CZ2018321A3 - Mobilní dobíjecí systém pro vozy využívající elektrickou trakci - Google Patents

Mobilní dobíjecí systém pro vozy využívající elektrickou trakci Download PDF

Info

Publication number
CZ2018321A3
CZ2018321A3 CZ2018-321A CZ2018321A CZ2018321A3 CZ 2018321 A3 CZ2018321 A3 CZ 2018321A3 CZ 2018321 A CZ2018321 A CZ 2018321A CZ 2018321 A3 CZ2018321 A3 CZ 2018321A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
charging
unit
fuel
input
vehicle
Prior art date
Application number
CZ2018-321A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ310181B6 (cs
Inventor
Radek Cimrman
Oldřich VYZIBLO
Luboš Hajský
Karel SouÄŤek
Original Assignee
Ĺ KODA AUTO a.s.
Devinn S.R.O.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ĺ KODA AUTO a.s., Devinn S.R.O. filed Critical Ĺ KODA AUTO a.s.
Priority to CZ2018-321A priority Critical patent/CZ310181B6/cs
Priority to PCT/CZ2019/000029 priority patent/WO2020001667A1/de
Priority to ES202090028U priority patent/ES1265374Y/es
Priority to DE212019000334.6U priority patent/DE212019000334U1/de
Priority to ATGM9007/2019U priority patent/AT17460U1/de
Priority to FIU20214012U priority patent/FI12905Y1/fi
Priority to PT2019000029U priority patent/PT2020001667Y/pt
Publication of CZ2018321A3 publication Critical patent/CZ2018321A3/cs
Priority to DKBA202100004U priority patent/DK202100004Y3/da
Publication of CZ310181B6 publication Critical patent/CZ310181B6/cs

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/50—Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
    • B60L53/57—Charging stations without connection to power networks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/40—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for controlling a combination of batteries and fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/04—Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/46—Series type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/006—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to power outlets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/75—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using propulsion power supplied by both fuel cells and batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/50—Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
    • B60L53/54—Fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other DC sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/342—The other DC source being a battery actively interacting with the first one, i.e. battery to battery charging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

Mobilní dobíjecí systém pro vozy využívající elektrickou trakci, zahrnující řídicí jednotku (1), palivovou jednotku (2) s alespoň jedním vodíkovým palivovým článkem (5), DC/DC vstupem (7) a DC/DC výstupem (6), nabíjecí jednotku (3) s alespoň jedním DC/DC vstupem (8) a nabíjecím výstupem (9), a pomocný zdroj (4) napájení. Pomocný zdroj (4) napájení napájí řídicí jednotku (1), palivovou jednotku (2) přes DC/DC vstup (7) a nabíjecí jednotku (3) přes DC/DC vstup (8). DC/DC výstup (6) palivové jednotky (2) je dále propojen s DC/DC vstupem (8) nabíjecí jednotky (3), která zajišťuje spojení s nabíjeným vozem pomocí nabíjecího výstupu (9). Řídicí jednotka (1) je propojena s palivovou jednotkou (2) a nabíjecí jednotkou (3) a reguluje proud a napětí v systému.

