|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] 1. Установка для зарядки электротранспортного средства, содержащая узел генерирования мощности для генерирования электрической мощности постоянного тока, причем узел генерирования мощности содержит множество топливных элементов; топливный узел, подающий топливо в узел генерирования мощности; узел зарядки, электрически соединенный с узлом генерирования мощности, для зарядки электротранспортного средства с использованием упомянутой электрической мощности постоянного тока, при этом узел зарядки содержит первую пользовательскую зарядную станцию; узел системы управления, причем узел системы управления содержит процессор, хранилище данных и команды, сохраненные в хранилище данных и исполняемые процессором для последовательного приведения в действие множества топливных элементов, причем выбор следующего приводимого в действие топливного элемента осуществляется случайным образом. 2. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.1, в которой процессор для управления величиной электрической мощности постоянного тока согласно потребностям электротранспортного средства исполняет дополнительные команды, сохраненные в хранилище данных. 3. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.1, в которой процессор для приема информации от узла зарядки, которая является индикатором заряда в электротранспортном средстве, и для уменьшения величины электрической мощности постоянного тока, когда заряд в электротранспортном средстве достигает порогового значения, исполняет дополнительные команды, сохраненные в хранилище данных. 4. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.1, в которой упомянутый узел зарядки содержит множество пользовательских зарядных станций, при этом множество пользовательских зарядных станций включает в себя первую пользовательскую зарядную станцию. 5. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.1, в которой команды, сохраненные в хранилище данных, дополнительно исполняются процессором для приведения в действие множества топливных элементов случайным образом. 6. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.1, в которой узел генерирования мощности включает в себя преобразователь для преобразования по меньшей мере части электрической мощности постоянного тока в электрическую мощность переменного тока. 7. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.1, в которой топливо является природным газом. 8. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.7, в которой природный газ подается в топливный узел из трубопровода природного газа высокой пропускной способности. 9. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.7, в которой топливный узел содержит резервуар для хранения топлива для хранения сжиженного природного газа и преобразователь сжиженного природного газа в природный газ для преобразования сжиженного природного газа в природный газ. 10. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.9, в которой топливный узел включает в себя систему рекуперации стравленного газа для рекуперации стравленного газа из резервуара для хранения топлива для использования узлом генерирования мощности. 11. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.9, в которой топливный узел включает в себя систему буферизации газа для подачи природного газа в узел генерирования мощности, при этом система буферизации газа включает в себя резервуар для хранения газа и компрессор для хранения природного газа при повышенном давлении. 12. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.9, дополнительно содержащая систему рекуперации тепла, которая передает тепло, выделенное блоком топливных элементов, природному газу. 13. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.12, в которой преобразователь сжиженного природного газа в природный газ включает в себя резистивный электронагреватель для нагревания природного газа, и при этом команды, сохраненные в хранилище данных, дополнительно исполняются процессором для приведения в действие упомянутого электронагревателя в течение запуска системы и для переключения с резистивного электронагревателя на систему рекуперации тепла через некоторый промежуток времени. 14. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.9, в которой система рекуперации тепла является замкнутым водяным контуром, который выполнен с возможностью принимать тепло от блока топливных элементов через первый теплообменник и передавать тепло природному газу через второй теплообменник. 15. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.1, в которой каждый из множества топливных элементов является топливным элементом с мембраной из полимерного электролита. 16. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.15, в которой каждый из множества топливных элементов имеет максимальную мощность приблизительно 100 кВт или менее. 17. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.1, в которой каждый из множества топливных элементов имеет мощность между приблизительно 400 кВт и приблизительно 500 кВт. 18. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.1, в которой узел генерирования мощности соединен с узлом зарядки через электросеть постоянного тока. 19. Установка для зарядки электротранспортного средства, содержащая узел генерирования мощности для генерирования электрической мощности постоянного тока, при этом узел генерирования мощности содержит множество топливных элементов с мембранами из полимерного электролита, каждый из которых имеет мощность 100 кВт или менее; топливный узел, подающий природный газ в узел генерирования мощности; узел зарядки, электрически соединенный с узлом генерирования мощности, для одновременной зарядки множества электротранспортных средств с использованием упомянутой электрической мощности постоянного тока, причем узел зарядки содержит множество пользовательских зарядных станций; узел системы управления, при этом узел системы управления содержит процессор, хранилище данных и команды, сохраненные в хранилище данных и исполняемые процессором для последовательного приведения в действие множества топливных элементов, причем выбор следующего приводимого в действие топливного элемента осуществляется случайным образом. 20. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.18, в которой узел генерирования мощности дополнительно содержит преобразователь постоянного тока в переменный ток со входом, связанным с напряжением постоянного тока, и при этом выход преобразователя постоянного тока в переменный ток выполнен с возможностью соединяться с электросетью переменного тока. 21. Установка для зарядки электротранспортного средства, содержащая узел генерирования мощности для генерирования электрической мощности постоянного тока, при этом узел генерирования мощности содержит множество топливных элементов;топливный узел, подающий природный газ в узел генерирования мощности; узел зарядки, электрически соединенный с узлом генерирования мощности, для зарядки множества электротранспортных средств с использованием упомянутой электрической мощности постоянного тока, причем узел зарядки содержит первую пользовательскую зарядную станцию; узел системы управления, при этом узел системы управления содержит процессор, хранилище данных и команды, сохраненные в хранилище данных и исполняемые процессором для последовательного приведения в действие множества топливных элементов, причем выбор следующего приводимого в действие топливного элемента осуществляется случайным образом, для управления величиной электрической мощности постоянного тока, приема информации от узла зарядки, которая является индикатором заряда в электротранспортном средстве, и уменьшения величины электрической мощности постоянного тока, когда заряд в электротранспортном средстве достигает порогового значения. 22. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.21, в которой топливный узел содержит резервуар для хранения топлива для хранения сжиженного природного газа и преобразователь сжиженного природного газа в природный газ для преобразования сжиженного природного газа в природный газ. 23. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.22, в которой топливный узел дополнительно включает в себя систему рекуперации стравленного газа для рекуперации стравленного газа из резервуара для хранения топлива для использования узлом генерирования мощности. 24. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.23, в которой топливный узел дополнительно включает в себя систему буферизации газа для подачи природного газа в узел генерирования мощности, при этом система буферизации газа включает в себя резервуар для хранения газа и компрессор для хранения природного газа при повышенном давлении.
