專利名稱：電池充電站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池充電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著利用可充電電池系統(tǒng)作為其電源的至少一部分的電動混合車輛的數(shù)量的增力口，對這些電池系統(tǒng)充電的充電站的需求也在增加。盡管大多數(shù)電池系統(tǒng)均可以從家用墻上插座中進(jìn)行充電，但許多電池系統(tǒng)支持以較高電壓和電流進(jìn)行較快的充電，這需要具有特定連接器的更昂貴的專用設(shè)備。一些系統(tǒng)可以使用240伏特AC或者500伏特DC高電流來提供明顯加速的充電。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種電動車充電站中的操作方法，其包括確定要傳送到連接至充電站的多個電動車的相應(yīng)的最大充電量值；以及將充電站的總充電容量的相應(yīng)部分分配給多個電動車中的每一個，該相應(yīng)部分是非均勻的，并且至少部分地基于要傳送至多個電動車的所述相應(yīng)的最大充電量值來確定。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種電動車充電站中的操作方法，該方法包括在以第一充電比對第二車輛進(jìn)行充電的同時接收對第一車輛充電的請求；以及將第一充電比降低到第二充電比以使得將電動車充電站的充電容量的一部分能夠分配給第一車輛。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種電動車充電站，該充電站包括多個充電器單元，將由外部電源提供的能量轉(zhuǎn)換成由一個或多個電動車使用的形式；以及多個充電器點，在充電站與一個或多個電動車之間提供電連接；以及功率分配網(wǎng)絡(luò)，該將充電器單元中的一個或多個耦接至充電器點的一個或多個。


在說明書附圖部分的各個圖中通過示例的方式示出了本發(fā)明，但其不限于這些實施例，其中，相同的參考標(biāo)號表不相同的兀件，在附圖中圖I示出了說明充電容量需求對于公共電動車充電站而言是如何隨著時間而改變的示例性圖表；圖2示出了提供增加了的充電容量利用和增加了的車輛容量的電動車充電站的一個實施方式；圖3示出了用于控制單元的示例性系統(tǒng)圖；圖4示出了管理充電容量向需要在充電站中充電的車輛的分配的示例性的操作順序；圖5示出了確定充電容量向耦接至充電站的車輛的分配的示例性操作順序；以及圖6示出了確定耦接至充電站的車輛的充電要求的示例性的操作順序；以及圖7提供了表明充電優(yōu)先級與付款之間的關(guān)系的表格的實例。
具體實施例方式在本文中公開的各個實施方式中，描述了一種利用多個動態(tài)分配的充電器單元和充電器點并提供多種優(yōu)點的電動車充電站，這些優(yōu)點包括但不限于a)增大充電站的可用充電容量的利用和效率，b)增大可以在任一時間使用充電站的車輛的數(shù)量，c)向使用充電站的車輛的操作者提供關(guān)于充電時間、成本和其他因素的更多選擇(包括動態(tài)確定的選擇)，以及d)使得充電站更容易維護(hù)等。根據(jù)車輛操作者的需要和電池系統(tǒng)的當(dāng)前充電狀態(tài)，對車輛充電所需要的功率會改變多于一個的數(shù)量級。例如，要求30分鐘充電的電池系統(tǒng)可能需要類似電池系統(tǒng)在要求8小時充電的類似充電狀態(tài)下的功率的16倍。在圖I中示出了用于電動車充電站的充電需求分布的實施例。盡管該充電站能夠容易適應(yīng)要求較長的充電周期的幾個連接車輛的功率要求，但在中午時段需要非常短的充電周期的2個車輛的高功率需求使得充電站超過其可用的充電容量。圖2示出了改進(jìn)的充電站200的一個實施方式。多個電源為多個充電器單元210提供功率，多個充電器單元調(diào)整功率并且然后經(jīng)由功率分配網(wǎng)路220將功率傳送至依次耦接至需要充電的多個車輛的多個充電器點250。