專利名稱：車輛雙向電力逆變器系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及車輛的電力系統(tǒng)。更具體而言，本發(fā)明涉及包括用于有選擇地從電網(wǎng)接收電力或生成要被輸送到電網(wǎng)的電力的電路的車輛的電力系統(tǒng)。該電力系統(tǒng)也可以通過電網(wǎng)可通信地耦合到發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
本節(jié)旨在向讀者介紹可以與下面將描述和/或所要求保護(hù)的本發(fā)明的各個方面相關(guān)的技術(shù)的各個方面。本討論被認(rèn)為對向讀者提供背景信息以更好地理解本發(fā)明的各個方面有用。相應(yīng)地，應(yīng)該理解，這些聲明應(yīng)根據(jù)此來閱讀，而不是作為現(xiàn)有技術(shù)的準(zhǔn)入。近年來，電動車輛越來越流行。電動車輛和插入式的混合電動車輛對降低對化石 燃料的依賴性并提高燃料效率有用。電動和插入式的電動車輛一般通過由電力公司提供的電網(wǎng)接收電力。如此，典型的電動車輛可包括用于從電網(wǎng)接收AC電力以對車輛電池進(jìn)行充電的AC到DC逆變器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的示例性實施例提供車輛的雙向逆變器。雙向逆變器可包括被配置成從電網(wǎng)接收AC電力并在可操作地耦合到車輛電池的DC總線上生成DC電力的交流電(AC)到直流電(DC)逆變器。雙向逆變器還可包括被配置成從DC總線接收DC電力并生成輸送到電網(wǎng)的AC電力的DC到AC逆變器。雙向逆變器還可包括可操作地耦合到AC到DC逆變器和DC到AC逆變器并被配置成有選擇地在充電模式或發(fā)電模式下操作雙向逆變器的能量管理系統(tǒng)。另外，雙向逆變器還可包括被配置成通過電網(wǎng)在能量管理系統(tǒng)和發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)之間傳輸電子數(shù)據(jù)的電力線通信(PLC)耦合器。在某些實施例中，雙向逆變器可包括可通信地耦合到車輛網(wǎng)絡(luò)的第二 PLC耦合器，車輛網(wǎng)絡(luò)被配置成通過電網(wǎng)從發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)接收電子通信。在這樣的實施例中，用戶界面可操作地耦合到所述車輛網(wǎng)絡(luò)并被配置成使用戶能夠與能量管理系統(tǒng)交互。與所述能量管理系統(tǒng)交互可包括至少部分地基于由所述發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)通過所述電網(wǎng)提供的電價，生成充電/發(fā)電時間表，并將所述充電/發(fā)電時間表存儲到所述能量管理系統(tǒng)中。此外，在某些實施例中，所述發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)、所述車輛網(wǎng)絡(luò)以及所述能量管理系統(tǒng)之間的電子通信是通過基于TCP/IP的通信協(xié)議來進(jìn)行的。在一些示例性實施例中，所述能量管理系統(tǒng)被配置成至少部分地基于通過所述電網(wǎng)從所述發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)接收到的電價自動地生成充電/發(fā)電時間表。在一些示例性實施例中，所述AC到DC逆變器的輸入端可操作地電耦合到車輛AC發(fā)電機(jī)，所述車輛AC發(fā)電機(jī)串聯(lián)地耦合在所述電網(wǎng)和所述AC到DC逆變器之間，并被配置成通過所述AC到DC逆變器給所述DC總線供電。在一些示例性實施例中，DC到AC逆變器包括被配置成生成正弦輸出波形的DC開關(guān)電路。本發(fā)明的另一個示例性實施例提供包括被配置成向車輛推進(jìn)系統(tǒng)提供電力的電池的車輛。該車輛還包括被配置成從電網(wǎng)接收AC電力并在DC總線上生成DC電力的AC到DC逆變器。該車輛還包括被配置成從DC總線接收DC電力并生成輸送到電網(wǎng)的AC電力的DC到AC逆變器。該車輛還包括可操作地耦合到AC到DC逆變器和DC到AC逆變器并被配置成有選擇地在充電模式或發(fā)電模式下操作雙向逆變器的能量管理系統(tǒng)。此外，能量管理系統(tǒng)還被配置成通過所述電網(wǎng)與發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。