RU197676U1

RU197676U1 - Electric vehicle charging station

Info

Publication number: RU197676U1
Application number: RU2019144976U
Authority: RU
Inventors: Сергей Викторович Никитин; Александр Иванович Бардин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Силовая электроника"
Priority date: 2019-12-30
Filing date: 2019-12-30
Publication date: 2020-05-21

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к зарядным устройствам и может быть использована для зарядки тяговых аккумуляторов электротранспорта, в частности, электромобилей. Технический результат направлен на расширение функциональных возможностей станции путем обеспечения ее мобильности. Технический результат достигается тем, что в станции заряда электромобилей, содержащей корпус, мультистандартный блок контроля зарядки, силовой блок, панель управления и индикации, зарядный разъем, введен разъем питания панельного типа, расположенный на корпусе станции, а зарядный разъем, также панельного типа, расположен на корпусе станции и сконфигурирован таким образом, что обеспечивает возможность подключения зарядного кабеля любого нужного для заряжаемого электромобиля стандарта. 2 ил.The utility model relates to the field of electrical engineering, namely to chargers and can be used to charge traction batteries of electric vehicles, in particular electric vehicles. The technical result is aimed at expanding the functionality of the station by ensuring its mobility. The technical result is achieved by the fact that in the electric vehicle charging station comprising a housing, a multi-standard charging control unit, a power unit, a control and indication panel, a charging connector, a panel-type power connector located on the station housing is introduced, and a charging connector, also of a panel type, is located on the station building and is configured in such a way that provides the ability to connect a charging cable of any standard required for a charged electric vehicle. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к зарядным устройствам и может быть использована для зарядки тяговых аккумуляторов электротранспорта, в частности, электромобилей.The utility model relates to the field of electrical engineering, namely to chargers and can be used to charge traction batteries of electric vehicles, in particular electric vehicles.

Известны зарядные станции электромобилей, которые осуществляют зарядку вида 2 и 3 (Mode 2 и 3) (https://ev-avto.ru/electricheskie/zaryadnye-stancii-dlya-elektromobiley-tipy-i-ih-osobennosti; https://vengo-trade.ru/product/zaryadnaya-stantsiya-chago-pro-evf-100/) согласно ГОСТ Р МЭК 61851-1 (IEC 61851-1). В этих станциях нет силового преобразователя переменного напряжения в постоянное, которое должно подаваться непосредственно на батарею аккумуляторов. Станция подключает электромобиль к сети переменного тока однофазной или трехфазной через стандартный разъем - розетку формата Туре 2, а заряд батарей осуществляется бортовым зарядным устройством самого электромобиля. Недостатком таких станций является большое время заряда - до 10-15 часов, поскольку используется бортовое зарядное устройство, имеющее невысокую мощность (3-10 кВт), а емкость тяговых батарей - несколько десятков кВт-часов в зависимости от модели электромобиля. Такие зарядные станции называют «медленными». Хотя многие из них (трехфазные) позволяют выдавать на борт от сети установленную мощность до 22-25 кВт, а некоторые до 44 кВт, но потребляемая электромобилем мощность заряда, а, следовательно, и время заряда, определяются мощностью бортового зарядного устройства. Электромобиль способен использовать лишь небольшую часть возможностей станции по мощности.There are known charging stations for electric vehicles that charge type 2 and 3 (Mode 2 and 3) (https://ev-avto.ru/electricheskie/zaryadnye-stancii-dlya-elektromobiley-tipy-i-ih-osobennosti; https: / /vengo-trade.ru/product/zaryadnaya-stantsiya-chago-pro-evf-100/) according to GOST R IEC 61851-1 (IEC 61851-1). In these stations there is no AC to DC power converter that must be supplied directly to the battery. The station connects the electric vehicle to a single-phase or three-phase AC network through a standard connector - a Ture 2 format socket, and the batteries are charged by the on-board charger of the electric vehicle itself. The disadvantage of such stations is the long charging time - up to 10-15 hours, since an on-board charger with a low power (3-10 kW) is used, and the capacity of the traction batteries is several tens of kW-hours, depending on the model of the electric car. Such charging stations are called “slow”. Although many of them (three-phase) allow to deliver onboard power from the network up to 22-25 kW, and some up to 44 kW, the electric power consumed by the electric vehicle, and therefore the charging time, is determined by the power of the onboard charger. The electric car is able to use only a small part of the station's power capabilities.

