專利名稱：用于在電網和車輛之間傳送電功率的系統(tǒng)和方法
用于在電網和車輛之間傳送電功率的系統(tǒng)和方法
背景技術：
電池電動車(BEV)、可外充電式混合電動車(PHEV)以及燃料電池汽車(FCV)可以 為電力公用網絡及其消費者提供很多有利功能。
大多數基本示例涉及凈計量，其中電流可以在居所中沿兩個方向流動，且消費者 僅需要支付在記帳期間消費的凈電能。在這種情況下，車輛可以被設計為將電力推回電網 以幫助減小居所中消費的總電能。這具有若干缺點，因為車輛的效率不是100%，且在靜態(tài)定價方法中對車輛充電的 成本將超過將電力推回電網的節(jié)省。這導致更先進的方案，該方案中，僅當賺得的錢將大于電池充電以及補償電池縮 短的壽命和對用戶帶來的不便的成本時，車輛才在可變定價區(qū)域中在電網上推動電力。BEV將使用其電池中的存儲將功率推到電網，且將需要從電網吸取功率以進行充 電。因為電池主要從電網(一些在駕駛時具有太陽能或再生裝置)充電，當其電池被用完 時，車輛不再能夠支持分散式發(fā)電。PHEV和FCV可以持續(xù)提供動力，只要對于消費者而言這么做是經濟的。PHEV具有 輔助燃料源，其可以是氣體、天然氣等，如FCV —樣運轉，且已經公開了在家庭中主要利用 天然氣來永久地提供燃料以從車輛產生電力的若干系統(tǒng)。這是有用的，但是必須注意確保 支付超過對電池充電的電力或代替發(fā)電過程中使用的電力的燃料以及汽車中發(fā)動機的磨 損的成本。預期值的另一來源是能源質量調節(jié)。電力公司努力維持極低的區(qū)域控制誤差 (ACE)，這進而確保電網可用的電力中干凈的60Hz交流信號。BEV、PHEV和FCV中的電池將 顯著增加電網上端點附近，尤其是居所、社區(qū)和企業(yè)的功率質量。功率調節(jié)是0凈能量，因 為吸收的能量一般等于在以穩(wěn)定的60Hz正弦波保持可用功率時推出的能量。這不需要消 耗額外的燃料，不消耗電池且在執(zhí)行服務時僅導致電池最小的應力。具有可能的最大值的區(qū)域防止或幫助電力公司從部分燈火管制/燈火管制恢復。 BEV, PHEV和FCV中可用的能量存儲和/或發(fā)電能力可以在消費者需求接近電力供應時幫 助提供峰值能量。代替從相鄰電力公司購買昂貴的功率或者用完可用電力，電力公司可以 從車輛引進能量。該方案典型地僅在一年中以很短的時間發(fā)生幾次，且從向電網提供電力 賺的錢將無疑超過消費者提供電力的成本。如果消費者不在電力公司直接支付的區(qū)域且控 制在這些超峰值時期控制產生的能量，則消費者仍能夠省錢且通過使用車輛提供家用功率 來改善情況且仍然將一些功率推回電網來幫助解決不足。在燈火管制事件中，車輛不應試圖自己對電網重新充電，因為這可能行不通且可 能損壞家用電線、電表或汽車電學系統(tǒng)。而且，在緊急事件情況中，車輛需要在人們需要它 進行運輸時能夠駕駛足夠的距離。
發(fā)明內容
本發(fā)明是用于控制BEV、PHEV和FCV的系統(tǒng)，當被插入到電力網時，BEV、PHEV禾口FCV向消費者和電力公司提供有用功能的混合，包括如下內容1.價格敏感的充電和放電，使得，當成本低于某一成本時，電池充電，且當成本高于某一較高成本時，電池放電(在具有燃料源的PHEV或FCV處于與電網相連的位置中的情 況下，可以連續(xù)提供功率以確保在特定時期期間千瓦時總數不被超出)。2.在車輛與電網相連的整個時期期間的能量質量調節(jié)。3.超峰值放電，以幫助減小部分燈火管制/燈火管制事件的危險。4.部分燈火管制/燈火管制事件中的電網恢復援助或家用電力產生。用于這種系統(tǒng)的控制理想地將來自電力公司。這樣，在調節(jié)電力期間，可以為車輛 給予補償。而且，電力公司最有優(yōu)勢，并且通過在具有負載設施的區(qū)域中類似于空調循環(huán)那 樣循環(huán)可用車輛來優(yōu)化緩解部分燈火管制和燈火管制以減小峰值需求。這樣，可用電力在 電網中仍存在短缺的較短幾個小時之后并不被完全用完。如果電力公司不支持或實施某種類型的控制方法，本公開的系統(tǒng)仍可以為消費者 帶來益處。