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
1. Установка для зарядки электротранспортного средства, содержащая узел генерирования мощности для генерирования электрической мощности постоянного тока, причем узел генерирования мощности содержит множество топливных элементов; топливный узел, подающий топливо в узел генерирования мощности; узел зарядки, электрически соединенный с узлом генерирования мощности, для зарядки электротранспортного средства с использованием упомянутой электрической мощности постоянного тока, при этом узел зарядки содержит первую пользовательскую зарядную станцию; узел системы управления, причем узел системы управления содержит процессор, хранилище данных и команды, сохраненные в хранилище данных и исполняемые процессором для последовательного приведения в действие множества топливных элементов, причем выбор следующего приводимого в действие топливного элемента осуществляется случайным образом. 2. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.1, в которой процессор для управления величиной электрической мощности постоянного тока согласно потребностям электротранспортного средства исполняет дополнительные команды, сохраненные в хранилище данных. 3. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.1, в которой процессор для приема информации от узла зарядки, которая является индикатором заряда в электротранспортном средстве, и для уменьшения величины электрической мощности постоянного тока, когда заряд в электротранспортном средстве достигает порогового значения, исполняет дополнительные команды, сохраненные в хранилище данных. 4. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.1, в которой упомянутый узел зарядки содержит множество пользовательских зарядных станций, при этом множество пользовательских зарядных станций включает в себя первую пользовательскую зарядную станцию. 5. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.1, в которой команды, сохраненные в хранилище данных, дополнительно исполняются процессором для приведения в действие множества топливных элементов случайным образом. 6. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.1, в которой узел генерирования мощности включает в себя преобразователь для преобразования по меньшей мере части электрической мощности постоянного тока в электрическую мощность переменного тока. 7. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.1, в которой топливо является природным газом. 8. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.7, в которой природный газ подается в топливный узел из трубопровода природного газа высокой пропускной способности. 9. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.7, в которой топливный узел содержит резервуар для хранения топлива для хранения сжиженного природного газа и преобразователь сжиженного природного газа в природный газ для преобразования сжиженного природного газа в природный газ. 10. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.9, в которой топливный узел включает в себя систему рекуперации стравленного газа для рекуперации стравленного газа из резервуара для хранения топлива для использования узлом генерирования мощности. 11. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.9, в которой топливный узел включает в себя систему буферизации газа для подачи природного газа в узел генерирования мощности, при этом система буферизации газа включает в себя резервуар для хранения газа и компрессор для хранения природного газа при повышенном давлении. 12. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.9, дополнительно содержащая систему рекуперации тепла, которая передает тепло, выделенное блоком топливных элементов, природному газу. 13. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.12, в которой преобразователь сжиженного природного газа в природный газ включает в себя резистивный электронагреватель для нагревания природного газа, и при этом команды, сохраненные в хранилище данных, дополнительно исполняются процессором для приведения в действие упомянутого электронагревателя в течение запуска системы и для переключения с резистивного электронагревателя на систему рекуперации тепла через некоторый промежуток времени. 14. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.9, в которой система рекуперации тепла является замкнутым водяным контуром, который выполнен с возможностью принимать тепло от блока топливных элементов через первый теплообменник и передавать тепло природному газу через второй теплообменник. 15. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.1, в которой каждый из множества топливных элементов является топливным элементом с мембраной из полимерного электролита. 16. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.15, в которой каждый из множества топливных элементов имеет максимальную мощность приблизительно 100 кВт или менее. 17. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.1, в которой каждый из множества топливных элементов имеет мощность между приблизительно 400 кВт и приблизительно 500 кВт. 18. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.1, в которой узел генерирования мощности соединен с узлом зарядки через электросеть постоянного тока. 19. Установка для зарядки электротранспортного средства, содержащая узел генерирования мощности для генерирования электрической мощности постоянного тока, при этом узел генерирования мощности содержит множество топливных элементов с мембранами из полимерного электролита, каждый из которых имеет мощность 100 кВт или менее; топливный узел, подающий природный газ в узел генерирования мощности; узел зарядки, электрически соединенный с узлом генерирования мощности, для одновременной зарядки множества электротранспортных средств с использованием упомянутой электрической мощности постоянного тока, причем узел зарядки содержит множество пользовательских зарядных станций; узел системы управления, при этом узел системы управления содержит процессор, хранилище данных и команды, сохраненные в хранилище данных и исполняемые процессором для последовательного приведения в действие множества топливных элементов, причем выбор следующего приводимого в действие топливного элемента осуществляется случайным образом. 20. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.18, в которой узел генерирования мощности дополнительно содержит преобразователь постоянного тока в переменный ток со входом, связанным с напряжением постоянного тока, и при этом выход преобразователя постоянного тока в переменный ток выполнен с возможностью соединяться с электросетью переменного тока. 21. Установка для зарядки электротранспортного средства, содержащая узел генерирования мощности для генерирования электрической мощности постоянного тока, при этом узел генерирования мощности содержит множество топливных элементов;топливный узел, подающий природный газ в узел генерирования мощности; узел зарядки, электрически соединенный с узлом генерирования мощности, для зарядки множества электротранспортных средств с использованием упомянутой электрической мощности постоянного тока, причем узел зарядки содержит первую пользовательскую зарядную станцию; узел системы управления, при этом узел системы управления содержит процессор, хранилище данных и команды, сохраненные в хранилище данных и исполняемые процессором для последовательного приведения в действие множества топливных элементов, причем выбор следующего приводимого в действие топливного элемента осуществляется случайным образом, для управления величиной электрической мощности постоянного тока, приема информации от узла зарядки, которая является индикатором заряда в электротранспортном средстве, и уменьшения величины электрической мощности постоянного тока, когда заряд в электротранспортном средстве достигает порогового значения. 22. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.21, в которой топливный узел содержит резервуар для хранения топлива для хранения сжиженного природного газа и преобразователь сжиженного природного газа в природный газ для преобразования сжиженного природного газа в природный газ. 23. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.22, в которой топливный узел дополнительно включает в себя систему рекуперации стравленного газа для рекуперации стравленного газа из резервуара для хранения топлива для использования узлом генерирования мощности. 24. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.23, в которой топливный узел дополнительно включает в себя систему буферизации газа для подачи природного газа в узел генерирования мощности, при этом система буферизации газа включает в себя резервуар для хранения газа и компрессор для хранения природного газа при повышенном давлении.
Евразийское 032517 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2019.06.28
(21) Номер заявки 201591142
(22) Дата подачи заявки 2013.12.09
(51) Int. Cl. H02J 7/02 (2006.01) H02J 7/00 (2006.01) B60L 11/18 (2006.01)
(54) СИСТЕМА БЫСТРОЙ ЗАРЯДКИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
(31) 61/737,260; 13/898,055
(32) 2012.12.14; 2013.05.20
(33) US
(43) 2015.11.30
(86) PCT/US2013/073909
(87) WO 2014/093237 2014.06.19 (71)(72)(73) Заявитель, изобретатель и патентовладелец:
ГЬИНАЛИ АГИМ (CH); О'КОННОР БРАЙАН ДЖОЗЕФ (US); ГЬИНАЛИ
РРОН (CH)
(74) Представитель:
Медведев В.Н. (RU)
(56) US-A1-20020106540 KR-A-1020110091439 US-A1-20080044323 KR-A-1020110121202 US-A1-20090246596
(57) Описываемые и заявляемые здесь варианты осуществления представляют собой устройства, системы и способы зарядки электротранспортного средства на стационарной станции обслуживания. В одном варианте осуществления станция обслуживания включает в себя узел генерирования мощности, включающий в себя по меньшей мере один топливный элемент, узел подачи топлива для подачи топлива в узел генерирования мощности, узел зарядки, включающий в себя по меньшей мере одну пользовательскую зарядную станцию, и узел управления для управления и контроля за другими узлами и для предоставления функций учета и тарификации.
Перекрестная ссылка на родственные заявки
Данная заявка основана на и испрашивает приоритет предварительной заявки на патент США с порядковым № 61/737260, поданной 14 декабря 2012, и заявки на патент США с порядковым № 13/898055, поданной 20 мая 2013, обе из которых включены в данный документ во всей своей полноте посредством ссылки.