Известны «быстрые» зарядные станции электромобилей, которые осуществляют зарядку постоянным током вида 4 (Mode 4) (https://vengo-trade.ru/product/zaryadnaya-stantsiya-ensto-chago-power-4in1-dlya-elektromobiley/) согласно ГОСТ Р МЭК 61851-1 (IEC 61851-1). Станции вида 4 имеют в своем составе мощный силовой ACDC-преобразователь переменного напряжения сети питания в постоянное напряжение, которое в режиме зарядки подается непосредственно на тяговую батарею электромобиля, минуя бортовое зарядное устройство. Мощность ACDC-преобразователя станции существенно больше бортового зарядного устройства, что позволяет вести заряд большим током и существенно сократить время заряда.There are known “fast” charging stations of electric vehicles that charge with a direct current of type 4 (Mode 4) (https://vengo-trade.ru/product/zaryadnaya-stantsiya-ensto-chago-power-4in1-dlya-elektromobiley/) according to GOST R IEC 61851-1 (IEC 61851-1). Stations of type 4 incorporate a powerful power ACDC-converter of alternating voltage of the power supply network into direct voltage, which in charging mode is supplied directly to the traction battery of an electric vehicle, bypassing the on-board charger. The power of the ACDC converter of the station is significantly greater than the on-board charger, which allows charging with high current and significantly reducing the charge time.

Согласно IEC 61851-23 в электромобилях разных производителей реализованы разные протоколы управления зарядкой Mode 4: CCS, CHAdeMO или GB/T. Разъемы для подключения зарядного кабеля к электромобилю также отличаются конструкцией. Так электромобиль стандарта CCS может зарядиться в режиме быстрой зарядки только от станции, поддерживающей такой протокол и оснащенной соответствующим зарядным кабелем. То же касается и CHAdeMO, и GB/T.According to IEC 61851-23, electric vehicles of different manufacturers implement different Mode 4 charging control protocols: CCS, CHAdeMO or GB / T. The connectors for connecting the charging cable to the electric vehicle also differ in design. So an electric vehicle of the CCS standard can be charged in fast charging mode only from a station that supports such a protocol and equipped with an appropriate charging cable. The same goes for CHAdeMO and GB / T.

Ближайшим аналогом является станция зарядки электромобилей постоянным током, содержащая корпус, мультистандартный блок контроля зарядки, силовой блок, панель управления и индикации, зарядный разъем (патент РФ на полезную модель №149860, МПК H02J 7/0). Указанная станция предназначена для работы только в стационарном состоянии в месте ее монтажа, т.к. станция имеет в своем составе зарядные кабели с разъемами отдельно для каждого стандарта зарядки по Mode 4 (CCS, CHAdeMO, …), входной питающий разъем отсутствует, подводящий кабель питания монтируется на неразъемное соединение внутри станции. Оперативное перемещение станции в процессе эксплуатации не предусмотрено, что и определяет ее основной недостаток - отсутствие мобильности, невозможность взять с собой в дорогу и подключить в любом месте, где есть трехфазная розетка или станция Mode 3 с розеткой Туре 2.The closest analogue is a DC electric vehicle charging station containing a housing, a multi-standard charging control unit, a power unit, a control and display panel, a charging connector (RF patent for utility model No. 149860, IPC H02J 7/0). The specified station is designed to work only in a stationary state at the place of its installation, because the station incorporates charging cables with connectors separately for each charging standard according to Mode 4 (CCS, CHAdeMO, ...), there is no input power connector, the power supply cable is mounted on a one-piece connection inside the station. Operational movement of the station during operation is not provided, which determines its main drawback - lack of mobility, inability to take with you on the road and connect in any place where there is a three-phase outlet or Mode 3 station with a Ture 2 outlet.

Технический результат направлен на расширение функциональных возможностей станции путем обеспечения ее мобильности.The technical result is aimed at expanding the functionality of the station by ensuring its mobility.