本系統(tǒng)可以被設計為在電力成本足夠高的時候對電池進行放電以獲益，當成本 最便宜時對電池進行充電，且在家庭內部調節(jié)電力以幫助保護其中的負載。將在所有時間 維持可配置的最小量電荷以確保在需要時可以駕駛車輛。在PHEV或FCV的情況下，如果電 的價格高于發(fā)電機的替代燃料或燃料電池的成本，則可以使用發(fā)電裝置。如果凈計量不可 用，在高價期間，家庭可以簡單地通過汽車的發(fā)電裝置或電池來部分或完全供電，使得居民 不向電力公司支付峰值電價。該系統(tǒng)由下列部分組成1.雙向插座(outlet)型接口，包括至少功率輸入、功率輸出、電壓、頻率、功率因 子的測量和監(jiān)控(將使用這些測量裝置來識別諸如部分燈火管制/燈火管制的功率相關的 緊急事件)。2.本地或遠程控制的繼電器、斷路器或開關，以在斷電的情況或其他緊急事件 (可以在雙向插座的內部或外部)中允許插座從電網斷開車輛。3.通信裝置，其可以是如下裝置其中一個或多個電力線上的通信(COPL)、藍牙、 802. 15. 4/ZigBee、蜂窩無線、IP計算機網絡，用于直接與電力公司、電度表、一個或多個 BEV/PHEV/FCV和/或計算機、PDA或其他電子設備建立通信。4.絕對位置裝置，其可以使用GPS判斷或者相對于已知位置(諸如電度表或用于 將車輛連接到電網的插座)使用相對位置裝置外推。5.在PHEV或FCV的情況中，連接到天然氣或其他燃料源的燃料線，用于擴展車輛 的生產能力。雙向插座將具有用于與家用電線相連接的裝置，無論它是硬布線或者通過標準 110V/220V壁裝插座連接。其還將具有用于容納與車輛的電連接的接收裝置，其可以是標 準110V/220V插頭的形式。插座將通過如下方法其中一個或多個判斷哪個車輛被插入到其 中負載特征分析(通過功率因子、電流、諧波、組合或其他方法)、與車輛的電子通信等。通信信息直接地或通過電度表被電力公司共享并被系統(tǒng)存取的信息可以包括多個信息，它 們可以包括1.當前和預測的價格信息。
2.能量供應信息，包括預留或電力產生請求。3.各個命令，用于控制車輛內的電池/發(fā)電裝置/燃料電池以推動電力到電網或者從電網對電池充電。4.通知存在將要來臨的或當前是功率緊急事件或故障。電力公司運用和提供的控制和信息越多，電網被越有效地利用。一大組汽車的循 環(huán)充電可確保在夜晚和其他普遍充電時間存在穩(wěn)定的負載，使得電網不過載。以類似的方 式消耗電池將允許電力公司確保較長時期的車輛動力可用期間，從而不會完全耗盡緊急事 件峰值功率的可用源。電力公司或控制系統(tǒng)的其他實體收集的信息可以包括但不限于1.車輛類型，包括電池容量、發(fā)電機/燃料電池尺寸和可用燃料/電荷。2.車輛是否處于將允許能量調節(jié)、發(fā)電或充電的模式。3.通過諸如GPS的絕對裝置或者參考諸如電度表或雙向插座的已知位置獲得的 位置。系統(tǒng)用作電力公司、能量聚合器、家庭和/和車輛之間的中介器(mediator)，因 為每一個可以使用不同的一組監(jiān)控、控制和通信協(xié)議進行通信，包括BACnet、LONworks, OpenWAY等。使用更新的通信配置文件，本系統(tǒng)將能夠緩解任何電力公司、家用系統(tǒng)、車輛和 能量聚合器之間的需求和事務。按照這種方式，使系統(tǒng)工作不要求設施。任何車輛可以在 任何插座中使用，且業(yè)主從他或她的車輛獲益。知道車輛類型和發(fā)電站信息允許電力公司或聚合器選擇性地允許充電/發(fā)電以 最大化其負載限制和電力可靠性程序的有效性。電力公司可以允許全時段調節(jié)，或僅在ACE 處于電力公司指定的希望范圍之外的時間期間的調節(jié)。車輛所處的模式是重要的，因為只有如果在立刻需要充電或消費者需要滿電荷 (或者滿箱天然氣)的情形下有決定退出的方式時，電力公司和電力公司資助的充電和發(fā) 電控制程序才可被接受。而且，車輛或插座然后能夠跟蹤消費者設置且電力公司節(jié)省很多 數據恢復和處理。分散式調節(jié)、調節(jié)和負載限制的有效性一般僅在分散式裝置的局部區(qū)域中有效。 