本公開涉及操作用于多個電動車輛的電動車輛充電站。

背景技術(shù)：

諸如電動車輛(EV)、增程電動車輛(EREV)、混合電動車輛(HEV)等的各種類型的汽車配備有需要周期性充電的能量存儲系統(tǒng)。能量存儲系統(tǒng)可以通過連接到電源(如，AC電源線等)來充電。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

描述了一種多用戶電動車輛充電站，其包括設(shè)置成服務(wù)多個停車位的可移動充電設(shè)備和可操作地連接到可移動充電設(shè)備的控制器。人/機(jī)界面裝置與控制器通信且包括界面裝置，所述界面裝置包括用戶可選狀態(tài)，所述用戶可選狀態(tài)包括用戶識別、停車位中的特定一個停車位的識別、以及與停放在停車位中的特定一個停車位中的車輛相關(guān)聯(lián)的預(yù)期離開時間。

另外，還描述了一種電動車輛充電站的可移動充電設(shè)備，其設(shè)置成服務(wù)多個停車位。在車輛伴隨著車輛電池的充電請求進(jìn)入車輛停車位中的一個停車位時，執(zhí)行一種控制可移動充電設(shè)備的方法。該方法包括：針對停放在停車位的多個車輛的每一輛，確定車輛到達(dá)時間、車輛電池的剩余電量水平、車輛電池的總電力容量、完成車輛電池目標(biāo)充電水平所需要的時間段、平均停車時間、預(yù)期離開時間和信用點(diǎn)數(shù)?？刂破骰谙鄳?yīng)車輛到達(dá)時間、車輛電池的剩余電量水平、車輛電池的總電力容量、完成車輛電池目標(biāo)充電水平所需要的時間段、平均停車時間、預(yù)期離開時間和信用點(diǎn)數(shù)來確定停放在停車位的多個車輛的優(yōu)選充電順序?；趦?yōu)選充電順序利 用可移動充電設(shè)備對停放在停車位中的多個車輛按順序進(jìn)行充電。

結(jié)合附圖，從用于實現(xiàn)如所附權(quán)利要求中限定的本教示的最佳方式及其它實施例的一部分的以下詳細(xì)描述，本教示的以上特征和優(yōu)點(diǎn)以及其它特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見。

附圖說明

圖1為根據(jù)本公開的利用地面安裝的可移動充電設(shè)備的電動車輛充電站的示意性平面圖；

圖2為根據(jù)本公開的利用架空安裝的可移動充電設(shè)備的電動車輛充電站的示意性平面圖；

圖3為根據(jù)本公開的地面安裝的可移動充電設(shè)備的示意性側(cè)視圖；

圖4為根據(jù)本公開的架空安裝的可移動充電設(shè)備的示意性側(cè)視圖；

圖5為根據(jù)本公開的充電算法的示意性系統(tǒng)級流程圖；

圖6為根據(jù)本公開的檢測需要充電的電動車輛的存在及識別的方法的示意性流程圖；

圖7為根據(jù)本公開的將充電設(shè)備和終端執(zhí)行器移到需要充電的車輛的方法的示意性流程圖；

圖8為根據(jù)本公開的將終端執(zhí)行器與車輛的充電插座耦合(包括：如果需要，將覆蓋插座的門打開)的方法的示意性流程圖；

圖9根據(jù)本公開示意性地示出了人/機(jī)界面裝置的前屏，其用于從將車輛停放在由可移動充電設(shè)備服務(wù)的停車位中的用戶獲取用戶信息(包括充電請求)；

圖10根據(jù)本公開示意性地示出了移動裝置的一個實施例，其與充電控制器通信，以從將車輛停放在由可移動充電設(shè)備服務(wù)的停車位中的用戶獲取用戶信息(包括充電請求)；以及

圖11為根據(jù)本公開的利用地面安裝的可移動充電設(shè)備的電動車輛充電站的另一實施例的示意性平面圖。

具體實施方式

參照附圖，其中相似的參考數(shù)字用于標(biāo)識各個視圖中相似的或相同的部件，圖1示意性地示出了電動車輛充電站10的一個實施例，電動車輛充電站10能夠服務(wù)多個停車位14，以為停放于其中(如，停放于包括多個停車位14的公共或私人停車場)的多個電動車輛12中每一輛的主能量存儲裝置充電。本文描述的電動車輛充電站10只是出于解釋說明的目的而提供；本文描述的概念可以用于各種電動車輛充電站的各種配置，所述電動車輛充電站為多個停車位14提供充電服務(wù)，以為多個電動車輛12的主能量存儲裝置充電。如本文所用，電動車輛12可以包括任何將電動機(jī)用作車輛推進(jìn)動力源的車輛。雖然將出于本說明書的目的將汽車用作示例性車輛，但是類似地也可以使用其它車輛。電動車輛的一些實例包括，但不限于：純電動車輛(EV)、插電式混合電動車輛(PHEV)和增程電動車輛(EREV)。這些車輛可以包括乘用汽車、跨界車輛、運(yùn)動型多功能車、娛樂車輛、卡車、公共汽車、商用車輛等等。

通過消耗來自如車輛電池等能量存儲設(shè)備的電能，電動車輛12可運(yùn)行以便在推進(jìn)期間為電動機(jī)提供動力。在長期的能源消耗過后，車輛電池可能需要充電以后才可以恢復(fù)繼續(xù)推進(jìn)。這種充電可以通過將車輛電池直接耦合到電源或通過一個或多個中間部件耦合到電源。

通常，電動車輛充電站10可為固定設(shè)備，其可設(shè)置于停車場或包括多個停車位14的其它車輛停放區(qū)域中，例如包括停車庫，代客泊車區(qū)域，和車隊車輛存儲區(qū)域等等。如在本文所使用的，停車位14為用于停放車輛一段時間的區(qū)域。停車位14可被設(shè)于地面上的可視指示劑16圈定(例如，如在停車場)，或可被實體物體圈定(如發(fā)生在常規(guī)加油站，其中多個汽油泵圈定用于容納加油車輛的相應(yīng)停車位)。

