本發(fā)明涉及用于電動車輛的雙向充電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

通常，電動車輛(例如，電池供電的車輛和“插電式”混合車輛)是通過與用來對由可再充電電池供電的裝置進(jìn)行充電的那些方式類似的方式進(jìn)行充電。換句話說，操作者將終端的連接器連接到為此目的提供的車輛插座。安裝于車輛中的充電器便立即開始對車輛的電池進(jìn)行充電。此充電器是單向的，也就是說負(fù)載是在車輛的方向上。車輛充電的速度通常是充電器的電子器件施加的電流限制以及終端的容量的結(jié)果。車輛的充電器可以含有明確的邏輯或組件以修改充電速率，以便延長車輛電池的壽命。一般不存在用于控制充電速率的額外組件，這是由其它因素決定的。

而且，在可再充電電動車輛的情景中，位于充電終端中的雙向充電器的使用是已知的。在此情況下，電動車輛不含有充電器，且車輛的電池直接連接到位于外部充電終端中的雙向充電器。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一目的是提供一種用于電動車輛的雙向充電系統(tǒng)，包括：雙向終端，其連接到電網(wǎng)；電動車輛，其適于連接到所述終端；控制面板，其從終端可接入；以及與所述電網(wǎng)的控制系統(tǒng)通信的構(gòu)件，所述車輛包含雙向充電器，所述雙向充電器允許電能從所述終端傳送至車輛電池且反之亦然，其中所述車輛的用戶可以經(jīng)由所述終端的所述控制面板指定所述電池的最小電量水平。

本發(fā)明的第二目的是提供一種用于電動車輛的雙向充電系統(tǒng)，包括：雙向終端，其連接到電網(wǎng)；電動車輛，其適于連接到所述終端；電力輸出，其用以對關(guān)鍵負(fù)載進(jìn)行供電；以及控制面板，其從所述終端可接入；雙向充電器，其用于從所述終端向車輛電池傳送電力且反之亦然，其中用戶可以當(dāng)所述電網(wǎng)的主電力不可用時接受或拒絕使用所述車輛的能量對關(guān)鍵負(fù)載進(jìn)行供電。

本發(fā)明的第三目的是提供一種用于電動車輛的雙向充電系統(tǒng)，包括：雙向終端，其連接到電網(wǎng)；電動車輛，其適于連接到所述終端；以及與所述電網(wǎng)的控制系統(tǒng)通信的構(gòu)件，所述車輛包含雙向充電器，所述雙向充電器實現(xiàn)電能從所述終端傳送至車輛電池且反之亦然，其中所述控制系統(tǒng)根據(jù)電網(wǎng)需要對供應(yīng)到所述車輛以及從所述車輛抽取的電力進(jìn)行調(diào)制。

本發(fā)明的第四目的是提供一種包括電動推進(jìn)系統(tǒng)的電動車輛，所述電動推進(jìn)系統(tǒng)具有中央電機(jī)和車輛控制系統(tǒng)，其中所述車輛包含雙向充電器和LiFePo4電池。

鑒于以下作為僅關(guān)于附圖的實施例給出的可能實施方案的描述，本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點將變得更顯而易見。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的示出用于電動車輛的雙向充電系統(tǒng)的示意圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實施方案的示出用于電動車輛的雙向充電系統(tǒng)的示意圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的第三優(yōu)選實施方案的示出用于電動車輛的雙向充電系統(tǒng)的示意圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的第四優(yōu)選實施方案的示出用于電動車輛的雙向充電系統(tǒng)的示意圖。

具體實施方式

參見圖1，示出了用于電動車輛的雙向充電系統(tǒng)，其包括連接到電網(wǎng)102的雙向終端101。電動車輛103經(jīng)由電纜連接到終端101。所述系統(tǒng)包含從終端101可接入的控制面板104，以及到電網(wǎng)的控制系統(tǒng)107的通信構(gòu)件。車輛包含雙向充電器105，其與不含有充電器或含有單向充電器的已知車輛不同。雙向充電器105允許電能從終端101傳送到車輛的電池106，且反之亦然。車輛的用戶可以經(jīng)由終端101的控制面板104指定電池106的最小電量水平(SOC％或“電量狀態(tài)”)。