在一些示例性實施例中，該車輛還可包括用于與發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)和能量管理系統(tǒng)進(jìn)行通信的可通信地耦合到電網(wǎng)的車輛網(wǎng)絡(luò)。在這樣的實施例中，第一 PLC耦合器可以被配置成在所述能量管理系統(tǒng)和所述電網(wǎng)之間傳輸電子數(shù)據(jù)，第二 PLC耦合器可以被配置成在所述車輛網(wǎng)絡(luò)和所述電網(wǎng)之間傳輸電子數(shù)據(jù)。此外，所述發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)、所述車輛網(wǎng)絡(luò)以及所述能量管理系統(tǒng)之間的電子通信可以通過基于TCP/IP的通信協(xié)議來進(jìn)行。在一些示例性實施例中，該車輛可包括可通信地耦合到車輛網(wǎng)絡(luò)的用戶界面，其中，該用戶界面可以被用來通過能量管理系統(tǒng)來啟動充電模式和發(fā)電模式。在一些示例性實施例中，所述用戶界面可以被配置成顯示從所述發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)接收到的信息，所述信息包 括電價時間表。在一些示例性實施例中，全球定位系統(tǒng)(GPS)導(dǎo)航系統(tǒng)可通信地耦合到所述車輛網(wǎng)絡(luò)并被配置成向所述能量管理系統(tǒng)發(fā)送行駛數(shù)據(jù)，其中，所述能量管理系統(tǒng)被配置成至少部分地基于行駛數(shù)據(jù)來自動地確定充電/發(fā)電時間表。本發(fā)明的另一個示例性實施例提供管理車輛中的電力使用的方法。該方法可包括通過電網(wǎng)從發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)接收電子數(shù)據(jù)，以及至少部分地基于通過所述電網(wǎng)從所述發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)接收到的所述電子通信，將所述車輛的電力系統(tǒng)切換到發(fā)電模式或充電模式。發(fā)電模式使得所述車輛從車輛電池吸入DC電力并生成輸送到所述電網(wǎng)的AC輸出電力。充電模式使得所述車輛從所述電網(wǎng)吸入AC電力并生成用于對所述車輛電池進(jìn)行充電的DC電力。在這樣的示例性實施例中，接收電子數(shù)據(jù)可包括從發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)接收電價，或從發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)接收指示所述車輛的所述電力系統(tǒng)至少部分地根據(jù)所述電網(wǎng)上的組合電需求來啟動或結(jié)束充電模式或發(fā)電模式的指令。在一些示例性實施例中，該方法可包括至少部分地基于由發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)通過所述電網(wǎng)提供的電價確定充電/發(fā)電時間表。在一些示例性實施例中，該方法可包括至少部分地基于由用戶通過可通信地耦合到電網(wǎng)的用戶界面提供的輸入來將車輛的電力系統(tǒng)切換到發(fā)電模式或充電模式。


通過參考下面對本發(fā)明的一個實施例的描述并結(jié)合各個附圖，本發(fā)明的上文所提及的及其他特征和優(yōu)點以及實現(xiàn)它們的方式將變得顯而易見并被更好地理解，其中圖I是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的帶有雙向逆變器102的車輛電力系統(tǒng)100的框圖；以及圖2是示出了根據(jù)示例性實施例的用于操作車輛的電力系統(tǒng)的方法200的過程流程圖。在多個視圖中，對應(yīng)的參考符號表不對應(yīng)的部分。此處所陳述的范例以一種形式示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，而這樣的范例不應(yīng)該被解釋為以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