Description

Oblast techniky
Vynález se týká dobíječích systémů pro vozy s elektrickým nebo hybridním pohonem.
Dosavadní stav techniky
Vozidla využívající stávající elektrickou trakci jsou vybavena trakčním motorem, výkonovou jednotkou (měničem) a trakční baterií ve funkci zásobníku energie. Elektrická energie z baterie teče ve formě stejnosměrného proudu do výkonové jednotky, která přizpůsobí průběh napětí a proudu na výstupu pro motor. Takto přizpůsobená elektrická energie se v motoru mění na energii mechanickou.
Tato technika vyžaduje nabíjení trakční baterie. Nabíjení je zpravidla realizováno přistavením elektromobilu k nabíjecí stanici - obvykle nástěnný nebo stojanový systém pro AC nebo DC nabíjení. Po nabití energie je možné pokračovat v jízdě do vyčerpání elektrické energie. Při provozu vozu je tedy vždy nutné mít dostatečnou energetickou rezervu pro neočekávané komplikace. V případě, že dojde k vyčerpání energie, se stává vůz nepojízdným a je nutné jej odtáhnout k nejbližší nabíjecí stanici, kde dojde k jeho nabití. Aktuální známá řešení:
a) Systém typu mobilní baterie - na vůz/přívěs je naložena baterie (zpravidla lithiová), která je nabita u stacionární nabíječky a poté převezena k nepojízdnému vozu, který je třeba nabít a znova zprovoznit. Doba potřebná k nabití pojízdné nabíječky jev řádu hodin a další čas zabere nabití nepojízdného elektromobilu. Nevýhodou je nízká hustota energie, uložená ve většinou lithiových bateriích, na jednotku hmotnosti. Tuto hmotnost je třeba transportovat i v případě prázdné mobilní baterie.
b) Systém typu „range extender - zařízení je ve formě přívěsu, na kterém je uložena baterie. Zařízení lze připojit za vozidlo s elektrickou trakcí a rozšířit tak kapacitu baterie, čímž se prodlouží dojezd elektromobilu. Nevýhodou je nutnost táhnout také přívěs, což vyžaduje technickou připravenost vozidla s tažným zařízením. Je také nevýhodné vynakládat energii natažení samotného přívěsu.
c) Systém typu „EV to EV - systém, který umožňuje nabití jednoho vozu z trakční baterie druhého vozu přímým propojením kabelem. Nevýhodou tohoto řešení je nutnost instalace speciálního zařízení na palubu vozu, které umožní energii z trakční baterie přečerpat do druhého vozu, neboť standardně je tok energie směrem do elektromobilu. Další nevýhodou je nízké množství předané energie (oba vozy se dělí o energii v jedné baterii), aby byly schopné dojet k nejbližší nabíjecí stanici.
V čínské patentové přihlášce CN 103707795 A je popsán mobilní nabíjecí vůz na bázi systému reformního methanolového palivového článku zahrnujícího zásobník methanolu, zásobník vodíku, reformátor, tlakové čidlo, samotný reformní methanolový palivový článek, zdroj stejnosměrného (DC) a střídavého proudu (AC), pomocnou baterii a řídicí jednotku. Výstupem z palivového článku je DC výstup. Reakce reformního methanolového článku produkuje CO2 a H2O a samotný článek má obecně nižší účinnost než vodíkové palivové články. Toto řešení navíc vyžaduje vyšší provozní teplotu (cca 100 °C) a dva druhy zásobníků, jeden pro methanol a další pro vodík, což zvyšuje náročnost řešení na objem i chlazení.
