專利名稱：用于對(duì)電動(dòng)車輛的電池充電的系統(tǒng)、裝置和方法
用于對(duì)電動(dòng)車輛的電池充電的系統(tǒng)、裝置和方法本發(fā)明涉及一種用于對(duì)電動(dòng)車輛的電池進(jìn)行充電的系統(tǒng)、裝置和方法，特別是用于以AC或DC電力對(duì)電動(dòng)車輛的電池進(jìn)行充電的系統(tǒng)、裝置和方法。隨著化石燃料日益稀少，以及由于期望減少、特別是市區(qū)中的排放污染，電動(dòng)車輛變得日益普及。然而，不利的是還不可能在所有地點(diǎn)對(duì)車輛充電。設(shè)置電動(dòng)車輛充電站的速度緩慢的一個(gè)原因是缺少規(guī)章和標(biāo)準(zhǔn)。電池在其放電時(shí)輸送DC，并且電池需要具有取決于待充電電池類型的電壓的DC電源。由于大 多數(shù)電網(wǎng)是AC，因此在這些情況下，要求各種不同形式的電源變換器作為電池充電器的一部分。在此，存在車輛耦合到不符合特定車輛或電池所需電力的充電站的風(fēng)險(xiǎn)。為了能夠從AC電網(wǎng)對(duì)車輛充電，曾提出這樣的解決方案，即，提供具有包括AC/DC變換器的車載充電器的電動(dòng)車輛。然而，這些變換器的尺寸和重量隨著所需充電電力增加或所容許的充電時(shí)間減少而增加，并且由于功率效率的緣故，并不希望在車輛上搭載體積龐大且笨重的充電器。本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供用于對(duì)電動(dòng)車輛的電池充電的系統(tǒng)、裝置及方法，其克服上述缺點(diǎn)中的至少一部分，和/或給出對(duì)目前最先進(jìn)技術(shù)的一種有用替代。此外，本發(fā)明提出一種用于至少一部電動(dòng)車輛的電池的能量交換站，其包括用于車輛的至少一個(gè)電力輸出端、用于與該電動(dòng)車輛通信以確定車輛是否能夠被以AC電壓和/或DC電壓充電的至少一個(gè)數(shù)據(jù)通信端口、包括至少一個(gè)AC電源以及至少一個(gè)DC電源的多個(gè)電源、和用于控制自該AC電源和/或DC電源至該至少一個(gè)電力輸出端的電力供應(yīng)的控制器。通信可以特定地與該車輛內(nèi)部的通信系統(tǒng)發(fā)生。基于到該車輛的通信，能量交換站可了解該車輛具有接收AC電力、DC電力或該二者的能力。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，該AC電源可以直接連接至連接器中的AC引腳，而該DC電源可以直接耦合至連接器中的DC引腳。為了控制DC電力至車輛的輸送，系統(tǒng)可以控制該DC電源(其可以包括AC-DC變換器)以在零(輸送O瓦特)直到該電源的最大功率范圍內(nèi)輸送DC電源。為了控制AC電力至車輛的輸送，能量交換站可以使用到車輛的通信信道以控制或影響安裝于車輛內(nèi)部的車載充電器所汲取的電力。到車輛內(nèi)部的車載充電器的通信可通過(guò)任何通信協(xié)議，諸如串行數(shù)據(jù)、PWM信號(hào)、PLC (power - line - communication ;電力線通信)或甚至以太網(wǎng)(Ethernet)類型的連接?？煽剀囕d充電器以吸收在O (無(wú)功率)和該車載充電器最大功率之間的任何功率。當(dāng)車載充電器被控制不汲取電力且DC電源輸送某一水平的DC時(shí)，結(jié)果是通過(guò)DC電力對(duì)車輛充電。當(dāng)車載充電器被控制汲取某水平的AC電力且DC電源被控制不輸送電力時(shí)，結(jié)果是通過(guò)AC電力對(duì)車輛充電。AC與DC的任意組合也是可能的。能量交換站可以配備有用于AC及DC電力的一個(gè)單個(gè)連接器，或者配備有獨(dú)立的用于AC及DC的連接器，該獨(dú)立的連接器分別直接耦合至AC電源和DC電源，并仍使用在AC及DC電力之間切換的相同控制方法。本發(fā)明還提出一種能量交換站，用于對(duì)電動(dòng)車輛的電池充電，其包括用于車輛的至少一個(gè)電力輸出端，用于與該電動(dòng)車輛通信以確定車輛是否能夠被以AC電壓和/或DC電壓充電的至少一個(gè)數(shù)據(jù)通信端口 ；多個(gè)電源，其包括至少一個(gè)AC電源和至少一個(gè)DC電源，至少一個(gè)可控開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)用以將該至少一個(gè)電力輸出端切換至該電源中的任一個(gè)，以及用于至少根據(jù)該確定來(lái)控制該開(kāi)關(guān)的用于該開(kāi)關(guān)的控制器。這里應(yīng)該注意的是，電源及電力輸出端二者均可以是雙向的。