Разработка зарядной

инфраструктуры для

электробусов

Цыпулев Денис Юрьевич Заместитель директора департамента стандартизации бизнес-процессов

Москва 2014 www.moesk.ru

2 2

Глобальные задачи проекта

• В рамках «Всероссийской программы по развитию зарядной инфраструктуры для

электротранспорта» ОАО «Россети» разработать российское решение по автоматической

ультра-быстрой зарядки для электробусов

• На основе разработанного решения, подготовить и, в рамках сотрудничества с

Минпромторгом, НАМИ и профильными комитетами Госдумы, утвердить российский стандарт

ультра-быстрой зарядки для электробусов

• Получить патент на данную разработку

• Создать модель коммерциализации разработки в рамках Программы через реализацию

соответствующих проектов по внедрению электробусов в регионах-участниках Программы

(сегодня Москва, Московская обл., Санкт-Петербург, Калуга, Ставропольский край)

• Обеспечить применение данной технологии всеми производителями электробусов,

работающих на территории РФ

• Организовать локальное производство станций автоматической ультра-быстрой зарядки и

комплектов для обеспечения совместимости, размещаемых на электробусах

3 3

Глобальные задачи проекта

Обращение к производителя автобусной и троллейбусной техники.

В рамках реализации Всероссийской программы развития зарядной инфраструктуры для

электротранспорта под эгидой электросетевого комплекса Российской Федерации ОАО

«МОЭСК» осуществляет разработку автоматизированной ультрабыстрой зарядной станции

переменного тока для электробусов.

Просим Вас ознакомиться с техническим решением, предлагаемым в рамках реализации

опытно-конструкторских работ по разработке автоматизированной ультрабыстрой зарядной

станции переменного тока для электробусов.

Просим Вас подтвердить Ваше принципиальное согласие использовать предлагаемое

решение для зарядки тяговых батарей разрабатываемых вашей компанией моделях

электробусов большого класса.

4 4

Технологическое решение, описание работы

1. Электробус подъезжает к станции и паркуется по размеченному месту

2. Водитель инициирует процесс зарядки, приложив к RFID-считывателю персональную карту, при

этом автоматически блокируется привод электробуса, чтобы исключить возможность его движения

во время подзарядки.

3. Модуль удаленного управления в электробусе посредством коммуникационного модуля через

беспроводное соединение связывается с зарядной станцией, авторизуя зарядную сессию, и дает

команду на начало зарядной сессии.

4. Система привода разъема (многоконтактный разъем) присоединяет разъем зарядной станции к

ответной части электробуса.

5. После соединения разъемов через сигнальную линию, идущую от электробуса к зарядной

станции через многоконтактный разъем, блок управления зарядной станции сообщает системе

управления тяговыми батареями (BMS) электробуса служебную информацию о максимальных

зарядных электрических параметрах сессии.

6. Блок управления, получив сигнал о прекращении зарядной сессии завершает сессию (по факту

полного заряда, окончанию выделенного времени или по повторной идентификации водителя).

7. Зарядная сессия прекращается, соединительные элементы зарядная станция-электробус

рассоединяются и зарядная сессия завершается

8. В системе управления зарядными станциями происходит расчёт параметров зарядной сессии и

биллинг.

5 5

Варианты технического решения

Решение на переменном токе

Решение на постоянном токе

6 6

Блок-схема УБЗС постоянного тока

ТТ1

0

АВ

1

Блок

управления

зарядной

станции

Р1

Блок

привода

контактор

а

Контакто

р

Зарядная станция Макет электробуса

RFID

Приемник

блока

беспроводного

управления

Передатчик

блока

беспроводного

управления

Сеть 3 фазы 380В 182 кВт

Цепь питания управляющих и исполнительных устройств 5-12В

Цепи управления

Цепь управления рабочим механизмом контактора

3G-

модем

Блок

разрядк

и

Блок

контроля

заземления

Силовая цепь постоянного тока 50-500В

AC/DC-преобразователь

PLC-

модем

PLC-

модем

CAN-шина

7 7

Контактор УБЗС постоянного тока

Project partner: Opbrid, Spain:

Projected 2010:

Reality 2011!