允許通過位置識別每個車輛在獲知哪個電力單位或公司獲益以及誰將接收車輛服務的補 償時是重要的。使用位置的相對裝置是優(yōu)選的，因為GPS—般在室內或地下不工作，而很多 汽車在大多數時間停放在這些位置，且因此這些位置是車輛希望連接到電網的位置。從部分燈火管制/燈火管制恢復公開的系統(tǒng)將在部分燈火管制或燈火管制的情況下從電網緩沖家庭和車輛，允許 家庭從車輛接收電力以提供功率。具有智能電表的電力公司可以通過使用電池供電的AMI 計量器阻隔受部分燈火管制/燈火管制影響的流向家庭的電流來幫助從能量緊急事件的 恢復，從而降低電網上的負載量。具有BEV、PHEV和FCV的居所和位置則可以被帶回電網以 幫助增加可用功率，且然后沒有發(fā)電裝置的家庭可以通過同時導通所有居所而被帶回線上 而無需擔心使電網進入混亂局面。在該方案中，公開的系統(tǒng)通過將車輛從電網上的問題分離開來保護獨立居所中的 (多個)車輛。這保護了家用電器和車輛。當變相器試圖匹配的電信號變更或丟失時，大多 數變相器將關斷，但是在這種情況下車輛幫助從問題中恢復的能力丟失了。從電網分離車輛直到其安全地允許幫助電力回到本地電網是既高效又快速的響應，從而幫助電力回到電 力公司消費者。如果不存在與電力公司或能量聚合器通信的裝置，本系統(tǒng)將簡單地在功率故障期 間令家庭從電網分離且直接從車輛發(fā)電站對其自身供電。
圖1示出作為本發(fā)明的實施例的用戶模塊的框圖。圖2示出作為本發(fā)明的實施例的用于將電功率從電網傳送到車輛和從車輛傳送 到電網的系統(tǒng)的操作。圖3示出作為本發(fā)明的實施例的用于電池電動車(BEV)的系統(tǒng)的正常操作狀態(tài)。圖4示出了作為本發(fā)明的實施例的用于插電式混合電動車(PHEV)或燃料電池車 (FCV)的系統(tǒng)的正常操作狀態(tài)。圖5示出作為本發(fā)明的實施例的系統(tǒng)的緊急事件操作狀態(tài)。
具體實施例方式本發(fā)明公開了一種用于在電網和至少一個車輛之間傳送電功率的系統(tǒng)。該系統(tǒng)還 在部分燈火管制或燈火管制事件中提供車輛、電網和建筑物之間的電隔離。該系統(tǒng)還幫助 從車輛向建筑物提供電功率。在本發(fā)明的一個實施例中，至少一個電池用作用于在車輛中 存儲電功率的裝置。然而，也可以使用其他電功率存儲設備，而不限制本發(fā)明的范圍。本系統(tǒng)包含經由通信網絡與電網和車輛連接的用戶模塊。該用戶模塊還連接到 燃料源。通信網絡包含電力線上通信(COPL)、藍牙、IEEE 802. 15.4，ZigBee、蜂窩無線網 絡或基于IP的計算機網絡。通信網絡使用例如BACnet、Lonfforks, Openffay, OpenAMI, SmartGrid, ZigBee或AMI配置文件之類的協(xié)議。然而，對于本領域技術人員很明顯，也可 使用不同于此處描述的通信網絡和協(xié)議而不限制本發(fā)明的范圍。所述用戶模塊還能夠建立與電度表、計算機、或諸如個人數字助理(PDA)的遠程 通信裝置的直接通信。用戶模塊還能夠與至少一個電力公司交換信息。這種信息可以包括 電功率的成本、能量供應信息、狀態(tài)信息和用戶通告。電功率的成本包括電功率的當前成本 和預期成本。能量供應信息包括能量保存請求和用于用戶的電功率產生請求。狀態(tài)信息包 含功率產生狀態(tài)和車輛電池的功率充電/放電狀態(tài)。用戶通告告知用戶是否存在將要來臨 的功率緊急事件或故障。對于本領域技術人員而言很明顯，在用戶模塊、電力公司和車輛之 間交換的這種信息導致增加對電網的利用，且在這方面的任何修改不必視為本發(fā)明的范圍 的限制。而且，電力公司還可以經由用戶模塊從用戶和車輛收集控制信息?？刂菩畔?但不限于車輛的類型、車輛的電池容量、發(fā)電機尺寸、燃料電池尺寸、可用燃料、可用電荷和 車輛的操作模式?？梢赃M一步通過檢查車輛的操作模式是否處于電功率調節(jié)或電功率產生 的模式來控制電功率傳送。在一個實施例中，電力公司允許在車輛連接到電網的整個時期 進行電功率調節(jié)。