvijajúcou sa možnosťou je výmena vybitých batérii, napr. na čerpacích staniciach formou kus za kus, čo je ale spojené s vybudovaním potrebnej náročnej infraštruktúry.V dokumentoch JP 2003102104 A 2003-04-04 a US 2004124711 A 2004-07-01 sú opísané prenosné nabíjacie zdroje na nabíjanie elektromobilov, zariadenia majú prenosnú konštrukciu a je ich možné prevážať nákladným automobilom. Nevýhodou systémov je, že samotná konštrukcia zariadenia môže byť finančne náročná zariadenia tiež nemajú vyriešený systém fakturácie, tepelnú reguláciu, ani protipožiarny systém.Uvedený nedostatok možno v úplnej miere odstrániť zariadením podľa tohto technického riešenia. Výho dy tohto riešenia sú hlavne- absencia klasického povoľovacieho procesu stavby- rýchla možnosť inštalácie a uvedenia do prevádzky nabíj acej stanice - cca 1 hod- prenosnosť celého kontajnera na prípadné miesto s vyšším využitím- podpora ekologického spôsobu dopravy spolu s ekologickou výrobou elektrinyPrenosný nabíjací zdroj na nabíjanie elektromobilov s prednostným dopĺňaním energie z obnoviteľného zdroja pozostáva z prenosného kontajnera (napr. lodného kontajnera), ktorý má na prednej stene nabíj acie zásuvky - konektory a monitor, ďalej pozostáva z rozkladacej strechy s fotovoltickýrni článkami a vetemou turbínou, pričom vnútri kontajnera sú rozmiestnené batérie na akumuláciu elektrickej energie, riadiaca jednotka na meranie a reguláciu, fakturačný systém, striedač jednosmerného/striedavého elektrického prúdu,protipožiarny systém a vykurovací a vetrací systém.Prenosný kontajner je realizovaný v dvoch veľkostiach - väčšej pre zdroj nezávislý od vonkajšej elektrickej siete a menšej na kombináciu obnoviteľných zdrojov energie a pripojenia na vonkajšiu sieť v miestach jej dostupnosti. Možné sú rôzne kombinácie kontajnerov na optimalizované modulárne zvýšenie výkonu podľa vývoja budúceho odberu.Prenosný nabíjací zdroj má nainštalované účelové kombinácie najviac využívaných jednosmerných alebo striedavých (prípadne kombinovaných) typov pripojovacích zásuviek - konektorov.Pre Európu sa použije typ 2 v kombinácii s inými systémami. Použité systémy môžu byť nasledovnéJednosmerný IEC 62196-3 Kombinovaný IEC 62196-3 Striedavý GB part 2Jednosmerný GB part 3/IEC 62196-3Z hľadiska výkonu sa nabĺj acia stanica člení- do 22 kW/32 A na striedavý prúd (AC) s druhom konektorov16 A 5 kolíková červená 3-fázová zásuvka 11 kW/nabĺjacia stanica do 11 kW AC 32 A 5 kolfková červená 3-fázová zásuvka 22 kW/nabĺj acia stanica do 22 kW AC- nad 22 kW/32 A na jednosmerný prúd (DC)CHAdeMO od 40 kW Combo CCS (Combined Charging System) od 60 kW. Supercharger so zásuvkami typu 2 od 135 kWFotovoltické články sú inštalované s výkonom 6 až 12 kW a sú rozmiestnené po celej streche kontajneraa na časti bočných stien s rozlohou 30 - 60 m 2.Batérie na akumuláciu vyrobenej elektrickej energie pozostávajú zo stohovateľných batérií umiestnených vnútri kontajnera s kapacitou 400 až 900 kWh.Fakturačný a platobný systém je realizovaný bezhotovostne prostredníctvom SMS on-line platobného systému.Prevádzku zariadenia automaticky zabezpečuje riadiaca jednotka na meranie a reguláciu na báze počítača s operačným systémom, ktorá je umiestnená vnútri kontajnera a ktorá je prepojená s ostatnými zariadeniami pomocou siete a štandardných komunikačných protokolov. Riadiaca jednotka na meranie a reguláciu riadi a zaznamenáva potrebné dáta zo všetkých zariadení a umožňuje pripojenie dotykového informačného panelu,ktorý slúži aj na obsluhu zákazníka. Riadiaca jednotka na meranie a reguláciu zároveň signalizuje aj prípadné poruchy niektorých zariadení alebo systému ako celku.Prehľad obrázkov na výkresochNa obrázku 1 je typická vonkajšia konfigurácia prenosného nabĺj acieho zdroja