專利名稱：分布式汽車充電管理系統(tǒng)和方法
技術領域：
以下的公開內(nèi)容涉及功率分布系統(tǒng)，更具體地，涉及通過電網(wǎng)對于車輛的智能功率分布。
背景技術：
眾所周知，通過諸如供應功率到居民和商業(yè)用戶的電網(wǎng)之類的電網(wǎng)的功率分布是復雜的過程。部件故障、由于天氣改變而對于電的未預期的要求、由于現(xiàn)代電子裝置引起的增長的負荷、以及其他技術問題使得電網(wǎng)管理在供應和需求上出現(xiàn)越來越復雜的平衡。然而，雖然現(xiàn)代電網(wǎng)可以使用某種級別的功率調(diào)度，但這樣的調(diào)度往往是相對較固定不變的， 所以在電網(wǎng)管理中存在低效率問題。所以，需要一種能夠管理通過功率電網(wǎng)供應功率到分布的目的地的系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，提供了被放置在汽車內(nèi)的功率控制系統(tǒng)。功率控制系統(tǒng)包括電系統(tǒng)、被耦合到電系統(tǒng)的電池、被耦合到電系統(tǒng)的功率接口、通信接口、被耦合到電系統(tǒng)和通信接口的控制器、以及被耦合到控制器的并包含可由控制器執(zhí)行的多個指令的存儲器。 指令包括用于經(jīng)由通信接口從汽車外部的功率控制器接收至少一個功率消耗參數(shù)、驅動電系統(tǒng)經(jīng)由功率接口接入外部電源、以及把來自電源的功率經(jīng)由電系統(tǒng)引入到電池，以便給電池充電的指令。驅動電系統(tǒng)接入外部電源和被引入到電池的功率量的至少一項是基于所述至少一個功率消耗參數(shù)。在另一個實施例中，指令還包括用于確定在功率從外部電源被引入到電池時的電池的電荷水平的指令。在另一個實施例中，功率控制系統(tǒng)還包括被存儲在存儲器中的功率簡況 (profile)，其中功率簡況包括關于汽車的功率使用的信息。在另一個實施例中，所述至少一個功率消耗參數(shù)作為功率簡況的一部分被控制器存儲。在另一個實施例中，功率控制系統(tǒng)還包括被存儲在存儲器中的功率簡況，其中功率簡況包括關于基于電池所需要的功率量的、汽車的至少一個功率要求的信息。在另一個實施例中，功率簡況還包括規(guī)定其間汽車可用于接入外部電源的時間窗口的信息。在另一個實施例中，功率控制系統(tǒng)還包括用于經(jīng)由通信接口發(fā)送關于至少一個功率要求和時間窗口的信息到功率控制器的指令。在另一個實施例中，所述發(fā)送在汽車被耦合到外部電源之后進行。在另一個實施例中，所述發(fā)送在汽車被耦合到外部電源之前進行。在另一個實施例中，所述至少一個功率消耗參數(shù)規(guī)定代表汽車要接入外部電源的最早的時間的開始時間。在另一個實施例中，所述至少一個功率消耗參數(shù)還規(guī)定代表汽車要接入外部電源的最遲的時間的結束時間。在另一個實施例中，所述至少一個功率消耗參數(shù)還規(guī)定代表當接入外部電源時汽車要使用的峰值功率抽取的功率帶寬。在另一個實施例中，功率控制系統(tǒng)還包括用于經(jīng)由通信接口發(fā)送依從性通知的指令，其中依從性通知根據(jù)至少一個功率消耗參數(shù)而確認電池被充電。在另一個實施例中，功率控制系統(tǒng)還包括用于發(fā)送關于汽車已結束充電的通知到功率控制器的指令。在另一個實施例中，功率控制系統(tǒng)還包括用于超越(override)至少一個功率消耗參數(shù)的指令。在另一個實施例中，功率控制系統(tǒng)還包括用于發(fā)送識別信息到功率控制器的指令，其中識別信息表示汽車的唯一的身份和位置的至少一項。在再一個實施例中，提供了用于管理被耦合到電網(wǎng)的汽車的功率消耗的功率控制器。功率控制器包括通信接口、被耦合到通信接口的處理器、以及被耦合到處理器并包含由處理器執(zhí)行的多個指令的存儲器。指令包括用于從汽車接收功率要求信息的指令，其中所述功率要求信息標識在對汽車的電池充電時所需要的功率量，以及用于識別多個功率消耗者的每個功率消耗者的功率消耗要求的指令。指令還包括響應于接收到功率要求信息，確定規(guī)定對于汽車的開始時間和功率帶寬的至少一項的功率消耗計劃，其中開始時間和功率帶寬的至少一項是根據(jù)汽車的功率要求信息和多個功率消耗者的功率消耗要求而進行計算的。指令還包括將功率消耗計劃發(fā)送給汽車，以管理來自電網(wǎng)的汽車的功率消耗。在另一個實施例中，接收來自汽車的功率要求信息包括接收規(guī)定汽車的功率使用要求的簡況的至少一部分。在另一個實施例中，接收來自汽車的功率要求信息包括接收規(guī)定汽車的功率使用歷史的簡況的至少一部分。在另一個實施例中，接收來自汽車的功率要求信息包括接收開始時間和結束時間，其中開始時間和結束時間分別規(guī)定最早時間和最遲時間，其間汽車可從電網(wǎng)進行功率消耗。