[发明专利]用于充电的系统和方法

说明书

技术领域

本文描述的实施例通常涉及电动车辆，并且更具体地说，涉及用于为包括电化学能量存储设备的车辆充电的方法和系统。

背景技术

响应有关传统内燃机车辆的使用的增加的燃料成本和包括空气污染的提高的环境关注两者，电动车辆和混合车辆的使用已经增加。结果，能量需求将很可能以电能的形式增加，该电能用于为在这样的车辆中使用的电池或其他能量存储设备充电。电动车辆或者包括电化学能量存储设备的车辆在本文中定义为车辆，该车辆从能量存储设备(例如从电池)得到用于推进车辆的功率的一些部分。电动车辆可以包括，但不限于，完全依靠存储在电池中的功率来驱动推进车辆的电机(例如牵引电动机)的车辆，包括用于存储用来驱动牵引电动机的功率的电池并且还包括驱动用来对电池进行再充电的发电机的内燃机的车辆，以及包括电和化石燃料产生动力的组件的结合的车辆(例如混合车辆)。混合车辆的示例包括并联式混合车辆、串联式混合车辆以及混合式混合车辆。在并联式混合车辆中，内燃机和电机机械地与牵引系统耦合。在串联式混合车辆中，内燃机和电机机械地与发电机和牵引系统耦合。此外，混合式混合车辆是并联式混合车辆和串联式混合车辆的结合，其中内燃机可以机械地耦合到牵引系统。

目前，多个充电电平可用于为包括在电动车辆内的电池充电。在汽车工程师协会(SAE)标准J1772-SAE电动车辆及插入式混合电动车辆传导充电耦合器中描述了不同充电电平的示例。第一和第二充电电平可以被称为低速交流(AC)充电。为了使用第一充电电平来充电，电动车辆通过AC到AC连接器耦合到车辆充电站，或到标准住宅电插座，以美国为例，标准住宅电插座提供大约15-20安培的120伏特交流电(VAC)。以第一充电电平充电可以需要8至24小时来完全地对电动车辆充电。为了使用第二充电电平来充电，电动车辆通过AC到AC连接器耦合到车辆充电站，该车辆充电站提供例如大约30-32安培的240VAC。与通过标准插座提供相比，第二充电电平的更高功率有利于用于电动车辆的更快的充电周期。例如，以第二充电电平充电可以需要4至10小时来完全地对电动车辆充电。典型地，电动车辆包括只专用于充电的AC到直流(DC)转换器。AC到DC转换器提供DC功率给电池用于充电。

附加的充电电平可以被称为“快速充电”电平。典型地，快速充电电平供应DC功率给电动车辆。例如，快速充电系统可以直接地供应DC功率给在电动车辆内的DC母线。更具体地说，在车辆充电站接收到高电压(例如在美国的480VAC或者在欧洲的690VAC)的AC功率。车辆充电站包括AC到DC转换器并且通过DC线缆提供AC到DC转换器的DC功率输出给电动车辆。提供给电动车辆的DC功率可以在60千瓦(kW)到150千瓦(kW)的范围内，并且允许电动车辆在大约10-15分钟内达到50％充电电平。

发明内容

在一个方面中，提供一种电动车辆充电站。该充电站包括配置用于与AC电源耦合的输入连接器，以及配置用于与电动车辆耦合的输出连接器。该充电站还包括可变输出变压器，该可变输出变压器包括初级端和次级端。初级端耦合到输入连接器，以及次级端耦合到输出连接器并且配置成与能量存储设备选择性电磁通信，该能量存储设备与电动车辆相关联。该充电站还包括耦合到变压器的并且配置成确定提供给电动车辆的电压电平的控制器。

在另一方面中，提供了一种用于控制电动车辆充电站用来为电动车辆充电的方法。该方法包括在可变输出变压器处接收AC功率并且确定将从可变输出变压器输出的、用于电动车辆使用的电压电平。

在又一方面中，提供了一种包括电机和至少一个DC能量存储设备的装置，该DC能量存储设备配置成为电机提供功率。该装置还包括具有DC连接器和AC连接器的功率转换器。DC连接器耦合到至少一个DC能量存储设备。电动车辆还包括耦合到用于与AC电源耦合的AC连接器的连接设备。电动车辆还包括具有第一位置和第二位置的切换设备，其中第一位置耦合AC连接器和电机，并且第二位置耦合AC连接器和连接设备。

附图说明

图1是示例电动车辆充电系统的示意图。

图2是用于为多个电动车辆充电的示例电动车辆充电系统的框图。

图3是图2所示的电动车辆充电系统的备选实施例的框图。

图4是用于控制图1-3所示的电动车辆充电站的示例方法的流程图。

具体实施方式