Положение относительно финансируемых из Федерального бюджета исследований или разработок Не предусмотрено.
Имена сторон для договора о совместных исследованиях
Не предусмотрено.
Включение посредством ссылки материалов, представленных на компакт-диске Не предусмотрено.
Предпосылки создания изобретения Область техники
Варианты осуществления, описанные и заявленные здесь, в целом относятся к системам, устройству и способам одновременной зарядки аккумуляторов многочисленных электротранспортных средств. Более конкретно по меньшей мере некоторые из вариантов осуществления, описанных здесь, относятся к системам, устройству и способам зарядки электротранспортных средств независимо от электрической сети с использованием в качестве источника энергии сжиженного природного газа (называемый здесь как "СПГ") или природного газа ("ПГ").
Уровень техники
Беспокойство по поводу глобального изменения климата и увеличивающейся стоимости бензина возобновили общественный интерес к "экологичной" технологии и спрос на нее. Использование систем с электрическим приводом в транспортных средствах обладает потенциалом быть недорогим и значительно уменьшить выброс парниковых газов. Однако считается, что электротранспортные средства не будут успешны до тех пор, пока они не будут восприниматься подобно обычным, работающим на бензине транспортным средствам. Производители начали решать данную проблему. Например, некоторые электромобили будут "медленно двигаться", когда будет убрана нога с педали тормоза, подобно обычному автомобилю. В этом нет никакого смысла, кроме придания ощущения обычного транспортного средства.
Недостатком отрасли электротранспортных средств является время, требуемое для полной зарядки электротранспортного средства. Понятно, что существующие системы зарядки, которые зависят от электрической сети (даже те, которые названы системами "быстрой" зарядки), требуют 30 мин или больше для полной зарядки электротранспортного средства. Считается, что электротранспортные средства не получат широкого признания общества, пока не станет возможным подъехать на электротранспортном средстве к станции обслуживания, подключить его для зарядки, провести кредитной карточкой, зайти внутрь, чтобы купить чашку кофе, выйти, отсоединить электротранспортное средство и уехать точно так же, как это возможно на обычном транспортном средстве. Также считается, что существующие системы зарядки не могут реализовываться в больших масштабах экономически выгодным образом вследствие их сильной зависимости от электрической сети. Существующая система генерирования и распределения электрической мощности не способна в период пиковой нагрузки обеспечивать зарядку значительного числа электротранспортных средств. Для этого потребуется расширение системы генерирования и распределения мощности. Так как быстрая зарядка создает очень большую нагрузку на сеть, то компании-поставщики, вероятно, введут значительные обязательные наценки на каждую зарядку.
Таким образом, имеются по меньшей мере два недостатка в существующих системах зарядки, которые зависят от электрической сети: требуемое для зарядки время и конечная стоимость электричества от сети. Раскрытая и заявленная здесь система быстрой зарядки решает обе эти проблемы.
Краткая сущность изобретения
Система быстрой зарядки предоставляет способ одновременной зарядки аккумуляторов многочисленных электротранспортных средств, в значительной степени независимый от электрической сети (мощность, которая используется для зарядки электротранспортного средства, не происходит из сети, однако некоторые узлы вариантов осуществления, описанных и заявленных здесь, могут питаться от сети), с использованием СПГ или ПГ в качестве источника энергии. Она может эффективно обеспечивать мощность зарядки постоянным током, приспособленную к потребностям отдельных заряжаемых транспортных средств. Оценено, что транспортное средство с емкостью аккумулятора 85 кВтч может быть полностью заряжено меньше чем за 10 мин с использованием системы быстрой зарядки.
В первом варианте осуществления предложена установка для зарядки электротранспортного средства, которая включает в себя узел генерирования мощности, топливный узел и узел зарядки. Узел генерирования мощности генерирует электрическую мощность постоянного тока и включает в себя по меньшей мере один топливный элемент. Топливный узел подает топливо в узел генерирования мощности. Узел зарядки электрически соединен с узлом генерирования мощности для зарядки электротранспортного средства с использованием упомянутой электрической мощности постоянного тока и включает в себя по меньшей мере одну пользовательскую зарядную станцию.
Во втором варианте осуществления предложена установка для зарядки электротранспортного сред
ства, которая включает в себя узел генерирования мощности, топливный узел, узел зарядки и узел системы управления. Узел генерирования мощности генерирует электрическую мощность постоянного тока и включает в себя множество топливных элементов с мембранами из полимерного электролита, каждый из которых имеет мощность 100 кВт или меньше. Топливный узел подает природный газ в узел генерирования мощности. Узел зарядки электрически соединен с узлом генерирования мощности для одновременной зарядки множества электротранспортных средств с использованием упомянутой электрической мощности постоянного тока и включает в себя множество пользовательских зарядных станций. Узел системы управления содержит процессор, хранилище данных и команды, сохраняемые в хранилище данных и исполняемые процессором для последовательного приведения в действие множества топливных элементов с целью удовлетворения потребностей узла зарядки в энергии.
В третьем варианте осуществления предложена установка для зарядки электротранспортного средства, которая включает в себя узел генерирования мощности, топливный узел и узел зарядки. Узел генерирования мощности генерирует электрическую мощность постоянного тока и включает в себя по меньшей мере один топливный элемент, имеющий мощность между приблизительно 400 и приблизительно 500 кВт. Топливный узел подает природный газ в узел генерирования мощности. Узел зарядки электрически соединен с узлом генерирования мощности для зарядки электротранспортного средства с использованием упомянутой электрической мощности постоянного тока и включает в себя по меньшей мере одну пользовательскую зарядную станцию. Узел генерирования мощности также включает в себя преобразователь для преобразования по меньшей мере части электрической мощности постоянного тока в электрическую мощность переменного тока.
Другие варианты осуществления, которые включают в себя некоторое сочетание признаков, обсужденных выше и ниже, и других признаков, которые известны в уровне техники, рассматриваются как попадающие в пределы формулы изобретения, даже если такие варианты осуществления особым образом не обозначены и не обсуждены здесь.
Краткое описание некоторых видов чертежей
Эти и другие признаки, аспекты, задачи и преимущества вариантов осуществления, описанных и заявленных здесь, станут лучше понятны после рассмотрения следующего подробного описания, прилагаемой формулы изобретения и сопроводительных чертежей, на которых:
фиг. 1 является блок-схемой, изображающей некоторые узлы системы быстрой зарядки;
фиг. 1А является покомпонентным видом топливного узла 200 системы быстрой зарядки;
фиг. 1А-1 является покомпонентным видом топливного узла 200 и узла 300 генерирования мощности системы быстрой зарядки;
фиг. 1А-2 является покомпонентным видом узла 400 зарядки системы быстрой зарядки;
фиг. 2 является блок-схемой последовательности операций, изображающей процесс запуска транзакции по первому варианту осуществления;
фиг. 3 является блок-схемой последовательности операций, изображающей процесс буферизации потока газа по первому варианту осуществления;
фиг. 4 является блок-схемой последовательности операций, изображающей процесс контроля давления в резервуаре для буферизации газа по первому варианту осуществления;
фиг. 5 является блок-схемой последовательности операций, изображающей процесс контроля транзакции и выключения.