圖1示出了充電區(qū)域的一個實施例，該充電區(qū)域包括八個停車位14，所述八個停車位排列成各具有4個停車位14的兩排18、20。充電站10可包括相應(yīng)的軌道24，軌道24延伸過多個停車位14(例如，沿著每一排18、20延伸)并允許可移動充電設(shè)備28接近每一車輛12以方便車輛電池的選 擇性充電。通常，軌道24可具有呈地面軌道或架空軌道的形式的兩種常見配置。不管具體配置，軌道24可支撐其移動充電設(shè)備28并允許可移動充電設(shè)備28沿軌道24平移以接近設(shè)置于充電站10中每一車輛12上的充電插座15。充電設(shè)備28可與自動充電站35電性和通信耦合，自動充電站35包括電源電路32、充電控制器34、機(jī)械控制器56和人/機(jī)界面裝置36，例如，圖形用戶界面或觸摸屏。參考圖9和圖10示出了圖形用戶界面的實施例。在該實施例中，人/機(jī)界面裝置36為單個裝置，其為所有可接近可移動充電設(shè)備28以及由移動充電設(shè)備28服務(wù)的停車位14提供服務(wù)。人/機(jī)界面裝置36將充電要求形式的用戶輸入傳遞到充電控制器34。自動充電站35還可包括能與遠(yuǎn)程服務(wù)器25通信的通信裝置38。在一個實施例中，通信裝置38為無線通信裝置，其通過通信塔22與遠(yuǎn)程服務(wù)器25通信。另外，自動充電站35與遠(yuǎn)程服務(wù)器25之間的通信可通過基于互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)或另一合適的通信機(jī)制實現(xiàn)。通信裝置38可包括用于進(jìn)行無線通信的一個或多個無線收發(fā)器和/或用于進(jìn)行有線通信的一個或多個通信端口。

遠(yuǎn)程服務(wù)器25包括處理裝置，通信裝置以及存儲裝置，所述存儲裝置優(yōu)選地包括與電動車輛充電站10相關(guān)的文件。遠(yuǎn)程服務(wù)器25的處理裝置可包括用于存儲處理器可執(zhí)行的指令的存儲器，例如只讀存儲器(ROM)和隨機(jī)存取存儲器(RAM)，以及用于執(zhí)行處理器可執(zhí)行的指令的一個或多個處理器。在包括兩個或多個處理器的實施例中，處理器能以平行或分布式方式運(yùn)行。遠(yuǎn)程服務(wù)器25的通信裝置為可與另一裝置(例如移動設(shè)備)通信的裝置。通信裝置可包括用于進(jìn)行無線通信的一個或多個無線收發(fā)器和/或用于進(jìn)行有線通信的一個或多個通信端口。

在一個實施例中，可移動充電設(shè)備28可包括與軌道24滑動耦合的基座以及與基座機(jī)械耦合的終端執(zhí)行器52。終端執(zhí)行器52可配置成與設(shè)置于相鄰?fù)＼囄?4中的車輛12中的每一輛電耦合。終端執(zhí)行器52可為任何適合的充電耦合器，其用于與車載充電插座15相連接。在一個實施例中，終端執(zhí)行器52和充電插座15配置成符合限定導(dǎo)電充電系統(tǒng)架構(gòu)的行業(yè)推薦規(guī)程，例如，SAE J1772或相關(guān)變體，所述行業(yè)推薦規(guī)程包括用于 耦合到車輛以實現(xiàn)車載電池充電的操作要求、功能要求、尺寸要求、配合要求和通信要求的推薦規(guī)程。優(yōu)選地，可移動充電設(shè)備28和終端執(zhí)行器52配置成實現(xiàn)車載電池的快速充電，其可包括能電性地充電車載電池以實現(xiàn)30分鐘內(nèi)達(dá)到完全充電或目標(biāo)電量水平。通過可相對彼此鉸接和/或平移的多個剛性臂架構(gòu)，終端執(zhí)行器52可與基座機(jī)械連通。在其它配置中，終端執(zhí)行器52可通過柔性電線機(jī)械地耦合到基座。

在本充電站10的基本實施方式中，終端執(zhí)行器52可通過用戶手動定位/操控來與車輛12電連通。例如，如果用戶想要給他們的車輛12充電，他們可將充電設(shè)備28滑動到接近他們車輛12的區(qū)域，以及手動將終端執(zhí)行器52放置成與設(shè)置在他們車輛中的充電插座15電連通。在另一配置中，車輛充電站10可完全自動化，以及可配置成通過與用戶的最小交互來機(jī)械地充電用戶車輛12。在一種配置中，在充電過程中的用戶參與可以被限制為提供所需充電量的指示和/或使充電設(shè)備28接近充電插座15。

充電控制器34執(zhí)行一個或多個控制例程以確定停放在由電動車輛充電站10服務(wù)的停車位14中的所有車輛12的優(yōu)選充電順序。優(yōu)選充電順序可以為充電隊列的形式，該充電隊列標(biāo)識每個車輛12及其在隊列中的位置?？梢酝ㄟ^任何合適隊列及優(yōu)先級確定方案來確定停放在由電動車輛充電站10服務(wù)的停車位14中的所有車輛12的優(yōu)選充電順序。充電控制器34控制充電設(shè)備28以對一個或多個停放的電動車輛12的電池進(jìn)行充電。

充電控制器34可以自動執(zhí)行一個或多個充電控制算法以對車輛12的其中一輛實施充電程序。充電控制器34可以與機(jī)械控制器56通信以控制充電設(shè)備28的位置以及終端執(zhí)行器52而通過一個或多個關(guān)節(jié)馬達(dá)自動執(zhí)行一個或多個運(yùn)動控制算法，從而啟動車輛12其中一輛的充電。每個控制/處理程序具體可為軟件或固件，或者可以本地存儲在各自控制器56、34上，或者可以通過遠(yuǎn)程服務(wù)器25很容易地由控制器56、34進(jìn)行存取。

圖1和圖2都示出了充電區(qū)域，其包括八個停車位14、組織成兩排18、20，每排四個車位14。每個充電站10可以包括延伸過多個停車位14(如沿著每排18、20)的相應(yīng)軌道24、26，并且使每個可移動充電設(shè)備 28、30接近每個車輛12以方便車輛電池的選擇性充電。

