ЗАРЯДНАЯ СТАНЦИЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТА

Полезная модель относится к электротехнике, а именно, к зарядным устройствам и предназначена для зарядки электроэнергией аккумуляторных батарей, находящихся в электротранспорте, в частности, в электромобилях.
Известна «Станция зарядки электромобилей» (патент ПМ №119694, публ. 27.08, 2012 г, B60L 1/00). Станция содержит накопитель электроэнергии, устройство для соединения накопителя с электромобилем, устройство для учета выданной мощности. Накопитель энергии смонтирован на газостатических опорах и размещен в углублении, выполненном в грунте.
Известно «Зарядное устройство» (патент ПМ №93595, публ. 27.04.2010 г, H02J 7/35). Устройство включает солнечную батарею, набор адаптеров для подсоединения различных электронных приборов, аккумуляторную батарею, индикатор оптимального положения солнечной батареи относительно источника света, подключенный к аккумуляторной батарее, носитель информации, использующий флэш-память для хранения данных и подключаемый к компьютеру или иному считывающему устройству.
Наиболее близким (прототип) по функциональному назначению и технической сущности к предлагаемому техническому решению является «Устройство для зарядки электромобиля в суровых климатических условиях» (патент ПМ №117233, публ. 20.06, 2012 г, H02J 7/00)
Устройство представляет собой металлический корпус, во внутренней полости которого расположены связанные между собой исполнительный модуль, соединенный с розеткой для подключения зарядного кабеля электротранспорта, смонтированной на внешней поверхности корпуса, управляющий модуль, средство для определения факта подключения зарядного кабеля, приемо-передающий модуль, устройство защитного отключения подачи электричества.
Электромобиль относится к экологически чистым видам транспорта.
В последнее время, учитывая сложную экологическую обстановку в больших мегаполисах (загрязнение атмосферы городов выхлопными газами автомобилей), огромное внимание уделяется экологически чистым видам транспорта, в частности, электромобилям. Для нормального функционирования электромобилей требуется их периодическая подзарядка. Поэтому возникает необходимость в улучшении и расширении функциональных возможностей известных зарядных устройств, позволяющих частным лицам свободно осуществлять зарядку своего электротранспорта без специального работника, без специальной подготовки и без наличия специального допуска к работе с электроустановками и дополнительных затрат времени.
Указанные выше известные устройства предназначены для зарядки электромобилей, но имеют узкие возможности использования, т.е. конструкция этих устройств устроена так, что частный пользователь - физическое лицо не имеет возможности самостоятельно использовать данные устройства для зарядки своего электромобиля.
Технической задачей заявленной полезной модели является повышение степени автоматизации использования зарядного устройства и обеспечение максимально-возможной безопасности при эксплуатации в любых погодных условиях.
Технический результат достигается тем, что в конструкцию зарядной станции для электротранспорта, представляющую собой металлический корпус, во внутренней полости которого расположены связанные между собой исполнительный модуль, соединенный с розеткой для подключения зарядного кабеля электротранспорта, смонтированной на внешней поверхности корпуса, управляющий модуль, средство для определения факта подключения зарядного кабеля, приемо-передающий модуль, устройство защитного отключения подачи электричества, введены устройство идентификации пользователя, предназначенное для считывания данных с индивидуальной карты пользователя, датчики перемещения и наклона корпуса станции, светодиодный модуль внешней индикации состояния станции, автоматические выключатели для защиты от перегрузок и коротких замыканий, счетчик электроэнергии, предназначенный для измерения показателей качества электроэнергии, источник автономного питания, управляющий модуль выполнен в виде связанных между собой блока управления и блока анализа поступающей информации, приемопередающий модуль состоит из соединенных между собой блока интерфейса и модема, устройство идентификации пользователя связано с блоком управления управляющего модуля, датчик перемещения и наклона корпуса станции связан с блоком управления управляющего модуля через блок интерфейса приемо-передающего модуля и блок анализа поступающей информации управляющего модуля, модем приемопередающего модуля снабжен автономным источником питания, светодиодный модуль внешней индикации состояния станции связан с блоком управления управляющего модуля, на внешней поверхности корпуса выполнено гнездо для индивидуальной карты пользователя, связанное с устройством идентификации пользователя, и расположен светодиодный модуль внешней индикации состояния станции.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 -внешний вид зарядной станции, на фиг.2 - функциональная блок-схема.