V čínském užitném vzoru CN 201371765 Y je popsáno řešení mobilního nabíjecího vozu/přívěsu, konkrétně uspořádání jednotlivých součástí (nabíjecí jednotka, generátor, upevňovací prvky) na podvozku vozu/přívěsu. Nabíjecí jednotka ani generátor energie nejsou
- 1 CZ 2018 - 321 A3 blíže popsány.
V korejské patentové přihlášce KR 20120095141 A je popsána mobilní nabíjecí jednotka pro nabíjení vozu s elektrickou trakcí. Nabíjecí jednotka zahrnuje dvě možnosti nabíjení - rychlé pomocí rychlonabíječky a plné pomocí standardní nabíječky - a dále vícero nabíjecích kabelů pro nabíjení vícera vozů najednou. Jako zdroj energie pro nabíjecí jednotku lze využít samostatný externí zdroj energie nebo samostatný energii generující systém. V dokumentu, avšak tyto zdroje energie nejsou blíže popsány.
V americkém patentu US 8963481 B2 jsou popsány nabíjecí servisní vozy a způsoby použití modulárních baterií. Tento servisní vůz je vybaven několika odnímatelnými bateriemi, které slouží pro nabíjení elektromobilů mimo nabíjecích stanic. Vynález popisuje nabíjení nejdříve z baterie s nižší hladinou energie, a až poté přepnutí na nabíjení z baterie s vyšší hladinou energie. Nevýhodou je, že i tyto baterie musí být někde nabity a dovezeny k elektromobilům, které mají být nabity, což prodlužuje čas nabíjení baterií dvojnásobně.
Mezinárodní patentová přihláška WO 2011/031916 A2 popisuje nabíjecí přívěs k připojení za vůz s elektrickou trakcí, přičemž tento přívěs nese zásobník paliva, generátor energie a systém samostatného pohonu přívěsu se senzorem zátěže na vůz s elektrickou trakcí. Zásobníkem paliva a generátorem energie můžou kromě jiného být i zásobníky vodíku a vodíkový palivový článek.
V případě vybití baterie vozu lze použít připojený přívěs pro dobití baterie. Nevýhody nabíjecích přívěsů již byly zmíněny výše a zahrnují technickou vybavenost vozidla pro přívěs (tažné zařízení) a energii vynaloženou na tažení/pohon samotného přívěsu.
Podstata vynálezu
Předmětem vynálezu je reakce na současný stav, jehož omezení jsou zejména hmotnost baterie (nosiče energie), kterou je třeba přepravovat v plném i prázdném stavu. Dále pak nutnost nabíjet z nabíjecí stanice, která je umístěna na stacionární energetické struktuře.
Uvedené nedostatky dosavadního stavu techniky odstraňuje a zároveň předmět předkládaného vynálezu představuje mobilní dobíječi systém pro vozy využívající elektrickou trakci, jehož podstata spočívá v tom, že zahrnuje řídicí jednotku, palivovou jednotku s alespoň jedním vodíkovým palivovým článkem, DC/DC vstupem a DC/DC výstupem, nabíjecí jednotku s alespoň jedním DC/DC vstupem a nabíjecím výstupem, a pomocný zdroj napájení. Pomocný zdroj napájení napájí řídicí jednotku, palivovou jednotku přes DC/DC vstup a nabíjecí jednotku přes DC/DC vstup, a to zejména při nastartování a v okrajovém provozním režimu systému. DC/DC výstup palivové jednotky je dále propojen s DC/DC vstupem nabíjecí jednotky, která zajištuje spojení s nabíjeným vozem pomocí nabíjecího výstupu. Navíc, řídicí jednotka je propojena s palivovou jednotkou a nabíjecí jednotkou a reguluje proud a napětí v systému. Palivový článek získává energii slučováním kyslíku a vodíku, přičemž vzniká odpadní vodní pára a systém neznečišťuje životní prostředí.