在另一個實施例中，功率控制器還包括用于確定汽車遵從功率消耗計劃的指令。在另一個實施例中，功率控制器還包括在確定汽車遵從功率消耗計劃之后對于經(jīng)由電網(wǎng)供應給汽車的電給予折扣率。在又一個實施例中，提供了在汽車中供使用的方法。方法包括確定汽車的電池的功率要求信息、發(fā)送功率要求信息到汽車外部的功率控制器、從功率控制器接收功率消耗計劃，其中功率消耗計劃規(guī)定在對電池進行充電時使用的開始時間參數(shù)和功率帶寬參數(shù)的至少一項，確定是否進行超越；以及根據(jù)功率消耗計劃接入電源，以便對電池進行充電，除非是進行超越，其中超越使得功率消耗計劃的至少一部分無效。


為了更全面了解，現(xiàn)在參考結合附圖所作出的以下的說明，其中圖1顯示分布式汽車充電環(huán)境的一個實施例；圖2顯示可以在圖1的環(huán)境下被使用的功率控制系統(tǒng)的一個實施例；圖3顯示可以由圖2的功率控制系統(tǒng)使用的功率簡況的一個實施例；圖4顯示可以在圖1的環(huán)境下被使用的功率控制系統(tǒng)的另一個實施例；圖5是顯示在對于多個分布的功率消耗者調(diào)度電池充電時可能出現(xiàn)的一系列動作的一個實施例的順序圖；圖6是顯示在具有多個分布的功率消耗者的環(huán)境下在電池充電期間或之后提供反饋時可能出現(xiàn)的一系列動作的一個實施例的順序圖；圖7顯示其中可以使用關于由功率接入點和/或功率消耗者的功率消耗的信息的環(huán)境的一個實施例；圖8是顯示功率消耗者可以借助于其得到一個或多個功率消耗參數(shù)的方法的一個實施例的流程圖；圖9是顯示功率控制器可以借助于其管理由功率消耗者進行功率消耗的方法的一個實施例的流程圖。
具體實施例方式現(xiàn)在參照附圖，其中相同的附圖標記在這里被使用來在所有的圖上表示相同的單元，顯示和描述了用于管理分布的功率的系統(tǒng)和方法的各種視圖和實施例，以及描述了其它可能的實施例。附圖不一定是按比例畫出的，在某些事例中，附圖被放大和/或被簡化， 僅僅為了說明目的。本領域技術人員將意識到基于以下的可能的實施例的例子的許多可能的應用和變例。參照圖1，在一個實施例中，環(huán)境100顯示被耦合到電網(wǎng)104的功率分布中心102。 功率分布中心102可以是諸如電站或子站那樣的大電源，被配置成提供大量電功率到相當大的區(qū)域。因此，電網(wǎng)104可以把功率從功率分布中心102提供到各種居民和商業(yè)結構。為了說明起見，電網(wǎng)104把功率接入點106a、106b和106c耦合到功率分布中心102。在本例中，功率接入點106a和106b是分別具有內(nèi)部功率分布通道108a和108b (例如，連線)的房屋，而功率接入點106c是通用功率接入點，它可以是個人或公共地可接入的。通用功率接入點106c的一個例子是在加油站或車庫處的電插座。某些或所有的功率接入點106a-106c 也可以是功率消耗者，諸如房屋106a和106b。多個功率消耗者IlOa-IlOd可能需要能量，并且他們的能量需要可以是變化的。 為了說明起見，功率消耗者IlOa-IlOd是車輛(例如，汽車)，經(jīng)常需要電功率來給他們的電池再充電(例如，一天一次或每隔幾天一次)。例如，汽車IlOa-IlOd可以是電動汽車或混合型汽油-電動汽車，它們至少部分由一個或多個電池提供功率，以及電池可能需要按相當規(guī)則的計劃表再充電。應當看到，由特定的一個汽車IlOa-IlOd所需要的再充電量(在這里被稱為再充電周期)可以依賴于許多因素，包括電池類型、電池尺寸、自從上次再充電以來行駛的距離、速度和環(huán)境溫度。這樣，不僅僅每個汽車IlOa-IlOd的電功率要求會相對于其它汽車而變化，而且在特定的再充電周期內(nèi)每個汽車的功率要求也可能對于同一個汽車的其它再充電周期而變化。為了說明起見，實施例的許多的各種方面是相對于“小汽車”描述的；然而，將會看到，本發(fā)明同樣可以應用于配備有電能貯存的電池的其它類型的車輛和設備。因此，在本公開內(nèi)容中使用的術語“小汽車”不限于小汽車和汽車，而是也可以包括其它車輛，包括但不限于，卡車、拖拉機、起重機車、摩托車、艦船、火車頭機車和飛機。為了接入電網(wǎng)104，汽車IlOa和IlOb被耦合到房屋106a的內(nèi)部功率分布通道 108a，汽車IlOc被耦合到房屋106b的內(nèi)部功率分布通道108b，以及汽車IlOd被耦合到功率接入點106c。這些耦合可以通過例如把電纜的一個末端插入到每個汽車IlOa-IlOd的接入端口(未示出)和把電纜的另一個末端插入到各個功率接入點106a-106b的插座(未示出)而實行。因此，雖然未示出，電纜或其它功率傳輸部件可以在圖1上給出。參照圖2，圖上顯示諸如圖1的汽車IlOa那樣的功率消耗者的功率控制系統(tǒng)200 的一個實施例。