Зарядная станция содержит корпус 1, во внутренней полости которого расположены исполнительный модуль 2, управляющий модуль 3, приемо-передающий модуль 4, устройство защитного отключения подачи электричества (на чертеже не показано), средство для определения факта подключения зарядного кабеля 5 электротранспорта (на чертеже не показано), связанное с управляющим модулем 3, устройство идентификации пользователя 6, датчики перемещения и наклона корпуса станции 7, предназначенные для контроля и регистрации механического воздействия на корпус 1 зарядной станции.
Устройство защитного отключения (на чертеже не показано) применяется для защиты людей от поражения электрическим током и для предотвращения возникновения пожара по причине появления тока утечки электропроводки.
Устройство идентификации пользователя 6 необходимо для предоставления услуги по зарядке электротранспорта только тем пользователем, которые зарегистрированы в сети и имеют достаточно средств на личном счету для получения такой услуги
Станция включает светодиодный модуль 8 внешней индикации состояния станции, связанный с управляющим модулем 3, световое табло 9 которого смонтировано на внешней поверхности корпуса 1 зарядной станции. В светодиодном модуле 8 различают три цвета, характеризующих состояние зарядной станции: зеленый - станция готова к работе, синий - станция заряжает электротранспорт, красный - станция выведена из эксплуатации.
Исполнительный модуль 2 соединен с управляющим модулем 3 и с розеткой 10, предназначенной для подключения зарядного кабеля 5 электротранспорта к зарядной станции.
Управляющий модуль 3 выполнен в виде соединенных между собой блока управления 11 и блока анализа поступающей информации 12.
Приемо-передающий модуль 4 состоит из соединенных между собой блока интерфейса 13 и модема 14, которые через сеть интернет 15 связаны с удаленным сервером 16 программного комплекса по управлению сетью зарядных станций.
Устройство идентификации пользователя 6 связано с блоком управления 11 управляющего модуля 3. Датчики перемещения и наклона корпуса 7 станции связаны с розеткой 10 для подключения зарядного кабеля 5 электротранспорта через блок интерфейса 13 приемо-передающего модуля 4, блок анализа поступающей информации 12 и блок управления 11 управляющего модуля 3.
Модем 14 приемо-передающего модуля 4 снабжен автономным источником питания, например, аккумуляторной батареей (на чертеже не показано), который позволяет в случае отключения или пропадания напряжения в электрической сети сохранить и передать всю необходимую информацию о состоянии зарядной станции перед аварией и о самой аварии через «сеть» интернет 15 на удаленный сервер 16.
На внешней поверхности корпуса 1 станции расположено гнездо 17 для индивидуальной карты пользователя, связанное с устройство идентификации пользователя 6.
Станция также включает (на чертеже не показано) автоматические выключатели, предназначенные для защиты электрических установок от перегрузок и короткого замыкания, а также для нечастых включений и отключений электрических цепей, и счетчик электроэнергии, предназначенный для измерения качества электроэнергии, поступающей на зарядную станцию. Счетчик измеряет до 15 показателей поступающей в зарядную станцию электроэнергии в процессе зарядки электротранспорта, в том числе потребляемую электроэнергию, активную и реактивную мощности и т.д., передает полученные значения показателей на управляющий модуль 3, откуда посредством приемо-передающего модуля 4 по беспроводному интерфейсу 14 передаются на удаленный сервер 16 для дальнейшей обработки, учета и принятия диспетчерских управляющих решений. Такое решение необходимо для обеспечения возможности автоматического технологического управления зарядной станцией на основе данных о состоянии питающей электросети: перекос потребления по фазам, превышение реактивной составляющей заданного порога и т.д.
Зарядная станция работает следующим образом.
При использовании зарядной станции для заряда батарей электротранспорта пользователю необходимо подключить электротранспорт посредством зарядного кабеля 5 к розетке 10 зарядной станции. Управляющий модуль 3 по функциональным контактам средства для определения факта подключения зарядного кабеля 5 к розетке 10 зарядной станции (на чертеже не показано) получает сигналы о соответствующих подключениях. При отсутствии хоть одного из сигналов от функциональных контактов напряжение на розетку 10 не поступит.