S výhodou palivová jednotka zahrnuje tlakové zásobníky vodíku, recirkulační pumpu vodíku, alespoň jeden vodíkový palivový článek, kompresor pro přívod stlačeného vzduchu, chladicí systém palivového článku, oběhové čerpadlo chladicího systému, DC/DC výstup a systém napájení palivové jednotky s DC/DC vstupem. Vodík lze stlačit např. při 350 bar. Tlakové zásobníky vodíku můžou být tlakové lahve opatřené provozním a bezpečnostním příslušenstvím (odvětrání, přetlakové ventily). Vodík je dále veden přes filtr do palivového článku, který promění chemickou energii na elektrickou energii s účinností cca 50 %. Palivový článek je chlazen chladicím systémem (médium voda nebo jiné chladicí médium) a přísun kyslíku je zabezpečen ve formě tlakového vzduchu vháněného kompresorem. Celý chod palivového článku koordinuje řídicí jednotka. Palivový článek je před a během nastartování napájený pomocný zdrojem napětí přes DC/DC vstup palivového článku a výstup palivového článku je připojen
-2CZ 2018 - 321 A3 přímo nebo pomocí DC/DC výstupu k nabíjecí jednotce.
Nabíjecí jednotka s výhodou zahrnuje DC/DC vstup a je opatřena nabíjecím výstupem se standardem CHAdeMO, SAE-J1772 a/nebo CCS Combo pro připojení baterie nabíjeného vozu.
Předkládaný mobilní dobíječi systém může s výhodou být integrován do nabíjecího vozu s elektrickou nebo hybridní trakcí a dále přes kontaktor může být propojen s jeho trakční baterií (ve funkci pomocného zdroje napájení), výkonovou jednotkou s funkcí DC/DC měniče a elektromotorem, přičemž řídicí jednotka rovněž je propojena s kontaktorem a trakční baterií. Pro nabíjení baterie nabíjeného vozu může být použita palivová jednotka v kombinaci s trakční baterií nabíjecího vozu. Trakční baterie nabíjecího vozu může být použita pro nabíjení baterie nabíjeného vozu v počáteční fázi, načež je spuštěno nabíjení pomocí palivové jednotky a nabíjení pomocí trakční baterie je zastaveno. Dále, palivová jednotka může nabíjet trakční baterii nabíjecího vozu i baterii nabíjeného vozu. V případě integrace dobíjecího systému lze chladicí systém palivového článku integrovat do chladicího systému nabíjecího vozu. Dobíječi systém lze také integrovat do dronu a/nebo plavidla.
Předností předkládaného vynálezu je vysoký poměr objemu energie uložené ve vodíku na hmotnostní jednotku celého systému. Čím je zásoba vodíku vyšší, tím se tento poměr zvyšuje, přičemž hmotnost ostatních komponent kromě tlakových lahví zůstává konstantní. Pro srovnání v jednom kg lithiové baterie lze uložit cca 1/13 kWh (LiFePo). V 1 kg H2 je uloženo spalitelné teplo o hodnotě 33 kWh a zaujímá při atmosférickém tlaku 11 m3.
