基于evse的能量自動化、管理和保護(hù)系統(tǒng)與方法
【專利說明】基于EVSE的能量自動化、管理和保護(hù)系統(tǒng)與方法
[0001]相關(guān)申請
本申請要求享有對2014年11月17日提交的題為“EVSE BASED ENERGY AUTOMAT1N,MANAGEMENT AND PROTECT1N SYSTEM” 的美國臨時申請 N0.62/080，483 的優(yōu)先權(quán)，特此以其整體并且出于本文中的所有目的而通過引用并入該臨時申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及被配置用于電動汽車(EV)的充電的電動汽車供應(yīng)設(shè)備(EVSE)，并且更具體地涉及智能EVSE和包括智能EVSE的供電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]將來對于EV充電的需求可能將明顯附加的負(fù)擔(dān)置于電網(wǎng)上。利用電網(wǎng)上的隨機(jī)點(diǎn)為EV充電，尤其是在峰值時間期間，不僅存在使電網(wǎng)不穩(wěn)定的風(fēng)險，而且還可能增加消費(fèi)者(在本文中稱為“用戶”)的能量成本?，F(xiàn)有智能電網(wǎng)兼容裝置(包括智能EVSE)可以與建筑物能量管理或自動化系統(tǒng)(例如家庭或辦公室能量管理系統(tǒng))對接。然而，這樣的現(xiàn)有EVSE在一些實(shí)例中不適宜，尤其使對于翻新而言。
[0004]因此，存在對于改進(jìn)的智能EVSE和包括所述智能EVSE的系統(tǒng)的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一些實(shí)施例中，提供了一種用于電動汽車(EV)的供電系統(tǒng)。供電系統(tǒng)包括被配置成由用戶可訪問的EVSE云服務(wù)器；被配置成通過互聯(lián)網(wǎng)連接與EVSE服務(wù)器通信的互聯(lián)網(wǎng)訪問裝置；以及電動汽車供應(yīng)設(shè)備(EVSE)，包括被配置成傳送由EV汲取的最大充電電流的充電控制裝置、被配置成傳送包括充電電壓、由EV汲取的充電電流、通過為EV充電所消耗的充電功率以及充電能量中的一個或多個的充電數(shù)據(jù)的計(jì)量裝置、接收充電數(shù)據(jù)的通信接口，以及EVSE中的通信網(wǎng)關(guān)，通信網(wǎng)關(guān)被配置成通過互聯(lián)網(wǎng)訪問裝置向EVSE服務(wù)器發(fā)送包括充電數(shù)據(jù)的信息，并且從EVSE服務(wù)器接收一個或多個充電控制信號。
[0006]在一個或多個實(shí)施例中，提供了一種電動汽車供應(yīng)設(shè)備(EVSE)。EVSE包括被配置成傳送由電動汽車汲取的最大電流的充電控制裝置；被配置成生成充電電壓、由EV汲取的充電電流、通過為EV充電所消耗的充電功率以及充電能量中的一個或多個的電動汽車(EV)的充電數(shù)據(jù)的計(jì)量裝置；以及與EVSE整合并且被配置成與EVSE服務(wù)器通信的通信網(wǎng)關(guān)，通信網(wǎng)關(guān)還被配置成與一個或多個智能裝置對接。
[0007]在一個或多個實(shí)施例中，提供了一種電動汽車供應(yīng)設(shè)備(EVSE)。EVSE包括被配置成限制由電動汽車汲取的最大電流的充電控制裝置；與EVSE整合并且被配置成與測量負(fù)載中心的一個或多個分支電路上的負(fù)載數(shù)據(jù)的一個或多個監(jiān)視裝置對接的通信網(wǎng)關(guān)；以及EVSE服務(wù)器。