功率控制系統(tǒng)200包括被耦合到電池204的電系統(tǒng)202，該電池204可以是電系統(tǒng)的一部分，也可以是與電系統(tǒng)分開的。電池204可被使用來提供功率到電系統(tǒng)202， 該電系統(tǒng)202進而可以提供功率，用于汽車IlOa的各種功能，包括推進。功率控制系統(tǒng)200 可包括功率接口 206和通信接口 208，它們在某些實施例中可被組合成單個接口。功率接口 206可被使用來將功率控制系統(tǒng)200耦合到電源(例如，圖1的內(nèi)部功率分布通道108a)。 通信接口 208可被使用來將功率系統(tǒng)200耦合到功率分布控制器，正如下面更詳細地討論的。通信接口 208可被配置成通過使用一個或多個技術，包括通過電力線技術(例如，內(nèi)部功率分布通道108a和電網(wǎng)104)的數(shù)據(jù)傳輸，和通過諸如蜂窩網(wǎng)那樣的通信網(wǎng)絡、諸如互聯(lián)網(wǎng)那樣的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡、和/或衛(wèi)星鏈路的有線或無線(例如，蜂窩電話或藍牙)數(shù)據(jù)傳輸，而發(fā)送和接收數(shù)據(jù)?？刂破?10可被耦合到電系統(tǒng)202和存儲器212。在一些實施例中，控制器210可以包括存儲器212?？刂破鞯囊粋€例子是Vcontroller，諸如在2008年6月6日提交的、標題為“SYSTEM FOR INTEGRATING A PLURALITY OF MODULES USING A POWER/DATA BACKBONE NETWORK”的美國專利申請序列號No. 12/134，424中詳細描述的那種控制器，該專利申請通過引用整體并入本文。存儲器212可包含一個或多個功率簡況214，它可被使用來管理電池 204的再充電和存儲關于電系統(tǒng)202和電池204的信息。不同的功率簡況214可以根據(jù)例如不同的用戶、駕駛方式(例如，城市或公路)、和季節(jié)(例如，冬季或夏季)而被存儲。參照圖3，圖上更詳細地顯示圖2的功率簡況214的一個實施例。功率簡況214可包含在管理電池204再充電時的有用信息，以及其它信息，諸如電系統(tǒng)202和電池204的技術規(guī)范和性能數(shù)據(jù)。功率簡況214可以由控制器210和/或諸如位于功率分布中心102或房屋108a中的控制器那樣的一個或多個外部控制器保存。功率簡況214可以以數(shù)據(jù)庫格式、普通文本格式、或任何其它適用于這樣的數(shù)據(jù)的格式被存儲。至少某些部分的功率簡況 214可以是以諸如超文本標記語言(HTML)或可擴展標記語言(XML)之類的瀏覽器可接入的格式，由瀏覽器可接入的。在本例中，功率簡況214可包括當前的功率電平300、最大功率電平302、對于再充電周期的可提供的時間窗304、最小功率電平要求306、再充電歷史308、平均功率要求310、功率使用歷史312、電系統(tǒng)的參數(shù)314、和標識(ID)信息316。在功率簡況214的其它實施例中，各種項目可被組合、劃分成多個項目，或整體省略。例如，最大功率電平302可以是電系統(tǒng)參數(shù)314中的一個參數(shù)，而再充電歷史308可以被再劃分成日歷的天或星期。而且，可能存在圖3上未示出的另外的項目。當前功率電平300可以指示在功率簡況214被存儲和可被周期地更新時的電池 204的功率電平。最大功率電平302可以指示用于電池204的最大電荷，以及可以結合當前功率電平300被使用于確定諸如估計的功率消耗和時間之類的再充電周期參數(shù)。對于再充電周期可提供的時間窗304指示其間功率控制系統(tǒng)200需要再充電的時間段。例如，如果汽車IlOa的用戶在下午7:00到達房屋106a并需要在明天早上7:00離開房屋，則對于再充電周期可提供的時間窗將是12個小時。應當明白，緩存器可被構建在該時間窗中(例如，緊接在上午7:00之前的三十分鐘時間段)，以確保如果再充電被中斷，再充電周期仍能夠完成。最小功率電平要求306可以表示電池204從當前的再充電周期運行直到下一個再充電周期所需要的最小功率電平。例如，電系統(tǒng)202在給定的一天期間可能消耗一定量的功率，它典型地處在給定的功率范圍內(nèi)。因此，這可被使用來計算對于接下來的一天將可能需要的最小的功率量。緩存器可被包括在計算中，以便確保有足夠的功率，用于某些額外工作量。再充電歷史308可包括關于以前的再充電的信息。例如，信息可包括再充電時間、 功率消耗、和故障或中斷。平均功率要求310可以表示由電系統(tǒng)202使用的平均功率量，它可以結合最小功率電平要求306 —起被使用。