電源將功率提供給充電器單元。由電源傳送的功率的形式(例如，AC或DC，低電壓或高電壓或者其他形式)可以根據(jù)局部環(huán)境的特定需要和用于系統(tǒng)的外部功率的類型和可用性而改變。一些充電站可以耦接至本國或本地的電網(wǎng)。其他充電站可以耦接至太陽能面板、風(fēng)輪機(jī)、獨立發(fā)電機(jī)(例如，內(nèi)燃機(jī))，或者能源供給的其他形式和組合。電源可以與充電器單元物理地相鄰，或者它們可以在一個或多個遠(yuǎn)程位置中。如由車輛(利用來自充電器單元的功率)的充電要求和/或車輛操作者(例如，車輛驅(qū)動器、使用者、管理人或者可用于規(guī)定這種要求的其他人)的要求而至少部分確定的，充電器單元利用諸如但不限于DC至DC轉(zhuǎn)換、AC至DC轉(zhuǎn)換、DC至AC轉(zhuǎn)換、AC至AC轉(zhuǎn)換、電流限定和電壓調(diào)整的能量轉(zhuǎn)換技術(shù)來轉(zhuǎn)換來自電源的能量。從充電器單元提供的功率根據(jù)需要可以隨著時間而改變以改善包括但不限于充電器單元效率、充電時間、電池壽命和對于車輛操作者的充電成本的因素。一個或多個控制單元240 (本文中，被統(tǒng)稱為“控制單元”)管理將功率傳送至使用該系統(tǒng)的車輛的過程?？刂茊卧每刂凭W(wǎng)絡(luò)270而耦接至充電站的其他部件，該控制網(wǎng)絡(luò)可以由共享的通信總線、點對點網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)(例如，Wi-Fi、藍(lán)牙、蜂窩等)或者其他形式的通信機(jī)制或通信機(jī)制的組合組成?？刂茊卧梢耘c充電站的其他部件物理地共同定位，或者遠(yuǎn)程定位(例如，在多個充電站200中管理功率傳送的集中式數(shù)據(jù)處理中心中)。控制單元監(jiān)控來自(但不限于)電源、充電器單元、充電器點、車輛和車輛操作者的系統(tǒng)信息以將充電器單元動態(tài)地分配給充電器點并且為使用該系統(tǒng)的每個車輛確定各個功率傳遞參數(shù)。充電器單元分配和功率傳遞參數(shù)可以響應(yīng)于改變系統(tǒng)信息而隨著時間而改變(即，在充電間隔期間動態(tài)地改變)。圖3描述了可以用于實施圖2的控制單元中的每一個或全部的控制單元的實施方式。如圖所示，控制單元包括與互連總線耦接在一起的處理器310、存儲器320和I/O塊330。控制單元除了所示出的功能性模塊以外或者在示出的功能性模塊中可以包括多個其他功能性模塊，包括用戶界面以使能控制單元編程、維護(hù)和系統(tǒng)等級數(shù)據(jù)收集?？刂茊卧軌驁?zhí)行程序化指令(例如存儲在存儲器320中)以執(zhí)行如本文所描述的各種操作序列。再次參考圖2，功率分配網(wǎng)絡(luò)220可以用于將充電器單元連接至由控制單元確定的充電器點。根據(jù)車輛的充電要求，如果車輛所要求的功率超過單個充電器單元的容量，則多于一個的充電器單元可以耦接至單個充電器點。相反，如果由多個車輛要求的充電功率可以通過單個充電器單元來提供，則多個充電器點可以耦接至單個充電器單元。在功率分配網(wǎng)路中用于使充電器單元連接至充電器點的機(jī)構(gòu)可以包括中繼器、固態(tài)裝置或者用于將功率從電源傳送至負(fù)載的任何其他機(jī)構(gòu)。如果充電器單元中的一個或多個變得有缺陷，控制單元可以解除分配并且使充電器單元從任一充電器點斷開以當(dāng)充電 站處于操作中時使充電器單元被安全地替換。盡管充電站的全部容量由于充電器單元的損失而降低，但控制器可以將充電器單元動態(tài)地重新分配給充電器點，以使充電站可以繼續(xù)通過使用充電站而為所有車輛充電，盡管以潛在降低的速率。充電器點提供了使車輛連接至充電站的機(jī)構(gòu)。充電器點可以要求車輛操作者將連接器物理性地插入至汽車中，或者充電器點可以使用一些預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)構(gòu)而自動地連接至汽車。