na obrázku 2 je pôdorysné riešenie vnútra prenosného nabíj acieho zdroja a na obrázku 3 je základná schéma zapojenia častí prenosného nabíjacieho zdroja.Prenosný zdroj na nabíjanie elektromobilov je inštalovaný v prenosnom kontajneri l (napr. lodnom) spolu s batériami 5 ako zdrojom, dobíjanie batérii 5 je zabezpečené bud z obnoviteľných zdrojov (nainštalované fotovoltické panely g na rozkladacej streche 4 a stenách prenosného kontajnera l, a/alebo veterné turbíny i), alebo pomocou pripojenia na jestvujúcu elektrickú sieť v okolí, resp. kombináciou obnoviteľných zdrojov a elektrickej siete. Batérie 5 v prenosnom kontajneri l sú prednostné dobíjané z obnoviteľných zdrojov a iba v prípade potreby vyššej kapacity sa na nabíjanie využije aj externé pripojenie na elektrickú sieť.Celé riešenie pozostáva z nasledovných komponentov- Prenosný kontajner l ako základňa na rozmiestnenie technológie- Fotovoltické články g a veterné turbíny g ako zdroj elektrickej energie na rozkladacej streche 4- Batérie 5 na akumuláciu elektrickej energie- Nabĺjacie zásuvky à určené na nabíjanie batérií 5 prenosného kontajnera l a nabíjacie zásuvky Q- Dotykový informačný panel 11 a obslužný monitor 5Prenosný kontajner l (napr. lodný) je uvažovaný v 2 modulárnych veľkostiach, väčšia - 40 DC s rozmermi š X v X d 2438 X 2895 X 13556 mm pre zdroj nezávislý od vonkajšej elektrickej siete, a menšia veľkosť - 20 DC s rozmermi š X v X d 2438 X 2591 X 6058 mm na kombináciu obnoviteľných zdrojov a pripojenia na vonkajšiu sieť v miestach jej dostupnosti.Skratka kontajnera DC/DRY FREIGHT CONTAINER STEEL/ určuje jeho typové zaradenie, to znamená, že kontajner je oceľový a je určený na skladovanie alebo prepravu suchých a pevných tovarov a materiálov.Fotovoltické články g sú uvažované s elektrickým výkonom ( 280 W/mz) a s inštalovaním na celej rozkladacej streche 4 prenosného kontajnera l a na časti bočných stien (celkom 30 - 60 m 2 podľa typu prenosného kontajnera l). Inštalovaný výkon bude predstavovať 6 až 12 kW.Veterné turbíny Q sú uvažované ako doplnkový zdroj s výkonom do 3 kW.Batérie Q na uskladnenie vyrobenej elektrickej energie predpokladajú stohovateľné batérie á umiestnené vnútri prenosného kontajnera l s kapacitou 400 až 900 kWh. Prevádzková teplota batérií Q sa uvažuje -5 °C až 40 °C, pri nižších teplotách je prenosný kontajner l elektricky vykurovaný, pri vyšších teplotách je vetraný. Batérie Q sú vymeniteľné a umožňujú pri plnej kapacite nabitie minimálne 10 elektromobilov.Striedač § (invertor) pre jednosmerný/striedavý elektrický prúd - je potrebný iba pre elektromobily nabíjané striedavým zdrojom.Riadiaca jednotka Q na meranie a reguláciu reguluje a kontroluje samotný priebeh nabíjania a zároveň vykonáva fakturačné meranie.Nabíjacia stanica n 1 á nainštalované min. 2 najčastejšie využívané typy pripojovacích zásuviek Q na nabíjanie elektromobilov, a to- 2 ks typ striedavý IEC 62196-2 Európa- 2 ks typ jednosmerný IEC 62196-3 EurópaFakturačný a platobný systém Z je realizovaný bezhotovostne prostredníctvom SMS on-line platobného systému. Zákazník pomocou voľne stiahnuteľnej aplikácie v mobilnom telefóne zadá na predvolené číslo požadované odberané množstvo elektrickej energie a odoslaním SMS odošle objednávku a súhlas s platbou za toto množstvo energie. Výšku platby na základe aktuálnych cien stanoví aplikácia, ktorá zároveň vodičovi signalizuje aj najbližšiu dostupnú nabíjaciu stanicu. SMS je interne spracovaná (cez mobilného operátora, agregátor a platformu pre mobilné platby), následne prebehne autorizácia transakcie. V prípade úspešnosti transakcie fakturačný a platobný systém Z zároveň odošle opäť prostredníctvom SMS zákazníkovi prístupový kód a faktúru. Alternatívne je možné túto obslužnú