軌道24、26可以為兩種配置中的一種，即圖1和圖3中所示的地面軌道24以及圖2和圖4中所示的架空軌道26。不管具體配置如何，每個軌道24、26可以支撐其各自可移動充電設(shè)備28、30，并使充電設(shè)備28、30沿著軌道24、26平移以接近設(shè)置于站10內(nèi)每個車輛12上的充電插座15。如下文詳細(xì)描述，充電設(shè)備28、30可以與自動充電站35耦合，自動充電站35包括電源電路32、充電控制器34和人/機(jī)界面裝置36，如圖形用戶界面或觸摸屏，以控制充電設(shè)備28、30對一個或多個停放的電動車輛12的電池進(jìn)行充電。

圖3和圖4分別示出了地面軌道24和架空軌道26的示意性實例，其用于支撐各自可移動充電設(shè)備28、30。如圖3所示，地面軌道24可設(shè)在地面40上或大致設(shè)在地面40上，使可移動充電設(shè)備28設(shè)在軌道24之上?？梢苿映潆娫O(shè)備28可以沿著軌道24平移，例如，使用一個或多個構(gòu)形成架設(shè)或位于軌道24部分內(nèi)的車輪42進(jìn)行平移。雖然可能需要兩排18、20間的、與軌道24/充電設(shè)備28的寬度相稱的最小間隙，但地面軌道24仍可使充電設(shè)備28在各自車輛12之間進(jìn)行實體平移。

參照圖4，架空軌道26可間隔距離44(例如5英尺到12英尺之間)設(shè)在地面40之上。充電設(shè)備30可從軌道26上懸垂，使得充電設(shè)備30位于軌道26與地面40之間。通過使排18、20彼此間隔地更近，從用地角度來看架空軌道26是有益的，而地面軌道24也可需要更少的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。在一種配置中，架空軌道26可從停車場10內(nèi)的多個已有燈桿上懸垂。

無論軌道24、26是何種形式，可移動充電設(shè)備28、30可以包括可滑動地耦合到軌道26的基座50和機(jī)械耦合到基座50的終端執(zhí)行器52。終端執(zhí)行器52可配置成與相鄰?fù)＼囄?4中的車輛12其中之一電耦合。終端執(zhí)行器52可為用于與車載充電插座15相連的任意充電耦合器。在一個實施例中，終端執(zhí)行器52配置成符合限定了導(dǎo)電充電系統(tǒng)架構(gòu)的行業(yè)推薦規(guī)程，如SAE J1772或相關(guān)變體，所述行業(yè)推薦規(guī)程包括對耦合至車輛以實現(xiàn)車載電池充電的操作要求、功能要求、尺寸要求、配合要求及通信 要求的推薦規(guī)程。優(yōu)選地，可移動充電設(shè)備28、30和終端執(zhí)行器52配置成實現(xiàn)車載電池的快速或迅速充電，其可以包括能夠?qū)囕d電池進(jìn)行電氣充電以實現(xiàn)在三十分鐘之內(nèi)達(dá)到完全充電或目標(biāo)電量水平。

繼續(xù)參考圖3和圖4，在一種配置中，終端執(zhí)行器52可通過能夠相對彼此鉸接和/或平移的多個剛性臂構(gòu)件54與基座50進(jìn)行機(jī)械連通。但是在其它配置中，終端執(zhí)行器52可以通過柔性電纜與基座50機(jī)械地耦合。

在本公開充電站10的一個實施方案中，用戶可以手動將終端執(zhí)行器52定位/操控成與車輛12電連通。例如，如果用戶期望為他/她的車輛12進(jìn)行充電，他們可以將充電設(shè)備28、30滑動到接近他們車輛12的區(qū)域并手動地將終端執(zhí)行器52放置成與設(shè)在其車輛上的合適充電插座15電連通，例如充電插座15指設(shè)在車輛上并與如電池等電存儲裝置電連通的電連接件/插頭的情況。在該實施方案中，設(shè)在臂構(gòu)件54間的任意接頭可以純粹是被動式并允許用戶自由操縱終端執(zhí)行器52。

在另一配置中，車輛充電站10可以完全自動化，并且可以配置成通過來自用戶的最小交互來機(jī)械地對用戶車輛12進(jìn)行充電。在一種配置中，在充電過程中的用戶參與可以被限制為提供所需充電量的指示和/或使充電設(shè)備28、30能夠?qū)崿F(xiàn)接近充電插座15。

在機(jī)械實現(xiàn)方案中，終端執(zhí)行器52的位置和方位可以通過設(shè)置在一個或多個臂構(gòu)件54之間的一個或多個接頭致動器的選擇性致動而以5個或更多個自由度(例如，3個平移度以及2或更多個旋轉(zhuǎn)度)機(jī)械地控制。接頭致動器和終端執(zhí)行器52的所得運(yùn)動可以通過機(jī)械控制器56來控制，例如在圖1和圖2中示意性示出。雖然下面的描述涉及本系統(tǒng)10的機(jī)械實現(xiàn)方案，但是某些方面可以類似地用于系統(tǒng)10的手動方案，特別是通過充電控制器34來實現(xiàn)的方案。

機(jī)械控制器56和充電控制器34中的每個可以呈現(xiàn)為一個或多個數(shù)字計算機(jī)或數(shù)據(jù)處理裝置，其具有一個或多個微控制器或中央處理單元(CPU)、只讀存儲器(ROM)、隨機(jī)存取存儲器(RAM)、電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)、高速時鐘、模數(shù)(A/D)電路、數(shù)模(D/A)電路、輸入/輸出(I/O)電路、和/或信號調(diào)節(jié)和緩沖電子器件。機(jī)械控制 器56和充電控制器34可以呈現(xiàn)為單個計算裝置內(nèi)的不同的軟件模塊，或者可以呈現(xiàn)為物理上獨(dú)立的硬件模塊。

如果控制器34確定車輛已請求充電，則充電控制器34可以自動地執(zhí)行一個或多個充電控制算法以執(zhí)行充電程序。以類似的方式，機(jī)械控制器56可以配置成自動地執(zhí)行一個或多個運(yùn)動控制算法以經(jīng)由一個或多個接頭馬達(dá)來控制終端執(zhí)行器52的所得運(yùn)動以完成充電過程。每個控制/處理例程可以呈現(xiàn)為軟件或固件，并且可以本地存儲在各自控制器56、34上，或者可以很容易地被控制器56、34存取。