具體實施例方式下面將描述本發(fā)明的一個或多個具體實施例。為了提供對這些實施例的簡明描述，在本說明書中并非描述實際實現(xiàn)的所有特征。應(yīng)該認(rèn)識到，在任何這樣的實際實現(xiàn)的開發(fā)過程中，如在任何工程或設(shè)計項目中，可以作出很多實現(xiàn)特定的決定，以便實現(xiàn)開發(fā)人員的特定目標(biāo)，如適應(yīng)與系統(tǒng)和商業(yè)相關(guān)的約束，這些特定目標(biāo)在不同的實現(xiàn)之間會有所不同。此外，還應(yīng)該認(rèn)識到，這樣的開發(fā)工作可能是復(fù)雜而費時的，但是，是了解了本公開的益處的本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)行設(shè)計、制造的日常工作。本發(fā)明的示例性實施例涉及電動車輛，例如，插入式的混合電動車輛等等的電力系統(tǒng)。所述電力系統(tǒng)可包括能夠在充電模式和發(fā)電模式下操作的雙向逆變器。在充電模式下，雙向逆變器提供用于從電網(wǎng)對車輛電池進(jìn)行充電的AC到DC轉(zhuǎn)換。在發(fā)電模式下，雙向逆變器提供用于生成輸送回到電網(wǎng)的電力的DC到AC轉(zhuǎn)換。所述電力系統(tǒng)還可包括用于有選擇地在充電模式和發(fā)電模式之間切換電力系統(tǒng)的控制電路。另外，所述電力系統(tǒng)可以與電力提供商的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，以接收諸如電價之類的各種信息。從通信網(wǎng)絡(luò)接收到的信息可以被控制電路用來確定是在充電模式還是在發(fā)電模式下操作電力系統(tǒng)。此外，所述電力系統(tǒng)還可包括PLC電路，該電路使電力系統(tǒng)能夠通過諸如智能電網(wǎng)之類的電力網(wǎng)與通 信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。如此處所使用的，術(shù)語“智能電網(wǎng)”被用來指使電力公司能夠通過利用電網(wǎng)與設(shè)備進(jìn)行通信來管理耦合到電網(wǎng)的設(shè)備的電力使用的電網(wǎng)。圖I是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的帶有雙向逆變器102的車輛電力系統(tǒng)100的框圖。雙向逆變器102可以耦合到電網(wǎng)104。相應(yīng)地，雙向逆變器102可包括使車輛的用戶能夠在車輛靜止時將電力系統(tǒng)100耦合到電網(wǎng)104的電連接器。電網(wǎng)104可以是，例如，由電力公司或其他發(fā)電和配電部門提供的任何合適的配電網(wǎng)絡(luò)。在某些實施例中，電網(wǎng)可以是提供電力以及電子通信的智能網(wǎng)。雙向逆變器102可以耦合到被用來儲存諸如電動機(jī)之類的車輛推進(jìn)系統(tǒng)所使用的能量的車輛電池106。車輛電池106可以是任何合適的車輛電池，例如，420伏特氟化鋰電池。此外，車輛電池106可包括多個電池。雙向逆變器102還可耦合到車輛AC發(fā)電機(jī)108，諸如交流發(fā)電機(jī)，該AC發(fā)電機(jī)例如當(dāng)車輛在行駛中時可以生成用來給電池106充電的單相AC電力。另外，當(dāng)車輛耦合到電網(wǎng)104并在發(fā)電模式下操作時，車輛AC發(fā)電機(jī)108可以被用來提供輸送給電網(wǎng)104的電力。雙向逆變器102可包括AC到DC逆變器110，用于將從電網(wǎng)104或車輛AC發(fā)電機(jī)108接收到的AC電力轉(zhuǎn)換為輸送給DC總線112的DC電力。AC到DC逆變器110可包括用于將AC電力轉(zhuǎn)換為DC電力的任何合適的電路，例如，升壓變壓器、整流器等等。在某些實施例中，AC到DC逆變器110可包括開關(guān)模式電源、用于過壓保護(hù)電路的可控硅整流器(SCR)、橋式整流器等等。在開關(guān)模式配置中，AC到DC逆變器110可包括諸如用于DC增壓電路的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)之類的固態(tài)開關(guān)。AC到DC逆變器110還可包括用于降低DC總線112上的噪聲的電路，例如，電容器、電感器等等。AC到DC逆變器110的輸入端可以通過單相110伏特電連接耦合到電網(wǎng)104，如圖I所示，單相110伏特電連接一般在大多數(shù)車輛修理廠都有。然而，也可以使用各種其他電配置來將AC到DC逆變器110耦合到電網(wǎng)104。另外，在單相配置中，AC到DC逆變器110的輸入端還可耦合到車輛AC發(fā)電機(jī)108的輸出端，如圖I所示。AC到DC逆變器110的輸出端可以耦合到DC總線112，該DC總線112也耦合到電池106。在充電模式下，AC到DC逆變器110從電網(wǎng)104接收AC電力，并將DC電力提供到DC總線112，用于對車輛電池106進(jìn)行充電。雙向逆變器102還可包括用于生成可以輸送給電網(wǎng)104的AC電力的DC到AC逆變器114。DC到AC逆變器114可包括用于將由DC總線112提供的DC電力轉(zhuǎn)換為可以輸送給電網(wǎng)104的AC電力的任何合適的AC逆變器。