功率使用歷史312可包括關于功率系統(tǒng)200 的功率消耗的詳細信息，諸如峰值功率消耗、駕駛特征(例如，快的加速度或慢的加速度)、 天氣變化、和類似的信息。電系統(tǒng)參數(shù)314可以詳細說明電系統(tǒng)202的各種技術方面，包括最大可能的功率負荷、最小功率要求、由各種部件和/或子系統(tǒng)所需要的功率量、各種部件和/或子系統(tǒng)(例如，夜里的頭燈)的通常運行時間、和類似的參數(shù)。ID信息316可以表示識別汽車IlOa的信息。這樣的信息可包括由功率分布中心 102分配給汽車IlOa和/或房屋106a的唯一代碼、汽車IlOa的車輛識別號(VIN)或牌照號碼和/或被指定來唯一地識別功率消耗者的其它信息。ID信息316還可包括位置信息， 諸如房屋106a的地址和/或由全球定位系統(tǒng)(GPS)坐標或其它位置數(shù)據(jù)指示的汽車IlOa 的位置。因此，ID信息316可被使用來唯一地標識汽車IlOa為特定的功率消耗者，在一些實施例中，該ID信息316還可以標識汽車IlOa的位置，以便功率分布中心102更有效地分配功率。參照圖4，圖上顯示功率控制器400的一個實施例。功率控制器400可以位于例如一個或多個功率接入點106a-106c、功率分布站102、和/或相鄰的功率分布節(jié)點。功率控制器400可以與其它控制器400和/或圖2的功率控制系統(tǒng)200的控制器210交互。功率控制器400可包括諸如中央處理單元(“CPU”)402、存儲器單元404、輸入/輸出(“I/ 0”)設備406、和網(wǎng)絡接口 408之類的部件。網(wǎng)絡接口 408可以是例如一個或多個網(wǎng)絡接口卡(NIC)，每個網(wǎng)絡接口卡與媒體接入控制(MAC)地址相關聯(lián)。部件402、404、406和408 通過一個或多個通信鏈路410(例如，總線)互聯(lián)。應當看到，功率控制器400可以被不同地配置，每個列出的部件實際上可以代表可被分布的幾個不同的部件。例如，CPU 402實際上可以代表多個處理器或分布的處理系統(tǒng)；存儲器單元404可包括不同的級別的超高速緩存存儲器、主存儲器、硬盤、和遠程存儲單元；以及I/O設備406可包括監(jiān)視器、鍵盤等等。網(wǎng)絡接口 408使得功率控制器400能夠連接到網(wǎng)絡。參照圖5，在另一個實施例中，序列圖500顯示為多個分布的功率消耗者調(diào)度電池充電時可能出現(xiàn)的一系列動作。在本例中，圖4的功率控制器400位于圖1的功率分布中心102中，以及與分別位于汽車IlOa和IlOc中的圖2的多個控制器212(在圖5上被稱為 212a,212b)通信。在步驟502，控制器210a確定汽車IlOa的電池204的功率要求，并在步驟504，發(fā)送通知消息，以便將所確定的功率要求通知功率控制器400。在步驟506，控制器210b確定汽車IlOc的電池204的功率要求，并在步驟508，發(fā)送通知消息，以便將所確定的功率要求通知功率控制器400。所述發(fā)送可以通過電網(wǎng)104(例如，使用通過電力線技術的數(shù)據(jù)傳輸)，經(jīng)由諸如互聯(lián)網(wǎng)之類的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)的有線或無線連接，和/或通過衛(wèi)星或諸如被安裝在汽車上的緊急通信系統(tǒng)之類的其它通信系統(tǒng)進行。在步驟504和508中發(fā)送的通知消息可以，但不一定，包括功率簡況214。在步驟 510，功率控制器400確定對于每個汽車IlOa和IlOc的功率消耗參數(shù)。這個確定可以使用功率簡況214和/或從控制器210a和210b接收的其它信息，來對于每個汽車IlOa和IlOc 安排功率消耗時間和/或功率帶寬(例如，最大功率抽取)。在一些實施例中，功率控制器400可以平衡對于電網(wǎng)204的總的功率消耗信息與每個汽車110a，IlOc和/或其它功率消耗者的需要，以便創(chuàng)建對于每個汽車的定制的功率消耗計劃表。應當看到，步驟510的確定可以經(jīng)常進行(例如，每次控制器210a和210b被耦合到電網(wǎng)104時)，或可以周期地進行(例如，每天或每星期的間隔)。例如，功率控制器 400可以對于特定的功率消耗者一星期一次地作出確定，然后功率消耗者可以在該星期內(nèi)遵循該功率消耗計劃表。替換地，功率消耗者可以遵循功率消耗計劃表直至接收到另一個功率消耗計劃表為止，而不管從接收到當前的計劃表以來經(jīng)過的時間量。持續(xù)一星期或更多的擴展的功率計劃表可以使用積累的功率消耗信息，來確定每天的平均功率消耗要求。 例如，汽車IlOa典型地可以在一星期的工作日內(nèi)使用百分之八十的電池功率，但在周末使用百分之四十五的電池功率。這個信息可被使用來創(chuàng)建功率消耗計劃表。