[0008]在一個或多個實(shí)施例中，提供了一種操作電動汽車供應(yīng)設(shè)備(EVSE)的方法。該方法包括提供包括通信接口的EVSE，測量EVSE從其接收功率的負(fù)載中心的線路電壓、線路電流、線路相位和線路頻率中的一個或多個，基于線路電壓、線路電流、線路相位和線路頻率中的一個或多個確定燈火管制或功率驟增條件，以及利用EVSE命令關(guān)斷耦合到負(fù)載中心的一個或多個智能裝置。
[0009]本發(fā)明的再其他的方面、特征和優(yōu)點(diǎn)可以容易地從以下詳細(xì)描述清楚，其中描述和說明數(shù)個示例實(shí)施例，包括設(shè)想到用于實(shí)施本發(fā)明的最佳模式。本發(fā)明還可以能夠具有其他和不同的實(shí)施例，并且其若干細(xì)節(jié)可以在各個方面進(jìn)行修改，所有這些都不脫離于本發(fā)明的范圍。本發(fā)明覆蓋落在本發(fā)明的范圍內(nèi)的所有修改、等同物和替代物。
【附圖說明】
[0010]可以從結(jié)合附圖考慮的以下詳細(xì)描述更清楚地理解本發(fā)明的實(shí)施例的特征，在附圖中相同的參考標(biāo)號自始至終指代相同的元件。附圖和描述要被視為在本質(zhì)上是說明性的，并且不被視為是限制性的。附圖未必按照比例繪制。
[0011]圖1圖示了根據(jù)一個或多個實(shí)施例的包括智能EVSE的供電系統(tǒng)的示意圖。
[0012]圖2圖示了根據(jù)一個或多個實(shí)施例的包括被配置成與一個或多個智能裝置通信的智能EVSE的供電系統(tǒng)的示意圖。
[0013]圖3圖示了根據(jù)一個或多個實(shí)施例的包括智能EVSE的供電系統(tǒng)的示意圖，其中EVSE可以獲取針對耦合到負(fù)載中心的一個或多個電氣分支的經(jīng)測量數(shù)據(jù)或者針對建筑物的總體計(jì)量數(shù)據(jù)，并且其中EVSE可以可操作成與耦合到負(fù)載中心的一個或多個智能裝置通信。
[0014]圖4圖示了根據(jù)一個或多個實(shí)施例的智能EVSE的操作的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]隨著對于EV需求方面的上升，預(yù)計(jì)電網(wǎng)很快將達(dá)到近乎10%的輸送能量(例如大約I萬億kWh或更大)。即使現(xiàn)有電網(wǎng)可能能夠在非峰值時間期間管理該附加負(fù)載，但是在峰值時間期間在電網(wǎng)上的隨機(jī)點(diǎn)處為EV充電可能導(dǎo)致電網(wǎng)不穩(wěn)定，并且可能導(dǎo)致電氣燈火管制條件(以下稱為“燈火管制”)。當(dāng)前，公共事業(yè)服務(wù)提供者(公共事業(yè)公司)可以通過與消費(fèi)者有關(guān)的各種能量管理程序來管理電網(wǎng)上的該附加功率需求，諸如“需求響應(yīng)程序”?！靶枨箜憫?yīng)程序”為消費(fèi)者提供了通過響應(yīng)于基于時間的電氣速率或其他形式的財(cái)務(wù)獎勵而減少和/或偏移其在峰值時段期間的電力使用需求來在電網(wǎng)操作中扮演角色的機(jī)會。
[0016]對于具有用于電動汽車(EV)的充電能力的特定住宅或商業(yè)區(qū)(以下總地或單獨(dú)地稱為“建筑物”)，根據(jù)一個或多個實(shí)施例，可訪問互聯(lián)網(wǎng)的智能EVSE可以提供用于提供集成能量管理的合適方式和/或用于實(shí)現(xiàn)需求響應(yīng)程序的手段。在一些實(shí)施例中，這樣的智能EVSE可以允許基于電網(wǎng)上的峰值電氣需求而控制智能EV的充電時間和/或充電速率的選項(xiàng)。