圖5示意性示出了充電例程60的系統(tǒng)級流程圖，充電例程60可以由充電控制器執(zhí)行以控制電動車輛充電站的操作以對多個電動車輛的能量存儲裝置進(jìn)行充電，例如與參照圖1至圖4描述的電動車輛充電站10相關(guān)聯(lián)的充電控制器34。表1被提供為按鍵，其中對應(yīng)于充電例程60，用數(shù)值標(biāo)記的方框和相應(yīng)的功能如下闡述。

表1

在步驟61處，充電例程60的執(zhí)行優(yōu)選地在由電動車輛充電站10服務(wù)的停車空間14中之一中檢測到車輛12到達(dá)時啟動。另外，充電例程60 可以在離開的車輛12已經(jīng)離開而沒有對其車輛上的電池進(jìn)行充電的情況下檢測到車輛12從由電動車輛充電站10服務(wù)的停車空間14中之一離開時啟動。

在步驟63處，充電控制器34確定與新到達(dá)的車輛12相關(guān)的信息。如參照圖6所進(jìn)一步說明，步驟63可以包括三個一般方面：在步驟80處的存在檢測和驗證，在步驟82處的充電確定，以及在步驟84處的用戶識別。步驟63可以在充電控制器34接收車輛12已經(jīng)進(jìn)入停車空間14的感知指示時在步驟80處啟動。感知指示例如可以來自嵌入停車空間14的地面中的壓力墊，來自超聲、激光或雷達(dá)接近檢測器，來自與充電站10相關(guān)聯(lián)的可視相機(jī)，或者來自由用戶執(zhí)行的動作，例如按下按鈕以指示充電請求。

在步驟80處一旦檢測到車輛12存在時，在步驟86處充電控制器34可以啟動與車輛12的通信。通信可以通過數(shù)據(jù)鏈路，例如，基于衛(wèi)星的通信鏈路、根據(jù)IEEE 802.11或藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)的無線鏈路、點(diǎn)對點(diǎn)數(shù)據(jù)鏈路、RFID數(shù)據(jù)鏈路、或基于另一應(yīng)答器的數(shù)據(jù)鏈路。在步驟86處一旦建立通信鏈路，在步驟88處充電控制器34可以讀取車輛電池信息和充電狀態(tài)，在步驟90處將充電狀態(tài)與閾值進(jìn)行比較，并且如果充電狀態(tài)低于閾值，則在步驟92處指示充電請求。在替選的實施例中，用戶可通過至系統(tǒng)10的一些用戶控制的輸入(包括智能電話輸入或者在人/機(jī)界面36處的鍵盤輸入)來手動地請求充電。

在80處檢測車輛并且在步驟82處確定請求充電之后，在步驟84充電控制器34可以確定識別與車輛12相關(guān)聯(lián)、駕駛車輛12或擁有車輛12的用戶。用戶識別步驟84可以允許電動車輛充電站10對單個能量消耗記賬，并且產(chǎn)生適用的發(fā)票。用戶識別步驟84可以包括經(jīng)由所建立的通信鏈路無線地接收用戶識別信息或者通過手動提示用戶輸入賬單信息，例如，個人識別號碼或信用卡卡號。一旦用戶被正確地識別，車輛12的相關(guān)信息由充電控制器34獲取。

充電控制器34確定停放在由電動車輛充電站10所服務(wù)的停車場14中所有車輛12的優(yōu)選充電順序，包括在步驟64已經(jīng)識別了的新到達(dá)車輛 12。優(yōu)選充電順序可以為充電隊列的形式，充電隊列識別每輛車輛12及其在隊列中的位置。確定停放在由電動車輛充電站10所服務(wù)的停車場14的所有車輛的優(yōu)選充電順序包括以下項。

確定停放在停車場14的每輛車輛12的輸入?yún)?shù)狀態(tài)，包括車輛到達(dá)時間、車輛電池的剩余電量水平、車輛電池的總電力容量、完成車輛電池目標(biāo)充電水平所需要的時間、平均停車時間、預(yù)期離開時間及信用點(diǎn)數(shù)(如果有)。車輛電池的剩余電量水平可以是任何適當(dāng)值，并且其通常報告為電池充電狀態(tài)(SOC)的百分比。車輛電池的總電力容量可表示為千瓦時。完成車輛電池的目標(biāo)充電水平所需要的時間可根據(jù)以完全充電或目標(biāo)充電水平(如85％SOC)形式表示的目標(biāo)充電水平來計算或以其它方式確定。平均停車時間可基于每輛車輛的歷史數(shù)據(jù)計算。預(yù)期離開時間可基于歷史數(shù)據(jù)或用戶輸入。信用點(diǎn)數(shù)可由服務(wù)提供商設(shè)定，并且可涉及費(fèi)用支付和其它因素。

停放在停車場的多個車輛的優(yōu)選充電順序可基于它們相應(yīng)的車輛到達(dá)時間、車輛電池的剩余電量水平、車輛電池的總電力容量、完成車輛電池目標(biāo)充電水平所需要的時間、平均停車時間、預(yù)期離開時間和信用點(diǎn)數(shù)來確定，如下，其中V₁,V₂,V₃,…,V_n代表優(yōu)選車輛充電順序，并且

{V₁,V₂,V₃,…,V_n}＝f([T_{0_i},i＝1,2,3,…n)]，

[P_{0_i},i＝1,2,3,…n)]，

[BTC_{0_i},i＝1,2,3,…n)]，

[CT_{0_i},i＝1,2,3,…n)]，

[PT_{avg_i},i＝1,2,3,…n)]，

[CR_{_i},i＝1,2,3,…n)]，

[T_{1_i},i＝1,2,3,…n)])

其中輸入變量如下定義：

術(shù)語i表示車輛號碼，并且n表示車輛總數(shù)。函數(shù)f(…)可以為在所有車輛預(yù)期離去或離開時間前完成給它們充電至目標(biāo)充電水平的時間和元件電力分析的形式。與車輛到達(dá)時間、車輛電池的剩余電量水平、車輛電池的總電力容量、完成車輛電池目標(biāo)充電水平所需要的時間、平均停車時間、預(yù)期離開時間及信用點(diǎn)數(shù)有關(guān)的每個參數(shù)可給出相同權(quán)重或優(yōu)先權(quán)重。