Příkladná instalace systému do osobního automobilu zahrnuje vyjmutí zadních sedaček, rolety zavazadlového prostoru, polstrování a dalších nepotřebných komponent. Tlakové lahve jsou naloženy do zavazadlového prostoru s přesahem do prostoru zadních sedadel, prostor pod a nad nimi je vyplněn menšími celky systému (DC/DC výstup, nabíjecí jednotka, kompresor apod.). Nabíjecím vozidlem lze na základě požadavku přijet tam, kde je potřeba. Energie (např. víc než 200 kWh) obsažena v tomto dobíjecím systému zvládne nabít celou baterii nabíjeného elektromobilu. Nabíjení může proběhnout např. na dálničním odpočívadle nebo parkovišti, kde oba vozy zaparkují vedle sebe, a z nabíjecího vozu je vytažen kabel, který se připojí k nabíjenému vozu. Po ukončení nabíjení lze obsloužit další vůz na jiném místě atd. do vyčerpání zásoby vodíku v palivové jednotce. Energie uložená v 10 kg H2 je schopna nabít přibližně 5 vozů s dnes běžně dostupnou kapacitou baterie.
Objasnění výkresů
Vynález bude blíže vysvětlen pomocí výkresů, přičemž:
• Obr. 1 schematicky znázorňuje uspořádání mobilního nabíjecího systému v nejjednodušším provedení s pomocným zdrojem napájení.
• Obr. 2 schematicky znázorňuje uspořádání mobilního nabíjecího systému, včetně integrace do stávající infrastruktury nabíjecího vozu (elektromobilu nebo hybridu).
Příklady uskutečnění vynálezu
Příklad 1: Základní provedení mobilního dobíjecího systému
Mobilní dobíječi systém sestává z řídicí jednotky 1, palivové jednotky 2, nabíjecí jednotky 3 a pomocného zdroje 4 napájení. Pomocný zdroj 4 napájení slouží jako zdroj energie pro řídicí jednotku 1, palivovou jednotku 2 přes DC/DC vstup 7 a nabíjecí jednotku 3 přes DC/DC vstup 8, a to zejména při nastartování a v okrajovém provozním režimu systému. S výhodou je pomocný
-3CZ 2018 - 321 A3 zdroj 4 napájení použit i při výkonech palivové jednotky 2 menších než 10 až 15 %, protože takto nízké výkonu zkracují životnost palivového článku 5. Řídicí jednotka 1 propojuje a koordinuje chod všech dalších jednotek, tj. palivové jednotky 2 a nabíjecí jednotky 3. Palivová jednotka 2 zahrnuje tlakové zásobníky vodíku, recirkulační pumpu vodíku, alespoň jeden vodíkový palivový článek 5, kompresor pro přívod stlačeného vzduchu, chladicí systém palivového článku, oběhové čerpadlo chladicího systému, DC/DC výstup 6 a systém napájení palivové jednotky s DC/DC vstupem 7. Na výstupu z palivového článku je DC/DC výstup 6 a samotný palivový článek je napájen přes DC/DC vstup 7. Výkon palivového článku může být např. 30 kW a napájení je řešeno napětím o hodnotě 24 V. Palivová jednotka 2 elektricky komunikuje s nabíjecí jednotkou 3, např. elektrickým spojením s napětím 398 V. Nabíjecí jednotka 3 zahrnuje DC/DC vstup 8 a je opatřena nabíjecím výstupem 9 se standardem CHAdeMO, SAE-J1772 a/nebo CCS Combo pro připojení baterie nabíjeného vozu (výkon nabíjecí jednotky 3 např. 25 kW). Nabíjení je provedeno připojením kabelu z nabíjecího vozu přes nabíjecí výstup 9 do nabíjeného vozu.
Příklad 2: Nabíjecí vůz s elektrickou nebo hybridní trakcí opatřený mobilním dobijecím systémem