在另一實施例中，僅在一定的時間期提供電功率調節(jié)。該一定的時間期由 電力公司設置。在又一實施例中，根據區(qū)域控制誤差(ACE)提供電功率調節(jié)。低ACE值確 保從電網可用電功率中的干凈的60Hz交流信號。電力公司因而努力維持極低ACE值。在一個實施例中，在ACE超過用戶設置的預定范圍時提供電功率調節(jié)。在另一實施例中，ACE 的預定范圍由電力公司設定。為了從電網向車輛和從車輛向電網傳送電功率，知道車輛的絕對地理位置是有用 的。車輛的絕對地址位置幫助判斷哪個電力公司參與到電功率的傳送中。而且，用戶可以 因為向電網提供電功率而受到電力公司的補償。知道車輛的絕對地理位置幫助電力公司識 別哪個用戶需要補償。用戶模塊能夠識別車輛的絕對地理位置。在本發(fā)明的一實施例中， GPS技術用于識別車輛的絕對地理位置。在另一實施例中，通過對于已知地理位置外推相對 地理位置來確定車輛的絕對地理位置。還可以通過使用電度表來確定已知地理位置。當大 多數車輛在大多數時間停泊或當車輛處于地下時，使用外推裝置來確定車輛的絕對地理位 置是更有用的。圖1示出作為本發(fā)明的實施例的用戶模塊的框圖。該用戶模塊包含雙向插座型電 接口。雙向插座型電接口監(jiān)控諸如功率輸入、功率輸出、電壓、頻率和功率因子的參數。這 些參數還可用于識別部分燈火管制或燈火管制事件。
雙向插座型電接口連接到開關。開關可以是繼電器或斷路器。在停電、部分燈火 管制或燈火管制事件的情況下，開關用于從電網電隔離車輛。而且，在停電、部分燈火管制 或燈火管制事件的情況下，開關還從電網電隔離建筑物。在本發(fā)明的一個實施例中，開關集 成到電度表中。在另一實施例中，開關集成到雙向插座型電接口中。而且，還可以本地控制 或者可以通過雙向插座型電接口遙控開關。雙向插座型電接口能夠連接到建筑物的電力線。在一個實施例中，雙向插座型電 接口和建筑物的電線之間的連接是硬連線的。在另一實施例中，雙向插座型電接口和建筑 物的電線之間的連接通過標準110V/220V插座實現。雙向插座型電接口還能夠接收來自車輛的電連接。在一個實施例中，來自車輛的 電連接通過標準110V/220V插座接收。車輛的類型能夠通過雙向插座型電接口來確定。為了確定車輛類型，可以使用諸 如負載特征分析、功率因子測量或RFID的方法。在負載特征分析的情況下，雙向插座型電 接口獲得的信息可以進入負載特征數據庫或神經網絡中。負載特征分析還包含功率因子分 析、電流和諧波分析。對于本領域技術人員而言很明顯，也可使用不同于此處描述的方法來 確定車輛的類型，而不以任意方式限制本發(fā)明的范圍。用戶模塊還包含處理單元、存儲器模塊、傳感器模塊、控制模塊和電源。處理單元 包含控制邏輯。控制邏輯控制用于在電網和車輛之間傳送電功率的各種功能，例如，控制 向車輛供應電力、電功率調節(jié)和控制從車輛獲取電功率。向車輛供應電力的步驟還包含對 車輛的電池充電。從車輛獲取電功率的步驟還包含從車輛的電池放電。對于本領域技術人 員而言很明顯，電池簡單地用作用于電功率存儲的裝置且不必被認為是本發(fā)明的范圍的限 制。而且，在插電式混合電動車(PHEV)和燃料電池車(FCV)的情況下，電功率可以通過外 部燃料供應。在本發(fā)明的一個實施例中，天然氣可用作外部燃料。不過，也可使用不同于天 然氣的燃料而不影響本發(fā)明的范圍。該系統(tǒng)還能夠以價格敏感的方式對車輛電池進行充放電。在這種情況下，當電功 率的成本低于某一預定等級時，車輛電池被充電。當電功率的成本高于某一預定等級時，通 過對車輛電池放電從車輛獲取電功率。該預定等級可以由用戶或電力公司設置。而且，在插電式混合電動車(PHEV)或燃料電池車(FCV)的情況下，車輛電池可被充電和放電以確保 確定數目的千瓦時在指定時間期內可用于電網。該確定數目的千瓦時可由電力公司選擇。 在一個實施例中，該指定時間期被選擇為峰值電功率使用期。以這種方式，部分燈火管制或 燈火管制事件的發(fā)生概率可以減小。因為在一定時間期內從車輛提供電功率，用戶還可以 獲得電力公司的補償。為了避免使電網超負荷，本系統(tǒng)還能夠以循環(huán)方式對車輛進行充放電。