UI裝置260與充電器點相關(guān)聯(lián)，但并非一定物理性地耦接至充電器點，裝置260向車輛的操作者提供關(guān)于車輛的充電的信息并且從車輛的操作者接收關(guān)于車輛的充電的輸入。盡管UI裝置可以附接至充電器點，但諸如手機(jī)、車輛中的操作界面或信息娛樂系統(tǒng)的其他裝置或者無線或物理地耦接至控制單元的其他裝置可以被用于向充電站中的控制單元提供信息并且從充電站中的控制單元接收信息。圖4示出了管理向需要在充電站中充電的車輛分配充電容量的示例性操作順序；順序在410開始，其中，可選擇地，確定可用的充電選擇并且提供給車輛的操作者。這些選擇包括但不限于充電時間、在充電完成以后得到的理想充電狀態(tài)以及可用的成本選擇。例如，操作者可能被提示支付更多錢以在較短時間內(nèi)對他的/她的車輛進(jìn)行充電，或者被提示確保在其他車輛耦接至充電站并且現(xiàn)在的充電需求超過了充電站的可用充電容量的情況下也不延長充電時間。接著，在420，可選地收集關(guān)于操作者要求和選擇的信息。一個實施方式可以包括將操作者特定的偏好信息存儲在中心位置中或者可能便攜的一些其他存儲中，使得操作者下次在接入該偏好信息的充電站處對車輛充電，自動地選擇由偏好信息指示的充電選擇，由此在每一次到達(dá)充電站時避免相同信息的操作者輸入并減少啟動充電過程所花費的時間。在操作430，充電系統(tǒng)確定要傳送到每一車輛的實際充電量。在圖5中示出了該操作的更詳細(xì)實施例并且在下面對其進(jìn)行了描述。在440，充電系統(tǒng)根據(jù)需要向充電器點分配充電器單元，以滿足來自操作430的充電需求。(應(yīng)該注意，由于車輛可能會隨著時間而降低需求，來自430的充電需求為最大需求)。操作440可以使得一個充電器單元耦接至一個充電器點，多個充電器單元耦接至單個充電器點，單個充電器單元耦接至多個充電器點，或者上述耦接的任一組合。充電器單元還可以以一種使得提高充電站的整個電效率(以及由此的成本效益)的方式來分配。例如，如果與充電器單元被加載70%時其以90%效率進(jìn)行操作相比較，充電器單元被加載100%時其以75%的效率進(jìn)行操作(意味著25 %的能量在轉(zhuǎn)換過程中損失)，則整個充電站可以在充電單元被分配為使得以70 %加載的情況下更經(jīng)濟(jì)地操作，即使這意味著更多的操作單元處于操作中。在操作450中繼續(xù)，充電系統(tǒng)調(diào)整由充電器單元傳送至充電器點的電量以滿足耦接至充電器點的車輛的特定需要。例如，在充電過程接近結(jié)束時，傳送至車輛的功率可能減小或逐漸減小。在460，車輛操作者可選地被提供信息，包括但不限于傳送至其車輛的實際功率，該實際功率由于來自附接至系統(tǒng)的其他車輛的需求的變化而可能或多或少不同于所要求的功率。在操作470，系統(tǒng)評估是否存在充電需求的變化。這可以基于多種事件來發(fā)生，這些事件包括但不限于操作者使車輛從充電站分離、車輛耦接至充電站、來自操作者的需求的變化(諸如需要更快的充電)、或者因為車輛中的電池系統(tǒng)達(dá)到完全的充電狀態(tài)而使來自特定車輛的充電需求降低。如果需求變化，則系統(tǒng)回到410并且向車輛操作者選擇性地提供可能的新一組充電選擇。如果充電需求沒有變化，則系統(tǒng)返回以再評估是否發(fā)生變化。