Stávající infrastruktura vozu zahrnuje trakční baterii 11, výkonovou jednotku 12 (DC/DC měnič) a trakční motor 13 (elektromotor). Přes kontaktor 10 jsou tyto komponenty propojeny s mobilním dobíjecím systémem a trakční baterie 11 zde plní funkci pomocného zdroje 4 napájení. Samotný mobilní dobíječi systém sestává z řídicí jednotky 1, palivové jednotky 2 a nabíjecí jednotky 3. Řídicí jednotka 1 propojuje a koordinuje chod všech dalších jednotek, tj. palivové jednotky 2, nabíjecí jednotky 3, kontaktoru 10 a trakční baterie 11. Palivová jednotka 2 zahrnuje tlakové zásobníky vodíku, recirkulační pumpu vodíku, alespoň jeden vodíkový palivový článek 5, kompresor pro přívod stlačeného vzduchu, chladicí systém palivového článku, oběhové čerpadlo chladicího systému, DC/DC výstup 6 a systém napájení palivové jednotky s DC/DC vstupem 7. Na výstupu z palivového článkuje DC/DC výstup 6 a samotný palivový článek je napájen přes DC/DC vstup 7. Výkon palivového článku 5 může být např. 30 kW a napájení je řešeno napětím o hodnotě 24 V. Palivová jednotka 2 elektricky komunikuje s nabíjecí jednotkou 3 i kontaktorem 10. např. elektrickým spojením s napětím 398 V. Nabíjecí jednotka 3 zahrnuje DC/DC vstup 8 a je opatřena nabíjecím výstupem 9 se standardem CHAdeMO, SAE-J1772 a/nebo CCS Combo pro připojení baterie nabíjeného vozu (výkon nabíjecí jednotky 3 např. 25 kW). Rovněž nabíjecí jednotka 3 komunikuje přes kontaktor 10 se stávající infrastrukturou vozu. Nabíjení je provedeno připojením kabelu z nabíjecího vozu přes nabíjecí výstup 9 do nabíjeného vozu.
Příklad 3: Způsob nabíjení mobilním nabíjecím systémem integrovaným do vozu s elektrickou nebo hybridní trakcí
Po zastavení nabíjecího vozu je pomocný zdroj 4 napájení, resp. trakční baterie 11 připojena k řídicí jednotce 1, která zajišťuje komunikaci nabíjecí jednotky 3 s nabíjeným vozem. Po přistavení nabíjeného vozu (elektromobilu, hybridu) je zahájena počáteční fáze nabíjení. Nabíjecí jednotka 3 začne komunikovat o napěťových a proudových poměrech, které je třeba aplikovat na nabíjenou baterii. Mezitím je vybudováno elektrické spojení mezi trakční baterií 11 a nabíjecí jednotkou 3 nabíjecího vozu a je možné zahájit nabíjení maximálním výkonem dostupným v trakční baterii 11 - cca 50 kW. Dále je zahájen start palivového článku 5 pro zajištění energie. Po náběhu palivového článku 5 na uvedený výkon (50 kW) je ukončeno nabíjení z trakční baterie 11 a začíná nabíjení z palivového článku 5, který přebírá roli zdroje energie. Přebytek výkonu palivového článku 5 je přesměrován do trakční baterie 11 nabíjecího vozu tak, aby byla rovněž nabíjena. V průběhu nabíjení nabíjeného vozu, tak jak dochází k postupnému nabití baterie, dochází ke snižování potřebného výkonu (proudu), a je tedy proporcionálně regulován výkon palivového článku 5. Jakmile je dosaženo minimálního výkonu palivového článku 5 (10 až 15 %), převezme roli zdroje energie opět trakční baterie 11 nabíjecího vozu a nabíjený vůz je dobit na 100 %.
-4CZ 2018 - 321 A3
Průmyslová využitelnost
Toto řešení lze využít pro dobíjení vozů s elektrickou trakcí mimo nabíjecí stanice, zejména v případě úplného vybití a následné nepojízdnosti elektromobilu. Energii v podobě vodíku lze k 5 nepojízdnému vozu dopravit jiným vozidlem, plavidlem nebo letecky (dronem).