與借助于依據(jù)相關(guān)技術(shù)的檢測(cè)裝置相比，通過(guò)提供用于與電動(dòng)車輛通信的數(shù)據(jù)通信裝置可取回越來(lái)越多有關(guān)該車輛的充電可能性的詳細(xì)信息。這是因?yàn)榭梢允褂脙?chǔ)存于車輛存儲(chǔ)器中的確切規(guī)格，其可以例如存在于車輛管理系統(tǒng)中。舉例來(lái)說(shuō)，人們可以想到，除了被以AC或DC充電的能力之外，其可以對(duì)AC電力的頻率、AC電壓水平、AC車載充電器所使用的相數(shù)量、或最大的總AC功率進(jìn)行通信。對(duì)于DC電力，人們可以想到，對(duì)車輛所能接受的最大DC功率水平以及最大及最小DC電壓、最大DC電流、或是充電過(guò)程中施加DC充電電流的最大持續(xù)時(shí)間等進(jìn)行通信。根據(jù)本發(fā)明的能量交換站，舉例來(lái)說(shuō)，其可以實(shí)施成電動(dòng)車輛的充電站，其提供這 樣的優(yōu)點(diǎn)，即，AC及DC充電兩者可被提供在同一位置。AC電力可以直接自電網(wǎng)獲得，而DC電力可以通過(guò)電源變換器自電網(wǎng)獲得。由于該電源變換器位于充電位置處，因此其可以被定成用以輸送高DC電力的尺寸，并因此實(shí)現(xiàn)低充電時(shí)間。在待充電的車輛沒(méi)有提供接收DC電力的可能性的情況下，或者當(dāng)可用的電網(wǎng)電力低微時(shí)，例如由于電網(wǎng)中其他地方的瞬間峰值能量吸收或是由于在同一位置存在有另一部待充電的車輛，則AC電力可被提供于該車輛，其隨后使用其車載充電器對(duì)其電池進(jìn)行充電。由于車載充電器通常具有較低的額定功率，因此切換至AC充電降低了電網(wǎng)負(fù)荷。當(dāng)檢測(cè)到非常強(qiáng)有力的車載充電器時(shí)，系統(tǒng)可以切換至可控性較好的DC電源以降低電網(wǎng)負(fù)荷。在一個(gè)實(shí)施例中，用于確定的裝置被配置用于檢測(cè)車輛的車載電池充電器的存在，且控制器被配置成在檢測(cè)到車載電池充電器時(shí)將輸出切換至AC電力輸入端。這樣，使最佳使用來(lái)自于車輛中存在的硬件，而位于充電站的變換器可被用于對(duì)缺少車載充電器的車輛或?qū)σ岩蛉魏卧蚨粵Q定獲得優(yōu)先權(quán)的車輛充電。在另一個(gè)實(shí)施例中，控制器被配置成在被切換至DC電力一段時(shí)間間隔之后切換至AC電力，以便首先快速地靠DC電力對(duì)電池充電，并且然后繼續(xù)以較慢速度以AC電力對(duì)電池充電。舉例來(lái)說(shuō),可以施加高功率DC充電，直到達(dá)到電池充電曲線中的所謂恒定電壓點(diǎn)，而后，充電被切換至AC，以便通過(guò)車輛的車載充電器完成電池的充電，由AC電源饋送電力，從而空出DC電源以對(duì)其他車輛充電。這導(dǎo)致了對(duì)可用硬件的進(jìn)一步優(yōu)化。尤其是因?yàn)檐囕d充電器通常具有有限的電力，但仍然足以從該恒定電壓點(diǎn)開(kāi)始，在一可接受的時(shí)間量?jī)?nèi)完成充電。在另一個(gè)實(shí)施例中，控制器被配置成從AC電源對(duì)車輛充電一段預(yù)定的時(shí)間。在這段時(shí)間內(nèi)，能量交換站確定車載充電器的特性，例如其額定功率。依據(jù)該知識(shí)，可以作出是以AC或DC充電的決定，或者作出充電何時(shí)從使用AC改變成DC或從DC變成AC較為有利的決定。在又一個(gè)實(shí)施例中，能量交換站被配置成同時(shí)輸送AC電力和DC電力。此外,可存在多個(gè)輸出端，用于將多個(gè)車輛耦合至該輸出端，其中每個(gè)車輛均或者可耦合到AC電力或可耦合到DC電力。
同樣可以想像的是，AC和DC電力被輸送至同一輸出端，用于直接以DC電力，以及通過(guò)車載電池充電器間接地以AC電力對(duì)車輛的電池充電。為此目的，車輛可以通過(guò)多個(gè)連接器耦合至系統(tǒng)，或者可以將系統(tǒng)配置成輸送具有疊加AC分量的DC電力。在又一個(gè)實(shí)施例中，能量交換站可以同時(shí)提供AC及DC電力，其中DC電力被用以對(duì)電池充電而AC電力被用以向諸如空調(diào)、加熱器或其他裝置的車載AC供電系統(tǒng)供電。同樣可想像的是，DC電力被用于這些其他裝置而AC電力通過(guò)車載充電器對(duì)電池充電。DC電源可以包括電源變換器，用以輸送切換的DC電力。更特別地，能量交換站可以包含多個(gè)電源變換器，用以將適當(dāng)形式的DC電力(例如切換的或是具有預(yù)定電壓的)輸送到車輛耦合到其的各端口。這里應(yīng)該注意的是，本發(fā)明意義中的DC電力不僅包括恒定的DC 電力，而且還包含如PWM(脈寬調(diào)制)、PDM(脈沖持續(xù)時(shí)間調(diào)制)的切換形式，和電壓及電流梯度，以及隨機(jī)信號(hào)(隨機(jī)/噪聲)和時(shí)分多路復(fù)用信號(hào)。