圖5示出了可以由控制者執(zhí)行的示例性操作順序以確定充電容量向耦接至充電站的車輛的分配。順序在操作510開始，其中，針對每一車輛確定車輛充電需求(VCD)。VCD是針對車輛在特定的時間點所要求的充電量值(charge rate，充電量等級)。在圖6中示出了該過程并且在下面描述了更多細(xì)節(jié)。接下來，在520，確定車輛充電優(yōu)先級(VCP)。該優(yōu)先級可以根據(jù)多種因素來確定，諸如操作者支付的總額、會員計劃的參與、操作者使用充電站的頻率或者其他因素。然后控制單元在操作530中使用VCD和VCP以及系統(tǒng)充電容量來確定要傳送至車輛的車輛充電比(VCR)。VCR是實際被傳送至車輛的最大充電量值。如果所有的VCD之和小于充電站的容量，則VCR可以等于VCD。如果不是，則VCR可以基于VCP來調(diào)整。具有較高VCP的車輛可以比具有較低VCP的這些車輛接收不成比例的更多功率。多種技術(shù)可以被用于確定該不成比例性，諸如基于由車輛操作者支付的價格來確定優(yōu)先級。在圖I的表格中示出了價格與優(yōu)先級之間的關(guān)系的一個實施方式。參考圖7，當(dāng)來自所有車輛的總充電需求超過充電站容量時，如果車輛操作者為一小時50KW充電支付$20 (如由710所表示的)，則操作者的車輛具有高優(yōu)先級并且會比僅支付$11 (如由720所表示的)的操作者的車輛接收不成比例的更多的電量(并由此更快地達(dá)到充滿電的狀態(tài))。然而，如果充電需求沒有超過充電站容量，盡管支付的價錢不同，所有的車輛均將接收相同的充電功率。在各種其他實施方式中，可以結(jié)合可選或者附加的因素來確定不成比例性，這些因素包括但不限于操作者所使用的充電站的頻率、位置、一天中的時間和一年中的時間。圖6示出了用于確定耦接至充電站的車輛的充電要求的操作順序的一個實施方式；在操作610開始，確定充電站是否從車輛接收數(shù)據(jù)(通過充電器點或者經(jīng)由一些其他的無線機(jī)構(gòu))以允許車輛要求特定的VCD。如果充電站接收來自車輛的數(shù)據(jù)，則順序在620繼續(xù)，在620中確定車輛是否要求特定的VCD。在這種情形中，車輛中的處理器或者其他裝置可以基于當(dāng)前電池系統(tǒng)充電狀態(tài)和其他環(huán)境因素(例如電池溫度、周圍溫度等)而自確定V⑶，并且隨后將自確定的V⑶發(fā)送至充電站。如果車輛要求特定的V⑶(S卩，在620中為肯定的確定)，則順序在操作650繼續(xù)。否則，如果車輛已識別出自身(決定630)，則順序在操作660中繼續(xù)，如果不是，則順序就進(jìn)行到640。如果操作者識別出車輛，則順序就在660中繼續(xù)，如果不是，則順序就繼續(xù)進(jìn)行至操作670。在操作650中，從車輛中獲得VCD。在操作660中，通過使用與識別的車輛相關(guān)聯(lián)的存儲充電參考數(shù)據(jù)來獲得VCD。該存儲的參考數(shù)據(jù)(可以包含關(guān)于充電速率相對于時間改變的信息、電池系統(tǒng)充電狀態(tài)、理想的充電時間和其他因素)可以從車輛和/或電池系統(tǒng)制造商來獲得，或者從在對相似車輛充電的同時所收集的數(shù)據(jù)或一些其他能源中進(jìn)行累積，或者基于來自車輛和電池系統(tǒng)的多種測得因素來計算。在操作670，使用與特定車輛不相關(guān)聯(lián)的充電參考數(shù)據(jù)來確定VCD。在這種情形中，由于特定的車輛是未知的，所以充電參數(shù)可以更保守，并且可以以來自車輛和電池系統(tǒng)的各種測得因數(shù)為基礎(chǔ)。一旦確定VCD，順序便進(jìn)行到680，其中，可以基于操作者輸入(諸如理想的成本、充電時間和其他因素)來調(diào)整VCD。接著，在690，評估充電器點和車輛之間的電連接。可以檢查的參數(shù)包括但不限于連接的類型(不同的功率等級可能要求不同的連接)以及連接的質(zhì)量(即，功率傳送效率、安全性)。在690，作為登記的結(jié)果，n可以為操作者提供信息，使得可以根據(jù)需要而做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。上面描述的充電站通過將充電器單元動態(tài)地分配至充電器點而提高了充電站的可用充電容量的利用和在任一時間可以使用充電站的車輛的數(shù)量。此外，通過n或類似裝置的使用，充電站可以為使用充電站的操作者提供關(guān)于充電時間、成本和其他因素的更多選擇。