Claims (9)

  1. CZ 2018 - 321 A3
    PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Mobilní dobíječi systém pro vozy využívající elektrickou trakci, vyznačující se tím, že zahrnuje řídicí jednotku (1), palivovou jednotku (2) s alespoň jedním vodíkovým palivovým článkem (5), DC/DC vstupem (7) a DC/DC výstupem (6), nabíjecí jednotku (3) s alespoň jedním DC/DC vstupem (8) a nabíjecím výstupem (9), a pomocný zdroj (4) napájení, přičemž pomocný zdroj (4) napájení napájí řídicí jednotku (1), palivovou jednotku (2) přes DC/DC vstup (7) a nabíjecí jednotku (3) přes DC/DC vstup (8), přičemž DC/DC výstup (6) palivové jednotky (2) je dále propojen s DC/DC vstupem (8) nabíjecí jednotky (3), která zajišťuje spojení s nabíjeným vozem pomocí nabíjecího výstupu (9), přičemž řídicí jednotka (1) je propojena s palivovou jednotkou (2) a nabíjecí jednotkou (3) a reguluje proud a napětí v systému.
  2. 2. Mobilní dobíječi systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že palivová jednotka (2) zahrnuje tlakové zásobníky vodíku, recirkulační pumpu vodíku, alespoň jeden vodíkový palivový článek (5), kompresor pro přívod stlačeného vzduchu, chladicí systém palivového článku, oběhové čerpadlo chladicího systému, DC/DC výstup (6) a systém napájení palivové jednotky s DC/DC vstupem (7).
  3. 3. Mobilní dobíječi systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že nabíjecí jednotka zahrnuje DC/DC vstup (8) a je opatřena nabíjecím výstupem (9) se standardem CHAdeMO, SAE-J1772 a/nebo CCS Combo pro připojení baterie nabíjeného vozu.
  4. 4. Mobilní dobíječi systém podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že je integrován do nabíjecího vozu s elektrickou nebo hybridní trakcí a je dále přes kontaktor (10) propojen s pomocným zdrojem (4) napájení v podobě trakční baterie (11) nabíjecího vozu, a dále s výkonovou jednotkou (12) s funkcí DC/DC měniče a elektromotorem (13), přičemž řídicí jednotka (1) je propojena s kontaktorem (10) a trakční baterií (11).
  5. 5. Mobilní dobíječi systém podle nároku 4, vyznačující se tím, že pro nabíjení baterie nabíjeného vozu je použita palivová jednotka (2) v kombinaci s trakční baterií (11) nabíjecího vozu.
  6. 6. Mobilní dobíječi systém podle nároku 5, vyznačující se tím, že trakční baterie (11) nabíjecího vozu je použita pro nabíjení baterie nabíjeného vozu v počáteční fázi, načež je spuštěno nabíjení pomocí palivové jednotky (2) a nabíjení pomocí trakční baterie (11) je zastaveno.
  7. 7. Mobilní dobíječi systém podle nároku 6, vyznačující se tím, že palivová jednotka (2) nabíjí trakční baterii (11) nabíjecího vozu i baterii nabíjeného vozu.
  8. 8. Mobilní dobíječi systém podle nároku 4, vyznačující se tím, že chladicí systém palivového článku (2) je integrován do chladicího systému nabíjecího vozu.
  9. 9. Mobilní dobíječi systém podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že je integrován do dronu a/nebo plavidla.
    2 výkresy
    Seznam vztahových značek
    -6CZ 2018 - 321 A3
    Řídicí jednotka
    Palivová j ednotka
    Nabíjecí jednotka
    Pomocný zdroj napájení
    Palivový článek
    DC/DC výstup palivové jednotky DC/DC vstup palivové jednotky DC/DC vstup nabíjecí jednotky Nabíjecí výstup nabíjecí jednotky Kontaktor
CZ2018-321A 2018-06-29 2018-06-29 Mobilní dobíjecí systém pro vozy využívající elektrickou trakci CZ310181B6 (cs)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2018-321A CZ310181B6 (cs) 2018-06-29 2018-06-29 Mobilní dobíjecí systém pro vozy využívající elektrickou trakci
PCT/CZ2019/000029 WO2020001667A1 (de) 2018-06-29 2019-06-27 Mobiles ladesystem für fahrzeuge mit elektroantrieb
ES202090028U ES1265374Y (es) 2018-06-29 2019-06-27 Equipo de carga móvil para vehículos con accionamiento eléctrico
DE212019000334.6U DE212019000334U1 (de) 2018-06-29 2019-06-27 Mobiles Ladesystem für Fahrzeuge mit Elektroantrieb
ATGM9007/2019U AT17460U1 (de) 2018-06-29 2019-06-27 Mobiles Ladesystem für Fahrzeuge mit Elektroantrieb
FIU20214012U FI12905Y1 (fi) 2018-06-29 2019-06-27 Siirrettävä latausjärjestelmä sähkövoimalla kulkeviin ajoneuvoihin
PT2019000029U PT2020001667Y (pt) 2018-06-29 2019-06-27 Sistema de carga móvel para veículos com acionamento elétrico
DKBA202100004U DK202100004Y3 (da) 2018-06-29 2021-01-18 Mobilt opladningssystem for køretøjer, som anvender elektrisk traktion

