Зарядная станция

(51) 02 7/00 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ зарядной станции,представляющей собой металлический корпус, внутри которого размешены взаимосвязанные между собой исполнительный модуль, соединенный с блоком, для подключения зарядного кабеля, управляющий модуль, средство для определения факта подключения зарядного кабеля,блок идентификации пользователя,светодиодный модуль внешней идентификации состояния станции, счетчик электроэнергии,источник автономного питания, в качестве исполнительного модуля введено твердотельное реле повышенной надежности. В результате применения в качестве исполнительного модуля твердотельного реле, были получены следующие технические характеристики высокая надежность, неизменное контактное сопротивление, отсутствие дребезга контактов,бесшумность, экономичность, высока устойчивость к вибрациям, высокое быстродействие. Применение твердотельного реле и компактного блока управления позволило снизить себестоимость зарядной станции.(72) Утебаев Руслан Маратович Колтун Николай Анатольевич Нурпеисова Дина Амантаевна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(57) Зарядная станция относиться к электротехнике,в частности, к зарядным устройствам и предназначена для зарядки электромобилей. Управление процессом электрической коммутации между источником электрической энергии и потребителем в виде электромобиля,обеспечение идентификации пользователя,индикация технического состояния зарядной станции, учет электрической энергии, регистрация пользователя и удаленное управление зарядной станцией, решается за счет того, что в конструкцию Изобретение относиться к электротехнике, в частности, к зарядным устройствам и предназначена для зарядки электромобилей. Известна зарядная станция для электротранспорта Патент РФ 130459,опубликовано 20.07.2013 г, 02 7/00. Станция содержит исполнительный модуль, розетку для подключения зарядного кабеля электротранспорта,управляющий модуль, приемо-передающий модуль,блока интерфейса и модема с автономным источником питания,защитные устройства,устройство идентификации пользователя, датчики перемещения и наклона корпуса станции,светодиодный модуль внешней индикации состояния станции, счетчик электроэнергии. При использовании зарядной станции для заряда батарей электротранспорта пользователю необходимо подключить электротранспорт посредством зарядного кабеля к розетке зарядной станции. Управляющий модуль по функциональным контактам средства для определения факта подключения зарядного кабеля к розетке зарядной станции (на чертеже не показано) получает сигналы о соответствующих подключениях. При отсутствии хоть одного из сигналов от функциональных контактов напряжение на розетку не поступит. Далее пользователь вводит в гнездо устройства идентификации пользователя карту пользователя для идентификации данных о пользователе. При вводе карты в гнездо устройства идентификации(считывающего устройства) информация о пользователе с карты поступает на управляющий модуль. Далее с управляющего модуля сигнал поступает на блок интерфейса приемопередающего модуля, где после преобразования поступает на модем и далее через сеть интернет на удаленный сервер. 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 и блок интерфейса приемо-передающего модуля поступает на управляющий модуль, который и сформирует управляющие сигналы на исполнительный модуль зарядной станции. При положительном ответе удаленного сервера после извлечения карточки пользователя из гнезда светодиодный модуль внешней индикации состояния зарядной станции переключается с мигающего красного цвета на синий. При этом питание поступает на обмотку управляющего модуля и своими контактами замыкает цепь подачи питания на розетку. Индикатор статуса желтым цветом-заряд обозначает начало процесса зарядки. При отрицательном ответе удаленного сервера 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 2 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 на зарядку,подаст питание на розетку. В процессе зарядки зарядная станция с помощью встроенного счетчика электроэнергии измеряет до электрических параметров(в том числе потребляемую электроэнергию, активную и реактивную мощности и т.д.) и передает их на удаленный сервер 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 устройства идентификации пользователя (считывающего устройства). После того,как пользователь повторно пройдет идентификацию, управляющий модуль снимет питание с управляющей катушки исполнительного модуля, что приведет к обесточиванию розетки, тем самым прекращая зарядку электромобиля и давая возможность пользователю отключить зарядный кабель. Зарядная сессия завершена. При механическом воздействии на корпус зарядная станция работает следующим образом. В предлагаемой зарядной станции установлены датчики перемещения или наклона корпуса станции. Информация по трем координатам с этих датчиков передается на блок интерфейса приемопередающего модуля, который в свою очередь передает ее на блок анализа поступающей информации управляющего модуля, а с него на блок управления этого модуля. Управляющий модуль выдает сигнал блокировки станции (снимает питание с розетки) 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). В указанном выше известном устройстве, в качестве исполнительного модуля используется электромагнитный механизм с контактами, которые замыкают цепь питания розетки станции. Данное устройство подвержено большому износу и требует постоянного контроля состояния контактов. Технической задачей заявленного технического решения является управление процессом электрической коммутации между источником электрической энергии и потребителем в виде электромобиля, коммутация между источником электрической энергии и электромобилем,обеспечение идентификации пользователя электромобиля, индикация технического состояния зарядной станции,учет потребляемой электрической энергии, обеспечение безопасного подключения зарядного кабеля электромобиля к зарядной станции, регистрация пользователя и удаленное управление зарядной станцией,обеспечение автономным питанием