響應(yīng)于另一車輛的到達(dá)，或響應(yīng)于用戶發(fā)出的“插隊”請求或用戶發(fā)出的“延長停車”提議執(zhí)行充電例程60。根據(jù)其它車輛12的狀態(tài)，包括剩余電量、完全充電所需要的時間和離開時間，停放車輛12中的一輛可能不能一次(無間斷)得到完全充電。

優(yōu)選地，充電例程60采用電動車輛充電站10，以基于優(yōu)選充電順序按順序給多個車輛12充電。優(yōu)選充電順序基于到達(dá)時間、剩余電量水平、和車輛的正常停車時間(經(jīng)由它們的停車歷史)以及預(yù)期離開時間。如果用戶通過提供預(yù)期離開時間給系統(tǒng)發(fā)送“插隊”請求或“延長停車”提議，充電例程60再次執(zhí)行，并對順序進(jìn)行調(diào)整。

對于“插隊”請求，根據(jù)預(yù)期停車時間的長短，可能需要向用戶收費(fèi)。對于“延長停車”提議，可能允許用戶賒賬。例如，信用點(diǎn)數(shù)可與充電時間相關(guān)，“插隊”所收取的額外服務(wù)費(fèi)與完全充電服務(wù)費(fèi)相同，并且“延長停車”所賒的服務(wù)費(fèi)與完全充電服務(wù)費(fèi)相同。

基于優(yōu)選充電順序，充電例程60采用可移動充電設(shè)備按順序給停放在停車場的多個車輛充電。當(dāng)已確定優(yōu)選充電順序時，識別充電序列中的下一車輛(65)，充電設(shè)備28、30可移動至所識別的下一車輛(66)且終端執(zhí)行器52可電耦合到其充電插座15(68)。在一個實施例中，控制器34可指示機(jī)械控制器56移動至充電設(shè)備28、30且終端執(zhí)行器52移動至需要充電的車輛(66)，并將終端執(zhí)行器52耦合到充電插座15(68)。

可選地，充電站操作員可使充電設(shè)備28、30滑動到鄰近下一車輛的區(qū)域，且手動地將終端執(zhí)行器52與設(shè)置在下一車輛上的充電插座15耦合。當(dāng)該系統(tǒng)包括手動地將終端執(zhí)行器52與充電插座15耦合的充電站操作員時，充電站操作員優(yōu)選地可訪問人/機(jī)器界面裝置，例如，示出了包括充電順序的充電隊列的手持裝置。操作員例如通過按壓手持裝置上的“進(jìn)行”按鈕來啟動操作，且充電設(shè)備28、30自動地移動到鄰近待充電車輛的合適位置。操作員可手動地抓握充電設(shè)備終端執(zhí)行器52并將其插入到車輛充電插座15用于充電。當(dāng)充電已完成時，信息會發(fā)送到手持裝置以通知操作員哪輛車是序列中的下一個。

一旦終端執(zhí)行器52耦合到充電插座15，在步驟70充電控制器34可 以對車輛充電直至車輛報告充電狀態(tài)(SOC)高于特定閾值為止。最終，在步驟72，充電控制器34可指示機(jī)械控制器56與車輛12斷開并在開始后續(xù)的充電過程之前返回到原始位置。

圖6至圖8對步驟63至68的各種實施例提供附加的細(xì)節(jié)。如參考圖7所示，步驟66可涉及兩個一般方面：將可移動充電設(shè)備28、30沿著軌道24、26平移到合適位置(在100)；并將終端執(zhí)行器52鄰近車輛12上的充電插座15定位(在102)。

參考圖7，且繼續(xù)參考圖1至圖4，為了將充電設(shè)備28、30沿著軌道24、26定位到合適位置(100)，機(jī)械控制器可致動一個或多個驅(qū)動輪，該一個或多個驅(qū)動輪可允許充電設(shè)備28、30沿著軌道24、26自行推進(jìn)。在另一個實施例中，充電設(shè)備28、30可以與驅(qū)動鏈條耦合，該驅(qū)動鏈條延伸軌道24、26的長度，并在固定驅(qū)動馬達(dá)推動下將充電設(shè)備28、30拉到合適位置。如圖2和圖4進(jìn)一步示出，在另一個實施例中，充電設(shè)備28、30可以能夠相對于軌道24、26進(jìn)行一定程度的橫向運(yùn)動。由于可以允許充電設(shè)備28、30在車輛12的一部分上延伸的低護(hù)罩間隙，可以允許橫向運(yùn)動。以這種方式，橫向運(yùn)動可允許終端執(zhí)行器52易于接近充電插座15，而無需長的延伸臂。

一旦充電設(shè)備28、30沿著軌道24、26定位在合適位置(100)以允許終端執(zhí)行器52朝向車輛充電插座15移動，然后機(jī)械控制器56可控制與一個或多個臂構(gòu)件54相關(guān)的一個或多個接頭致動器(步驟102)以將終端執(zhí)行器52鄰近充電插座15而定位。在一個實施例中，終端執(zhí)行器52在步驟102的定位可包括沿著軌道細(xì)化充電設(shè)備28、30的位置。

在步驟102中為了定位終端執(zhí)行器52，在104中機(jī)械控制器56可通過確定車輛12上的充電插座15的位置來開始。這可通過經(jīng)由通信鏈路接收來自車輛的信號，或者通過鄰近充電插座15放置的單獨(dú)的應(yīng)答器或RFID裝置經(jīng)由可視識別而發(fā)生。在一個實施例中，充電插座15可以通過門或其它可選擇性移除面板來覆蓋。RFID芯片或其它應(yīng)答器可以固定到門或鄰近插座15放置以提供位置的指示。

在步驟104中一旦插座15位于車輛上，則在步驟106中機(jī)械控制器 56可檢查車輛12相對于任何相鄰車輛的間隔。如果間隔低于容許限度，則在步驟108中充電例程可結(jié)束，且在步驟110中可以通知用戶。如果間隙足以使過程繼續(xù)，則在步驟112中機(jī)械控制器56可通過控制一個或多個接頭馬達(dá)將終端執(zhí)行器52移動到鄰近插座15的區(qū)域。由于終端執(zhí)行器52朝著充電插座15前進(jìn)，機(jī)械控制器56可連續(xù)監(jiān)測感知反饋用于臂和車輛或其它障礙物之間的接觸證據(jù)。如果檢測到接觸，則充電過程可中斷。

