CN102498628A - 用于电动交通工具的带有网络稳定化措施的充电站 - Google Patents

用于电动交通工具的带有网络稳定化措施的充电站 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于电动交通工具的充电站。其网络稳定化通过设置用于成可获取网络频率及检测偏离参考频率的网络频率的网络频率测量装置(8)，及与该网络频率装置(8)操作连接，使得在检测到该网络频率相对该参考频率的一偏移时调节由该充电站(2)发送给电动交通工具的电力的负载调节装置(10)来实现。

Description

用于电动交通工具的带有网络稳定化措施的充电站
技术领域
本发明涉及一种用于电动交通工具的带有网络稳定化措施的充电站，及一种用以操作针对电动交通工具的充电站的方法。
背景技术
由于电动交通工具越来越普及并且相关充电站的普及，电能供应网络上的电力负载将增加。然而，由于供应网络中负载的增加，网络供应不足的风险也随之增加。在供应不足的情况下，电力负载大于由发电站(发电机)提供的供应。在此一情况下，负载差异仅可由发电机的旋转质量的动能来补偿。然而，此必定导致供应网络频率过低，其中实际网络频率偏离网络的参考值。
***卸载定期发生。然而，卸载也可能发生在中压变压器中。
由于使用了低频中继器，整个变压器与网络分离。这越来越成问题，因为现今不仅有消耗性组件，还有发电机连接至变压器。由于风力发电机及太阳能***的广泛使用，在低压、中压及/或高压部分的某些区域中可能出现的情形是，当需要卸载时实际上还发生了发电量下降。然而，这导致网络稳定化不能进行。反而是此卸载仍然无效。因此，需要有针对卸载的明智解决方案。
发明内容
以电动交通工具所引起的负载增加为背景，本发明目的以提供带有网络稳定化措施的充电站为基础。
依据本发明目的，通过针对电动交通工具的充电站而得以实现，该充电站包含设置用于以获得网络频率及检测该网络频率相对参考频率的偏移的网络频率测量装置，及与该网络频率装置操作连接使得在检测到该网络频率相对该参考频率的偏移时调节由该充电站发送给电动交通工具的电力的负载调节装置。
此目的也依据本发明通过一种用以操作针对电动交通工具的充电站的方法而得以实现，该方法包含获取网络频率，检测该网络频率相对参考频率的偏移，及在检测到该网络频率偏移该参考频率时调节由该充电站发送给电动交通工具的电力。
本发明目的含义中的调节可以是一种例如减少或增加的调节，如下文中所描述者。本发明目的含义中的调节可意指负载的逐步改变(增加或减少)。就此而论，充电电流可逐步改变。充电电流的改变可由电动交通工具来实现因为它们的充电调节器可允许较低或较高的充电电流。根据本发明目的含义中的调节，电动交通工具的负载调节器可能受到负载调节装置的控制，且该负载调节器可依据控制(符号相反、减少、增加)来调节充电负载，例如，充电电流。该负载调节装置可监测交通工具是否依据控制来改变充电电力，且，在存在不一致的情况下，可使负载调节器及交通工具各自与网络分离。调节还可意指能量通过交通工具而馈入网络(充电电流符号颠倒)。
已认识到的是电动交通工具充电站尤其非常适合网络稳定化，因为一方面有效的电能消费者(负载)连接至此等充电站，且另一方面(在未来)，有效的馈入可被执行。还认识到的是连接至充电站的电能消费者允许可变电力消耗或输出。尤其是当用于电动交通工具的充电时间持续数小时时，在充电期间充电电流可能发生变化，而对交通工具电池的完全充电至充电时间结束无不利影响。
由于使用了充电站中的网络频率测量装置，可以检测网络频率的变化，诸如，崩溃。依据本发明目的，此以一分散方式进行，因为网络频率测量装置可安装在许多充电站，或实际上是每一站点中。还可以想到的是此装置仅在特定充电站中提供，例如，每五个，每十个，或每百个充电站。
在欧洲，网络参考频率通常为50Hz，且在美国为60Hz。任何相对此参考频率的偏移可通过网络频率测量装置检测到。
若偏移被网络频率测量装置检测到，则此可启动负载调节装置，该负载调节装置同样配置在充电站中。该负载调节装置设置用于使其可调节发送给电动交通工具的电力。在此情况下，尤其是通过该负载调节装置，调节作用可实施在交通工具本身上。此可通过请求减少给交通工具的电流来进行。可以监测交通工具是否遵从此请求，且，若不是，则交通工具可能与网络分离。则，在网络频率减小之后，利用负载调节装置，发送给电动交通工具的电力可减少，或电力也可从电动交通工具中抽出。在此情况下，电动交通工具可得到指示，例如，允许较小的充电电流，或使充电电流反向，且馈送电流返回至网络。通过此发送至及/或发送自电动交通工具的电力的改变，能量供应网络中的电力负载也减小。若大量充电站装备有一网络频率测量装置及负载调节装置，则能量供应网络的稳定化无需在低压、中压及/或高压水平上所需要的卸载即可付诸执行。亦可引起电动交通工具的总卸载的电力减少还会专一地引发卸除电力负载，且如先前技术中所描述，发电机并非如此。
随着网络频率的上升，例如，自充电站发送至电动交通工具的能量也可能增加。尤其是，充电电流可被增加。这可例如通过电动交通工具被告知增加的充电电流可利用，且电动交通工具或电动交通工具的充电调节器相应地向上调节充电电流来实现。回流馈给也可能减小。
依据有利的实施例，建议为了调节发送的电力，负载调节装置应通知电动交通工具减少充电电力。在此情况下，通过议定新的充电参数，诸如，举例来说，充电电流，电动交通工具可受请求以抽出一减少的当前充电电力。电动交通工具的充电调节器可接着经调整，使得，例如，其从充电站抽出较小的电流量，且从而减少了充电电力。
依据有利的实施例，负载调节装置还可以在充电电流上加一限制以减少发送的电力。
依据有利的实施例，提议负载调节装置应沿着下降特性曲线来减少由充电站发送的电力。同样在此情况下，倘若发生了减少，则交通工具较佳地依此被告知。已认识到的是，尤其是对分布式网络稳定化而言，由大量充电站自发的卸载引起的负载突然减少将不会有助于网络稳定化。因此，电力的减少必须逐步进行。这可依据下降特性曲线来付诸执行。该下降特性曲线可依据网络频率的变化而实现逐步的负载减少。