системы управления зарядной станцией. Задача решается за счет того, что в конструкцию зарядной станции,представляющей собой металлический корпус, внутри которого размешены взаимосвязанные между собой исполнительный модуль, соединенный с блоком, для подключения зарядного кабеля, смонтированный на внешней поверхности корпуса, управляющий модуль,средство для определения факта подключения зарядного кабеля, приемо-передающий модуль,устройство защитного отключения электричества,блок идентификации пользователя, светодиодный модуль внешней идентификации состояния станции,счетчик электроэнергии, источник автономного питания, в качестве исполнительного модуля введено твердотельное реле повышенной надежности, которое обеспечивает высокий уровень отказоустойчивости при любых коммутационных режимах и не требует обслуживания. В результате применения в качестве исполнительного модуля твердотельного реле,зарядная станция получила ряд технических характеристик имеющие преимущества перед электромагнитным механизмом, применяемым в прототипе, это высокая надежность (более миллиарда переключений), неизменное контактное сопротивление, отсутствие дребезга контактов,бесшумность, экономичность, высока устойчивость к вибрациям, высокое быстродействие. В результате применения твердотельного рели и использования в качестве блока управления единого модуля,снижается себестоимость зарядной станции. Структурная схема зарядной станции (фигура) состоит 1 - блок индикации, состоящий из трехцветного светодиода и диалогового дисплея 2 - блок подключения зарядного кабеля с датчиком подключения зарядного кабеля 3 - блок управления 4 - блок идентификации пользователя 5 - сервера управления 6 - твердотельное реле 7 - счетчик электрической энергии 8 - блок автономного питания. Зарядная станция работает следующим образом при отсутствии подключения зарядного кабеля и исправном состоянии всех элементов станции, на блоке индикации 1 светиться зеленый свет,сигнализирующий о готовности зарядной станции к работе. На дисплее отображается надпись о необходимости подключения зарядного кабеля. Электрическое напряжение отсутствует на розетке станции. При подключении зарядного кабеля электромобиля к блоку подключения зарядного кабеля 2, датчик подключения зарядного кабеля дает соответствующий сигнал блоку управления 3. После получения сигнала о подключении зарядного кабеля, блок управления 3 выводит на блок индикации 1 сообщение о необходимости идентификации пользователя зарядной станции. После проведения пользователем процедуры идентификации (поднесение карты, отправкаили др.) на блоке идентификации 4, блок управления 3 пересылает через свои порты внешнего управления данные пользователя на сервер управления 5. Сервер управления 5 проверив данные пользователя посылает положительный или отрицательный ответ блоку управления 3. Блок управления 3 получив ответ от сервера управления 5, выводит на блок индикации 1 сообщение сервера 5. Если пользователь зарегистрирован на сервере управления 5, то блок управления 3 включает на блоке индикации синий свет и запускает твердотельное реле 6, которое в свою очередь подает электрическую энергию от источника питания, через счетчик электрической энергии 7 на блок подключения зарядного кабеля 2 и далее через розетку электрическая энергия поступает на зарядный кабель электромобиля. Счетчик электрической энергии 7 во время процесса зарядки отправляет блоку управления 3 информацию о текущем потреблении электрической мощности, а блок управления 3 обработав поступающие сигналы от счетчика электрической энергии 7, выводит на блок индикации 1 и отправляет на сервер управления 5 информацию о потребленной электрической энергии. При снижении уровня потребления электрической энергии электромобилем до минимального значения, блок управления включает на блоке индикации 1 сигнал мигающего синего цвета, что сигнализирует об окончании процесса зарядки. Для отключения зарядного кабеля от блока подключения зарядного кабеля 2, пользователю необходимо произвести идентификацию на блоке 4, после чего блок управления 3 отключит твердотельное реле 6. При поступлении на блок управления 3 от сервера управления 5 информации об отсутствии регистрации пользователя зарядной станции, блок управления 3 включает на короткое время красный свет блока индикации 1 и не включает твердотельное реле 6. При этом на дисплее блока индикации 1 будет сообщение о необходимости регистрации на сервере 5. При отсутствии электрической энергии на входе твердотельного реле 6, или отсутствии связи с сервером 5 или другой неисправности, блок управления 3 питаясь от автономного блока питания 8, включит красный свет блока индикации 1, что свидетельствует об аварийном состоянии зарядной станции. Предлагаемая конструкция зарядной станции имеет минимальное количество элементов,подверженных износу. Таким образом предлагаемая модель решает поставленную задачу повышения надежности работы зарядной станции. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Зарядная станция представляющая собой металлический корпус, внутри которого размешены взаимосвязанные между собой исполнительный модуль, соединенный с блоком, для подключения зарядного кабеля, смонтированный на внешней поверхности корпуса, управляющий модуль,средство для определения факта подключения зарядного кабеля, приемопередающий модуль,устройство защитного отключения электричества,блок идентификации пользователя, светодиодный модуль внешней идентификации состояния станции,3 счетчик электроэнергии, источник автономного питания, отличающиеся тем, что в качестве исполнительного модуля установлено твердотельное реле, а введенный блок управления,подключенный к блоку питания содержит в себе приемо-передающее устройство, блок анализа поступающей информации, на вход которого поступает информация от счетчика электроэнергии,блока идентификации пользователя,блока подключения зарядного кабеля и кабеля удаленного управления для соединения с сервером управления,к выходу которого подключено твердотельное реле и блок внешней идентификации состояния зарядной станции.