Зарядная станция для электромобилей
CHARGING STATION FOR ELECTRIC CARS

Изобретение относится к зарядной станции для зарядки нескольких электрических транспортных средств, в частности, для зарядки нескольких электромобилей.
Из уровня техники известна зарядная станция для зарядки нескольких электромобилей (патент RU 2750477, МПК H02J 7/04, опубл. 28.06.2021), соединенная в пункте подключения к сети с сетью электроснабжения, содержащая средство для получения электрической энергии из сети электроснабжения, несколько зарядных терминалов, в каждом случае для зарядки одного из электрических транспортных средств с использованием получаемой из сети электроснабжения электрической энергии, систему управления зарядной станцией.
При этом указанное техническое решение имеет ряд недостатков:
1. Зарядка электромобилей происходит сразу после подключения, вследствие чего могут возникать пиковые нагрузки и как следствие невозможность использования существующих электрических сетей, по причине их изношенности и отсутствующего запаса по мощности.
2. Принцип реализации зарядной станции - наличие встроенного электрического аккумулятора.
3. Осуществление зарядки только посредством постоянного тока.
4. Низкий коэффициент полезного использования одной зарядной станции с точки зрения простоя дорогостоящего оборудования, в момент, когда оно не используется, так как каждая зарядная станция содержит в своем составе дорогостоящие технические решения, которые не используются в момент простоя зарядной станции.
5. Высокая стоимость и низкая скорость развертывания.
Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение:
1. Повышение коэффициента полезного использования зарядных станций по времени.
2. Повышение скорости развертывания сети зарядных станций.
3. Возможность эффективного использования существующих электрических сетей без необходимости их модернизации для развертывания сети зарядных станций.
4. Снижение стоимости строительства и эксплуатации сети зарядных станций.
Технический результат - одновременное подключение нескольких электромобилей к одной электрозаправочной станции и распределение зарядной станцией ограниченной нагрузки между несколькими электромобилями.
Технический результат достигается тем, что 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, согласно изобретению, в одном корпусе зарядного терминала установлено нескольких силовых частей, по одной для каждого подключаемого электромобиля, при этом 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, и содержит не менее одного порта для подключения и зарядки электромобиля.
Эксплуатация зарядной станции осуществляется следующим образом. Получают электрическую энергию из сети электроснабжения, причем зарядной станцией управляют так, чтобы исключить пиковые нагрузки в часы наиболее высокой нагрузки на электрические сети; настраивают так, что подводимый уровень мощности заранее задан и не может быть превышен, а в случае попытки превышения заданного уровня мощности потребители отключаются или получают указание на снижение потребляемой мощности до момента, пока потребляемая мощность не вернется в требуемый диапазон, при этом распределяют потребляемую электромобилями мощность в один момент времени таким образом, что регулировка потребляемой мощности осуществляется на стороне электромобиля, на основе передаваемого pilot-сигнала от зарядной станции, а суммарная потребляемая мощность всех подключенных в одно время электромобилей была как можно ближе к заданному подводимому уровню мощности, для получения максимального коэффициента полезного использования.
По умолчанию электромобили распределяются в очередь, которая заряжается последовательно по принципу "первый вошел - первый вышел". Также возможно распределение потребляемой мощности между всеми подключенными электромобилями в одно и то же время, в таком случае силовой частью одновременно включается зарядка на все подключенные к зарядной станции электромобили, а мощность подаваемого заряда считается по формуле Nзар= Nобщ/количествово, где Nзар - мощность, подаваемая на каждый электромобиль, Nобщ - ограничение по подведенной мощности к зарядной станции, количество - число подключенных электромобилей в один момент времени.
При этом распределение нагрузки производит контроллер электрозаправочной станции за счет указания подключенным электромобилям верхней границы допустимого потребляемого тока по pilot протоколу. Исходя из преднастроенного порогового значения для приходящей электрической линии, контроллер электрозаправочной станции самостоятельно или по управляющему сигналу от сервера подает питание на следующие в очереди автомобили, зная текущее потребление и/или место в очереди каждого из подключенных электромобилей.
Сущность изобретения поясняется графическим материалом, где на фиг. 1 представлена схема электрозаправочной станции с подключением одного электроавтомобиля, фиг. 2 - схема подключения нескольких автомобилей.
Технический результат достигается при помощи размещения блока управления (1), обеспечивающего связь с электромобилями (2) по Pilot-сигналу (3) в одном корпусе с силовой частью (4), обеспечивающей подачу заряда переменным током (5). Pilot-сигнал (3) и подаваемый заряд переменным током (5) между электрозаправкой (6) и электромобилем (2) объединены и идут в одном силовом кабеле (7).
При этом в одном корпусе электрозаправки (6) может быть расположено более одной силовой части (4) для подключения к нескольким электромобилям (2) одновременно, силовые части (4) на входе имеют общую силовую шину (14), а блок управления (1) со своей стороны также поддерживает подключение к нескольким электромобилям (2) и управление процессом их зарядки в одно время (фиг.2).
При этом использование переменного тока (5), вместо постоянного, для зарядки электромобилей дает возможность существенно упростить силовую часть (4) станции и использовать симисторные коммутаторы (8) в своей реализации без ущерба функциональности и надежности устройства.
При этом реализация очереди и/или других сценариев работы, когда блок управления (1) преднастроен на ограниченную подведенную электрическую мощность (9), позволяет реализовать постоянный максимальный коэффициент полезного использования зарядной станции без создания пиковых нагрузок, которые могут вывести из строя изношенные электрические коммуникационные сети (10).
При этом размещение в одном корпусе электрозаправки (6) нескольких силовых частей (4), по одной для каждого подключаемого электромобиля, при этом имеющих одну общую точку подключения к электрической сети (11), позволяет сократить затраты на создание сети заправочных станций и повысить коэффициент полезного использования за счет того, что
- в момент простоя точки подключения электромобилей (13) из всего состава зарядной станции (6) простаивает лишь его небольшая часть, отвечающая за неиспользуемые в текущий момент времени точки подключения электромобилей (13) - симисторные коммутаторы (8), при этом весь остальной состав зарядной станции полностью задействован.
- подведенная линия имеет высокий коэффициент полезного использования и для каждой новой точки подключения электромобиля (13) не нужно прокладывать новый кабель питания (12) и организовывать точку подключения (11) к электрическим коммуникационным сетям (10) .
При этом благодаря преднастройке блока управления (1) весь функционал, позволяющий эффективно использовать электрические коммуникационные сети (10) без их модификации, сохраняется даже при автономном режиме работы, без связи с сервером (13).
При этом, благодаря снижению стоимости пусконаладочных и монтажных работ для организации нескольких зарядных пунктов расположенных в непосредственной близости друг от друга, возрастает скорость развертывания новых зарядных станций одновременно со снижением капитальных затрат.