雙向充電器105允許電能在電動車輛103與電網(wǎng)102之間交換。在“車輛到電力網(wǎng)(V2G)”系統(tǒng)的情景中，電動車輛(EV)自動與電網(wǎng)102通信以出售過剩的電力或者減小充電速率。此系統(tǒng)旨在使用儲存在電動車輛(EV)的電池中的能量作為輔助源，以例如在峰值需求周期期間將電供應(yīng)到電網(wǎng)102。

雙向充電器105還允許在電力故障期間電動車輛103的電池直接對房屋的主電路供電(通常稱為“車輛對家庭”或V2H)。這允許電動車輛(EV)的所有者使用儲存在車輛電池中的能量作為用于他的家的臨時電源，與通過發(fā)電機(jī)實現(xiàn)的情形類似。

與電動車輛103集成的雙向充電器105的主要優(yōu)點在于在任何時間都具有交流電壓電源(AC)而不需要特定終端。事實上，當(dāng)雙向充電器105集成到車輛103時，僅需要與所述雙向充電器通信以使得所述雙向充電器將電力遞送到車輛103的充電插座。僅在隔離的網(wǎng)絡(luò)中允許此特征。

在2013年7月到8月之間實行的道路測試允許評估在夏季條件中自主行駛96km的電動車輛的若干特性。以下表1示出了測試結(jié)果。

因此例如，用戶可以經(jīng)由終端101的控制面板104指定電池106的最小電量水平(SOC％)，所述最小電量水平可以在電池106的最大電量的0％到60％之間。最小電量水平(SOC％)將對應(yīng)于上表中的開始電量水平，且將導(dǎo)致車輛能夠行進(jìn)的距離的減少，但將使得用戶能夠向電網(wǎng)102的管理者出售儲存在電池106中的能量。

在實踐中，用戶可以根據(jù)他自身的需要而在需要時調(diào)整最小電量水平。最小電量水平也稱為關(guān)鍵閾值：其為用戶在他的汽車中想要保持的電池電量的百分比。舉例來說，如果用戶知道他在第二天下午之前不會使用他的汽車，那么他可以將閾值設(shè)定于10％，接著在第二天早晨，他可以將其設(shè)定于50％，因為他需要在下午離開且將需要由他的電池提供的一半自主行駛。

在充電模式中，雙向充電器105將交流電壓(AC)轉(zhuǎn)換為直流電壓(DC)。在V2G/V2H模式中，雙向充電器105將直流電壓(DC)轉(zhuǎn)換為交流電壓(AC)。雙向充電器105位于車輛103下方在動力系附近。

如上文闡釋，電網(wǎng)102可以特定在消耗峰值期間經(jīng)由電網(wǎng)控制器107自動向終端101做出能量請求。終端101可以通過控制面板104而編程，使得終端101自動接受拒絕充電的請求。因此，當(dāng)電網(wǎng)控制器107確定例如電網(wǎng)需要能量提升時，其向終端101發(fā)送拒絕充電請求消息，且終端101自動停止對車輛103的電池106充電。此配置可以允許車輛103的用戶從電網(wǎng)102的管理者接收折扣或退款。

然而，用戶可以經(jīng)由終端的控制面板104取消由電網(wǎng)的管理控制系統(tǒng)107控制的總再充電限制。對于此選項，用戶可以確保當(dāng)做出拒絕充電的請求時終端101不會使電池106放電，但反過來，用戶將不會從電網(wǎng)102的管理者接收到退款或折扣。