例如，DC到AC逆變器114可包括SCR逆變器、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)逆變器、碳化硅場效應(yīng)晶體管(SiC FET)逆變器、氮化鎵金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(GaN MESFET)逆變器，以及使用高功率半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備的其他整流器。在某些實施例中，DC到AC逆變器114可以是脈寬調(diào)制的。在這樣的實施例中，DC到AC逆變器114可以生成正弦輸出波形，與方形波輸出相比，該波形可以降低雙向逆變器102中的電磁干擾。如此，通過電網(wǎng)104傳輸?shù)幕蛟陔p向逆變器102內(nèi)傳輸?shù)碾娮訑?shù)據(jù)的信噪比可以被降低。DC到AC逆變器114的輸入端可以通過DC總線112耦合到AC到DC逆變器110的輸出端。DC到AC逆變器114的輸出端可以可任選地耦合到電網(wǎng)104。在發(fā)電模式下，DC到AC逆變器114可從DC總線112接收DC電力并將AC電力輸送給電網(wǎng)104。例如，DC到AC發(fā)電機(jī)可以向電網(wǎng)104提供2到10千瓦、110伏特AC電力。此外，在發(fā)電模式 下，DC總線112可以由電池106或車輛AC發(fā)電機(jī)108供電。雙向逆變器102中的若干個PLC耦合器116可以充當(dāng)電網(wǎng)104和雙向逆變器102中所包括的各種電子設(shè)備之間的數(shù)據(jù)接口。PLC耦合器116可以通過電網(wǎng)104提供高速數(shù)據(jù)傳輸，例如，200到400兆位/秒。在一些示例性實施例中，PLC耦合器116可以包括松下公司推出的HD-PLC耦合器。電網(wǎng)104和雙向逆變器102中的設(shè)備之間的通信可以基于大量的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的任何一種。為給定應(yīng)用選擇的特定網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以基于對于特定應(yīng)用的設(shè)計考慮而改變。作為示例，可以使用TCP/IP通信協(xié)議。在某些實施例中，可以給車輛指定固定的因特網(wǎng)協(xié)議(IP)地址。如此，可以通過電網(wǎng)104輕松地標(biāo)識用戶的車輛?？梢栽陔p向逆變器102中包括用于控制其操作模式的能量管理系統(tǒng)118。能量管理系統(tǒng)118可包括處理器、有形的機(jī)器可讀的存儲器以及用來有選擇地將雙向逆變器102切換到充電模式或發(fā)電模式的其他電路。相應(yīng)地，能量管理系統(tǒng)118可以將控制信號發(fā)送到AC到DC逆變器110和DC到AC逆變器114。例如，能量管理系統(tǒng)118可以將切換控制信號發(fā)送到DC到AC逆變器114，以生成輸送到電網(wǎng)104的AC電力。另外，能量管理系統(tǒng)118可以將切換控制信號發(fā)送到AC到DC逆變器110，以生成到DC總線112的DC電壓輸出。能量管理系統(tǒng)118可以通過PLC耦合器116可通信地耦合到電網(wǎng)104。在某些實施例中，路由器120可以在能量管理系統(tǒng)118和PLC耦合器116之間傳遞數(shù)據(jù)。路由器120可以是用于通過PLC耦合器116往返于電網(wǎng)104傳輸TCP/IP數(shù)據(jù)包信息的以太網(wǎng)路由器。能量管理系統(tǒng)118可以通過電網(wǎng)104與充當(dāng)發(fā)電廠的通信中心的發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)122可通信地耦合。發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)122可以通過另一個PLC耦合器116和路由器120組合，可通信地耦合到電網(wǎng)104，如圖I所示。通過電網(wǎng)104，能量管理系統(tǒng)118可以從發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)122接收數(shù)據(jù)。例如，能量管理系統(tǒng)118可以接收涉及電價、電可用性等等的數(shù)據(jù)。能量管理系統(tǒng)118可以使用從發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)122接收到的數(shù)據(jù)來確定雙向逆變器102的操作模式。