對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制可進(jìn)一步根據(jù)外部參數(shù)，諸如在至少其中一個(gè)電力輸入端處可獲得的電力，和/或在另外的電力輸出端處電動(dòng)車輛所要求的電力?？梢岳绺鶕?jù)諸如中央、遠(yuǎn)程或外部網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)或控制服務(wù)器等數(shù)據(jù)處理裝置的輸入控制開(kāi)關(guān)。這種數(shù)據(jù)處理裝置可以收集來(lái)自多個(gè)車輛、充電站的數(shù)據(jù)和/或當(dāng)前電網(wǎng)信息，和/或其他設(shè)定，諸如操作者或車隊(duì)擁有者給予各種不同車輛的優(yōu)先權(quán)。能量交換站可以進(jìn)一步被配置成用于與車輛數(shù)據(jù)通信，以取回有關(guān)車輛充電方式的信息。能量交換站可以包括連接器，以將車輛連接至輸出端，該連接器被配置成用于AC及DC電力兩者的傳輸。特別地，本發(fā)明涉及當(dāng)車輛以AC電力充電時(shí)通過(guò)電力連接器的多個(gè)電力觸點(diǎn)交換多相AC電力；且當(dāng)以DC電力對(duì)車輛充電時(shí)通過(guò)所述電力連接器中的至少兩個(gè)觸點(diǎn)交換DC電力。該AC電源可以是二或三相配置，但也可以考慮高達(dá)六或更多相的配置。針對(duì)AC及DC電力的輸送使用單個(gè)連接器使能量交換站的使用更具便利性。當(dāng)與車輛交換能量，特別是當(dāng)對(duì)其充電時(shí)，用戶無(wú)需選擇匹配其車輛的(相反的)連接器的特定連接器。此外，單個(gè)連接器使得能量交換站在能量傳輸期間能夠在不需要與用戶交互的情況下進(jìn)行AC及DC電源之間的切換。這可以在相同的連接上實(shí)現(xiàn)，或者連接器可以包含多個(gè)連接，正如下文將要說(shuō)明的。本發(fā)明進(jìn)一步涉及如上所述的能量交換站中的電力連接器的使用。根據(jù)本發(fā)明的使用包括使用用于交換三相AC電力的至少三個(gè)電力觸點(diǎn)及公用接地端，其中至少一對(duì)觸點(diǎn)被用于通過(guò)它們饋送DC電力。適于使用的電力連接器為IEC62196標(biāo)準(zhǔn)，例如REMAREV-3。另一種合適的連接器為63A Mennekes CEE連接器。在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明涉及使用包含至少4個(gè)電力觸點(diǎn)的電力連接器，其中兩對(duì)觸點(diǎn)被定尺寸使得可以通過(guò)其饋送DC電力。為了輸送AC電力，使用上述四個(gè)觸點(diǎn)中的三個(gè)，而第四個(gè)可被用作公用接地端。對(duì)于DC電力，一對(duì)形成正連接，而另一對(duì)形成負(fù)連接。特別地，本發(fā)明利用適于輸送126安培DC電流的電力連接器。在另一個(gè)實(shí)施例中，利用該連接器作為用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹辽僖粋€(gè)連接。該連接可以是串行數(shù)據(jù)連接或依據(jù)任何數(shù)據(jù)通信協(xié)議的連接，或者僅是簡(jiǎn)單的二進(jìn)制信令，其中特定的連接器對(duì)應(yīng)于特定的數(shù)據(jù)。例如，用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊粚?duì)連接器可以在車輛適于AC充電時(shí)被配置為短路。該短路也可以通過(guò)無(wú)源電路元件形成，諸如電阻器、電感器或電容器。這種電阻或阻抗可被用于檢測(cè)AC或DC的配置。通信可以在與AC和/或DC電力的相同連接上進(jìn)行(或利用其中的一些引腳)。這可以通過(guò)將通信信號(hào)疊加于電力信號(hào)上而實(shí)現(xiàn)。單個(gè)連接器提供這樣的優(yōu)點(diǎn)，即車輛在此情況下僅需要一個(gè)用于耦合連接器的開(kāi)孔，并且當(dāng)使用單個(gè)形式的連接器時(shí)僅需要一種標(biāo)準(zhǔn)。有若干可用的AC連接器可以用于依據(jù)本發(fā)明的DC電力傳輸。本發(fā)明進(jìn)一步涉及電動(dòng)車輛，其包括電池、車載充電器、用于接收充電電力的電力輸入端、和用于將該電力輸入端耦合至該電池或耦合至該車載充電器的開(kāi)關(guān)、以及用于控制該開(kāi)關(guān)的控制器。