为此，提议该下降特性曲线应依由网络频率测量装置检测到的偏移、偏移持续时间，及/或频率梯度而定。频率偏移越大，被抽出的电力减少越多。偏移持续时间，即频率崩溃在网络上经检测期间的时段，还可确定发送的电力的减少量。除此之外，偏移梯度，即频率崩溃的偏移锐度，可能是下降特性曲线的确定因素。
依据有利的实施例，提议在检测到网络频率增加之后，负载调节装置应增加由充电站发送至电动交通工具的电力。因此，在网络已稳定且网络频率接近参考频率之后，发送的电力可能逐步增加。这可沿着增加特性曲线来进行。在网络频率超过参考值之后，电力也可能有利地增加以使网络频率再一次接近参考频率。
依据有利的实施例，调节由充电站发送至电动交通工具的电力包括增加或减少电力。这可通过减少或增加电动交通工具抽出的电流的强度来实现。
依据有利的实施例，为了调节发送给电动交通工具的电力，充电电力的调节通知电动交通工具。藉此，充电站可请求电动交通工具抽出较小电流量或较大的电流量。尤其是抽出的电流量的减少对网络稳定是有利的。
依据有利的实施例，还提议发送的电力的减少应依下降特性曲线而定。该下降特性曲线可有利地依已检测的频率偏移、频率偏移持续时间及/或频率梯度而定。
在此之前所提及的方法也可作为计算机程序或作为储存在内存媒体中的计算机程序而付诸执行。在此情况下，在充电站方面，微处理器可由计算机程序适当地程序化以执行方法中的个别步骤。
方法特征及装置特征可相互自由组合。尤其是依附请求项的特征自身可能具有发明性，避开了独立请求项的特征，独立存在或相互自由组合。
附图说明
本发明目的将基于示出实施例的附图在下文中被详细地加以解释。附图示出：
图1示出实施例的充电站的图形化结构；
图2示出实施例的一种方法的执行顺序；
图3a示出第一下降特性曲线部分；
图3b示出第二下降特性曲线部分。
具体实施方式
图1示出针对电动交通工具(图未示)的充电站2。充电站2通过能量缆线4连接至电能供应网络。充电站2经由能量缆线4抽出电力。电力通过充电缆线6供给电动交通工具。在在本案中以纯图形形式表示的充电站2中，有网络频率测量装置8。除此之外，负载调节装置10及负载控制电路12也位于充电站2中。网络频率测量装置8与负载调节装置10操作连接，使得依由网络频率测量装置8测量的网络频率而定，负载调节装置10可控制负载控制电路12以经由充电缆线6来调节发送给电动交通工具的电力。在此情况下，交通工具可得到指示而减少负载，且该交通工具接着依照此指示而被监测。充电站2，例如，依据图2中所示出的方法来运作。
首先，网络频率测量装置8测量能量缆线4的网络频率14。测量出的网络频率与参考频率做比较16。就此而论，通过举例的方式，对欧洲而言，参考频率假定为50Hz。若网络频率与参考频率一致，则方法返回步骤14。若网络频率偏移参考频率，例如，多于0.2Hz，或多于0.5Hz，则负载调节装置10启动18。负载调节装置10基于频率偏移由数据库20来确定下降特性曲线。在此情况下，负载调节装置10可考虑到，例如，频率偏移、频率梯度，及/或频率偏移持续时间。
图3a通过举例的方式示出第一系列的下降特性曲线30。可以看出，例如，16A的充电电流按照网络频率偏移(Δf)的函数而减小。图3a中示出有三条曲线30a、30b、30c，它们可，例如，被选定为频率梯度函数例如，第一特性曲线30a可被选定在频率梯度0.1Hz/s。若频率梯度为0.2Hz/s，则，例如，下降特性曲线30b可被选定，且若频率梯度为0.4Hz/s，则下降特性曲线30c可被选定。可以看出，随着频率梯度的上升，更快速的充电电流减小已在小频率偏移下实现。因此，负载调节装置10在步骤18可选择为频率梯度函数的下降特性曲线30a-c，且按照绝对频率偏移函数来调节充电电流。
下降特性曲线还可以依频率偏移持续时间而定。例如，在图3b中，一系列下降特性曲线32被绘示出来，一方面该等曲线指示16A充电电流按照频率偏移持续时间(T)的函数减小。第一下降特性曲线32a可，例如，以0.2Hz的频率偏移(Δf)来选定。若频率偏移为0.3Hz，则第二下降特性曲线32b可被选定。此处可以看出，由于此下降特性曲线，甚至由于大约为50s的频率偏移持续时间，发生了充电电流的完全断开。第三下降特性曲线32c例如可被选定在0.4Hz的频率偏移。由于此特性曲线，完全断开比30s更快速地发生。
可指出的是图3a及3b中的所有数值数据纯粹是举例，且仅欲说明下降特性曲线可被选定为各种不同因子的函数。
还可想到其它特性曲线，诸如，依频率梯度及持续时间而定的特性曲线。
一旦负载调节装置10在步骤18中已选定了下降特性曲线为频率偏移、频率梯度，及/或减少持续时间的函数，则，通过下降特性曲线，充电控制电路12即可经由充电缆线通知电动交通工具减小充电电流22。电动交通工具经由充电缆线6获知最大充电电流必须减小。最大充电电流量可由下降特性曲线推导出。
一旦通知电动交通工具充电电流量必须减小22，在步骤24中，电动交通工具即可被监测以确保充电电流的确减小了。若不是这样，则在步骤26中，电动交通工具与充电站2完全分离。***接着返回步骤14。
若电动交通工具的确表现得与负载控制电路12所做的调节一致，则***同样返回步骤14。在步骤14中，网络频率再次经测量，且在步骤16中，网络频率相对于参考频率而被监测，且适当的步骤启动。
若网络频率进一步下降，或若网络频率维持在低水平，则***转向步骤18。
相比之下，若网络频率上升，则***转向步骤28。在步骤28中，上升特性曲线可被选定，该特性曲线影响充电电流量或使充电电流量上升。因此，在步骤28中，可能引起对网络频率上升的反应，其中减小被逆转。除此之外，例如，在步骤28中，充电电流还可以高于参考频率的网络频率按照上升特性曲线函数增加。步骤28中采取的步骤对应于步骤18至24中所采取的那些步骤，其中充电电流量未减小反而上升，且因此，特性曲线可与相对应的颠倒符号一起使用。
通过依据本发明目的的方法及依据本发明目的的充电站，网络稳定化措施可以以分散方式来执行。利用所提议的网络稳定化措施，仅负载经调节，因而没有网络馈入装置受到卸载的影响。