例如，能量管理系統(tǒng)118可以在非高峰電使用時間段啟動充電模式，在這些時間段內(nèi)，電網(wǎng)104上的總需求可能較低，電價可以降低。能量管理系統(tǒng)118可以在電力短缺或在高峰電使用時間段啟動發(fā)電模式，在這些時間段內(nèi)，電網(wǎng)104上的總需求可能較高，電價增高；如此,增大歸還給客戶的資金量。在一些示例性實施例中，能量管理系統(tǒng)118還可從發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)122接收操作命令。例如，在電力短缺期間，發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)122可以向能量管理系統(tǒng)118發(fā)送命令，指示能量管理系統(tǒng)118結(jié)束充電模式，激活發(fā)電模式，或反之亦然。在一些示例性實施例中，能量管理系統(tǒng)118可以生成雙向逆變器102的各種能量使用特性的日志。例如，日志可包括諸如電池充電歷史、車輛的能量使用歷史等等之類的信息。能量管理系統(tǒng)118日志還可包括以前的充電/發(fā)電時間段的詳述，諸如從電網(wǎng)104接收到的或輸送到電網(wǎng)104的電量、從電力公司產(chǎn)生的或向電力公司收取的電價等等。日志中的信息可以被車輛用戶查看，如下面所描述的。在一些示例性實施例中，雙向逆變器102可以耦合到車輛網(wǎng)絡(luò)124。在某些實施例中，車輛網(wǎng)絡(luò)124可包括PLC總線，該總線使用基于TCP/IP的通信協(xié)議，并將數(shù)據(jù)通信和DC電力提供到耦合到車輛網(wǎng)絡(luò)124的設(shè)備。車輛網(wǎng)絡(luò)124可以通過PLC耦合器116和網(wǎng)絡(luò)接 口控制器(NIC) 126，耦合到電網(wǎng)104，如圖I所示。在某些實施例中，NIC 126可以是通過PLC總線提供數(shù)據(jù)通信的電力上的以太網(wǎng)(EOP)適配器。車輛網(wǎng)絡(luò)124可以在車輛中的各種設(shè)備之間提供連接性。例如，車輛網(wǎng)絡(luò)124可以在諸如DVD播放器、車輛音頻系統(tǒng)、后視攝像機(jī)、車輛儀表板、全球定位系統(tǒng)(GPS)導(dǎo)航系統(tǒng)、無線網(wǎng)絡(luò)等等之類的各種媒體設(shè)備之間提供電子通信。另外，車輛網(wǎng)絡(luò)124還可使耦合到車輛網(wǎng)絡(luò)124的設(shè)備能夠與能量管理系統(tǒng)118和發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)122進(jìn)行通信。在一些示例性實施例中，車輛網(wǎng)絡(luò)124可以耦合到使車輛用戶能夠管理車輛的能量使用的用戶界面128。在一些示例性實施例中，用戶界面128可以在車輛信息娛樂界面中提供。如此處所使用的，術(shù)語“信息娛樂界面”是指組合了固定的用戶界面與位于車輛中的信息和娛樂源的車載信息和娛樂系統(tǒng)，位于車輛中的信息和娛樂源諸如車輛音頻系統(tǒng)、DVD播放器、GPS導(dǎo)航系統(tǒng)等等。在某些實施例中，用戶界面128可以通過電網(wǎng)104從發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)122接收數(shù)據(jù)。例如，用戶界面128可以接收關(guān)于當(dāng)前或未來預(yù)期的電價、電價時間表等等的數(shù)據(jù)。用戶界面128還可接收涉及用戶在電力公司中的帳戶的信息。例如，用戶界面128可以接收諸如帳單、為所使用的電力應(yīng)支付的或為所提供的電力應(yīng)得的金額等等的信息。到發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)122的連接還可使用戶能夠管理帳戶，例如，支付未清余額，改變費率計戈J等等。在一些示例性實施例中，用戶界面128也可以被用來通過耦合到電網(wǎng)104的PLC耦合器116與能量管理系統(tǒng)118進(jìn)行通信。在某些實施例中，能量管理系統(tǒng)118可以向用戶界面128提供能量管理數(shù)據(jù)。例如，能量管理系統(tǒng)118可以將關(guān)于雙向逆變器102的當(dāng)前操作模式、當(dāng)前電池電量等等的數(shù)據(jù)發(fā)送到用戶界面128。另外，能量管理數(shù)據(jù)可包括存儲到由能量管理系統(tǒng)118生成的日志中的信息，如上文所討論的。