Следует понимать, что чертежи не обязательно выполнены с соблюдением масштаба и что варианты осуществления иногда изображаются с помощью графических символов, линий воображаемых контуров, схематических изображений и местных видов. В некоторых примерах могут быть исключены подробности, которые не являются необходимыми для понимания вариантов осуществления, описываемых и заявляемых здесь, или которые приводят другим подробностям, трудным для понимания. Следует понимать, конечно, что варианты изобретения, описанные здесь, не ограничены в обязательном порядке конкретными проиллюстрированными вариантами осуществления. Действительно, ожидается, что средние специалисты в уровне техники без отступления от сущности и объема формулы изобретения смогут разработать множество альтернативных конфигураций, которые подобны и эквивалентны вариантам осуществления, показанным и описанным здесь.
Одинаковые ссылочные позиции будут использованы для обозначения одинаковых или схожих частей повсюду на фигурах в последующем подробном описании чертежей.
Подробное описание вариантов изобретения
На фиг. 1 блок-схема изображает первый вариант осуществления системы 1 быстрой зарядки. система 1 быстрой зарядки включает в себя четыре главных узла: узел 100 системы автоматизированного управления, топливный узел 200, узел 300 генерирования мощности и узел 400 зарядки. Узел 100 системы автоматизированного управления управляет системой. Топливный узел 200 хранит СПГ и преобразовывает его на управляемой и изменяемой скорости в природный газ, который будет использоваться для производства мощности постоянного тока для зарядки электротранспортных средств. В альтернативном варианте осуществления топливный узел 200 может предоставлять передаваемый по трубопроводу ПГ низкого давления вместо хранения и преобразования СПГ. Узел 300 генерирования мощности, исполь
зующий природный газ от топливного узла 200, производит на управляемой и изменяемой скорости мощность 302 постоянного тока для узла 400 зарядки и горячую воду 502, которая используется топливным узлом 200 и может необязательно производить мощность 304 переменного тока, которая может быть продана обратно в сеть или использована для других целей в установке. Узел 400 зарядки является элементом, используемым для раздачи мощности 302 постоянного тока пользователю через отдельные пользовательские зарядные станции 410А, 410В (показаны на фиг. 1А-2).
На фиг. А1-1 можно видеть узел 100 системы автоматизированного управления, который управляет системой. На отдельной пользовательской зарядной станции 410А, 410В пользователи будут выбирать время зарядки, причем чем короче время, тем выше цена. Более конкретно клиент вводит время зарядки и величину зарядки. Например, пользователь может выбрать время зарядки 15 мин и общую зарядку 80% от полной емкости аккумуляторной системы транспортного средства. Как вариант, пользователю могут быть предоставлены многочисленные варианты зарядки, представляющие различные продолжительности зарядки, различные полные зарядки, различные скорости зарядки и различные цены, из которых пользователь может выбирать. Соединительный штепсель от транспортного средства к зарядной станции 410А, 410В сообщит уровень заряда в системе транспортного средства прежде, чем начнется зарядка, а также характеристики и возможности аккумуляторной системы транспортного средства. Система 100 автоматизированного управления зарегистрирует информацию о платеже пользователя, величину зарядки и скорость зарядки и вычислит объем природного газа 273, требуемого узлу 300 генерирования мощности для генерирования мощности 302 постоянного тока, требуемого для зарядки всех транспортных средств на станции, и количество СПГ, необходимого для производства такого природного газа 273. Более конкретно система 100 автоматизированного управления вычисляет величину мощности, требуемой для зарядки аккумулятора пользователя за выбранное время. Объем требуемого природного газа 273 основан на эффективности и производительности топливного элемента(ов) 310. Объем требуемого СПГ основан на эффективности и производительности быстрого преобразователя 230 (упоминаемого здесь в качестве "БПСПГ") сжиженного газа в природный.
Система 100 автоматизированного управления также осуществляет управление и контроль за другими узлами в системе. Узел 100 системы автоматизированного управления также отслеживает подачу СПГ, обеспечивает систему учета и тарификации и контролирует рабочие параметры различных узлов. Система 1 быстрой зарядки может контролироваться на месте, удаленно или обоими способами.
В показанном варианте осуществления на фиг. 1А топливный узел 200 хранит СПГ и преобразует его на управляемой и изменяемой скорости в природный газ 273, который будет использован для производства мощности 302 постоянного тока для зарядки электротранспортных средств. Топливный Узел 200 состоит из трех элементов: резервуара 210 для хранения СПГ, БПСПГ 230 и системы 250 буферизации потока газа.
Резервуар 210 для хранения СПГ является стандартным криогенным контейнером с двойными стенками для СПГ, способным сохранять СПГ 214 при необходимой температуре. Резервуар 210 для хранения СПГ является традиционным или стандартным резервуаром. СПГ 214 хранится приблизительно при -260°F. Несмотря на то, что при такой температуре он существует при атмосферном давлении, номинальное давление для резервуаров СПГ обычно составляет 200 фунт/кв.дюйм изб.давления (14 кг/см2). СПГ 214 обычно хранится при 40 фунт/кв.дюйм изб.давления (2,8 кг/см2). Размер резервуара будет зависеть от рыночных условий в местоположении установки, а также от частоты замены СПГ 214. Ожидается, что в любом случае резервуар не будет больше резервуара с емкостью приблизительно в 3000 галлонов (11356 л) СПГ.
Резервуар 210 для хранения СПГ может включать в себя внутренний погружной насос 212 с изменяемой скоростью для отправки СПГ 214 в БПСПГ 230. Размер насоса 212 с изменяемой скоростью будет зависеть от числа зарядных станций 410А, 410В, емкости БПСПГ 230 и ожидаемых рыночных условий. Для зарядки аккумулятора с емкостью в 85 кВтч приблизительно за 5 мин потребуется одновременное действие одной 500-киловаттной батареи топливных элементов или пяти 100-киловаттных батарей топливных элементов. В любом случае на энергию для топливной батареи(й) придется затрачивать приблизительно 1/2 галлона (1,9 л) СПГ в минуту. Если бы установка на станции обслуживания имела десять 100-киловаттных батарей топливных элементов, то максимальный расход от насоса с изменяемой скоростью был бы 1 галлон в минуту (3,8 л/мин). Требуемое для насоса номинальное значение давления будет конкретным для трубопроводной конструкции на конкретной площадке. В качестве опции насос 212 может быть внешним или содержащимся внутри БПСПГ 230.