在其它實施例中，功率控制器400可以給每個汽車IlOa和IlOc指定預定的功率消耗類別，該功率消耗類別進而規(guī)定對于在該類別中的功率消耗者的功率消耗參數(shù)。例如， 類別可以規(guī)定早上2:00的開始功率消耗時間和早上6:00的結束功率消耗時間。類別還可規(guī)定最大功率帶寬。因此，被指定到該類別的功率消耗者可以在早上2:00開始功率消耗， 并繼續(xù)到早上6:00，他們可以抽取由功率帶寬規(guī)定的最大功率量。功率消耗類別的使用使得功率控制器400能夠執(zhí)行功率負荷平衡，而不需要對于每個功率消耗者規(guī)定定制的功率消耗參數(shù)。由汽車IlOa和IlOc發(fā)送的功率簡況214可被使用來標識每個汽車應當被放置到的類別。例如，功率控制器400可以指定汽車IlOa為第一類別，該類別允許從下午10:00 直到早上2 00進行功率消耗，以及可以指定汽車1 IOc為第二類別，該類別允許從早上2 00 直到早上6:00進行功率消耗。這對于具有多個汽車的房屋，諸如具有汽車IlOa和IlOb的屋子106a特別有用，因為功率控制器400可以錯開充電時間，以使得房屋的峰值功率消耗最小化。在各種實施例中，汽車IlOa和IlOc的用戶能夠超越指定的功率消耗計劃表。例如，汽車IlOa可以典型地在星期六只使用百分之四十五的電池功率，這樣，功率消耗計劃表可以是基于這種使用方法。然而，一個周末，汽車IlOa的用戶計劃在該周末離開小城，所以將使用多得多的電池的可提供的功率。因此，用戶可能超越功率消耗計劃表，以保證電池在星期六被完全充電。在步驟512和514，功率控制器400將所確定的功率消耗參數(shù)分別發(fā)送到控制器 210a和210b。這可以是對于每個控制器210a和210b的更新的功率簡況214的形式，或可以是控制器使用來更新他們的對應的功率簡況的信息。分別在步驟516和518，控制器210a 和210b使用所接收的參數(shù)來調(diào)整它們的各自的電池204的充電。參照圖6，在再一個實施例中，序列圖600顯示為了在具有多個分布功率消耗者的環(huán)境下在電池充電期間或以后提供反饋時可能出現(xiàn)的一系列動作。在本例中，功率控制器 400是圖4的功率控制器400，它位于圖1的功率分布中心102內(nèi)。功率控制器400與可以分別位于汽車IlOa和IlOc中的、圖2的多個控制器212(在圖5上稱為212a, 2a2b)通信。雖然序列圖600從在步驟602和604，控制器210a和210b管理對于它們的各自的汽車1 IOa和1 IOc的充電過程開始，但應當看到，其它步驟可以出現(xiàn)在步驟602和604之前。例如，圖5的步驟502-514可能早已進行。而且，應當看到，由步驟602和604代表的充電過程可以重疊。在步驟606，由控制器210a管理的充電過程結束，控制器210a將關于充電過程的反饋信息發(fā)送到功率控制器400。例如，反饋信息可以指示充電過程已完成，并可以把諸如開始時間、停止時間、平均功率抽取、和峰值功率抽取之類的各種充電信息通知給功率控制器400。在步驟608，功率控制器400可以使用這個信息來確定功率消耗參數(shù)或改進現(xiàn)有的功率消耗參數(shù)。在步驟610，功率控制器400可以然后將修改的功率消耗參數(shù)發(fā)送到控制器 210b。例如，功率控制器400可以在步驟608確定另外的功率對于控制器210b是可用的， 以及可以在步驟610通知控制器210b 它可以增加它的功率帶寬?？刂破?10b然后可以動態(tài)地調(diào)節(jié)在再充電周期期間的它的功率帶寬，以便補償所修改的功率消耗參數(shù)。這個調(diào)節(jié)可以在再充電過程期間動態(tài)地進行。在步驟612，當由控制器210b管理的充電過程結束時，控制器210b，如對于步驟 606描述的那樣，將關于充電過程的反饋信息發(fā)送到功率控制器400。因此，通過使用從功率消耗者接收的反饋信息，功率控制器400可以動態(tài)地更有效地分配功率。雖然未示出，功率控制器400可以對于還沒有開始它們的再充電周期的汽車(例如，汽車IlOb和IlOd)更新功率消耗參數(shù)，以便動態(tài)地調(diào)節(jié)對電網(wǎng)104的功率要求的增加和減小。參照圖7，在另一個實施例中，圖上顯示環(huán)境700，其中關于由功率接入點/功率消耗者(例如，房屋106a)造成的功率消耗的信息可被發(fā)送到功率控制器400。例如，位于房屋106a中的控制器702 (它可以類似于或等同于圖4的功率控制器400)可以與汽車IlOa 和IlOb通信，以得到關于每個汽車的功率要求的信息?？刂破?02還可以得到關于諸如供暖和空調(diào)單元、電子設備或照明設備的房屋106a本身的各種部件和/或子系統(tǒng)的功率要求的信息。