如此，用戶能夠查看與車輛的能量使用相關(guān)的數(shù)據(jù)，例如，以前的充電/發(fā)電時間段的時間和時長、在以前的充電/發(fā)電時間段應(yīng)用的電價，等等。用戶界面128也可以被用來管理充電/發(fā)電時間表，該時間表可以至少部分地控制能量管理系統(tǒng)118何時啟動或結(jié)束充電和發(fā)電模式。在這樣的實施例中，用戶可以查看由發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)122提供的電價時間表，該電價時間表指示對于不同的日子或不同的時刻的電價?；诖诵畔⒁约拔磥淼念A(yù)期的能量需求，用戶可以通過用戶界面128手動創(chuàng)建或改變充電/發(fā)電時間表。充電/發(fā)電時間表可以被存儲到能量管理系統(tǒng)118中。在某些實施例中，能量管理系統(tǒng)118可以由能量管理系統(tǒng)118基于由發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)122提供的信息自動地生成。在這樣的實施例中，能量管理系統(tǒng)118可以被配置成基于由發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)122指示的電價來提供優(yōu)化的電力使用。例如，能量管理系統(tǒng)118可以被配置成當(dāng)電價低時啟動充電模式且當(dāng)電價高時啟動發(fā)電模式。在一些示例性實施例中，能量管理系統(tǒng)118還可從耦合到所述車輛網(wǎng)絡(luò)124的儀表板或所述GPS導(dǎo)航系統(tǒng)接收行駛數(shù)據(jù)。例如，行駛數(shù)據(jù)可包括記錄的駕駛歷史，例如，關(guān)于以前的行程的信息，諸如距離、駕駛時間、電力使用、平均速度、車輛使用時間段等等。行駛數(shù)據(jù)還可包括可以從GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的行程計劃功能接收到的未來行程。駕駛歷史和未來行程可以被能量管理系統(tǒng)118用來估計未來的能量需求，并自動地確定優(yōu)化能量使用的充電/發(fā)電時間表。例如，如果駕駛歷史或未來的行程表明車輛可能要使用大量的電，則能量管理系統(tǒng)118可以計算充電/發(fā)電時間表，該時間表當(dāng)車輛將可能被使用時提供全電池電量。如果駕駛歷史或未來的行程表明最少的車輛使用，如往返于工作單位的短的行程，則能量管理系統(tǒng)118可以計算充電/發(fā)電時間表，該時間表例如在高峰電使用時間段將多余的存儲的電池電量銷回到電網(wǎng)104。由能量管理系統(tǒng)118自動地生成的充電/發(fā)電時間表還可由用戶通過用戶界面128手動改變。圖2是示出了根據(jù)示例性實施例的用于操作車輛的電力系統(tǒng)的方法200的過程流程圖。方法可以從框202開始，在此，雙向逆變器102通過電網(wǎng)104從發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)122接收電子數(shù)據(jù)。例如，如上文所討論的，雙向逆變器102可以接收有關(guān)電價的信息，如當(dāng)前電價、電價時間表等等。在某些實施例中，雙向逆變器102可以從發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)122接收指示雙向逆變器102啟動或結(jié)束充電模式或發(fā)電模式的指令。例如，如果電網(wǎng)104上的組合需求超出發(fā)電廠的發(fā)電能力，則發(fā)電廠可以指示雙向逆變器102結(jié)束充電模式或啟動發(fā)電模式。然后，過程流可以前進(jìn)到框204，在此，雙向逆變器102可以至少部分地基于從發(fā) 電廠網(wǎng)絡(luò)122通過電網(wǎng)104接收到的電子通信，切換到發(fā)電模式或充電模式。例如，雙向逆變器102可以響應(yīng)于來自發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)122的切換到發(fā)電模式或充電模式的命令而切換到相對應(yīng)的模式。在其中從發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)122接收到的數(shù)據(jù)是當(dāng)前電價的各實施例中，雙向逆變器102可以基于電價而切換到發(fā)電模式或充電模式。例如，如果當(dāng)前電價上升到高于指定的閾值，則雙向逆變器102可以切換到發(fā)電模式。相反，如果當(dāng)前電價下降到低于指定的閾值，則雙向逆變器102可以切換到充電模式。指定的閾值可以由用戶指定，并被編程到能量管理系統(tǒng)118中。