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2018-321A CZ310181B6 (cs) 2018-06-29 2018-06-29 Mobilní dobíjecí systém pro vozy využívající elektrickou trakci

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2018321A3 true CZ2018321A3 (cs) 2020-01-08
CZ310181B6 CZ310181B6 (cs) 2024-10-30

Family

ID=68985807

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2018-321A CZ310181B6 (cs) 2018-06-29 2018-06-29 Mobilní dobíjecí systém pro vozy využívající elektrickou trakci

Country Status (8)

Country Link
AT (1) AT17460U1 (cs)
CZ (1) CZ310181B6 (cs)
DE (1) DE212019000334U1 (cs)
DK (1) DK202100004Y3 (cs)
ES (1) ES1265374Y (cs)
FI (1) FI12905Y1 (cs)
PT (1) PT2020001667Y (cs)
WO (1) WO2020001667A1 (cs)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111775677A (zh) * 2020-07-13 2020-10-16 中车永济电机有限公司 新能源电动轮矿用自卸车动力控制系统
DE102020212018A1 (de) * 2020-09-24 2022-03-24 Argo Gmbh Ladestation, insbesondere mobile Ladestation
US11745614B2 (en) * 2020-10-26 2023-09-05 Ford Global Technologies, Llc Portable high-voltage vehicle charging system
DE102021104581A1 (de) 2020-11-02 2022-05-05 Atesteo Gmbh & Co. Kg Mobiler E-Tankstellen-Container
DE102020135043A1 (de) 2020-12-29 2022-06-30 Yvonne Paula Maria Becker Stromversorgungsvorrichtung und -verfahren
US20230117921A1 (en) * 2021-10-20 2023-04-20 Clean City SA Charging system for electric transport systems

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000036308A (ja) * 1998-07-16 2000-02-02 Toyota Motor Corp 燃料電池システム
JP4432928B2 (ja) * 2006-04-04 2010-03-17 トヨタ自動車株式会社 車両支援システム
US7960857B2 (en) * 2008-12-02 2011-06-14 General Electric Company System and method for vehicle based uninterruptable power supply
JP5350067B2 (ja) * 2009-04-28 2013-11-27 本田技研工業株式会社 電源システム
CN101917026B (zh) * 2010-06-24 2012-11-07 昆山弗尔赛能源有限公司 一种基于燃料电池的应急发电车
US20130020993A1 (en) * 2011-07-18 2013-01-24 Green Charge Networks Llc Multi-Mode Electric Vehicle Charging Station

Also Published As

Publication number Publication date
ES1265374U (es) 2021-04-15
DK202100004U1 (da) 2021-01-20
AT17460U1 (de) 2022-05-15
CZ310181B6 (cs) 2024-10-30
DE212019000334U1 (de) 2021-03-03
DK202100004Y3 (da) 2021-02-22
PT2020001667Y (pt) 2021-04-05
WO2020001667A1 (de) 2020-01-02
FI12905Y1 (fi) 2021-02-26
ES1265374Y (es) 2021-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ2018321A3 (cs) Mobilní dobíjecí systém pro vozy využívající elektrickou trakci
KR102478086B1 (ko) 연료전지 차량시스템 및 이를 제어하는 방법
US8428802B2 (en) Vehicle assistance system
JP5308268B2 (ja) 電力供給システム
EP2937242B1 (en) Charging control device using in-vehicle solar cell
US7420339B2 (en) Regenerative braking system of fuel cell vehicle using super capacitor
US10150357B2 (en) Vehicle having an energy storage means
US20060102398A1 (en) Fuel cell equipped vehicle
EP3028337B1 (en) Switched passive architectures for batteries having two different chemistries
JP2002118979A (ja) 燃料電池を有する直流電源
JP2002118981A (ja) 燃料電池を有する直流電源
CN105324269A (zh) 利用车载太阳能电池的充电控制装置
JP2012188052A (ja) 発電機車
KR102603361B1 (ko) 연료 전지 아키텍처
US20220024326A1 (en) Power supply control system and power supply control method
GB2387584A (en) Vehicle dc power supply fuel cell
SE540091C2 (en) Vehicle with AC outlet
US12107450B2 (en) Power supply unit and vehicle
KR20180043141A (ko) 충전소 기능을 겸한 수소차
WO2022043390A1 (en) Vehicle energy storage