因為房屋106a的功率要求可能隨一天的時間和外部溫度而變化，控制器702可以創(chuàng)建或保持房屋的功率消耗的簡況。這個簡況可以包含諸如以前對于圖3的簡況214描述的信息之類的信息，雖然包含適用于房屋或其它結構的信息，而不是汽車的信息?？刂破?02可以將從汽車IlOa和IlOb得到的信息，或者結合房屋106a的信息或者單獨地發(fā)送到功率控制器400。如果一起發(fā)送，控制器702可以將汽車1 IOa和1 IOb的功率要求包括在房屋106a的簡況中，并且可以把汽車列為房屋的部件或子系統(tǒng)。在其它實施例中，汽車IlOa和IlOb可以將它們的信息發(fā)送到功率控制器400，而不通知控制器702，功率控制器400可以聚集信息，以確定房屋106a和對應的汽車IlOa和IlOb的能量需要。在另一個實施例中，由圖1的功率分布中心102提供的功率消耗計劃表，如果由功率消耗者遵循的話，可以提供花費方面的好處。在這樣的實施例中，功率消耗計劃表可以不是由功率分布中心102強加的，而可以是任選項。例如，房屋106a的控制器702(圖7)可以從功率分布中心102的功率控制器400接收功率消耗計劃表。如果控制器702通過調(diào)整汽車IlOa和IlOb以及房屋106a的其它部件/子系統(tǒng)的功率消耗而遵循功率消耗計劃表， 則功率分布中心102可以計算或應用預定的折扣到由房屋消耗的某些或所有的電量。功率分布中心102可以監(jiān)視房屋106a的使用水平，或可以驗證在安排的時間框架期間的使用水平，以保證應當應用折扣。在其它的實施例中，汽車IlOa和IlOb可以發(fā)送信息到功率控制器400和/或702，報告它們的能量消耗，以便接收折扣的功率費率。還可以實施分層的服務，在附加的價格下可提供附加的功率帶寬和/或更長的或特定的時間。在這樣的分層的服務實施例中，在遵循功率消耗計劃時所消耗的電量可以以正常的或折扣的費率被記帳，而偏離功率消耗計劃的功率消耗(例如，在開始時間之前開始)可以以更高的費率被記帳。這使得具有專門的或緊急的功率要求的功率消耗者能夠以更高的花費得到所需要的功率，而不影響其它功率消耗者，雖然其它功率消耗者可接收到修改的功率消耗計劃，因為功率控制器400平衡電網(wǎng)104上的負荷。在另外的實施例中，諸如圖1的汽車IlOa那樣的汽車，在被耦合到電網(wǎng)104之前， 可以將它的能量需要報告給功率控制器400和/或控制器702。例如，圖2的控制器210可以在特定的時間或當它的電池下降到低于規(guī)定的電荷水平時確定或估計它的能量需要?？刂破?10然后可以經(jīng)由通信接口 208通過使用無線通信信道報告它的能量需要。這個信息可被功率控制器400使用來計劃汽車IlOa的以后的能量消耗。在一些實施例中，如果例如由控制器210傳送的估計的功率要求相當接近于實際消耗的功率，則功率控制器400可以通過對于由汽車IlOa消耗的功率應用折扣率而獎勵這樣的早先的報告。參照圖8，圖上顯示方法800的一個實施例。方法800可被功率消耗者使用來得到一個或多個功率消耗參數(shù)。在步驟802，功率消耗者確定功率要求信息。功率要求信息包括所需要的功率量，和其間需要該功率的時間窗口。例如，汽車IlOa在下午11:00與上午6:00之間可能需要用來給它的電池204充電的一定量的功率(圖4)。在步驟804，功率要求信息被發(fā)送到功率分布中心中的功率控制器，諸如功率分布中心102中的功率控制器 400(圖4)。在其它實施例中，功率要求信息可被發(fā)送到中間控制器(例如，在房屋106a中的圖7的控制器702)，然后中間控制器可以將功率要求信息發(fā)送到功率控制器。在步驟806，從功率分布中心102接收功率消耗計劃。功率消耗計劃可包括諸如其間由汽車IlOa從電網(wǎng)104抽取功率的時間窗口和規(guī)定可以得到的峰值功率量的功率帶寬那樣的參數(shù)。在步驟808，可以作出關于功率分布計劃中的一個或多個參數(shù)是否滿足的確定。例如，如果時間窗口由在功率分布計劃中的參數(shù)規(guī)定，則該確定可以比較當前的時間與時間窗口的開始時間。功率消耗計劃可以規(guī)定任何數(shù)目的參數(shù)，它們使得充電過程的發(fā)起是有條件的。如果條件參數(shù)被滿足，則方法800轉移到步驟812，在其中汽車1 IOa接入被耦合到電網(wǎng)104的電源，開始充電過程。如果在功率消耗計劃中沒有這樣的條件參數(shù)，則方法 800繼續(xù)進到步驟812。如果在功率消耗計劃中存在有條件參數(shù)，并且是如在步驟808確定不滿足，則方法800轉移到步驟810。在步驟810，作出關于對于汽車IlOa來說是否存在超越的確定。所述超越可以指示功率消耗計劃是應當忽略的，或僅僅功率消耗計劃的某些方面是要遵循的。例如，超越可以忽略所有的參數(shù)，可以在忽略功率帶寬參數(shù)的同時遵循時間窗口，或可以在忽略時間窗口的同時遵循功率帶寬參數(shù)。