此外，在從發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)122接收到的數(shù)據(jù)包括未來的電價的各實施例中，未來的電價可以被用來生成充電/發(fā)電時間表，如上文參考圖I所討論的。然后，能量管理系統(tǒng)118可以根據(jù)充電/發(fā)電時間表來將雙向逆變器切換到充電模式或發(fā)電模式。盡管本發(fā)明可以具有各種修改和替代形式，但是，此處已通過附圖中的示例示出特定實施例，并進(jìn)行詳細(xì)描述。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明不僅限于所公開的特定形式。相反地，本發(fā)明將涵蓋如下面所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等效內(nèi)容和替代方案。
權(quán)利要求
1.一種車輛的雙向逆變器，包括 被配置成從電網(wǎng)接收交流電(AC)電力并在可操作地耦合到車輛電池的DC總線上生成直流電(DC)電力的AC到DC逆變器； 被配置成從所述DC總線接收DC電力并生成輸送到所述電網(wǎng)的AC電力的DC到AC逆變器； 可操作地耦合到所述AC到DC逆變器和所述DC到AC逆變器并被配置成有選擇地在充電模式或發(fā)電模式下操作所述雙向逆變器的能量管理系統(tǒng)；以及 被配置成通過所述電網(wǎng)在所述能量管理系統(tǒng)和發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)之間傳輸電子數(shù)據(jù)的電力線通信(PLC)耦合器。
2.如權(quán)利要求I所述的雙向逆變器，包括可通信地耦合到車輛網(wǎng)絡(luò)的第二PLC耦合器，所述車輛網(wǎng)絡(luò)被配置成通過所述電網(wǎng)從所述發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)接收電子通信。
3.如權(quán)利要求2所述的雙向逆變器，包括可操作地耦合到所述車輛網(wǎng)絡(luò)并被配置成使用戶能夠與所述能量管理系統(tǒng)交互的用戶界面。
4.如權(quán)利要求3所述的雙向逆變器，其中，與所述能量管理系統(tǒng)交互包括至少部分地基于由所述發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)通過所述電網(wǎng)提供的電價，生成充電/發(fā)電時間表，并將所述充電/發(fā)電時間表存儲到所述能量管理系統(tǒng)中。
5.如權(quán)利要求2所述的雙向逆變器，其中，所述發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)、所述車輛網(wǎng)絡(luò)以及所述能量管理系統(tǒng)之間的電子通信是通過基于TCP/IP的通信協(xié)議來進(jìn)行的。
6.如權(quán)利要求I所述的雙向逆變器，其中，所述能量管理系統(tǒng)被配置成至少部分地基于通過所述電網(wǎng)從所述發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)接收到的電價自動地生成充電/發(fā)電時間表。
7.如權(quán)利要求I所述的雙向逆變器，其中，所述AC到DC逆變器的輸入端可操作地電耦合到車輛AC發(fā)電機(jī)，所述車輛AC發(fā)電機(jī)串聯(lián)地耦合在所述電網(wǎng)和所述AC到DC逆變器之間，并被配置成通過所述AC到DC逆變器給所述DC總線供電。
8.如權(quán)利要求I所述的雙向逆變器，其中，所述DC到AC逆變器包括被配置成生成正弦輸出波形的開關(guān)模式電源。
9.一種車輛,包括 被配置成向至少一個車輛系統(tǒng)提供電力的電池； 被配置成從電網(wǎng)接收AC電力并在DC總線上生成DC電力的AC到DC逆變器； 被配置成從所述DC總線接收DC電力并生成輸送到所述電網(wǎng)的AC電力的DC到AC逆變器； 可操作地耦合到所述AC到DC逆變器和所述DC到AC逆變器并被配置成有選擇地在充電模式或發(fā)電模式下操作所述雙向逆變器的能量管理系統(tǒng)； 其中，所述能量管理系統(tǒng)被配置成通過所述電網(wǎng)與發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。
10.如權(quán)利要求9所述的車輛，包括可通信地耦合到所述電網(wǎng)以便與所述發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)和所述能量管理系統(tǒng)進(jìn)行通信的車輛網(wǎng)絡(luò)。