描述的充電站通過例如允許替換充電站的一部分(諸如充電器單元)還能夠更容易地維護(hù)，盡管充電站在這些部分可能通過控制單元從使用中取消選定時仍處于操作中。在上述描述中并且在附圖中，已經(jīng)闡述了特定的術(shù)語和附圖標(biāo)號以提供對本發(fā)明的徹底理解。在一些例子中，術(shù)語和標(biāo)號可以意指實施本發(fā)明不需要的具體細(xì)節(jié)。例如，在本文中，術(shù)語“耦接”被用于表示直接連接以及通過一個或多個插入電路或結(jié)構(gòu)的連接。裝置或系統(tǒng)“程序化”例如可以包括并且不限于將控制值加載到寄存器、一次可編程電路(例如，在裝置生產(chǎn)期間在構(gòu)造電路中熔斷保險絲)或者主系統(tǒng)(或主裝置)的集成電路裝置中的其他存儲電路中，并由此控制主系統(tǒng)的操作方面或者建立主系統(tǒng)構(gòu)造。術(shù)語“示例性”和“實施方式”被用于表示一個實施例，而不是優(yōu)選或要求。作為單個導(dǎo)體出現(xiàn)的單個路徑可以包括多個導(dǎo)體并且反之亦然，并且被示出為包括在其他部件中或者形成其他部件的一部分的部件可以另外地與這些其他部件分開地布置。參考流程圖等，操作的順序可以不同于所示出的這些順序，并且在實踐的情況下，可以省略所描述的操作和/或增加其他操作。盡管已經(jīng)參照其具體實施方式
描述了本發(fā)明，但顯而易見的是，在不偏離更寬的精神和范圍的前提下，可以進(jìn)行各種修改和改變。例如，至少在可實踐的地方，可以結(jié)合任何其他的實施方式或者取代其相應(yīng)的特征或者方面來應(yīng)用任一實施方式的特征或方面。相應(yīng)地，本說明書和附圖被認(rèn)為是示意性的而并非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種電動車充電站中的操作方法，所述方法包括 確定要傳送到連接至所述充電站的多個電動車的相應(yīng)的最大充電量值；以及將所述充電站的總充電容量的相應(yīng)部分分配給所述多個電動車中的每一個，所述相應(yīng)部分是非均勻的，并且至少部分地基于要傳送至所述多個電動車的所述相應(yīng)的最大充電量值來確定。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，通過在耦接至所述充電站的控制單元中實施一系列操作來執(zhí)行確定相應(yīng)的最大充電量值和分配所述總充電容量的相應(yīng)部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，確定所述相應(yīng)的最大充電量值包括至少部分地基于車輛操作者從一個或多個動態(tài)產(chǎn) 生的充電選擇中做出的選擇來確定最大充電量值。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，確定所述相應(yīng)的最大充電量值包括至少部分地基于所存儲的與充電量值相關(guān)的參考數(shù)據(jù)來確定最大充電量值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述存儲的參考數(shù)據(jù)包括當(dāng)對與所述多個電動車中的一個或多個相似的電動車進(jìn)行充電時所累積的信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，確定所述相應(yīng)的最大充電量值包括至少部分地基于車輛操作者的充電偏好的自動選擇來確定最大充電量值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括將所述車輛操作者的充電偏好存儲在便攜式存儲裝置中。