因此，在一些實施例中，超越可以是按想要的那樣定制的。如果在步驟810確定沒有超越，則方法800返回到步驟808。步驟808和810可以重復進行直至條件參數(shù)滿足或有超越為止。應當看到，方法800可以具有附加步驟，諸如超時或報警，以阻止步驟808和810無限循環(huán)。如果在步驟810確定有超越，則方法800可以繼續(xù)進行步驟812，開始充電過程。雖然僅僅在步驟810中顯示，但超越也可以應用于步驟812。例如，如果超越對應于諸如開始時間之類的條件參數(shù)，則超越可被使用來繞過步驟808 (假設任何其它條件參數(shù)滿足或已超越)。然而，如果超越僅僅對應于諸如功率帶寬之類的非條件參數(shù)，則超越將不繞過步驟808。因此，條件參數(shù)仍然必須滿足，然后超越僅僅在開始時間的條件參數(shù)被滿足后才應用到功率帶寬。參照圖9，圖上顯示方法900的一個實施例。方法900可被功率消耗者(例如，圖 4的功率控制器400)使用來管理諸如圖1的汽車IlOa之類的功率消耗者的功率消耗。在步驟902，功率控制器400從汽車IlOa接收功率要求信息。功率要求信息可包括所需要的功率量和其間需要功率的時間窗口。例如，汽車IlOa可能在下午11:00與上午6:00之間需要一定的功率量來充電它的電池204(圖4)。功率要求信息還可包括諸如對于電池204 的理想功率抽取之類的技術信息。在步驟904，功率控制器400確定對于汽車IlOa的功率消耗計劃。功率消耗計劃可包括諸如其間由汽車IlOa從電網(wǎng)104抽取功率的時間窗口和規(guī)定可以得到的峰值功率量的功率帶寬之類的參數(shù)。功率消耗計劃可以鑒于許多其它消耗者的功率要求來進行計算，以保證電網(wǎng)能夠提供所需要的功率。在步驟906，功率消耗計劃可以直接或經(jīng)由諸如圖 7的控制器702之類的另外的控制器被發(fā)送到汽車110a。本公開內(nèi)容描述了通過電網(wǎng)將功率分布到汽車和其它機動車輛的管理。然而，應當看到，本公開內(nèi)容可應用到車輛和結構。因此，術語“車輛”可包括能夠移動的任何人工的機械或電機械系統(tǒng)(例如，摩托車、小汽車、卡車、船艇和飛機)，而術語“結構”可包括不能夠移動的任何人工的系統(tǒng)。雖然在本公開內(nèi)容中使用車輛和結構作為例子，但應當看到， 本公開內(nèi)容的教導可被應用到許多不同的環(huán)境和在特定的環(huán)境內(nèi)的變例。因此，本公開內(nèi)容可以被應用到在地面環(huán)境下的車輛和結構，包括人駕駛的和遠程控制的地面車輛以及地面以上的和地下的結構。本公開內(nèi)容還可以被應用到在水下環(huán)境下的車輛和結構，包括被設計在水面上或在水下使用的艦船和其它人駕駛的和遠程控制的車輛和靜止結構(例如， 油井平臺和沉入水中的研究設施)。本公開內(nèi)容還可以被應用到在宇宙空間環(huán)境下的車輛和結構，包括人駕駛的和遠程控制的飛機、宇宙飛船和衛(wèi)星。 應當看到，這里的附圖和詳細說明是以說明的而不是限制的方式被考慮的，并且它們不打算限于所公開的特定的形式和例子。相反，所包括的是本領域技術人員明白的任何其它修改方案、改變、重新安排、替換、交替、設計選擇、和實施例，而不背離如由以下的權利要求規(guī)定的本發(fā)明的精神和范圍。因此，以下的權利要求打算被解譯為包括所有的這樣的其他修改方案、改變、重新安排、替換、交替、設計選擇、和實施例。
權利要求
1.一種設置于汽車內(nèi)的功率控制系統(tǒng)，包括電系統(tǒng)；被耦合到電系統(tǒng)的電池；被耦合到電系統(tǒng)的功率接口；通信接口 ；被耦合到電系統(tǒng)和通信接口的控制器；以及被耦合到控制器并包含由控制器可執(zhí)行的多個指令的存儲器，所述指令包括用于以下操作的指令經(jīng)由通信接口從汽車外部的功率控制器接收至少一個功率消耗參數(shù)；驅動電系統(tǒng)經(jīng)由功率接口接入外部電源；以及把來自電源的功率經(jīng)由電系統(tǒng)引入到電池，以便給電池充電，其中驅動電系統(tǒng)接入外部電源和被引入到電池的功率量的至少一項基于所述至少一個功率消耗參數(shù)。
2.根據(jù)權利要求1的功率控制系統(tǒng)，其中指令還包括用于確定在功率從外部電源被引入到電池時的電池的電荷水平的指令。
3.根據(jù)權利要求1的功率控制系統(tǒng)，還包括被存儲在存儲器中的功率簡況，其中功率簡況包括關于汽車的功率使用的信息。
4.根據(jù)權利要求3的功率控制系統(tǒng)，其中所述至少一個功率消耗參數(shù)被控制器存儲作為功率簡況的一部分。
5.根據(jù)權利要求1的功率控制系統(tǒng)，還包括被存儲在存儲器中的功率簡況，其中功率簡況包括關于基于電池所需要的功率量的汽車的至少一個功率要求的信息。