11.如權(quán)利要求10所述的車輛，包括被配置成在所述能量管理系統(tǒng)和所述電網(wǎng)之間傳輸電子數(shù)據(jù)的第一 PLC耦合器和被配置成在所述車輛網(wǎng)絡(luò)和所述電網(wǎng)之間傳輸電子數(shù)據(jù)的第二 PLC稱合器。
12.如權(quán)利要求10所述的車輛，其中，所述發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)、所述車輛網(wǎng)絡(luò)以及所述能量管理系統(tǒng)之間的電子通信是通過基于TCP/IP的通信協(xié)議來進(jìn)行的。
13.如權(quán)利要求10所述的車輛，包括可通信地耦合到所述車輛網(wǎng)絡(luò)的用戶界面，其中，所述用戶界面可被用來通過所述能量管理系統(tǒng)來啟動所述充電模式和所述發(fā)電模式。
14.如權(quán)利要求13所述的車輛，其中，所述用戶界面被配置成顯示從所述發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)接收到的信息，所述信息包括電價時間表。
15.如權(quán)利要求10所述的車輛，其中，全球定位系統(tǒng)(GPS)導(dǎo)航系統(tǒng)可通信地耦合到所述車輛網(wǎng)絡(luò)并被配置成向所述能量管理系統(tǒng)發(fā)送行駛數(shù)據(jù)，其中，所述能量管理系統(tǒng)被配置成至少部分地基于所述行駛數(shù)據(jù)來自動地確定充電/發(fā)電時間表。
16.—種管理車輛中的電力使用的方法，包括 通過電網(wǎng)從發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)接收電子數(shù)據(jù)；以及 至少部分地基于通過所述電網(wǎng)從所述發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)接收到的電子通信，將所述車輛的電力系統(tǒng)切換到發(fā)電模式或充電模式； 其中，所述發(fā)電模式使得所述車輛從車輛電池吸入DC電力并生成輸送到所述電網(wǎng)的AC輸出電力；以及 其中，所述充電模式使得所述車輛從所述電網(wǎng)吸入AC電力并生成用于對所述車輛電池進(jìn)行充電的DC電力。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，接收電子數(shù)據(jù)包括從所述發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)接收電價。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，接收電子數(shù)據(jù)包括從所述發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)接收指示所述車輛的所述電力系統(tǒng)至少部分地根據(jù)所述電網(wǎng)上的組合電需求來啟動或結(jié)束充電模式或發(fā)電模式的指令。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，包括至少部分地基于由所述發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)通過所述電網(wǎng)提供的電價時間表來確定充電/發(fā)電時間表。
20.如權(quán)利要求16所述的方法，包括至少部分地基于由用戶通過可通信地耦合到所述電網(wǎng)的用戶界面提供的輸入來將所述車輛的電力系統(tǒng)切換到發(fā)電模式或充電模式。
全文摘要
本發(fā)明的示例性實施例提供車輛的雙向逆變器。雙向逆變器可包括被配置成從電網(wǎng)接收AC電力并在可操作地耦合到車輛電池的DC總線上生成DC電力的交流電(AC)到直流電(DC)逆變器。雙向逆變器還可包括被配置成從DC總線接收DC電力并生成輸送到電網(wǎng)的AC電力的DC到AC逆變器。雙向逆變器還可包括可操作地耦合到AC到DC逆變器和DC到AC逆變器并被配置成有選擇地在充電模式或發(fā)電模式下操作雙向逆變器的能量管理系統(tǒng)。另外，雙向逆變器還可包括被配置成通過電網(wǎng)在能量管理系統(tǒng)和發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)之間傳輸電子數(shù)據(jù)的電力線通信耦合器。
文檔編號B60L11/18GK102770305SQ201180010847
公開日2012年11月7日 申請日期2011年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月25日
發(fā)明者J·曼諾塔斯 申請人:松下北美公司美國分部松下汽車系統(tǒng)公司