БПСПГ 230 производит топливо (природный газ 243), необходимое для узла 300 генерирования мощности посредством быстрого и автоматизированного с управляемым давлением и потоком преобразования СПГ 214 в природный газ 243. Накачанный СПГ 214 принимается БПСПГ 230 и затем внутренне нагнетается насосом 232 высокого давления и отправляется в испаритель 234. Размер насоса 232 будет зависеть от конкретных потерь давления в трубопроводе на площадке, а также от конкретных требований испарителя 234 по давлению. Нагревание нагнетенного СПГ 233 в испарителе 234 первоначально осуществляется с использованием электрического сопротивления и позже посредством горячей воды 502 от системы рекуперации тепла в пользовательском топливном элементе 310. Испаритель 234 подобен
испарителю СПГ с электрически нагреваемой водяной баней, производимому в DenEB Solutions, или эквивалентному испарителю, модифицированному на прием горячей воды 502, которая нагревается с использованием использованного рекуперированного тепла от узла 300 генерирования мощности. Из испарителя 234 природный газ 235 отправляется в нагреватель 236 газа. Вместо того, чтобы выпускаться в окружающую среду, испарившийся газ 216 (называемый здесь как "ИГ") из резервуара 210 для хранения СПГ рекуперируется, принимается БПСПГ 230 и отправляется напрямую в ИГ-компрессор 238. Сжатый ИГ 239 отправляется ИГ-компрессором 238 в нагреватель 236 газа. Нагревание газа 235, 239 в нагревателе 236 газа также первоначально осуществляется с помощью электрического резистивного нагрева и позже с помощью горячей воды 502 от системы рекуперации тепла в топливном элементе(ах). Предназначение нагревателя газа заключается в нагревании объединенного газа от испарителя 234 и ИГ-компрессора 238 до температуры окружающего воздуха или в пределах введенных требований к температуре газа блоков батарей топливных элементов. После нагревателя 236 газа управление потоком и давлением природного газа 240 осуществляется внутренним образом блоком 242 управления потоком и давлением. Блок 242 управления потоком и давлением является стандартной частью всех стандартных испарительных блоков.
Система 260 буферизации потока газа предназначена для обеспечения мгновенного протекания природного газа 243 от топливного узла 200 в узел 300 генерирования мощности после запуска системы и обеспечения возможности быстрых регулировок в потоке топлива посредством дросселирования хранящегося сжатого природного газа 267 из резервуара 266 для буферизации газа. Управляемый по потоку и давлению природный газ 243 принимается системой 260 буферизации потока газа и может быть отправлен в узел 300 генерирования мощности либо напрямую, либо косвенно. При прямом маршруте природный газ 243 проходит через датчик 263 потока и давления газа, датчик 265 температуры газа, поточный нагреватель 270 газа и клапан 272 управления выпуском топливного узла. назначение системы 260 буферизации газа состоит в буферизации потока природного газа и в способности быстрее изменять поток и не обязательно увеличивать полную пропускную способность. Поток природного газа 273, находящегося в топливном узле 200, будет зависеть от потребности узла 300 генерирования мощности. Если одновременно функционируют десять 100-киловаттных батарей топливных элементов, то на пиковой выработке поток природного газа составляет приблизительно 120 кубических футов в минуту (3,4 м3/мин), как показано на схеме ниже.
Приблизительные расходы
Число функционирующих 100-киловаттных топливных элементов
Предположительно СПГ, галлон/мин
0,75 (2,85 л/мин)
1,5 (5,7 л/мин)
Галлонов СПГ/ч (22 8 л/ч)
45 (170 л/ч)
90 (341 л/ч)
Галлонов на куб.фут
7,48 (1000 л/м3)
7, 48
(1000 л/м3)
Куб.фут СПГ в час
6, 02 (0,17 м3/ч)
12, 03
(0, 34 м3/ч)
Куб.фут КПГ (компримированного
(сжатого) природного газа) на куб.фут СПГ
Куб.фут КПГ в час
36, 09 (1,02 м3/ч)
72, 19 (2, 04 м3/ч)
Куб.фут ПГ на куб.фут СПГ
600
600
Куб.фут ПГ в час
3609 (102 м3/ч)
7219 (204 м3/ч)
Куб.фут ПГ в минуту
(1,7 м3/мин)
120
(3,4 ы3/мин)
Температура природного газа 273 должна быть близка к температуре окружающей среды и в пределах рабочих параметров системы топливных элементов. Давление должно быть близко к атмосферному давлению.
При косвенном маршруте природный газ 243 обходит датчик 263 потока и давления газа и направляется через клапан 264 подачи системы буферизации газа на маршруте к резервуару 266 для буфериза
ции газа для дальнейшего использования узлом 300 генерирования мощности. Контроль за давлением в резервуаре 266 для буферизации газа осуществляется с использованием прибора 261 измерения давления. Резервуар 266 для буферизации газа обеспечивает возможность мгновенного реагирования, когда пользователь заказывает заряд постоянным током. Несмотря на то, что присутствует почти мгновенное реагирование от узла 300 генерирования мощности (например, при использовании топливного элемента с мембраной из полимерного электролита), означая, что, когда газ вводится в пользовательский топливный элемент 310, мощность генерируется почти мгновенно, чего не происходит в процессе регазифика-ции БПСПГ 230. Резервуар 266 для буферизации газа, с другой стороны, может предоставлять мгновенный природный газ 273 в узел 300 генерирования мощности, обеспечивая время для подкачки БПСПГ 230. Кроме того, в течение периодов мгновенного спроса, который превышает пропускную способность БПСПГ 230, или с целью стабилизации массового расхода природного газа 273 к блоку 300 генерирования мощности, хранимый природный газ 267 может дросселироваться через предохранительный клапан 268 резервуара для буферизации газа на стороне выхода датчика 263 потока и давления газа. Резервуар 266 для буферизации газа должен быть резервуаром для хранения КПГ 1 типа, способного хранить вплоть до 10 000 куб.фут (283,2 м3) природного газа при 5000 фунт/кв.дюйм (351,5 кг/см2), что является промышленным стандартом. Природный газ 246 может храниться в резервуаре для буферизации при приблизительно 3600 фунт/кв.дюйм (253,1 кг/см2). Когда природный газ будет выходить из резервуара 266, он будет холодным, так как он расширяется до атмосферного давления, и его необходимо нагревать. Необходимое количество теплоты будет зависеть от фактического давления в резервуаре 266 для буферизации. Поточный нагреватель 270 газа является стандартной системой для обработки газа. Из системы 260 буферизации потока газа природный газ 273 доставляется в систему 312 обработки топлива в узле 300 генерирования мощности.
В альтернативном варианте осуществления в топливном узле 200 исключены СПГ, резервуар 210 для хранения СПГ, БПСПГ 230 и система 260 буферизации газа, а вместо этого топливный узел 200 просто подает природный газ низкого давления через трубопровод соответствующего размера с регуляторами потока и другими необходимыми узлами, известными в уровне техники, в узел 300 генерирования мощности. В таком варианте осуществления природный газ подается в топливный узел, например местной компанией-поставщиком природного газа через трубопроводы высокой пропускной способности.
Узел 300 генерирования мощности, использующий природный газ 273 от топливного узла 200, производит при управляемой и изменяемой скорости мощность 302 постоянного тока для узла 400 зарядки, горячую воду 323, которая используется в БПСПГ 230 для преобразования СПГ 214 в природный газ 243, и необязательно переменный ток 304, когда это целесообразно, который может быть продан обратно сети. В узле 300 генерирования мощности, показанном на фиг. 1А-1, содержатся система 312 обработки топлива, блок 314 топливных элементов и система 320 термоуправления. Система 312 обработки топлива извлекает водород из природного газа с использованием процесса каталитического риформинга или другого подходящего способа. Водород 313 отправляется в блок 314 топливных элементов при приблизительно атмосферном давлении для производства мощности 301 постоянного тока. Блок 314 топливных элементов состоит из батареи приблизительно до десяти отдельных топливных элементов с мембранами из полимерного электролита (МПЭ), каждый из которых способен производить до 100 кВт. Эти топливные элементы функционируют независимо и приводятся в действие индивидуально и последовательно узлом 100 системы автоматизированного управления для удовлетворения энергетических потребностей узла 400 зарядки. В данном варианте осуществления узлу 200 генерирования мощности не нужно производить переменный ток 304, потому что отдаваемая мощность блока 314 топливных элементов может быть легко адаптирована для соответствия потребностям узла 400 зарядки. Функционирование каждого топливного элемента блока топливных элементов может осуществляться в произвольном порядке для равномерного износа и амортизации различных блоков. Мощность 301, производимая отдельными топливными элементами в блоке топливных элементов, отправляется в центральное средство контроля 316 за электрической системой постоянного тока узла 300 генерирования мощности и оттуда в узел 400 зарядки.