通常，這種車輛的控制器可以確定車輛是以AC還是DC電力充電?？刂破骺梢择詈现林T如車輛管理系統(tǒng)、或電池管理系統(tǒng)的車載邏輯部分或甚至形成該車載邏輯的一部分， 或耦合至用于確定在輸入處存在AC電力還是DC電力的傳感器，但其也可以受外部輸入影響，例如通過(guò)與能量交換站或諸如數(shù)據(jù)庫(kù)和/或中央控制服務(wù)器的數(shù)據(jù)處理裝置的數(shù)據(jù)通 目。在AC電力被確定存在于電力輸入端處時(shí),該控制器可被配置為將電力輸入端率禹合到車載充電器，而在DC電力被確定存在于電力輸入端處時(shí),該控制器可另外被配置成將電力輸入端稱合到電池?，F(xiàn)在參照下面的非限定性附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，其中
-圖I顯示了依據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的一般概略圖，車輛耦合于該系統(tǒng)；
-圖2顯示了來(lái)自圖I的系統(tǒng)的高層級(jí)概略圖，其中多個(gè)車輛耦合于該系統(tǒng)，并被以AC或DC電力充電；
-圖3顯示了圖I的系統(tǒng)的一個(gè)高層級(jí)概略 -圖4顯示了依據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的示意性概略 -圖5顯示了車輛中涉及本發(fā)明的詳細(xì)視 -圖6顯示了連接器如何自充電器獲得能量的示意性概略圖600 ；
-圖7顯示了具有多個(gè)開(kāi)關(guān)的實(shí)施例；
-圖8顯示了一個(gè)實(shí)施例，其中能量交換站具有未通過(guò)開(kāi)關(guān)導(dǎo)引的電力輸出端；
-圖9顯示了一個(gè)實(shí)施例，其顯示了能量站也可用以從車輛的電池輸送電力至電網(wǎng)；-

圖10顯示了一個(gè)實(shí)施例，其中使用變換器以自其他一個(gè)或多個(gè)車輛的DC電池電力對(duì)一個(gè)或多個(gè)車輛充電；
-圖11顯示了一個(gè)實(shí)施例，其中DC電源輸送DC電力至DC/AC變換器；
-圖12顯示了一個(gè)充電站，其具有比其可以向DC電力提供的數(shù)據(jù)端的更多的輸出端； -圖13a_h顯示了依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方法的各種流程圖；和 -圖14顯示了依據(jù)本發(fā)明的能量交換系統(tǒng)的實(shí)施例，其中采用控制器而非開(kāi)關(guān)。圖I顯示了依據(jù)本發(fā)明的用于電動(dòng)車輛系統(tǒng)的電池的能量交換站100的一般概略圖，車輛300耦合于能量交換站100，能量交換站100包括通過(guò)連接器200形成且用于車輛300的電力輸出端。該站包括用于確定車輛300是否能夠被以AC電壓和/或DC電壓充電的裝置(圖中未明確顯示)，以及AC電力輸入端102及DC電力輸入端103。在這個(gè)例子中，由AC電力輸入端101得到的電源變換器102實(shí)現(xiàn)DC電源，其中AC電力輸入端101由干線(mains)形成。能量交換站還包括可控開(kāi)關(guān)103，以用于將電力輸出端200切換至任一電力輸入端101、102。車輛300包括電池303及充電器302，以及開(kāi)關(guān)301。該開(kāi)關(guān)在有AC輸入時(shí)將電力輸入端自連接器200耦合至充電器302，而在有DC輸入時(shí)將其直接耦合到電池303。開(kāi)關(guān)301例如通過(guò)與開(kāi)關(guān)103通信而檢測(cè)DC電力是否可用，并可將連接直接重新路由至電池303。開(kāi)關(guān)103檢測(cè)開(kāi)關(guān)301是否存在(通過(guò)通信)并在可用的情況下提供DC電力。圖2顯示了來(lái)自圖I的能量交換站100，其中多個(gè)車輛300a_300d經(jīng)由不同的連接器(未顯示)耦合至該站。車輛300c以DC電力充電，而車輛300a、300b、300d以AC電力充電。這種配置可以在存在一部需要快速充電的車輛和具有車載充電器的多部車輛的情況下，或者當(dāng)充電站僅具有有限的DC電源可用時(shí)使用。