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，確定所述相應(yīng)的最大充電量值至少部分地包括從所述多個電動車的一個或多個中接收信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，分配所述總充電容量的相應(yīng)部分還包括至少部分地基于針對每一車輛預(yù)先確定的充電優(yōu)先級來確定所述相應(yīng)部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述預(yù)先確定的優(yōu)先級至少部分地基于由車輛操作者為充電所支付的價格。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括以下步驟 檢測所確定的相應(yīng)的最大充電量值的變化；以及 至少部分地基于所改變的相應(yīng)的最大充電量值而將所述充電站的所述總充電容量的相應(yīng)部分重新分配給所述多個電動車中的每一個。
12.—種電動車充電站中的操作方法，所述方法包括 在以第一充電比對第二車輛進(jìn)行充電的同時接收對第一車輛充電的請求；以及將所述第一充電比降低到第二充電比以使得將所述電動車充電站的充電容量的一部分能夠分配給所述第一車輛。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，降低所述第一充電比包括至少部分地基于從所述第二車輛的操作者收集的信息來降低所述第一充電比。
14.一種電動車充電站,所述充電站包括 多個充電器單元，將由外部電源提供的能量轉(zhuǎn)換成由一個或多個電動車使用的形式；以及 多個充電器點，在所述充電站與所述一個或多個電動車之間提供電連接；以及 功率分配網(wǎng)絡(luò)，該將所述充電器單元中的一個或多個耦接至所述充電器點的一個或多個。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電動車充電站，還包括耦接至所述充電器單元、所述充電器點和所述功率分配網(wǎng)絡(luò)的控制單元。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電動車充電站，其中，所述控制單元通過使用無線網(wǎng)絡(luò)來耦接。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電動車充電站，其中，所述控制單元物理地遠(yuǎn)離所述充電器單元、所述充電器點或者所述功率分配網(wǎng)絡(luò)。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電動車充電站，其中，所述充電器單元與所述充電器點之間的耦接包括電力中繼器。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電動車充電站，還包括耦接至所述控制單元的用戶界面裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電動車充電站，其中，所述用戶界面裝置經(jīng)由無線通信網(wǎng)絡(luò)而耦接至所述控制單元。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電動車充電站，其中，所述用戶界面裝置設(shè)置在所述一個或多個電動車中。
22.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電動車充電站，還包括從存儲裝置中讀出與車輛操作者的充電偏好相關(guān)的信息的電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及電池充電站，具體來說，公開了一種使用多個充電器單元和充電器點來操作電動車充電系統(tǒng)的方法。該方法包括確定要傳送到每一車輛的充電量值，并且然后將充電站的總充電容量的相應(yīng)部分分配給每一車輛。
文檔編號H02J7/00GK102629770SQ20121002462
公開日2012年8月8日 申請日期2012年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月4日
發(fā)明者大衛(wèi)·源杰·特澤 申請人:美商源捷有限公司