В альтернативном варианте блок 314 топливных элементов может содержать один или более пользовательских топливных элементов, каждый из которых способен производить вплоть до, например, приблизительно 400-500 кВт мощности постоянного тока и выполнен с возможностью функционирования с другими узлами системы быстрой зарядки. В данном случае предполагается, что топливный элемент будет функционировать полное время работы. Избыточная мощность, не используемая узлом 400 зарядки, будет преобразована в мощность 304 переменного тока и будет либо использоваться установкой либо продаваться сети. Для данного варианта осуществления система 260 буферизации потока газа будет не нужна.
Топливные МПЭ-элементы обычно функционируют при 50-100°С. Система 320 термоуправления рекуперирует избыточное тепло, выделяемое топливными элементами, для использования в процессе испарения СПГ. Система 500 водяного охлаждения с замкнутым контуром, показанная на фиг. 1А-1, используется с теплообменником 322 для охлаждения топливных элементов блока 314 топливных элементов и обеспечения горячей воды в БПСПГ 230 для преобразования СПГ в природный газ. Насос 504 го
рячей воды откачивает вытекающую воду 502 высокой температуры из теплообменника 322. Вытекающая из насоса вода направляется к испарителю 234 и нагревателю 236 газа, которые выровнены параллельно. Вытекающая вода 505 низкой температуры из БПСПГ 230 обрабатывается в системе 506 обработки воды прежде, чем быть направленной обратно к теплообменнику 322 пользовательского топливного элемента 310. Назначение обработки в основном состоит в фильтрации воды от любых частиц или примесей, которые она могла получить в процессе протекания через испаритель.
Узел 400 зарядки является элементом, используемым для раздачи мощности 320 постоянного тока пользователю через отдельные пользовательские зарядные станции 410А, 410В. Несмотря на то, что изображены две пользовательские зарядные станции 410А, 410В, может быть предусмотрено любое их число. Пользовательская зарядная станция 410а, 410в может быть любым типом подходящего устройства для осуществления связи с узлом 100 системы автоматизированного управления. Пользовательская зарядная станция может включать в себя один или более процессоров, запоминающих устройств и связных интерфейсов, причем все они объединены с возможностью осуществления связи. Каждый процессор может включать в себя, например, один или более микропроцессоров на интегральных схемах, и каждое хранилище может представлять собой ПЗУ, флэш-память, энергонезависимую память, оптическое запоминающее устройство, магнитный носитель, сочетания вышеупомянутого или любое другое подходящее запоминающее устройство. Каждое хранилище может включать в себя более одного физического элемента и может также включать в себя ряд процедур программного обеспечения, программных этапов или модулей, которые исполняются процессором для осуществления различных функций и процессов, описанных здесь.
Типичная площадка будет включать в себя от четырех до восьми пользовательских зарядных станций 410А, 410В. Поскольку напряжение мощности 302 постоянного тока, генерируемой узлом 300 генерирования мощности, изменяется по величине, оно должно быть преобразовано отдельным преобразователем 402 постоянного тока в постоянный внутри узла 400 зарядки. Каждая пользовательская зарядная станция будет иметь свой собственный регулятор 412а, 412в постоянного напряжения, модуль 414А, 414В руководства управлением мощностью и пользовательское устройство 416А, 416В ввода данных и снятия показаний.
Узел 100 системы автоматизированного управления обеспечивает интерфейс 110 учета и тарификации, средство 140 управления системой и средство 170 контроля за системой. Узел 100 системы автоматизированного управления может включать в себя один или более процессоров, запоминающих устройств и связных интерфейсов, причем все они объединены с возможностью осуществления связи. Каждый процессор может включать в себя, например, один или более микропроцессоров на интегральных схемах, и каждое хранилище может представлять собой ПЗУ, флэш-память, энергонезависимую память, оптическое запоминающее устройство, магнитный носитель, сочетания вышеупомянутого или любое другое подходящее запоминающее устройство. Каждое хранилище может включать в себя более одного физического элемента и может также включать в себя ряд процедур программного обеспечения, программных этапов или модулей, которые исполняются процессором для осуществления различных функций и процессов, описанных здесь.
Средство 140 управления системой осуществляет связь с и/или управляет внутренним погружным насосом 212 с изменяемой скоростью, датчиком 263 потока и давления газа, датчиком 265 температуры газа, клапаном 262 подачи системы буферизации газа, предохранительным клапаном 268 резервуара для буферизации газа, газовым компрессором 264, прибором 261 измерения давления, преобразователем 318 постоянного тока в переменный ток и пользовательским устройством 416А, 416 ввода данных и снятия показаний. Средство 170 контроля за системой осуществляет связь с и/или контролирует уровень СПГ в резервуаре 210 для хранения СПГ, датчиком 263 потока и давления газа, датчиком 265 температуры газа, прибором 261 измерения давления, электрической системой 316 постоянного тока и пользовательским устройством 416А, 416 ввода данных и снятия показаний. Сетевые межсоединения между узлом 100 системы автоматизированного управления и другими узлами системы быстрой зарядки могут быть реализованы посредством совместно используемой, общественной или частной сети и могут охватывать глобальную территорию или локальную территорию. Сеть может быть реализована посредством любого подходящего сочетания сетей беспроводной и/или проводной связи. В качестве примера, сеть может быть реализована с помощью глобальной сети (WAN), локальной сети (LAN), внутренней сети или Интернета.
На фиг. 2 блок-схема последовательности операций изображает процесс запуска транзакции первого варианта осуществления. Процесс запуска транзакции начинается после того, как пользователь выбрал время зарядки и совершает платеж (например, наличными) или вводит информацию о платеже (например, номер дебетовой или кредитной карты) на пользовательской зарядной станции 410А, 410В. На начальном этапе 602 Зарядная Станция 410А, 410В отправляет информацию в Интерфейс 110 Учета и Тарификации Узла 100 Системы Автоматизированного Управления относительно кредита и тарификации, величины зарядки и скорости зарядки. На следующих этапах 604, 606, 608 Интерфейс 110 Учета и Тарификации вычисляет мощность постоянного тока, требуемую для транзакции, вычисляет стоимость транзакции на основе предварительно установленных тарифов на мощность и сверяет кредиты и ограниче
ния. На следующем этапе 610 интерфейс 110 учета и тарификации определяет, достаточно ли кредита. Если недостаточно, то на следующем этапе 612 интерфейс 110 учета и тарификации отклоняет продажу по причине недостаточного кредита. Если кредита достаточно, то на следующем этапе 614 интерфейс 110 учета и тарификации вычисляет количество требуемого топлива и передает эту информацию в средство 140 управления системой. На следующем этапе 616 средство 140 управления системой приводит в действие и регулирует насос 212 в резервуаре 210 для хранения СПГ для добавления потока СПГ в БПСПГ 230. На этапе 618 средство 140 управления системой наращивает поток 243 природного газа из БПСПГ 230, по необходимости посредством добавления природного газа 267 из резервуара 266 для буферизации газа с помощью процесса буферизации потока газа, показанного на фиг. 3 и описанного ниже. На этапе 620 средство 140 управления системой регулирует массовый расход природного 270 газа от топливного узла 200 к узлу 300 генерирования мощности посредством регулирования клапана 272 управления выпуском топливного узла. На этапе 622 средство 170 контроля за системой контролирует мощность 320 постоянного тока. Считается, что этапы 616, 618, 620 и 622 выполняются одновременно, но могут вызываться в любом порядке. На окончательном этапе мощность 302 постоянного тока доставляется в пользовательскую зарядную станцию 410а, 410В.