6.根據(jù)權利要求5的功率控制系統(tǒng)，其中所述功率簡況還包括規(guī)定其間汽車可用于接入外部電源的時間窗口的信息。
7.根據(jù)權利要求6的功率控制系統(tǒng)，還包括用于經(jīng)由通信接口發(fā)送關于所述至少一個功率要求和時間窗口的信息到功率控制器的指令。
8.根據(jù)權利要求7的功率控制系統(tǒng)，其中所述發(fā)送是在汽車被耦合到外部電源之后進行的。
9.根據(jù)權利要求7的功率控制系統(tǒng)，其中所述發(fā)送是在汽車被耦合到外部電源之前進行的。
10.根據(jù)權利要求1的功率控制系統(tǒng)，其中所述至少一個功率消耗參數(shù)規(guī)定代表汽車要接入外部電源的最早的時間的開始時間。
11.根據(jù)權利要求10的功率控制系統(tǒng)，其中所述至少一個功率消耗參數(shù)還規(guī)定代表汽車要接入外部電源的最遲的時間的結束時間。
12.根據(jù)權利要求1的功率控制系統(tǒng)，其中所述至少一個功率消耗參數(shù)還規(guī)定代表當汽車接入外部電源時汽車要使用的峰值功率抽取的功率帶寬。
13.根據(jù)權利要求1的功率控制系統(tǒng)，還包括用于經(jīng)由通信接口發(fā)送依從性通知的指令，其中依從性通知根據(jù)至少一個功率消耗參數(shù)確認電池被充電。
14.根據(jù)權利要求1的功率控制系統(tǒng)，還包括用于發(fā)送關于汽車已結束充電的通知到功率控制器的指令。
15.根據(jù)權利要求1的功率控制系統(tǒng)，還包括用于超越至少一個功率消耗參數(shù)的指令。
16.根據(jù)權利要求1的功率控制系統(tǒng)，還包括用于發(fā)送識別信息到功率控制器的指令， 其中識別信息代表汽車的唯一的身份和位置的至少一項。
17.一種用于管理被耦合到電網(wǎng)的汽車的功率消耗的功率控制器，包括 通信接口 ；被耦合到通信接口的處理器；被耦合到處理器并包含由處理器可執(zhí)行的多個指令的存儲器，所述指令包括用于以下操作的指令從汽車接收功率要求信息，其中功率要求信息標識在對汽車的電池充電時所需要的功本旦傘里；識別對于多個功率消耗者的每個功率消耗者的功率消耗要求； 響應于接收到功率要求信息，確定規(guī)定對于汽車的開始時間和功率帶寬的至少一項的功率消耗計劃，其中開始時間和功率帶寬的至少一項是根據(jù)汽車的功率要求信息和多個功率消耗者的功率消耗要求而進行計算的；以及將功率消耗計劃發(fā)送給汽車，以管理汽車從電網(wǎng)的功率消耗。
18.根據(jù)權利要求17的功率控制器，其中從汽車接收功率要求信息包括接收規(guī)定汽車的功率使用要求的簡況的至少一部分。
19.根據(jù)權利要求17的功率控制器，其中從汽車接收功率要求信息包括接收規(guī)定汽車的功率使用歷史的簡況的至少一部分。
20.根據(jù)權利要求17的功率控制器，其中從汽車接收功率要求信息包括接收開始時間和結束時間，其中開始時間和結束時間分別規(guī)定汽車可從電網(wǎng)進行功率消耗的最早時間和最遲時間。
21.根據(jù)權利要求17的功率控制器，還包括用于確定汽車遵從功率消耗計劃的指令。
22.根據(jù)權利要求21的功率控制器，還包括在確定汽車已遵從功率消耗計劃之后對于經(jīng)由電網(wǎng)供應給汽車的電量施加折扣費率。
23.一種在汽車中供使用的方法，包括 確定汽車的電池的功率要求信息；發(fā)送功率要求信息到汽車外部的功率控制器；從功率控制器接收功率消耗計劃，其中功率消耗計劃規(guī)定在對電池進行充電時使用的開始時間參數(shù)和功率帶寬參數(shù)中的至少一項； 確定是否進行超越；以及根據(jù)功率消耗計劃接入電源，以便對電池進行充電，除非進行超越，其中超越使得功率消耗計劃的至少一部分無效。
全文摘要
提供了被放置在汽車內(nèi)的功率控制系統(tǒng)。在一個例子中，功率控制系統(tǒng)包括電系統(tǒng)、被耦合到電系統(tǒng)的電池和功率接口、通信接口、被耦合到電系統(tǒng)和通信接口的控制器、以及被耦合到控制器的存儲器。存儲器包含由控制器可執(zhí)行的指令。指令包括經(jīng)由通信接口從汽車外部的功率控制器接收至少一個功率消耗參數(shù)，驅動電系統(tǒng)經(jīng)由功率接口接入外部電源、以及把來自電源的功率經(jīng)由電系統(tǒng)引入到電池，以便給電池充電。驅動電系統(tǒng)接入外部電源和被引入到電池的功率量的之一，或二者，基于功率消耗參數(shù)。
文檔編號B60L11/18GK102202933SQ200980143997
公開日2011年9月28日 申請日期2009年9月30日 優(yōu)先權日2008年9月30日
發(fā)明者克勞迪奧·R·巴拉德 申請人:維迪姆斯有限責任公司