Технический результат достигается тем, что в станции заряда электромобилей, содержащей корпус, мультистандартный блок контроля зарядки, силовой блок, панель управления и индикации, зарядный разъем, введен разъем питания панельного типа, расположенный на корпусе станции, а зарядный разъем, также панельного типа, расположен на корпусе станции и сконфигурирован таким образом, что обеспечивает возможность подключения зарядного кабеля любого нужного для заряжаемого электромобиля стандарта.The technical result is achieved by the fact that in the electric vehicle charging station comprising a housing, a multi-standard charging control unit, a power unit, a control and indication panel, a charging connector, a panel type power connector located on the station body is inserted, and a charging connector, also of a panel type, is located on the station case and is configured in such a way that provides the ability to connect a charging cable of any standard required for a charged electric vehicle.

Заявляемая полезная модель поясняется чертежами. На фиг.1 представлена функциональная схема зарядной станции.The inventive utility model is illustrated by drawings. Figure 1 presents the functional diagram of the charging station.

Показанная на фиг. 1 станция для зарядки электромобилей 100, содержит корпус 101, мультистандартный блок контроля зарядки 102, силовой блок 103, панель управления и индикации 104, зарядный разъем 105, разъем питания 106.Shown in FIG. 1 electric vehicle charging station 100, comprises a housing 101, a multi-standard charging control unit 102, a power unit 103, a control and display panel 104, a charging connector 105, a power connector 106.

На фиг. 2 показаны варианты подключения станции к трехфазной сети или к станции Mode 3 и электромобиля - к станции. Станция 100 может быть подключена к сети питания двумя способами: с помощью трехфазного кабеля питания 203 через трехфазную розетку 201, либо к станции Mode 3 с помощью кабеля 204 через стандартный разъем 202 - розетку формата Туре 2. В обоих случаях используется панельный разъем питания 106 станции. Электромобиль стандарта зарядки CCS 208 подключается к зарядному разъему 105 станции с помощью зарядного кабеля CCS 205. Электромобиль стандарта зарядки CHAdeMO 209 подключается к зарядному разъему 105 станции с помощью зарядного кабеля CHAdeMO 206. Электромобиль стандарта зарядки GB/T 210 подключается к зарядному разъему 105 станции с помощью зарядного кабеля GB/T 207.In FIG. Figure 2 shows the options for connecting the station to a three-phase network or to a Mode 3 station and an electric vehicle to a station. Station 100 can be connected to the power network in two ways: using a three-phase power cable 203 through a three-phase outlet 201, or to a Mode 3 station using a cable 204 through a standard connector 202 - a Ture 2 socket. In both cases, a panel power connector 106 of the station is used . An electric vehicle of the charging standard CCS 208 is connected to the charging terminal 105 of the station using a charging cable CCS 205. An electric vehicle of the standard of charging CHAdeMO 209 is connected to the charging terminal 105 of the station using a charging cable CHAdeMO 206. An electric vehicle of the charging standard GB / T 210 is connected to the charging terminal 105 of the station with using a GB / T 207 charging cable.

Разъем питания 106 станции представляет собой панельную вилку, расположенную на внешней стороне корпуса 101 станции. Такое конструктивное исполнение позволяет, имея соответствующий кабель питания, оперативно подключить станцию либо к трехфазной сети, либо к станции Mode 3. Зарядный разъем 105 также панельного исполнения размещен на корпусе 101, доступен для подключения зарядного кабеля и сконфигурирован таким образом, что обеспечивает возможность подключения зарядного кабеля 205, 206, 207 любого нужного для заряжаемого электромобиля стандарта. Т.е. помимо силовых контактов зарядный разъем 105 имеет достаточное количество управляющих контактов, позволяющих независимо для каждого стандарта зарядки скоммутировать цепи управления, контроля и информационного обмена между станцией и электромобилем.The power connector 106 of the station is a panel plug located on the outside of the housing 101 of the station. This design allows, having the appropriate power cable, to quickly connect the station to either a three-phase network or to the Mode 3 station. The charging connector 105 also of panel design is located on the housing 101, is accessible for connecting the charging cable and is configured in such a way that it allows the charger to be connected cable 205, 206, 207 of any standard required for a charged electric vehicle. Those. In addition to the power contacts, the charging connector 105 has a sufficient number of control contacts, allowing independently for each charging standard to connect the control, monitoring and information exchange circuits between the station and the electric vehicle.