圖3顯示了另一個(gè)實(shí)施例，在該實(shí)施例中，在能量交換站100僅有(暫時(shí)地)AC電源可用，其切換至車輛300a及300b。這些車輛輸送DC電力，其由能量交換站切換至車輛300c。這樣，能量交換站可用以將能量從一部車輛輸送至另一部車輛，例如，在后者沒(méi)有車載充電器時(shí)。圖4顯示了能量路由系統(tǒng),其包括根據(jù)本發(fā)明的能量交換系統(tǒng)400。當(dāng)車輛300a、300b連接到能量交換站時(shí)，其可以通過(guò)數(shù)據(jù)線與站控制器通信。車輛300a、300b的身份(可能連同其需求)接著被傳送至進(jìn)行決定的服務(wù)器。根據(jù)需求(以及其他所連接車輛的需求)，服務(wù)器命令充電站控制器使連接矩陣將一個(gè)或多個(gè)AC/DC變換器連接至車輛的插座，或者命令插座切換至AC電力。當(dāng)無(wú)法建立通信時(shí)，系統(tǒng)可使用AC做為默認(rèn)選項(xiàng)，或者使用本地知識(shí)(即，返回不止一次的用戶)來(lái)確定適當(dāng)?shù)呐渲谩．?dāng)車輛加入系統(tǒng)或離開(kāi)時(shí)，這被更新至決定服務(wù)器，其從而命令新的最佳電力分布。如上所示，能量交換站可以具有多個(gè)插座及具有多個(gè)AC/DC變換器401-405。這些DC變換器可以經(jīng)由連接矩陣，被動(dòng)態(tài)地指派給任一電力輸出端406-410，并且一個(gè)電力輸出端可以經(jīng)由該同一矩陣連接到一個(gè)或多個(gè)DC變換器。此外，每個(gè)輸出端均可以連接至AC供電鏈而非DC連接矩陣。能量交換站連接至中央進(jìn)行確定的服務(wù)器411，其根據(jù)車輛的電力需求、其擁有者的可能的“特級(jí)帳戶”、能量成本、電網(wǎng)可用性、車載充電器的功率以及其他參數(shù)計(jì)算在所連接車輛上的最佳電力分配。中央服務(wù)器據(jù)此計(jì)算最佳解決方式并命令能量交換站控制器412以該方式連接車輛。由于這些插座可能提供AC，可以通過(guò)將具有車載充電器的車輛切換至AC以為其他車輛保留一些可用的DC電力。在一部或多部車輛離開(kāi)或抵達(dá)后，該最佳解決方式發(fā)生變化的情況就可出現(xiàn)。當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，該站的整體配置可能在充電中被動(dòng)態(tài)地改變。能量交換站還具有本地存儲(chǔ)(DC)從而能夠補(bǔ)償峰值負(fù)荷(例如，繁忙時(shí)段)，其可以在沒(méi)有或較少車輛連接時(shí)(或這些車輛偏好AC時(shí))進(jìn)行充電。這樣，就可能獲得以下優(yōu)點(diǎn)。I根據(jù)其電池種類、帳戶(可能給予較快速充電特級(jí)待遇)、其他車輛的存在及電網(wǎng)可用性，所有車輛均能被保證最佳的充電時(shí)間。I當(dāng)車輛具有比存留的可用DC電力更強(qiáng)大的車載充電器時(shí)，該系統(tǒng)可以切換至用于該車輛的AC電力，從而空出DC電力給其他車輛。I當(dāng)電網(wǎng)電力在充電器區(qū)域中稀少時(shí)，可以降低充電功率。I僅能通過(guò)其車載充電器充電的車輛也可以連接至該系統(tǒng)。I由于數(shù)據(jù)是可獲得的，可以給予車輛擁有者離去時(shí)間的指示。I當(dāng)已經(jīng)存在AC充電基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)，其可以輕易地被升級(jí)以供應(yīng)AC及DC兩者，而插座僅需要在AC及DC電力之間切換。I當(dāng)電池的(高電流)CC充電階段被替換成(較低電流)CV充電階段時(shí)，電力可以從高功率DC供應(yīng)被切換至(較低電力的)車載充電器，從而空出DC電力以供其他連接的車
輛使用?！?br> 圖5顯不了位于車輛內(nèi)部的電氣系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例500。連接器可以攜載DC或AC電力。在該情況中，存在單相解決方案，但它也可以輕易地解讀成使用二、三或更多相連接的系統(tǒng)。在該示例中，電力選擇器或者可以將電力在AC電力或甚至默認(rèn)的情形下切換至車載充電器，或者直接連接至電池。在有些情況下，車載充電器可以一直連接至連接器，因?yàn)槠淇梢栽谄漭斎攵松铣惺蹹C或者甚至可以工作在該情況下。圖6顯示了連接器如何從充電器接收能量的示意性概略圖600。電源可以是AC、多相AC或DC。充電控制器知道(通過(guò)車輛通信系統(tǒng)或一些其他信息源，諸如檢測(cè)系統(tǒng))線上是AC還是DC電力。當(dāng)供應(yīng)AC電流時(shí)，系統(tǒng)的電力總線從電力選擇器斷開(kāi)(從而與充電器斷開(kāi))，且車載充電器被充電控制器接通。如果DC電力供應(yīng)至連接器，則車載充電器被關(guān)閉而DC電力被直接路由至車輛電力總線。在有些情況下，車載充電器可以一直連接至連接器，因?yàn)槠淇梢栽谄漭斎攵松咸幚鞤C電力或者在有些情況下甚至在其輸入端以DC工作。圖7顯示了具有多個(gè)開(kāi)關(guān)的實(shí)施例，其中有些開(kāi)關(guān)被配置成對(duì)一部車輛充電，而有些開(kāi)關(guān)被配置成一次充電多部車輛。