而且，當(dāng)電網(wǎng)102經(jīng)由電網(wǎng)控制器107執(zhí)行對終端101的能量請求時，用戶可以經(jīng)由終端的控制面板104取消由電網(wǎng)控制系統(tǒng)107控制的從車輛到電網(wǎng)(V2G：“車輛到電力網(wǎng)”)的能量請求傳送。

優(yōu)選地，用戶可以經(jīng)由終端的控制面板104調(diào)整隨著時間表中的時間而變的車輛電池的最小電量水平。

優(yōu)選地，用戶可以經(jīng)由終端的控制面板104施加在特定時間時車輛電池的電量水平。

參見圖2，示出了用于電動車輛的雙向充電系統(tǒng)，其包括連接到電網(wǎng)102的雙向終端101。電動車輛103經(jīng)由電纜連接到終端101。終端101包含用于對緊急情況電路108中的關(guān)鍵負(fù)載進(jìn)行供電的電力輸出，以及從終端101可接入的控制面板104。所述車輛可以包含雙向充電器105，但雙向充電器105也可以集成到終端101中。雙向充電器105允許電能從終端傳送到車輛103的電池106，且反之亦然。當(dāng)主電網(wǎng)102不可用時用戶可以接受或拒絕使用車輛的能量對關(guān)鍵負(fù)載108進(jìn)行供電。

因此，以上系統(tǒng)在電網(wǎng)102的電力故障期間可以很有用，所述電力故障經(jīng)常導(dǎo)致各種相鄰區(qū)域的斷電。在此情況下，當(dāng)用戶對終端101進(jìn)行編程以便僅對關(guān)鍵負(fù)載108進(jìn)行供電時，車輛103的電池106可以支持房屋的負(fù)載的一部分，例如廚房。當(dāng)然，所述房屋也可以是建筑物、商業(yè)、機(jī)構(gòu)、公司等等。

V2H(“車輛對家庭”)概念允許“插電式”混合車輛、可再充電電動車輛和房屋或住處的電系統(tǒng)之間的相互電量共享。

優(yōu)選地，用戶可以經(jīng)由終端的控制面板104指定電池106的最小電量水平。

參見圖3，示出了用于電動車輛的雙向充電系統(tǒng)，其包括連接到電網(wǎng)102的雙向終端101。電動車輛103經(jīng)由電纜連接到終端101。所述系統(tǒng)包含到電網(wǎng)的控制系統(tǒng)107的通信構(gòu)件。所述車輛包含雙向充電器105。雙向充電器105允許電能從終端101傳送到車輛電池106，且反之亦然。電網(wǎng)的控制系統(tǒng)107根據(jù)來自發(fā)送到終端101的事件時間表109的電網(wǎng)需要而對供應(yīng)到車輛以及從車輛抽取的電力進(jìn)行調(diào)制。

優(yōu)選地，經(jīng)調(diào)制電力是有功的和/或無功的。

參見圖4，示出了包括電動推進(jìn)系統(tǒng)的電動車輛，所述電動推進(jìn)系統(tǒng)具有中央電機(jī)204和車輛控制系統(tǒng)201。所述車輛包含雙向充電器203和電池202LiFePo4。

舉例來說，動力電池202可以包括LiFePO4類型的串聯(lián)的108個電池單元，具有346V的總標(biāo)稱電壓、100kW的最大功率以及20.7kWh的總能量。所述電池單元由鋁殼體容納和保護(hù)。電池202位于車輛的前部。

動力電池在電動車輛202中的集成的主要挑戰(zhàn)是將電池202和需要的其它組件的體積放置于有限空間中，同時考慮車輛的軸上的質(zhì)量分布。重要的是具有足夠的重量分布以便維持類似于內(nèi)燃機(jī)車輛的機(jī)動性。

權(quán)利要求書在范圍方面不應(yīng)受到實施例中說明的優(yōu)選實施方案的限制，而是應(yīng)當(dāng)接受整體符合說明書的最廣泛解釋。