在這種情 況下，一組車輛以循環(huán)方式被充電以確保在夜晚和其他普遍充電時間存在穩(wěn)定的負載。以 循環(huán)方式對車輛電池放電確保車輛能夠供電較長時間期，因而，在峰值電功率使用時期為 電力公司提供幫助。圖2示出作為本發(fā)明的實施例的用于將電功率從電網傳送到車輛和從車輛傳送 到電網的系統(tǒng)的操作。在步驟101，系統(tǒng)檢測車輛是否被插入到用戶模塊。在步驟102，識 別車輛參數。車輛參數包含車輛類型、車輛的絕對地理位置和存儲在車輛中的電功率的量。 也可以識別不同于此處提及的若干參數而不限制本發(fā)明的范圍。在步驟103，系統(tǒng)檢測電 網是否在線。如果電網不在線，則在步驟106，系統(tǒng)進入到緊急事件操作狀態(tài)。在步驟104， 系統(tǒng)試圖與電網同步且檢查與電網的同步是否成功。在步驟105，系統(tǒng)進入正常操作狀態(tài)。 如果步驟102或104失敗，則系統(tǒng)進入調試狀態(tài)。圖3示出作為本發(fā)明的實施例的用于電池電動車(BEV)的系統(tǒng)的正常操作狀態(tài)。 在步驟201，系統(tǒng)檢測車輛是否需要電功率的調節(jié)。這使用電功率的當前價格或來自用戶的 服務請求來確定。在步驟202，由系統(tǒng)啟動電功率的調節(jié)。在步驟203，系統(tǒng)判斷BEV的電 池是否需要充電。如果電池需要充電，則系統(tǒng)前進到步驟204，其中使用來自電網的電功率 對車輛電池充電。在步驟205，系統(tǒng)檢測到電池充滿電或者來自用戶的停止請求。當從車 輛獲取電功率時，系統(tǒng)前進到步驟208，其中車輛電池放電。在步驟207，車輛向電網供應電 功率。當系統(tǒng)在步驟206檢測到電池電量低或來自用戶的停止請求時，系統(tǒng)再次進入步驟 203且再次開始對車輛電池充電。圖4示出了作為本發(fā)明的實施例的用于插電式混合電動車(PHEV)或燃料電池車 (FCV)的系統(tǒng)的正常操作狀態(tài)。在步驟301，系統(tǒng)檢查車輛是否需要電功率的調節(jié)。這使用 電功率的當前價格和來自用戶的服務請求來確定。在步驟302，由系統(tǒng)啟動電功率的調節(jié)。 在步驟303，系統(tǒng)判斷PHEV或FCV的電池是否需要充電。如果電池需要充電，則系統(tǒng)前進到 步驟305，其中使用來自電網的電功率對車輛電池充電。如果不能從電網對車輛的電池進行 充電，則系統(tǒng)前進到步驟304。在步驟304，檢查是否可以使用外部燃料源對車輛電池進行 充電。在本發(fā)明的一個實施例中，天然氣用作外部燃料源。步驟306，系統(tǒng)檢測完全充電的 電池或來自用戶的停止請求。當從車輛獲取電功率時，系統(tǒng)前進到步驟309，其中車輛電池 放電。在步驟308，車輛向電網供應電功率。當系統(tǒng)在步驟307檢測到電池電量低或來自用 戶的停止請求時，系統(tǒng)再次進入步驟303且再次開始對車輛電池充電。圖5示出系統(tǒng)的緊急事件操作狀態(tài)。在步驟401，系統(tǒng)將建筑物從電網斷開。這可以通過使用連接到雙向插座型電接口的開關實現。在步驟402，系統(tǒng)檢測建筑物是否已經成 功從電網斷開。然后在步驟403，系統(tǒng)在需求響應程序中檢查用戶的參與。當用戶參與時， 系統(tǒng)前進到步驟404，其中電功率被提供到建筑物。在步驟405，系統(tǒng)發(fā)布命令以開始為該 建筑物產生電功率。然后在步驟406，按照用戶的請求，系統(tǒng)允許電力公司將建筑物連接回電網。在步驟407，電池電動車(BEV)開始遵照電力公司發(fā)布的指令。在步驟408，系統(tǒng)檢查 電網是否恢復。如果電網恢復，則系統(tǒng)跳到步驟501，其中實現與電網的同步。在步驟502， 在檢測到與電網的成功同步之后，系統(tǒng)返回到正常操作狀態(tài)。如果電網沒有恢復，則在步驟 409，系統(tǒng)檢查BEV的電池是否處于最小可配置等級。