Production 2012:

8 8

Блок-схема УБЗС переменного тока

ПП1

ТТ1

0

АВ

1

Блок

управления

зарядной

станции

Р1

Нагрузка 380В 200

кВт

Блок

привода

контактор

а

Контакто

р

Зарядная станция Макет электробуса

RFID

Силовая цепь 3 фазы 380В 182 кВт

Цепь питания управляющих и исполнительных устройств

Цепь управления

Цепь управления рабочим механизмом контактора

3G-

модем

EMC-

фильтр

Приемник

блока

беспроводного

управления

К BMS

электробуса

Передатчик

блока

беспроводного

управления

9 9

Общий вид УБЗС переменного тока

10 10

Постоянный ток vs. переменный ток

Механизм подключения

Пантографная система Система с активным манипулятором

Плюсы

Возможность использования десятилетиями отработанных компонент - пантографов

Безопасность, более надежное соединение, стыковка только 380В

Механическая простота конструкции Минимальный объем обмена данными зарядная станция - электробус

Хорошая вандалозащищенность Легкость конструкции (элементов размещаемых на электробусе), что позволяет разместить контактную группу практически на любом транспортном средстве

Допустима существенно большая погрешность в парковке электробуса под зарядной станцией

Компактные размеры

Нет риска оплавления соединений

Надежное заземление

Минусы

Большая масса (2х75 кг) размещаемых на крыше электробуса элементов накладывает существенные ограничения на модель транспортного средства электробуса, что резко снижает универсальность решения

Необходимость разработки нового решения

Увеличение высоты кузова за счет необходимости маскировочной надстройки на крыше

Относительная сложность разъема и механизма позиционирования

Необходимость усиление кузова для размещения пантографов на крыше (не подходит для современных кузовов где крыша изготовлена из пластика на несущем каркасе из металла) -> увеличение веса->снижение энергоэффективности

Меньшая погрешность в парковке электробуса

Проблема заземления решается созданием 3 контакта, что либо усложняет механизм сопряжения, либо еще больше увеличивает массу, размещаемой на крыше

Пантографы рассчитаны на работу в движении, при статистическом использовании будет проблема оплавления контактов, т.к. при обледенении контакторов резко возрастет сопротивление, увеличатся потери и проч.

Большой объем передаваемых данных между блоком управления зарядной станции и BMS электробуса снижает общую надежность системы

Необходимость сертификации транспортного средства как в качестве автобуса, так и в качестве троллейбуса, что увеличивает затраты производителей электробусов

11 11

Постоянный ток vs. переменный ток

Конструкция в целом

Постоянный ток Переменный ток Плюсы

Низкая стоимость зарядной станции из-за отсутствия дорогих преобразователей AC/DC

Более высокая надёжность из-за простоты схемы

Отсутствие проблем, связанных с зимней эксплуатацией - преобразователи требуют поддержания постоянной температуры выше нуля, что ведет за собой контейнерное исполнение с системой подогрева и охлаждения

Отсутствие проблем связанных с летней эксплуатации - нет преобразователей, нет необходимости их охлаждать, особенно при высокой нагрузке

Более низкое собственное потребление и потери

Меньший размер, более легкое размещение, установка, монтаж на АТС контактной части и согласование допусков

Минусы

Высокая стоимость из-за входящих в состав дорогих AC/DC преобразователей

Техническая сложность и, как следствие, более низкая надежность

Высокое собственное энергопотребление за счет системы отопления/охлаждения

Большие габариты

Отсутствие на рынке РФ производства необходимых комплектующих - преобразователей

Необходимость производства специальных силовых кабелей для передачи высоких токов постоянного напряжения

12 12

Схема электрическая

13 13

Работа манипулятора

14 14

Работа манипулятора

15 15

Чертеж станции

16 16

Чертеж контактной штанги электробуса

17 17

Чертеж контактной группы электробуса

18 18

Установка и монтаж станции

19 19

МОДЕЛЬ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРОБУСА

115114, Российская Федерация, г. Москва,

2-й Павелецкий проезд, д. 3, стр. 2

Тел.: (495) 980 1288,

факс: (495) 585 1451

www.moesk.ru