На фиг. 3 блок-схема последовательности операций изображает процесс буферизации потока газа по первому варианту осуществления. На этапе 632 средство 140 управления системой системы 100 автоматизированного управления непрерывно проверяет природный газ 273, требуемый узлу 300 генерирования мощности для подачи мощности 320 постоянного тока для продолжения транзакции. Процесс буферизации потока газа заканчивается, когда для продолжения транзакции мощность 320 постоянного тока больше не требуется. на этапе 634 средство 170 контроля за системой системы 100 автоматизированного управления непрерывно контролирует расход и давление природного газа 243 с помощью датчика 263 потока и давления газа. На этапе 636 средство 140 управления системой непрерывно определяет, достаточны ли давление и поток. Если недостаточно, то на этапах 638 и 640 средство 140 управления системой открывает предохранительный клапан 268 резервуара для буферизации газа, а средство 170 контроля за системой измеряет температуру газа с помощью датчика 265 температуры газа. На этапе 642 средство 140 управления системой непрерывно определяет когда температура газа является приемлемой для узла 300 генерирования мощности. Как правило, это будет температура окружающей среды, хотя она будет зависеть от характеристик топливного элемента предприятия-изготовителя. В противном случае на этапе 644 средство 140 управления системой приводит в действие поточный нагреватель 270 газа. Если на этапе 642 определено, что температура газа является приемлемой, то средство 140 управления системой открывает клапан 272 управления выпуском топливного узла на этапе 646. На этапе 648 природный газ 273 отправляется в узел генерирования мощности. Если на этапе 636 определено, что давления и потока достаточно, то задействуется этап 646.
На фиг. 4 блок-схема последовательности операций изображает процесс контроля давления резервуара 266 для буферизации газа, который гарантирует поддержание в резервуаре для буферизации газа отвечающего требованиям давления. Предполагается, что резервуаре 266 для буферизации газа будет поддерживаться при давлении около 500 фунт/кв. дюйм (35,2 кг/см2) для того, чтобы избежать необходимости в нагреве природного газа 267, когда он дросселируется для использования в узле 300 генерирования мощности. Однако природный газ 267 может храниться при намного более высоком давлении, например 3000 фунт/кв.дюйм (211 кг/см2), но в таком случае наиболее вероятно, что потребуется поточный нагреватель 270 газа для подогрева природного газа 273 до его отправки в узел 300 генерирования мощности. На этапе 650 средство 170 контроля за системой системы 100 автоматизированного управления непрерывно контролирует давление газа в резервуаре 266 для буферизации газа с помощью прибора 261 измерения давления. На этапе 652 средство 140 управления системой системы 100 автоматизированного управления определяет, достаточно ли давление. Если достаточно, то повторно задействуется этап 650. Если давления газа недостаточно, то средство 140 управления системой на этапе 654 открывает клапан 262 подачи системы буферизации газа, а на этапе 656 приводит в действие газовый компрессор. На этапе 658 средство 170 контроля за системой контролирует давление газа в резервуаре 266 для буферизации газа в течение процесса заполнения. На этапе 660 средство 170 управления системой определяет, заполнен ли резервуар 266 для буферизации газа (т.е. достигло ли давление заданной пороговой величины). Если нет, то процесс возвращается к этапу 658. Если определено, что резервуар 266 для буферизации газа является полным, то средство 140 управления системой прекращает действие газового компрессора 264 и закрывает клапан 262 подачи системы буферизации газа на этапах 662 и 664. В данной точке процесс возвращается на этап 650.
На фиг. 5 блок-схема последовательности операций изображает процесс контроля за транзакцией и выключением. На этапе 670 пользовательская зарядная станция 410А, 410В отправляет информацию, включающую в себя завершенность зарядки относительно статуса зарядки в средство 170 контроля за системой узла 100 системы автоматизированного управления. Например, если пользователь выбрал зарядку до 75%, а транспортное средство сейчас заряжено на 60%, то эта информация сообщается системе автоматизированного управления. На этапе 672 средство 140 управления системой узла 100 системы автоматизированного управления определяет, достигла ли зарядка 95% от своего завершения. Если не дос
тигла, то средство 140 управления системой продолжает зарядку на этапе 674, и процесс возвращается к этапу 670. Если зарядка достигает 95% завершения, то средство 140 управления системой определяет, достигла ли зарядка 100% завершения. Если не достигла, то средство 140 управления системой на этапе 678 замедляет процесс зарядки уменьшая на 50% поток СПГ, требуемый для транзакции в БПСПГ 230 при регулировании скорости насоса 212 в резервуаре 210 для хранения СПГ, а на этапе 680 регулирует клапан управления выпуском топливного узла для учета уменьшения потока природного газа 273 в узел 300 генерирования мощности. На этапе 682 система 1 быстрой зарядки продолжает заряжать пользовательское транспортное средство при пониженной скорости. Затем процесс непрерывно циркулирует по этапам 670, 672, 676, 680 и 682, пока на этапе 676 не будет определено, что зарядка завершена на 100%. Когда это происходит, средство 140 управления системой на этапе 684 уменьшает вывод мощности 320 постоянного тока от узла 300 генерирования мощности на величину, предписанную транзакции (если не происходит зарядки каких-либо других транспортных средств, то мощность 320 постоянного тока будет уменьшена до нуля; если происходит зарядка других транспортных средств, то мощность 320 постоянного тока будет уменьшена до совокупной величины, требуемой для других транзакций). На этапах 686 и 688 средство 140 управления системой регулирует клапан 272 управления выпуском топливного узла для устранения потока природного газа 273 от топливного узла 200 к узлу 300 генерирования мощности и регулирует скорость насоса 212 для устранения расхода спг 214, требуемого для транзакции (если не происходит зарядки каких-либо других транспортных средств, то клапан 272 управления выпуском топливного узла будет полностью закрыт, а насос 212 будет выключен; если заряжаются другие транспортные средства, то клапан 272 управления выпуском топливного узла будет дросселироваться, а скорость насоса 212 будет уменьшена для соответствия совокупному количеству СПГ 214 и природного газа 273, требуемых для других транзакций). На этапе 690 интерфейс 110 учета и тарификации взимает плату с кредитной или дебетовой карты пользователя для оплаты транзакции. На этапе 692 зарядка заканчивается, а транзакция завершается.