Далее пользователь вводит в гнездо 17 устройства идентификации пользователя 6 карту пользователя для идентификации данных о пользователе.
При вводе карты в гнездо 17 устройства идентификации 6 (считывающего устройства) информация о пользователе с карты поступает на управляющий модуль 3. Далее с управляющего модуля 3 сигнал поступает на блок интерфейса 13 приемо-передающего модуля 4, где после преобразования поступает на модем 14 и далее через сеть интернет 15 на удаленный сервер 16.
Программный комплекс по управлению сетью зарядных станций получает эту информацию, проводит их проверку (регистрация в сети, достаточность средств на счету для получения услуги в минимальном объеме) и отправляет на зарядную станцию ответ, зависящий от результатов проверки. Ответ через модем 14 и блок интерфейса 13 приемо-передающего модуля 4 поступает на управляющий модуль 3, который и сформирует управляющие сигналы на исполнительный модуль 2 зарядной станции.
При положительном ответе удаленного сервера 16 после извлечения карточки пользователя из гнезда 17 светодиодный модуль внешней индикации состояния зарядной станции переключается с мигающего красного цвета на синий. При этом питание поступает на обмотку управляющего модуля 2 и своими контактами замыкает цепь подачи питания на розетку 10. Индикатор статуса желтым цветом-«заряд» обозначает начало процесса зарядки.
При отрицательном ответе удаленного сервера 16 после извлечения карточки пользователя индикатор состояния зарядной станции продолжит мигать красным цветом, что и будет обозначать отсутствие одного из выше перечисленных критериев проверки.
Последовательность «идентификация пользователя подключение электромобиля к зарядной станции» может быть произвольной, т.к. она не влияет на безопасность пользователя. Система определяет наличие соединения между зарядной станцией и электромобилем и только после этого, при разрешении от сервера 16 на зарядку, подаст питание на розетку 10.
В процессе зарядки зарядная станция с помощью встроенного счетчика электроэнергии измеряет до 15 электрических параметров(в том числе потребляемую электроэнергию, активную и реактивную мощности и т.д.) и передает их на удаленный сервер 16 для дальнейшей обработки, учета и принятия диспетчерских управляющих решений.
По окончании процесса заряда, при снижении тока в нагрузке ниже порогового значения, индикатор синего цвета начнет мигать.
Для окончания процесса заряда необходимо повторно ввести карту пользователя в гнездо 17 устройства идентификации пользователя 6 (считывающего устройства). После того, как пользователь повторно пройдет идентификацию, управляющий модуль 3 снимет питание с управляющей катушки исполнительного модуля 2, что приведет к обесточиванию розетки 10, тем самым прекращая зарядку электромобиля и давая возможность пользователю отключить зарядный кабель. Зарядная сессия завершена.
При механическом воздействии на корпус 1 зарядная станция работает следующим образом
В предлагаемой зарядной станции установлены датчики перемещения или наклона корпуса 1 станции. Информация по трем координатам с этих датчиков передается на блок интерфейса 13 приемопередающего модуля 4, который в свою очередь передает ее на блок анализа поступающей информации 12 управляющего модуля 3, а с него на блок управления 11 этого модуля. Управляющий модуль 3 выдает сигнал блокировки станции (снимает питание с розетки 10) и меняет цвет индикатора состояния станции, на красный. При отсутствии дальнейших воздействий заправочная станция переходит в рабочий режим через 5 мин (Время реакции на возмущение и время перехода в рабочий режим, программируемые параметры)
Предлагаемая конструкция полезной модели обеспечивает возможность автоматического технологического управления зарядной станции, доступ к зарядке конечного потребителя посредством индивидуальной карты пользователя, программируемое время работы с учетом анализа пиковых нагрузок городской электросети.
Таким образом, предлагаемое техническое решение полностью отвечает поставленной технической задаче, а именно, повышение степени автоматизации использования зарядного устройства и удобство эксплуатации путем расширения возможностей использования.