[发明专利]用于智能电池充电的方法和装置

说明书

根据美国能源部授予的协议DE-AC0676RLO 1830，借助政府支持做出本发明。政府享有本发明中的某些权利。

技术领域

本发明涉及用于对电池进行充电的方法和装置。更具体地说，本发明涉及用于对电池进行充电的方法和装置，它们通过确定充电速率，同时考虑到将影响充电过程或受充电过程影响的约束条件以及多个用户和多种设备的偏好来改善现有技术的方法。

背景技术

预期电动汽车的广泛使用使得许多研究人员和制造商考虑在多种不同情形下对电池进行充电的需求。这些考虑因素已经带来与不同方面的问题有关的多项革新。例如，广泛使用的电动汽车的一个方面是需要在商用充电站对许多不同类型的电池进行充电。为了适应不同类型的电池，这些商用充电站将需要具有能够与电池相互作用并在安全进行充电之前分析与电池类型有关的任何考虑因素的能力。由广泛使用的电动汽车引起的另一个考虑因素涉及许多这些电动汽车将在用户的家中，使用由公共或私人电力制造商产生的电力进行充电的可能性。供给至这些家庭的电力的供给、需求和成本随时间变化。为了适应这种变化，这些用户家中的电池充电连接装置将最佳地决定最合适于这些公共和私人电力制造商的需求的电池的充电时间和/或充电速率。

但是并不是只有电池类型对充电过程产生约束。由于电动交通工具是移动的，因此当电动交通工具在不同家庭、工作场所和公共充电场所附近行进并在这些场所对其电池进行充电时，并不能够预测电动交通工具可能遇到的电池、电池充电器、充电站和能源服务提供商的每一种排列。因此，需要一种方法来识别并适应可能由每一种电池类型、电池充电器、充电站和能源服务提供商施加的多种约束条件。

虽然已经提出许多革新来适应因电动汽车的广泛充电引起的不同的充电约束条件和充电偏好，但是现有技术通常独立考虑这些不同的约束条件和偏好。虽然当独立地考虑充电约束条件和充电偏好时，许多这些现有的解决方法和革新是合适的，但是当考虑到连接至电池的所有用户和所有设备的不同约束条件和偏好时，这些现有技术并不提供最佳的解决方法。因此，存在一种对电池进行充电的方法和装置的需求，该方法和装置能够考虑到影响充电过程或受充电过程影响的多个用户和多种设备的约束条件和偏好。本发明满足这种需求。

发明内容

本发明是一种用于管理电池的充电和放电的方法。本发明要求将至少一个电池连接至电池充电器并将电池充电器连接至电源。正如本文中使用的，“电池充电器”意指电源与电池之间的接口，其控制电源与电池之间的电流或功率交换。

在一些应用中，电源将是家用发电机、太阳能收集系统或与独立于公共或私人拥有的发电系统的其他一些类型的电源，这使得民用和商用消费者可以经由大规模电力分配系统(下文称为“电网”)获得电力。然而，在其他应用中，电源将是电网。在任一种情形中，可以存在期望电池通过放出存储在电池中的一些或全部电能来向电源提供电力的情形。在其他情形中，将期望电源向电池提供电力，因而对电池进行充电。因此，正如本文中使用的，根据不同的情形，电池的“充电速率”可以意指电池被放电的速率，或电池被充电的速率。

本发明通过提供彼此通信的多个控制器来决定电池的充电速率。控制器是能够监测电力系统的物理方面，诸如电压、电流或功耗的电设备，控制器也能够与其他电设备通信，其他电设备包括但不限于其他控制器，其他控制器还可以能够接收并执行指令，包括交通工具的偏好和充电场所拥有人，这随后限制或建议优选充电速率。

可以通过模拟方法来进行监测，这些模拟方法诸如检测通信电路上的电压的存在或不存在，或通过数字通信协议。类似地，控制器之间的通信可以呈任何常用的通信协议的形式，包括但不限于TCP/IP或类似技术。指令可以被提供为能够基于电信号的输入进行逻辑或其他功能操作的软件或固定电路。逻辑操作的示例包括但不限于，“和/或”和“如果那么”表述。

多个控制器之间的约束条件和优选充电速率的通信特别适合于通过单一模拟电压进行通信，模拟电压的幅度表示可以受到每一个控制器和受到每一个控制器处产生的优选充电速率限制的实际充电速率。