圖8顯示了一個(gè)實(shí)施例，其中，能量交換站具有未通過(guò)開(kāi)關(guān)導(dǎo)引的電力輸出端。此夕卜，可以存在共享或?qū)ＴO(shè)的非車載充電器。圖9顯示了一個(gè)實(shí)施例，其顯示能量站也可用以從車輛的電池輸送電力至電網(wǎng)。這可以通過(guò)將車載充電器中的電池DC電力轉(zhuǎn)換至電網(wǎng)或通過(guò)從至少一部車輛傳輸DC電池電力到至少一個(gè)非車載充電器(102)或一個(gè)或多個(gè)DC/AC變換器(103)而發(fā)生,從而輸送電力至AC干線。圖10顯示了一個(gè)實(shí)施例，其中使用(多個(gè)輸入端)DC/DC變換器(102和/或103)以從其他一部或多部車輛的DC電池電力對(duì)一部或多部車輛充電。在這種情況下，無(wú)須使用AC干線和/或電源變換器(102)。由于車輛及充電站包括AC/DC、DC/AC和DC/DC變換器，因此在該配置中，輸送電力的車輛可以是AC或DC (或其混合)而接收電力的車輛可以獲得AC 或 DC。圖11顯示了一個(gè)實(shí)施例，其中DC電源(例如，本地儲(chǔ)存或PV板)(104)輸送DC電力至DC/AC變換器(102)，其將該電力轉(zhuǎn)換成AC以供電至干線或供電至其中一部車載充電器。圖12顯示了充電站可以具有比其可向DC電力提供的輸出端更多的輸出端。這是其中車輛連接數(shù)目超過(guò)DC電力輸入端數(shù)目的實(shí)施例。例如，非車載充電器可以具有3個(gè)DC電力輸出端。充電站可以具有5個(gè)充電連接。
圖13a顯示了一個(gè)流程圖，其中，系統(tǒng)根據(jù)來(lái)自顧客的輸入(請(qǐng)求停留時(shí)間)以及來(lái)自電網(wǎng)的輸入(最大可用功率)確定何為最佳充電策略。在該示例中，系統(tǒng)可以提供的最大DC功率為50kW。此外，系統(tǒng)配備有用以進(jìn)行決定的數(shù)據(jù)處理裝置以及數(shù)據(jù)輸入裝置，在該情況中，系統(tǒng)配備有用戶終端及到智能電網(wǎng)計(jì)算機(jī)的連接。圖13b顯示了一個(gè)系統(tǒng)，其配備有與車輛通過(guò)(有線或無(wú)線的)數(shù)據(jù)連接控制車輛車載充電器的裝置。在該實(shí)施例中，能量交換系統(tǒng)的最大DC充電功率被限制到50kW。兩部車輛抵達(dá)該站。一部具有50kW的DC充電能力。另一部車輛具有30kW的車載充電器以及DC充電能力。圖13c顯示了配備有兩個(gè)充電連接的能量交換站，其具有50kW的DC功率輸出可能性及每路輸出輸送40kW AC的可能性。50kff DC功率是通過(guò)使用50kW AC/DC變換器進(jìn)行的。整個(gè)系統(tǒng)連接至電網(wǎng)連接，其可以輸送IOOkW的最大功率。圖13d顯示了一種其中能量交換站無(wú)法檢測(cè)可用車載充電功率為何的情況，其可 以發(fā)送AC至車輛并測(cè)量該車輛所吸收的功率。測(cè)量該功率若干時(shí)間之后，數(shù)據(jù)處理裝置可以確定車載充電器的功率。圖13e顯示了一種情況，在該情況中，車輛可以具有在充電期間可由AC供電的車載系統(tǒng)(例如空調(diào))。圖13f顯示了從電池輸送DC電力至電網(wǎng)的能量交換站。圖13g顯示了能量交換站如何使用車載充電器對(duì)連接至第二插座的第二車輛充電。圖13h顯示了在不可能控制車載充電器的充電功率時(shí)，如何通過(guò)將車載充電器接通及關(guān)閉來(lái)控制到電網(wǎng)的電力負(fù)荷。圖14顯不了用于至少一部電動(dòng)車輛602的電池603的能量交換站600,其包括用于車輛的至少一個(gè)電力輸出端606、用于與該電動(dòng)車輛602通信以確定該車輛602是否能夠被以AC電壓和/或DC電壓充電的至少一個(gè)數(shù)據(jù)通信端口 607。在該種情況下，由AC電力輸入端601得出的電源變換器604實(shí)現(xiàn)DC電源，其中AC電力輸入端601由干線構(gòu)成。能量交換站還包括控制器605，其用于控制從AC電源和/或DC電源至該至少一個(gè)電力輸出端606的電力供應(yīng)?？刂破?05耦合到用以與電動(dòng)車輛通信的數(shù)據(jù)通信端口 607。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，控制器605可以與電動(dòng)車輛(未示出)中的控制器交互，以確定該電動(dòng)車輛是否能夠被以AC和/或DC充電。在該情況中，電動(dòng)車輛中的控制器也將耦合至車載電源變換器609以控制輸往電池603的DC電力。能量交換站可以配備有用于AC和DC電力的一個(gè)單連接器200，其可以進(jìn)一步包括用于數(shù)據(jù)通信端口 607的一條或多條通信線。
