Система управления легким городским электротранспортом

Изобретение относится к системе управления легким городским электротранспортом. Система управления содержит: батарейные модули, внешние потребители энергии, транспортные средства, устройства накопления энергии, стационарные и мобильные зарядные станции, ветрогенераторные и солнечные электростанции, линии электропередач, устройства управления энергосистемой, контроллеры, базы данных, дисплеи. Контроллер устройства управления энергосистемой выполнен с возможностью двусторонней беспроводной связи с контроллерами: батарейного модуля, транспортного средства, устройства накопления энергии, мобильной и стационарной зарядных станций. Контроллеры батарейного модуля, транспортного средства, устройства накопления энергии, мобильной и стационарной зарядных станций выполнены с возможностью передачи на контроллер устройства управления энергосистемой информации о: местоположении всех элементов системы, состоянии заряда каждого батарейного модуля, возможности его дальнейшей эксплуатации и количестве заряженных батарейных модулей на мобильной и стационарной зарядных станциях. Достигается повышение срока службы батарейных модулей. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области электромобилей, а именно к системе быстрой замены сменных накопителей электроэнергии для легкого электротранспорта и управлению энергией всей транспортной системы.

На сегодняшний день широкое распространение получает городской электротранспорт. Благодаря своей высокой эффективности, электромобили - это перспективное направление его развития. Однако из-за ограниченной емкости систем накопления энергии, временной и дистанционный ресурс передвижения транспорта ограничен. Также при зарядке транспортным средствам необходимо подъезжать к зарядным станциям и другим местам электропитания, а это хлопотно. Кроме того, процесс зарядки современных электромобилей требует значительного времени.

В свою очередь, устройства быстрой зарядки электромобилей наносят большой вред системе накопления энергии и ускоряют старение аккумуляторов.

Решением данных проблем и является система управления легким городским электротранспортом, способ ее работы и батарейный модуль для ее осуществления.

Батареи существующих электромобилей в основном большие и громоздкие, большинство из них интегрированы в кузов автомобиля, быстрая замена аккумуляторов существующих электромобилей не предусмотрена конструкцией.

Существенную часть стоимости электромобиля составляет батарея. Разработанная система электротранспорта позволяет уменьшить стоимость электромобиля за счет возможности покупки электромобиля без батарей. Батарейные модули могут закупаться отдельно автомобильным парком, либо арендоваться в сети зарядных станций.

Технической задачей комплекса изобретений является ускорение процедуры пополнения энергии электромобилем, повышение срока службы накопителей энергии, управление логистикой батарейных модулей в сети зарядных станций, повышение удобства эксплуатации.

Известна система городского транспорта с использованием электромобилей, отличающаяся тем, что она содержит:

- множество электромобилей, каждый из которых оснащен взаимозаменяемым блоком, содержащим одну или несколько аккумуляторов питания двигателя транспортного средства;

- по крайней мере один киоск, содержащий средства хранения и зарядки этих взаимозаменяемых блоков и средств для обмена, так называемого взаимозаменяемого блока на электромобиль [1].

Недостатками данной системы является громоздкая структура всей системы и медленная замена АКБ и отсутствие общего управления системой.

Преимуществом настоящего решения является наличие системы управления верхнего уровня, позволяющей управлять логистикой батарейных модулей в сети зарядных станций. Для монтажа батарейных модулей не требуется специальное загрузочное оборудование. Батарейные модули универсальные, подходят ко многим транспортным средствам.

Наиболее близким к техническому решению системы является «Система городского транспорта с использованием электромобилей» [1], который выбран прототипом для изобретения.

Техническая задача изобретения системы решается тем, что содержит не менее одного батарейного модуля, не менее одного внешнего потребителя энергии, не менее одного транспортного средства, не менее одного устройства накопления энергии, не менее одной стационарной зарядной станции, не менее одной мобильной зарядной станции, не менее одной ветрогенераторной электростанции, не менее одной солнечной электростанции, не менее одной линии электропередачи, не менее одного устройства управления энергосистемой, не менее одного контроллера, не менее одной базы данных, не менее одного дисплея при том, что контроллер устройства управления энергосистемой выполнен с возможностью двусторонней беспроводной связи с контроллерами батарейного модуля, транспортного средства, устройства накопления энергии, мобильной зарядной станции и стационарной зарядной станции, причем контроллеры батарейного модуля, транспортного средства, устройства накопления энергии, мобильной зарядной станции и стационарной зарядной станции выполнены с возможностью передачи на контроллер устройства управления энергосистемой информации о местоположении всех элементов системы, состоянии заряда каждого батарейного модуля, возможности его дальнейшей эксплуатации и о количестве заряженных батарейных модулей на мобильной и стационарной зарядных станциях. Так же изношенный батарейный модуль в системе выполнен с возможностью размещения в устройстве накопления энергии для дальнейшей эксплуатации внешними потребителями и управления энергосистемой направляет контроллеру мобильной зарядной станции координаты местоположения транспортного средства с полностью разряженным батарейным модулем и информацию количестве требуемых батарейных модулей.

Сущность комплекса изобретений поясняется чертежами, на которых:

на фиг. 1 представлена общая блок-схема системы управления легким городским электротранспортом;

на фиг. 2 представлена блок схема контроллеров системы управления легким городским электротранспортом;

на фиг. 3 фотография батарейных модулей на транспортном средстве;

на фиг. 4 фотография транспортного средства.