[0017]此外，根據(jù)一些實(shí)施例的智能EVSE可以提供用于在耦合到建筑物的負(fù)載中心的分支電路的一個或多個高功率負(fù)載操作(接通)在與智能EVSE正在充電時相同的時段期間時的需求響應(yīng)管理的機(jī)制?？梢哉{(diào)節(jié)EVSE的充電速率或充電時間，或者可以響應(yīng)于來自智能EVSE或來自EVSE服務(wù)器的一個或多個充電控制信號而調(diào)節(jié)一個或多個高功率負(fù)載所汲取的電流。有利地，在峰值需求時間期間避免或限制EV充電或限制由一個或多個高功率負(fù)載所汲取的電流可以導(dǎo)致降低的公共事業(yè)賬單，并且甚至可能減少電網(wǎng)不穩(wěn)定。
[0018]另外，根據(jù)一個或多個實(shí)施例，智能EVSE可以取代自動化家庭能量系統(tǒng)，其中智能EVSE包括可以可操作成直接與一個或多個智能裝置對接的通信能力，以及被配置成在互聯(lián)網(wǎng)上訪問EVSE服務(wù)器的通信網(wǎng)關(guān)。該通信能力允許簡化對缺少自動化家庭能量系統(tǒng)的現(xiàn)有建筑物的翻新。簡而言之，EVSE成為用于與一個或多個智能裝置通信的平臺。
[0019]在一些實(shí)施例中，智能EVSE可以直接與可能參與需求響應(yīng)程序(例如自動化需求響應(yīng)程序)的一些或所有智能裝置(例如智能電器、智能照明、智能加熱、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)(以下稱為智能“HVAC”)、智能窗戶和門、智能排氣口等等)對接。以此方式，避免對于分離的家庭自動化系統(tǒng)的需要，并且一個或多個智能裝置的監(jiān)視和/或控制可以通過智能EVSE發(fā)生。在該實(shí)施例中，智能EVSE充當(dāng)用于訪問互聯(lián)網(wǎng)并且用于與關(guān)注一個或多個智能裝置的操作調(diào)節(jié)和/或控制的用戶通信的網(wǎng)關(guān)。
[0020]智能EVSE與建筑物的一個或多個智能裝置之間的通信可以是基于諸如Z軸向波(Z-wave)、ZigBee、H0MEPLUG? 技術(shù)(也稱為輸電線或 PLC)、HOMEPLUG?Green PHY?等之類的通信協(xié)議。在一些實(shí)施例中，智能EVSE將能夠與一個或多個智能裝置對接，并且從其獲得電氣使用數(shù)據(jù)。在其他實(shí)施例中，智能EVSE將能夠保護(hù)供電系統(tǒng)和一個或多個智能裝置以及EVSE自身，以抵擋由電網(wǎng)不穩(wěn)定所導(dǎo)致的燈火管制或功率驟增。這可以通過借由來自智能EVSE的控制線信號控制由這樣的智能裝置所汲取的功率和/或通過傳送可用于由EV汲取的最大電流來完成。
[0021]在一個或多個實(shí)施例中，提供了一種智能EVSE，其提供了管理和保護(hù)耦合到負(fù)載中心的其他負(fù)載的公共平臺，并且用于可能地提供可以與停電管理或需求響應(yīng)管理集成的負(fù)載控制。在一些實(shí)施例中，用于EV的充電調(diào)度還可以通過智能EVSE和EVSE服務(wù)器實(shí)現(xiàn)。負(fù)載優(yōu)先級可以由用戶通過與EVSE服務(wù)器通信而通過智能EVSE設(shè)置。如果需求響應(yīng)程序被實(shí)現(xiàn)，則用戶可以決定和預(yù)設(shè)按序首先關(guān)斷的電氣負(fù)載的優(yōu)先級以滿足由需求響應(yīng)管理所設(shè)置的目標(biāo)，或者否則預(yù)確定和設(shè)置負(fù)載共享簡檔或