權(quán)利要求
1.用于至少一部電動(dòng)車輛的電池的能量交換站，包括 -用于車輛的至少一個(gè)電力輸出端； -至少一個(gè)數(shù)據(jù)通信端口，其用于與該電動(dòng)車輛通信以確定車輛是否能被以AC電壓和/或DC電壓充電； -多個(gè)電源，其包括〇至少一個(gè)AC電源；以及〇至少一個(gè)DC電源； -控制器，其用于控制自該AC電源和/或DC電源至該至少一個(gè)電力輸出端的電力供應(yīng)。
2.如權(quán)利要求I所述的能量交換站，包括 -至少一個(gè)可控制開(kāi)關(guān)，其用以將該至少一個(gè)電力輸出端耦合至該電源中的任一個(gè)； -并且其中該控制器被配置用于至少根據(jù)該確定來(lái)控制該開(kāi)關(guān)。
3.如權(quán)利要求I所述的能量交換站，其中，該控制器耦合至用于與電動(dòng)車輛通信的該至少一個(gè)數(shù)據(jù)通信端口。
4.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的能量交換站，其中，該至少一個(gè)數(shù)據(jù)通信端口被用以控制車輛的車載充電器。
5.如權(quán)利要求I所述的能量交換站，其中，該數(shù)據(jù)通信端口被配置成以與車輛中的通信系統(tǒng)通信。
6.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的能量交換站，其中，該數(shù)據(jù)通信端口被配置通過(guò)下述方式通信二進(jìn)制信令、串行數(shù)據(jù)通信、電力線通信、PWM信令、無(wú)線通信、CAN總線通信、在以太網(wǎng)絡(luò)上的通信或依據(jù)數(shù)據(jù)通信協(xié)議的通信。
7.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所所述的能量交換站，其中 -用于確定的裝置被配置以檢測(cè)車輛的車載電池充電器的存在；以及其中 -其中該控制器被配置成以在檢測(cè)出車載電池充電器時(shí)將輸出端切換至AC電源；以及其中 -該控制器被配置以在通往電池的直接連接被確定時(shí)將輸出端切換至DC電源。
8.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的能量交換站，其中，該控制器被配置成在切換至DC電源一段時(shí)間之后切換至AC電源，以首先由DC電力快速地對(duì)電池充電，及再由AC電力較慢地對(duì)電池繼續(xù)充電。
9.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的能量交換站，被配置成同時(shí)輸出AC電力及DC電力。
10.如權(quán)利要求9所述的能量交換站，其中，該AC及DC電力被輸送至同一輸出端，以便與DC電力一起直接、以及間接地利用AC電力通過(guò)車載電池充電器對(duì)車輛的電池充電。
11.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的能量交換站，其中，該DC電源包括電源變換器，用以輸送切換的DC電力。
12.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的能量交換站，其中，對(duì)該開(kāi)關(guān)的控制還基于外部參數(shù)，諸如在至少一個(gè)電力輸入端處可可獲得的電力、和/或在另外的電力輸出端處所要求的來(lái)自電動(dòng)車輛的電力。
13.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的能量交換站，其中，對(duì)該開(kāi)關(guān)的控制是基于諸如外部決策進(jìn)行設(shè)備的數(shù)據(jù)處理裝置的輸入進(jìn)行。
14.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的能量交換站，被配置成控制車輛的車載充電器，特別是所述車載充電器通過(guò)與該車輛的數(shù)據(jù)通信連接的充電。
15.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的能量交換站，包括用于將車輛連接至輸出端的連接器，該連接器被配置成用于輸送AC和DC電力。
16.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的能量交換站，其中，數(shù)據(jù)通信是通過(guò)將通信信號(hào)疊加于電力交換上而在用于交換AC和/或DC電力的連接器的至少一些引腳上進(jìn)行的。