Основная доля массогабаритов в станции Mode 4 приходится на силовой блок, который выполняет функцию мощного ACDC-преобразователя. При современном уровне развития силовой электроники и импульсных методов преобразования электрической энергии масса зарядной станции мощностью 20-30 кВт составляет 20-25 кг, объем - 30-40 литров, что соразмерно с небольшим чемоданом и может разместиться в багажнике.The bulk of the weight and size in the Mode 4 station falls on the power unit, which performs the function of a powerful ACDC converter. At the current level of development of power electronics and pulsed methods of converting electrical energy, the mass of a charging station with a capacity of 20-30 kW is 20-25 kg, the volume is 30-40 liters, which is commensurate with a small suitcase and can fit in the trunk.

«Медленных» зарядных станций в мире и в частности в России преобладающее большинство в сравнении с «быстрыми». Процесс зарядки на них в режиме Mode 3 занимает многие часы. Имея на борту в качестве «полезного груза» мобильную зарядную станцию мощностью 25 кВт, можно, подключившись к «медленной» станции или к любой другой трехфазной розетке за час зарядить электроэнергией тяговую батарею емкостью 25 кВт-часов.The “slow” charging stations in the world, and in particular in Russia, the overwhelming majority in comparison with the “fast”. The process of charging them in Mode 3 takes many hours. Having a mobile charging station with a capacity of 25 kW on board as a “payload”, you can connect to a “slow” station or to any other three-phase outlet in an hour to charge a traction battery with a capacity of 25 kW-hours.

Станция для зарядки электромобилей является полностью управляемым со стороны электромобиля зарядным устройством и работает следующим образом.The station for charging electric vehicles is fully controlled by the electric vehicle charger and operates as follows.

После подсоединения по одному из возможных вариантов, показанных на фиг. 2, станции 100 к трехфазной промышленной сети питания либо к станции Mode 3, а электромобиля - к станции и включения питания происходит обмен данными между электромобилем и зарядной станцией. Станция 100 сообщает электромобилю о своих возможностях по предельным значениям зарядного тока, напряжения и мощности. Электромобиль, исходя из полученных данных, задает режим зарядки. Функцию информационного обмена с электромобилем и управления силовым блоком в станции выполняет мультистандартный блок контроля зарядки 102. Панель управления и индикации 104 обеспечивает индикацию выходного напряжения и зарядного тока станции, ручное начало и остановку зарядной сессии, возможность выбора максимальной мощности заряда.After connecting according to one of the possible options shown in FIG. 2, stations 100 to a three-phase industrial power supply network or to a Mode 3 station, and an electric vehicle - to a station and turn on the power - data is exchanged between the electric vehicle and the charging station. Station 100 informs the electric vehicle of its capabilities in the limit values of charging current, voltage and power. The electric car, based on the received data, sets the charging mode. The function of information exchange with an electric vehicle and power unit control in the station is performed by a multi-standard charging control unit 102. The control and display panel 104 provides an indication of the output voltage and charging current of the station, manual start and stop of the charging session, the ability to select the maximum charge power.

Таким образом, мобильность станции для зарядки электромобилей обеспечивается совокупностью описанных существенных признаков, что расширяет ее функциональные возможности и позволяет проводить зарядку электромобилей вне зависимости от наличия зарядной инфраструктуры.Thus, the mobility of the station for charging electric vehicles is ensured by the combination of the described essential features, which extends its functionality and allows charging electric vehicles regardless of the availability of charging infrastructure.

Claims

An electric vehicle charging station comprising a housing, a multi-standard charging control unit, a power unit, a control and display panel, a charging connector, characterized in that a panel-type power connector located on the station body is inserted, and a charging connector, also a panel type, is located on the housing station and configured in such a way that provides the ability to connect a charging cable of any standard required for a charged electric vehicle.