На чертежах обозначены следующие элементы:

1 - батарейный модуль;

2 - внешний потребитель энергии;

3 - транспортное средство;

4 - устройство накопления энергии;

5 - мобильная зарядная станция;

6 - стационарная зарядная станция;

7 - ветрогенераторная электростанция;

8 - солнечная электростанция;

9 - линии электропередачи;

10 - устройство управления энергосистемой;

11 - база данных;

12 - дисплей;

13 - контроллер батарейного модуля;

14 - контроллер транспортного средства;

15 - контроллер внешнего потребителя энергии;

16 - контроллер стационарной зарядной станции;

17 - контроллер мобильной зарядной станции;

18 - контроллер устройство накопления энергии;

19 - контроллер устройства управления энергосистемой.

Система управления легким городским электротранспортом содержит не менее одного батарейного модуля (1), не менее одного внешнего потребителя энергии (2), не менее одного транспортного средства (3), не менее одного устройства накопления энергии (4), не менее одной стационарной зарядной станции (6), не менее одной мобильной зарядной станции (5), не менее одной ветрогенераторной электростанции (7), не менее одной солнечной электростанции (8), не менее одной линии электропередачи (9), не менее одного устройства управления энергосистемой (10), не менее одного контроллера батарейного модуля (13), не менее одного контроллера транспортного средства (14), не менее одного контроллера устройства накопления энергии (18), не менее одного контроллера мобильной зарядной станции (17), не менее одного контроллера стационарной зарядной станции (16), не менее одной базы данных (11), не менее одного дисплея (12).

Предлагаемая система управления легким городским электротранспортом работает следующим образом: заряженный блок батарейного модуля (1) устанавливается в транспортное средство (3) на стационарной зарядной станции (6) или мобильной зарядной станции (5).

В процессе эксплуатации батарейного модуля контроллер батарейного модуля (13) измеряет его параметры и обменивается информацией с контроллерами транспортного средства (14) и устройствами управления энергосистемой (10). В свою очередь контроллер транспортного средства (14) обменивается информацией с контроллером устройства управления энергосистемой (19). Устройство управления энергосистемой (10) рассчитывает необходимость пополнить заряд, определяет местоположение ближайшей стационарной зарядной станции (6) или мобильной зарядной станции (5). Когда транспортное средство (3) прибывает к стационарной зарядной (6) или мобильной зарядной станции (5), батарейный модуль (1) снимается и перемещается на мобильную (5) или стационарную зарядную станцию (6). Транспортное средство (3) с заряженными батарейными модулями уезжает с зарядной станции. Разряженный батарейный модуль (1) устанавливается на одну из зарядных станций. В случае диагностирования значительного износа батарейный модуль (1) больше не может использоваться в транспортном средстве (3), информация о выводе батарейного модуля (1) из транспортной системы передается стационарной зарядной станции (6) или мобильной зарядной станции (5), а затем на устройство управления энергосистемой (10). Устройство управления энергосистемой (10) перераспределяет батарейные модули (1) в устройство накопления энергии (4). Затем батарейный модуль (1) перемещается в устройство накопления энергии (4). Вся информация хранится в базе данных (11) и отображается на дисплее (12).

Предлагаемое изобретение позволит значительно увеличить энергосбережение и логистический потенциал функционирования системы легкого городского электротранспорта.

Промышленная применимость подтверждается фотографиями на фиг. 3 и фиг. 4. Источники информации:

1. Патент FR2749547 A1 «Система городского транспорта с использованием электромобилей» B60L 11/18; B60S 5/06; B60L 11/18.

1. Система управления легким городским электротранспортом, содержащая не менее одного батарейного модуля, не менее одного внешнего потребителя энергии, не менее одного транспортного средства, не менее одного устройства накопления энергии, не менее одной стационарной зарядной станции, не менее одной мобильной зарядной станции, не менее одной ветрогенераторной электростанции, не менее одной солнечной электростанции, не менее одной линии электропередачи, не менее одного устройства управления энергосистемой, не менее одного контроллера, не менее одной базы данных, не менее одного дисплея, отличающаяся тем, что контроллер устройства управления энергосистемой выполнен с возможностью двусторонней беспроводной связи с контроллерами батарейного модуля, транспортного средства, устройства накопления энергии, мобильной зарядной станции и стационарной зарядной станции, причем контроллеры батарейного модуля, транспортного средства, устройства накопления энергии, мобильной зарядной станции и стационарной зарядной станции выполнены с возможностью передачи на контроллер устройства управления энергосистемой информации о местоположении всех элементов системы, состоянии заряда каждого батарейного модуля, возможности его дальнейшей эксплуатации и о количестве заряженных батарейных модулей на мобильной и стационарной зарядных станциях.

2. Система управления легким городским электротранспортом по п. 1, отличающаяся тем, что изношенный батарейный модуль выполнен с возможностью размещения в устройстве накопления энергии для дальнейшей эксплуатации внешними потребителями.

3. Система управления легким городским электротранспортом по п. 1, отличающаяся тем, что контроллер управления энергосистемой направляет контроллеру мобильной зарядной станции координаты местоположения транспортного средства с полностью разряженным батарейным модулем и информацию о количестве требуемых батарейных модулей.