再參考圖5，在步驟66中一旦終端執(zhí)行器52與充電插座15對準(zhǔn)，則在步驟68中機(jī)械控制器56可將終端執(zhí)行器52與車輛12的充電插座15耦合。然而，在進(jìn)行這種連接之前，可能需要打開覆蓋插座15的門。如圖8所示，步驟68可通過確定充電門是否打開(在120)而開始。如果門已經(jīng)打開，則在步驟122中機(jī)械控制器56可選擇合適的終端執(zhí)行器，在步驟124中引導(dǎo)終端執(zhí)行器52朝向充電插座15，且在步驟126中將終端執(zhí)行器52與充電插座15機(jī)械和/或電耦合。

再參考圖8，在一個配置中，在步驟124中可使用可以從插座15感知的一個或多個標(biāo)記朝向充電插座15引導(dǎo)終端執(zhí)行器52。例如，終端執(zhí)行器52可包括傳感器，在步驟140中該傳感器可接收來自插座15的電磁輻射和/或聲壓波，或采用可接收和處理視覺圖像的視覺傳感器用于將終端執(zhí)行器52(其可為任何合適的充電耦合器)與充電插座15對準(zhǔn)以及耦合。在步驟142中機(jī)械控制器56可識別來自所接收輻射/波的充電插座15的一個或多個標(biāo)記，并在步驟144中在最終逼近期間將標(biāo)記的定位用作反饋。在一種配置中，所接收電磁輻射可以是具有400nm至750nm之間波長的可見光。而且，聲壓波可具有大于30kHz的頻率，即超聲。

如果在步驟120中充電門未打開，則機(jī)械控制器56可以在128中確定車輛12是否配備有遠(yuǎn)程開門功能。如果是這樣，則機(jī)械控制器56可以在130中發(fā)送信號來指示車輛開門，并且隨后可以在122中繼續(xù)選擇適當(dāng)?shù)慕K端執(zhí)行器。如果車輛沒有配備遠(yuǎn)程開門功能，則在132中，機(jī)械控制器56可以操縱終端執(zhí)行器52以通過拉開門或向內(nèi)推門以釋放咔嗒鎖定部件，隨后將其拉至全開狀態(tài)而手動開門。

再次參考圖5，一旦終端執(zhí)行器52與充電插座15耦合，充電控制器 34可以在70中為車輛進(jìn)行充電，直到車輛報告充電狀態(tài)(SOC)高于特定閾值為止。最后，在72中，充電控制器34可以指示機(jī)械控制器56與車輛12斷開，并返回到原始位置。充電控制器34可以在充電步驟70期間監(jiān)測提供給車輛12的總電力，并可以隨后為所識別的用戶開發(fā)票或記帳。

當(dāng)機(jī)械控制器56與車輛12斷開時，充電例程60通過識別充電隊列中的下一車輛并啟動對其的充電以繼續(xù)充電過程(65)。充電例程60可以不間斷地繼續(xù)下去，直到停放在由電動汽車充電站10服務(wù)的停車位14的所有車輛12都已充電。然而，每次出現(xiàn)車輛12到達(dá)的情況，將在步驟61開始重新啟動充電例程60的執(zhí)行。同樣，用戶可以中斷充電例程60的執(zhí)行并要求充電隊列重新調(diào)整。

除了上述確定的機(jī)械概念，本公開所描述的電動汽車充電站10還可以采用車輛存在檢測機(jī)構(gòu)、機(jī)械控制機(jī)構(gòu)、充電插座識別機(jī)構(gòu)、終端執(zhí)行器引導(dǎo)機(jī)構(gòu)中的任何一個，和/或2012年5月31日提交的題為“ROBOTICALLY OPERATED VEHICLE CHARGING STATION”(《機(jī)械操作的汽車充電站》)的美國專利申請第13/484,345號(美國專利公開第2013/0076902號)中公開的任何其它概念，該申請全文以引用方式并入。

圖9以圖解示出了參考圖1描述的人/機(jī)界面裝置36的前屏240的實施例，人/機(jī)界面裝置36擷取用戶信息，包括來自將車輛12停放在一個停車位14的用戶的充電請求。人/機(jī)界面裝置36將用戶信息傳遞到充電控制器34用于實施充電，并傳遞到另一個控制器(例如遠(yuǎn)程服務(wù)器25)用于計費(fèi)目的。人/機(jī)界面裝置36優(yōu)選地包括詢問屏幕241、鍵盤242、數(shù)據(jù)屏幕，包括到達(dá)時間屏幕243(“抵達(dá)時間”)、要求充電完成時間屏幕244(“充電完成截至?xí)r間”)、預(yù)期離去或離開時間屏幕245(“您預(yù)期離開的時間”)(帶有操作員可選擇的時間輸入鍵246(“H”、“M”、“AM”、“PM”)、充電確認(rèn)鍵247(“OK”)、充電取消鍵248(“手動停止充電”))，以及反饋屏幕249。詢問屏幕241優(yōu)選地顯示請求用戶響應(yīng)的多個按順序呈現(xiàn)的詢問項，期望完成詢問以方便充電。這類詢問可以包括，例如，請求輸入用戶標(biāo)識和密碼、請求輸入一個停車位編號或其它標(biāo)識符、請求輸入預(yù)期離開時間、 請求輸入要求充電完成的時間。用戶標(biāo)識可以以刷卡、鑰匙卡，或其它合適機(jī)構(gòu)的形式來傳遞。

在操作中，用戶將卡插入或使用鍵盤輸入用戶標(biāo)識和密碼，并使用鍵盤輸入停車位編號和當(dāng)前電池電量水平。系統(tǒng)記錄到達(dá)時間。系統(tǒng)驗證用戶的帳戶后，操作員可選擇的時間輸入鍵246被解鎖，以允許用戶輸入預(yù)期離開時間。系統(tǒng)將基于到達(dá)時充電站的當(dāng)前狀態(tài)來顯示“預(yù)期充電完成時間”。系統(tǒng)將基于由用戶輸入的“預(yù)期離開時間”顯示充電費(fèi)用(或記帳)。系統(tǒng)還可以顯示到達(dá)時充電站的當(dāng)前狀態(tài)。用戶能夠利用充電確認(rèn)鍵247完成交易以對他們的車輛進(jìn)行充電。用戶能夠在任何時間使用充電取消鍵248來手動停止充電。