17.如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的能量交換站，包括電力連接器，其被配置用于 -在車輛以AC電力充電時(shí)，通過(guò)該電力連接器的多個(gè)電力觸點(diǎn)交換多相AC電力；以及 -在以DC電力對(duì)車輛充電時(shí)，通過(guò)所述電力連接器的至少兩個(gè)觸點(diǎn)交換DC電力。
18.如權(quán)利要求17所述的能量交換站，其中，DC電力的交換是通過(guò)兩組觸點(diǎn)進(jìn)行，每組均包括用于AC電力交換的至少一個(gè)觸點(diǎn)。
19.如權(quán)利要求17或18所述的能量交換站，其中，數(shù)據(jù)通信是在用于交換AC和/或DC電力的至少一些引腳上進(jìn)行，例如通過(guò)將通信信號(hào)疊加于電力信號(hào)上。
20.如權(quán)利要求17-19中任意一項(xiàng)所述的能量交換站，其中，該電力連接器包括用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹辽僖粋€(gè)連接。
21.如權(quán)利要求17-20中任意一項(xiàng)所述的能量交換站，其中，該電力連接器包括一對(duì)用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B接器，當(dāng)車輛被配置用于AC充電時(shí)，該連接器被配置為短路。
22.電動(dòng)車輛，其被配置以便通過(guò)如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的能量交換站進(jìn)行充電，該車輛包括 -電池； -車載充電器； -電力輸入端，其用于接收充電電力； -開(kāi)關(guān)，其用于將該電力輸入端直接耦合至該電池或者通過(guò)該車載充電器耦合至該電池； -控制器，其用于控制該開(kāi)關(guān)； -數(shù)據(jù)通信裝置，其用以將該車輛的適當(dāng)充電協(xié)議發(fā)送至該交換站。
23.如權(quán)利要求22所述的車輛，其中，經(jīng)由該車輛的數(shù)據(jù)通信裝置以及該能量交換站來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)AC或DC存在的確定，以及其中該控制器被配置成將該電力輸入端 -在AC電力被確定存在于電源處時(shí)，耦合至該充電器；以及 -在DC電力被確定存在于該電力輸入處時(shí),稱合至該電池。
24.用于對(duì)電動(dòng)車輛的電池進(jìn)行充電的方法，包括 -確定耦合至電力輸出端的車輛是否能夠被AC電壓和/或DC電壓進(jìn)行充電； -相應(yīng)地，將該電力輸出端切換至AC電力輸入或DC電力輸入。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中，該確定包括 -在確定存在車載充電器時(shí)，將該電力輸出端切換至AC電力輸入，以及 -在確定不存在車載充電器時(shí)，將該電力輸出端切換至DC電力輸入。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中，該確定包括 -在往該電池的直接連接可用時(shí)，將該電力輸出端切換至該DC電力輸入； -在沒(méi)有制造往該電池的直接連接且確定存在車載充電器時(shí)，將該電力輸出端切換至AC電力輸入。
27.如權(quán)利要求24-26中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，對(duì)該切換進(jìn)行控制是基于諸如外部決策進(jìn)行設(shè)備的數(shù)據(jù)處理裝置的輸入進(jìn)行的。
全文摘要
用于電動(dòng)車的電池的能量交換站，包括用于車輛的至少一個(gè)電力輸出端、用于確定耦合至該至少一個(gè)電力輸出端的車輛是否能夠被以AC電壓和/或DC電壓充電的裝置、包括至少一個(gè)AC電力輸入端以及至少一個(gè)DC電力輸入端的多個(gè)電力輸入端、以及用于將該至少一個(gè)電力輸出端切換至該電力輸入端中的任一個(gè)的至少一個(gè)可控開(kāi)關(guān)、用于至少基于該確定來(lái)控制該開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)控制器。
文檔編號(hào)H02J7/00GK102917909SQ201180022600
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2011年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月5日
發(fā)明者C.布曼 申請(qǐng)人:Abb有限公司