如果車輛是插電式混合電動車(PHEV) 或燃料電池車(FCV)，則系統(tǒng)前進到步驟500，其中檢測外部燃料源的可用性。如果外部燃 料源可用，則系統(tǒng)前進到步驟503，其中遵照電力公司發(fā)布的指令。在步驟504，系統(tǒng)檢測電 網是否恢復。如果電網恢復，則系統(tǒng)跳到步驟501，其中實現與電網的同步。在步驟502檢 測到與電網的成功同步之后，系統(tǒng)返回到正常操作狀態(tài)。如果在步驟502檢測到與電網的 同步不成功，則系統(tǒng)進入調試模式。在步驟403，如果沒有檢測到用戶參與，則系統(tǒng)前進到步驟505，其中電功率被提 供到建筑物。在步驟506，電池電動車(BEV)繼續(xù)向建筑物提供電功率。在步驟507，系統(tǒng) 檢查電網是否恢復。如果電網恢復，則系統(tǒng)跳到步驟600，其中實現與電網的同步。在步驟 601檢測到與電網的成功同步之后，系統(tǒng)返回正常操作狀態(tài)。如果電網沒有恢復，則系統(tǒng)在 步驟508檢查BEV的電池是否處于最小可配置等級。如果車輛是插電式混合電動車(PHEV) 或燃料電池車(FCV)，則系統(tǒng)前進到步驟509，其中檢測外部燃料源的可用性。如果外部燃 料源可用，則系統(tǒng)前進到步驟602，其中系統(tǒng)在維持滿電池電荷的同時向家庭提供電功率。 在步驟603，系統(tǒng)檢測電網是否恢復。如果電網恢復，則系統(tǒng)跳到步驟600，其中實現與電網 的同步。在步驟601檢測到與電網的成功同步之后，系統(tǒng)返回到正常操作狀態(tài)。如果在步 驟601檢測到與電網的不成功同步，則系統(tǒng)進入調試模式?？刂七壿嬤€能夠進入空閑模式，在該空閑模式中，系統(tǒng)不執(zhí)行控制功能。無論何時 在正?；蚓o急事件操作狀態(tài)中遇到錯誤，系統(tǒng)都進入調試模式。錯誤還包括電網的丟失，在 這種情況下不可以對車輛的電池進行充電或放電。在本發(fā)明的一個實施例中，控制邏輯集成到處理單元中。在本發(fā)明的另一實施例 中，控制邏輯位于處理單元外部。如果電力公司不支持控制功能，則控制邏輯仍可以被設計為在部分燈火管制或燈 火管制事件的情況下從車輛獲取電功率。而且，控制邏輯也能夠當從車輛獲取電功率的成 本低于從電網獲取電功率的成本時從車輛獲取電功率。為了確定從車輛獲取電功率的成 本，控制邏輯計算向車輛供應電功率的成本以及電功率供應和獲取的處理中涉及的組件的 老化成本。在插電式混合電動車(PHEV)或燃料電池車(FCV)的情況下，控制邏輯考慮使用 外部燃料來向車輛供應電功率的成本。而且，系統(tǒng)維持電池電動車(BEV)中電荷的可配置最小等級以確保在需要時用戶 可以駕駛車輛。在插電式混合電動車(PHEV)或燃料電池車(FCV)的情況下，車輛中外部燃 料的可配置最小等級由系統(tǒng)維持。鑒于已經公開的實施例，本領域技術人員能夠想到本發(fā)明的范圍內的各種變型和 修改。不過，這些變型和修改不應視為本發(fā)明的范圍的限制因素。
權利要求
一種用于在電網和至少一個車輛之間傳送電功率的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含(a)用戶模塊；以及(b)通信網絡，將該用戶模塊連接到該電網和該車輛。
2.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述電網是智能電網。
3.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述車輛是電池電動車(BEV)。
4.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述車輛是插電式混合電動車(PHEV)。
5.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述車輛是燃料電池車(FCV)。