充電控制器34可以經(jīng)由通信裝置38、通信塔22和遠(yuǎn)程服務(wù)器25與移動裝置20進(jìn)行通信。

圖10示意性地示出了移動裝置20的一個實施例，移動裝置20經(jīng)由通信裝置38與充電控制器34通信，用于擷取用戶信息，包括從將車輛12停放在一個車位14的用戶發(fā)出的充電請求。移動裝置20可以是小型便攜式計算裝置，其具有能夠觸摸輸入的顯示屏和/或鍵盤形式的用戶接口。用戶接口允許用戶與移動裝置20進(jìn)行交互。用戶接口可以包括但不限于，觸摸屏、物理鍵盤、鼠標(biāo)、擴(kuò)音器和/或揚(yáng)聲器。在一個實施例中，觸摸屏響應(yīng)于來自用戶的觸覺輸入，包括但不限于點(diǎn)擊、輕擊、拖動、二指捏、二指擴(kuò)展等。移動裝置20優(yōu)選地包括通信能力，其形式為能夠執(zhí)行Wi-Fi、藍(lán)牙(IEEE 802.11)或其它通信方案的無線收發(fā)器。移動裝置20可以進(jìn)一步配備有全球定位感測功能及其它功能和能力。移動裝置20優(yōu)選地包括能夠執(zhí)行應(yīng)用軟件程序(也稱為應(yīng)用程序)的操作系統(tǒng)。

再次參考圖10，移動裝置20可以存取并且執(zhí)行車輛充電應(yīng)用軟件程序，其在本文被稱為充電應(yīng)用程序340。充電應(yīng)用程序340擷取用戶信息(包括來自將車輛12停放在一個停車位14的用戶的充電請求)，其中這種用戶信息盡管呈不同格式或布局但是仍然類似于由參考圖9描述的人/機(jī)界面裝置36擷取的用戶信息。充電應(yīng)用程序340將用戶信息傳遞到充電控制器34用于實施充電并且傳遞到另一控制器(例如，遠(yuǎn)程服務(wù)器25) 用于計費(fèi)目的。充電應(yīng)用程序340優(yōu)選地包括詢問屏幕341、鍵盤屏幕342、要求充電完成時間屏幕344(“充電完成截至?xí)r間”)和預(yù)期離去或離開時間屏幕345(“預(yù)期離開時間”)。鍵盤屏幕342被示為以小時和分鐘計的與時間有關(guān)的操作員可選時間輸入鍵。其它輸入包括充電確認(rèn)鍵347(“確認(rèn)”)、充電取消鍵348(“取消”)和反饋屏幕349以及其它信息。詢問屏幕341可以顯示請求用戶響應(yīng)的多個按順序呈現(xiàn)的詢問項，期望完成詢問以方便充電。這些詢問可以包括(例如)請求輸入用戶標(biāo)識和密碼，以及請求當(dāng)前電池電量水平。

在操作中，用戶訪問他們移動裝置20上的充電應(yīng)用程序340并且采用小鍵盤來輸入密碼和車輛位置，即，停車位。系統(tǒng)記錄到達(dá)時間。在系統(tǒng)驗證用戶的賬號之后，充電應(yīng)用程序允許通過用戶使用鍵盤屏幕342輸入預(yù)期離開時間。系統(tǒng)將基于到達(dá)時間的充電站的當(dāng)前狀態(tài)來顯示“預(yù)期充電完成時間”。系統(tǒng)將基于由用戶輸入的“預(yù)期離開時間”顯示充電費(fèi)用(或記賬)。系統(tǒng)還可以顯示到達(dá)時間的充電站的當(dāng)前狀態(tài)。用戶能夠完成交易以利用充電確認(rèn)鍵347對他們的車輛進(jìn)行充電。用戶能夠在任何時間使用充電取消鍵348來手動地停止充電。如果電池充電未能在用戶輸入“預(yù)期離開時間”時完成，那么“充電完成截至”時間將不會改變，且反饋屏幕349將顯示例如“對不起，您的電池充電未能在您新的離開時間之前完成”的消息。一旦使用確認(rèn)不同的“預(yù)期離開時間”，“預(yù)期充電完成時間”將自動地改變，且系統(tǒng)將基于用戶輸入的“預(yù)期離開時間”在反饋屏幕349上顯示充電費(fèi)用(或記賬)。

圖11示意地圖示電動車輛充電站410的另一實施例，電動車輛充電站410能夠為停車位14提供服務(wù)以對停放在其中的多輛電動車輛12中的每一輛的主能量存儲裝置充電。本文描述的電動車輛充電站410是出于說明目的而提供；本文描述的概念可以用于各種配置的電動車輛充電站，該電動車輛充電站為多個停車位14提供充電服務(wù)以為多輛電動車輛12的主能量存儲裝置充電。電動車輛充電站410可以是固定設(shè)備，其可以設(shè)置于停車場中或包括多個停車位14的其它車輛存放區(qū)域(例如，停車庫、代客停放區(qū)域、車隊車輛存放區(qū)域等)中。充電區(qū)域包括八個停車位14，各自 被組織為具有四個停車位14的兩排18、20。充電站10可以包括(例如，沿著每排18、20)延伸跨過多個停車位14的軌道24，并且允許可移動充電設(shè)備28接入每輛車12以利于車輛電池的選擇性充電。充電設(shè)備28可以與自動充電站電氣和通信地耦合，該自動充電站包括電源電路32、充電控制器34、機(jī)械控制器56和多個人/機(jī)界面裝置440(例如，圖形用戶界面或觸摸屏)。在這個實施例中，人/機(jī)界面裝置440各自為可接入到可移動充電設(shè)備28以及由可移動充電設(shè)備28服務(wù)的一個停車位14提供服務(wù)。人/機(jī)界面裝置440將呈充電請求的形式的用戶輸入傳遞到充電控制器34。自動充電站35可以進(jìn)一步包括能夠與如參考圖1描述的遠(yuǎn)程服務(wù)器25通信的通信裝置38。