Claims (13)

1.一种用于电动交通工具的充电站，包含；
网络频率测量装置(8)，设置用于以获取网络频率及检测所述网络频率对参考频率的偏移，
负载调节装置(10)，与所述网络频率测量装置(8)操作连接，使得在检测到所述网络频率对所述参考频率的偏移时，负载调节装置(10)调节由所述充电站(2)发送给电动交通工具的电力。
2.根据权利要求1所述的充电站，其特征在于，在所述网络频率降至所述参考频率以下时，所述负载调节装置(10)减少由所述充电站(2)发送给所述电动交通工具的电力。
3.根据权利要求2所述的充电站，其特征在于，为了减少发送的电力，所述负载调节装置(10)通知所述电动交通工具充电电力减小。
4.根据权利要求2或3所述的充电站，其特征在于，为了减少发送的电力，所述负载调节装置(10)在充电电流量上加以限制。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的充电站，其特征在于，所述负载调节装置(10)沿着下降特性曲线(30、32)减少由所述充电站(2)发送的电力。
6.根据权利要求5所述的充电站，其特征在于，所述下降特性曲线(30、32)依所述网络频率测量装置(8)检测到的偏移、偏移持续时间，及/或频率梯度而定。
7.根据先前权利要求中任一项所述的充电站，其特征在于，一旦检测到网络频率增加，所述负载调节装置(10)增加由所述充电站(2)发送至电动交通工具的电力。
8.一种用以操作针对电动交通工具的充电站的方法，包含：
获取(14)网络频率，
检测(16)所述网络频率相对参考频率的偏移，及
在检测到所述网络频率相对所述参考频率的偏移时，调节(18、22)由所述充电站(2)发送至电动交通工具的电力。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，对由所述充电站(2)发送至所述电动交通工具的电力的调节(18、22)为减少或增加。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，针对发送给所述电动交通工具的电力的调节(18、22)，充电电力的调节被通知(22)。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，一旦充电电力的减小被通知，所述电动交通工具减少充电电流量。
12.根据权利要求8至11所述的方法，其特征在于，所发送的电力减小量依下降特性曲线(30、32)而定。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述下降特性曲线(30、32)根据所述获取偏移、偏移持续时间，及/或频率梯度的函数被确定。
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