sekvenciu vykonať aj na dotykovom informačnom paneli g umiestnenom na prenosnom kontajneri l a platba sa opäť uskutočňuje prostredníctvom SMS. Po pripojení k zásuvke Q na nabíjanie elektromobilov a zadaní príslušného prístupového kódu riadiaca jednotka Q na meranie a reguláciu začne samotný proces nabíjania elektromobilu - prenosu objednaného a zaplateného množstva elektrickej energie.Prevádzku zariadenia zabezpečuje automaticky riadiaca jednotka Q na meranie a reguláciu na báze počítača s operačným systémom, ktorá je umiestnená vnútri prenosného kontajnera l a ktorá je prepojená s ostatnými zariadeniami pomocou siete a štandardných komunikačných protokolov. Riadiaca jednotka Q na meranie a reguláciu riadi a zaznamenáva potrebné dáta zo všetkých zariadení a umožňuje pripojenie dotykového informačného panelu 11, ktorý slúži aj na obsluhu zákazníka.Riadiaca jednotka Q na meranie a reguláciu zároveň signalizuje aj prípadné poruchy niektorých zariadení alebo systému ako celku.Priemyselná využiteľnosť spočíva v rozmiestnení kontajnerov na rozhodujúcich cestných ťahoch v lokalitách jestvujúcich čerpacích staníc alebo aj na miestach odpočinkových staníc, resp. parkoviskách veľkých obchodných reťazcov, kde by zariadenia slúžili na základe jednoduchej SMS platby na dobitie batérií elektromobilov.Výhodou predkladaného riešenia je flexibilita, mobilita a modularita takýchto zdrojov a ich veľmi rýchla inštalácia, bez potreby zložitého povoľovacieho procesu. Zároveň je zariadenie modulárne, čo sa týka veľkosti zdroja (typ kontajnera), aj čo sa týka veľkosti výkonu (podľa počtu batérií a počtu inštalovaných fotovoltických panelov a veterných turbín).l. Prenosný nabíjací zdroj na nabíjanie elektromobilov, V y z n a č uj ú c i s a t ý m , že pozostáva z prenosného kontajnera (1), ktorý má na prednej stene nabíjacie zásuvky (Za), určené na nabíjanie batérií(5) prenosného kontajnera (l) a nabíjacie zásuvky (Zb) na nabíjanie elektromobilov, prenosný kontajner (1) obsahuje dotykový informačný panel (l l), obslužný monitor (3), rozkladaciu strechu (4) s fotovoltickými článkami (4.1) a veternú turbínu (4.2), pričom vnútri prenosného kontajnera (l) sú rozmiestnené batérie (5) na akumuláciu elektrickej energie, riadiaca jednotka (6) na meranie a reguláciu, fakturačný a platobný systém2. Prenosný nabijací zdroj na nabíjanie elektromobilov podľa nároku 1, V y z n a č u j ú ci S a t ý m , že prenosný kontajner (l) je realizovaný s rozmermi 2438 x 2895 X 13556 mm pre zdroj nezávislý od vonkajšej elektrickej siete a s rozmermi 2438 X 2591 x 6058 mm na kombináciu obnoviteľných zdrojov energie a pripojenia na vonkajšiu sieť v miestach jej dostupnosti.3. Prenosný nabíjacĺ zdroj na nabíjanie elektromobilov podľa nároku l, V y z n a č u j ú ci s a t ý m , že fotovoltické články (4.1) sú inštalované s výkonom 6 až 12 kW a sú rozmiestnené po celej rozkladacej streche (4) prenosného kontajnera (1) a na Časti bočných stien s rozlohou 30 - 60 m 2.4. Prenosný nabíjacĺ zdroj na nabíjanie elektromobilov podľa nároku 1 a 4, V y z n a č u j ú c i s a t ý m , že batérie (5) pozostávajú zo stohovateľných batérií a kapacita batérií (5) je 400 až 900 kWh.5. Prenosný nabíjací zdroj na nabíjanie elektromobilov podľa ľubovoľného z nárokov 1 až S, V y z n a č u j ú c i s a t ý m , že fakturačný a platobný systém (7) je realizovaný bezhotovostne prostredníctvom SMS on-line platobného systému.

MPK / Značky

MPK: H02J 7/32

Značky: prenosný, zdroj, elektromobilov, nabíjací, nabíjanie

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/7-u7548-prenosny-nabijaci-zdroj-na-nabijanie-elektromobilov.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Prenosný nabíjací zdroj na nabíjanie elektromobilov</a>

Podobne patenty