再次參考圖1、圖2和圖11，在操作中，充電控制器34確定停放在由電動車輛充電站10、410所服務(wù)的停車位14中的所有車輛12(包括已識別的新到達(dá)車輛)的優(yōu)選充電順序。優(yōu)選充電順序可以呈標(biāo)識每輛車12和其在隊列中的位置的充電隊列的形式。確定停放在由電動車輛充電站10所服務(wù)的停車位14中的所有車輛的優(yōu)選充電順序可以包括確定停放在停車位14的每輛車12的輸入?yún)?shù)的狀態(tài)，包括車輛到達(dá)時間、車輛電池的剩余電量水平、車輛電池的總電力容量、實現(xiàn)車輛電池的目標(biāo)充電水平所需要的時段、平均停放時間、預(yù)期離開時間和信用點(diǎn)數(shù)(如果有)。車輛電池的剩余電量水平可以是任何適當(dāng)值，并且其通常報告為電池充電狀態(tài)(SOC)的百分比。車輛電池的總電力容量可以千瓦時表達(dá)。可以計算或以其它方式確定實現(xiàn)車輛電池的目標(biāo)充電水平所需要的時段，其中目標(biāo)充電水平是以完全充電或例如85％SOC的目標(biāo)充電水平表達(dá)。平均停放時間可以基于每輛車的歷史數(shù)據(jù)而計算。預(yù)期離開時間可以基于歷史數(shù)據(jù)或用戶輸入。信用點(diǎn)數(shù)可以由服務(wù)供應(yīng)商設(shè)定，并且可以涉及費(fèi)用支付和其它因素。

停放在停車位14的多輛車是基于優(yōu)選充電順序采用可移動充電設(shè)備30而充電。當(dāng)已確定優(yōu)選充電順序時，識別充電隊列中的下一輛車，充電控制器34可以指示機(jī)械控制器56將充電設(shè)備28移動到需要充電的車輛并且將終端執(zhí)行器52與車輛12的充電插座15耦合。一旦耦合，充電控 制器34可以對車輛充電直到車輛報告充電狀態(tài)(SOC)高于特定閾值為止。

車輛充電站10可以從諸如外部電網(wǎng)或極多個太陽能電池的電源向車輛12提供調(diào)節(jié)過的電力供應(yīng)。為了實現(xiàn)這一點(diǎn)，充電站10可以包括電力輸送電路32，電力輸送電路32接收一相或三相AC電力33并且配置為輸出直流(DC)電力或交流(AC)電力。取決于外部電源的本質(zhì)，電力輸送電路32可以包括逆變器/變流器以給車輛提供經(jīng)適當(dāng)調(diào)節(jié)的、整流的和/或濾波的AC或DC電源。

在一種配置中，電力輸送電路32可以輸出具有在200VAC到500VAC或400VDC到500VDC的范圍中的電壓和小于近似50kW的總電力的電荷。這種系統(tǒng)需要的電力容量顯著低于在每個停車位14利用專用充電終端的相當(dāng)級別的充電站。例如，本系統(tǒng)10可以汲取50kW用于八個停車位，而八個專用終端可以總共汲取400kW。在另一種配置中，多個可移動充電設(shè)備28可以設(shè)置在相應(yīng)的軌道24上。以這種方式，兩個設(shè)備可以劃分充電責(zé)任以避免大量充電隊列，盡管需要具有兩倍電力容量的電力電路32，但是其可以采用單個軌道。在另一種配置中，多個充電站10可以按照相鄰方式布置以便易于擴(kuò)展。在這種配置中，每個充電站10可以包括其自身專用的可移動充電設(shè)備28、30。在另一種配置中，各種可移動充電設(shè)備28、30可以在相鄰軌道之間自由地平移以促進(jìn)更大的靈活性和可擴(kuò)展性。

根據(jù)本公開的實施例可以被實施為設(shè)備、方法或計算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本公開可以呈完全硬件實施例、完全軟件實施例(包括固件、常駐軟件、微代碼等)或組合在本文可以全部稱為“模塊”或“系統(tǒng)”的軟件和硬件方面的實施例的形式。另外，本公開可以呈實施在任何有形介質(zhì)中的計算機(jī)程序產(chǎn)品的形式，該有形介質(zhì)具有實施在介質(zhì)中的計算機(jī)可用程序代碼。

可以利用一個或多個計算機(jī)可用或計算機(jī)可讀介質(zhì)的任何組合。例如，計算機(jī)可讀介質(zhì)可以包括以下一項或多項：便攜式計算機(jī)磁盤、硬盤、隨機(jī)存取存儲器(RAM)裝置、只讀存儲器(ROM)裝置、可擦除可編程只讀存儲器(EPROM或閃存)裝置、便攜式光盤只讀存儲器(CDROM)、光學(xué)存儲裝置和磁性存儲裝置。用于實行本公開的操作的計算機(jī)程序代碼 可以一種或多種編程語言的任何組合來編寫。

實施例還可以在云計算環(huán)境中實施。在本說明書和以下權(quán)利要求書中，“云計算”可以被定義為用于實現(xiàn)對可配置計算資源(例如，網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲裝置、應(yīng)用程序和服務(wù))的共享池的普遍存在、便捷、按需網(wǎng)絡(luò)存取的模型，該可配置計算資源可經(jīng)由虛擬化迅速提供并且在最小管理努力或服務(wù)供應(yīng)商交互的情況下釋放，且接著因此擴(kuò)展。云模型可包括各種特性(例如，按需自我服務(wù)、廣泛網(wǎng)絡(luò)接入、資源共享、迅速彈性、測得服務(wù)等)、服務(wù)模型(例如，軟件即服務(wù)(“SaaS”)、平臺即服務(wù)(“PaaS”)、基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(“IaaS”)和部署模型(例如，私有云、公有云、公共云、混合云等))。

具體實施方式和附圖或視圖支持并描述本教導(dǎo)，但是本教導(dǎo)的范圍僅有權(quán)利要求書限定。雖然已詳細(xì)地描述了用于實現(xiàn)本教導(dǎo)的最佳模式和其它實施例中的一些，但是存在用于實踐隨附權(quán)利要求書中限定的本教導(dǎo)的各種可選設(shè)計和實施例。