Несмотря на то, что изобретение, описываемое и заявляемое здесь, было описано весьма подробно со ссылкой на некоторые варианты осуществления, специалисту в данной области техники будет понятно, что изобретение, описываемое и заявляемое здесь, может быть реализовано на практике отличными от таких вариантов осуществления, которые были представлены в целях пояснения, а не ограничения. Следовательно, сущность и объем прилагаемой формулы изобретения не должны быть ограничены описанием вариантов осуществления, содержащихся здесь.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Установка для зарядки электротранспортного средства, содержащая
узел генерирования мощности для генерирования электрической мощности постоянного тока, причем узел генерирования мощности содержит множество топливных элементов; топливный узел, подающий топливо в узел генерирования мощности;
узел зарядки, электрически соединенный с узлом генерирования мощности, для зарядки электротранспортного средства с использованием упомянутой электрической мощности постоянного тока, при этом узел зарядки содержит первую пользовательскую зарядную станцию;
узел системы управления, причем узел системы управления содержит процессор, хранилище данных и команды, сохраненные в хранилище данных и исполняемые процессором для последовательного приведения в действие множества топливных элементов, причем выбор следующего приводимого в действие топливного элемента осуществляется случайным образом.
2. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.1, в которой процессор для управления величиной электрической мощности постоянного тока согласно потребностям электротранспортного средства исполняет дополнительные команды, сохраненные в хранилище данных.
3. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.1, в которой процессор для приема информации от узла зарядки, которая является индикатором заряда в электротранспортном средстве, и для уменьшения величины электрической мощности постоянного тока, когда заряд в электротранспортном средстве достигает порогового значения, исполняет дополнительные команды, сохраненные в хранилище данных.
4. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.1, в которой упомянутый узел зарядки содержит множество пользовательских зарядных станций, при этом множество пользовательских зарядных станций включает в себя первую пользовательскую зарядную станцию.
5. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.1, в которой команды, сохраненные в хранилище данных, дополнительно исполняются процессором для приведения в действие множества топливных элементов случайным образом.
6. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.1, в которой узел генерирования мощности включает в себя преобразователь для преобразования по меньшей мере части электрической мощности постоянного тока в электрическую мощность переменного тока.
7. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.1, в которой топливо является при-
родным газом.
8. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.7, в которой природный газ подается в топливный узел из трубопровода природного газа высокой пропускной способности.
9. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.7, в которой топливный узел содержит резервуар для хранения топлива для хранения сжиженного природного газа и преобразователь сжиженного природного газа в природный газ для преобразования сжиженного природного газа в природный газ.
10. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.9, в которой топливный узел включает в себя систему рекуперации стравленного газа для рекуперации стравленного газа из резервуара для хранения топлива для использования узлом генерирования мощности.
11. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.9, в которой топливный узел включает в себя систему буферизации газа для подачи природного газа в узел генерирования мощности, при этом система буферизации газа включает в себя резервуар для хранения газа и компрессор для хранения природного газа при повышенном давлении.
12. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.9, дополнительно содержащая систему рекуперации тепла, которая передает тепло, выделенное блоком топливных элементов, природному газу.
13. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.12, в которой преобразователь сжиженного природного газа в природный газ включает в себя резистивный электронагреватель для нагревания природного газа, и при этом команды, сохраненные в хранилище данных, дополнительно исполняются процессором для приведения в действие упомянутого электронагревателя в течение запуска системы и для переключения с резистивного электронагревателя на систему рекуперации тепла через некоторый промежуток времени.
14. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.9, в которой система рекуперации тепла является замкнутым водяным контуром, который выполнен с возможностью принимать тепло от блока топливных элементов через первый теплообменник и передавать тепло природному газу через второй теплообменник.
15. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.1, в которой каждый из множества топливных элементов является топливным элементом с мембраной из полимерного электролита.
16. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.15, в которой каждый из множества топливных элементов имеет максимальную мощность приблизительно 100 кВт или менее.
17. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.1, в которой каждый из множества топливных элементов имеет мощность между приблизительно 400 кВт и приблизительно 500 кВт.
18. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.1, в которой узел генерирования мощности соединен с узлом зарядки через электросеть постоянного тока.
19. Установка для зарядки электротранспортного средства, содержащая
узел генерирования мощности для генерирования электрической мощности постоянного тока, при этом узел генерирования мощности содержит множество топливных элементов с мембранами из полимерного электролита, каждый из которых имеет мощность 100 кВт или менее;
топливный узел, подающий природный газ в узел генерирования мощности;
узел зарядки, электрически соединенный с узлом генерирования мощности, для одновременной зарядки множества электротранспортных средств с использованием упомянутой электрической мощности постоянного тока, причем узел зарядки содержит множество пользовательских зарядных станций;
узел системы управления, при этом узел системы управления содержит процессор, хранилище данных и команды, сохраненные в хранилище данных и исполняемые процессором для последовательного приведения в действие множества топливных элементов, причем выбор следующего приводимого в действие топливного элемента осуществляется случайным образом.
20. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.18, в которой узел генерирования мощности дополнительно содержит преобразователь постоянного тока в переменный ток со входом, связанным с напряжением постоянного тока, и при этом выход преобразователя постоянного тока в переменный ток выполнен с возможностью соединяться с электросетью переменного тока.
21. Установка для зарядки электротранспортного средства, содержащая
узел генерирования мощности для генерирования электрической мощности постоянного тока, при этом узел генерирования мощности содержит множество топливных элементов; топливный узел, подающий природный газ в узел генерирования мощности;
узел зарядки, электрически соединенный с узлом генерирования мощности, для зарядки множества электротранспортных средств с использованием упомянутой электрической мощности постоянного тока, причем узел зарядки содержит первую пользовательскую зарядную станцию;
узел системы управления, при этом узел системы управления содержит процессор, хранилище данных и команды, сохраненные в хранилище данных и исполняемые процессором для
последовательного приведения в действие множества топливных элементов, причем выбор следующего приводимого в действие топливного элемента осуществляется случайным образом, для управ
ления величиной электрической мощности постоянного тока,
приема информации от узла зарядки, которая является индикатором заряда в электротранспортном средстве, и уменьшения величины электрической мощности постоянного тока, когда заряд в электротранспортном средстве достигает порогового значения.
22. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.21, в которой топливный узел содержит резервуар для хранения топлива для хранения сжиженного природного газа и преобразователь сжиженного природного газа в природный газ для преобразования сжиженного природного газа в природный газ.
23. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.22, в которой топливный узел дополнительно включает в себя систему рекуперации стравленного газа для рекуперации стравленного газа из резервуара для хранения топлива для использования узлом генерирования мощности.
24. Установка для зарядки электротранспортного средства по п.23, в которой топливный узел дополнительно включает в себя систему буферизации газа для подачи природного газа в узел генерирования мощности, при этом система буферизации газа включает в себя резервуар для хранения газа и компрессор для хранения природного газа при повышенном давлении.
22.
22.
22.
22.
22.
22.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
032517
- 1 -
(19)
032517
- 1 -
(19)
032517
- 1 -
(19)
032517
- 9 -
(19)
032517
- 11 -
032517
- 16 -
|