6.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述通信網絡包含電力線上通信(COPL)、藍牙、 IEEE 802. 15. 4，ZigBee、蜂窩無線網絡或基于IP的計算機網絡。
7.根據權利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述通信網絡使用包含BACnet、Lonfforks、 Openffay, OpenAMI、SmartGricU ZigBee或AMI配置文件的至少一種通信協(xié)議。
8.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述用戶模塊能夠與以下裝置其中至少之一直接 通信電度表、車輛、計算機、個人數字助理(PDA)和電網。
9.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述用戶模塊能夠與至少一個電力公司交換信息ο
10.根據權利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述信息包含電功率的成本、能量供應信息、控 制信息、狀態(tài)信息和用戶通告。
11.根據權利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述控制信息還包含車輛類型、車輛的電池容 量、發(fā)電機尺寸、燃料電池尺寸、可用燃料、可用電荷和車輛的操作模式。
12.根據權利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述車輛的操作模式包含電功率調節(jié)模式和電 功率產生模式。
13.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述用戶模塊能夠識別所述車輛的絕對地理位置。
14.根據權利要求13所述的系統(tǒng)，其中使用全球定位系統(tǒng)(GPS)識別所述車輛的所述 絕對地理位置。
15.根據權利要求13所述的系統(tǒng)，其中通過相對于已知地理位置外推相對地理位置來 確定車輛的所述絕對地理位置。
16.根據權利要求15所述的系統(tǒng)，其中通過使用電度表確定所述已知地理位置。
17.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述用戶模塊還與燃料源連接。
18.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述用戶模塊還包含(a)雙向插座型電接口；(b)處理單元；(c)傳感器模塊；(d)控制模塊；(e)存儲器模塊；以及(f)功率源。
19.根據權利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述雙向插座型電接口連接到開關。
20.根據權利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述開關集成到電度表中。
21.根據權利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述開關包含繼電器或斷路器。
22.根據權利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述開關是遙控的。
23.根據權利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述開關是本地受控的。
24.根據權利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述開關能夠從所述電網電隔離建筑物。
25.根據權利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述開關能夠從所述電網電隔離車輛。
26.根據權利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述雙向插座型電接口能夠連接到建筑物的電線。
27.根據權利要求26所述的系統(tǒng)，其中所述雙向插座型電接口和所述建筑物的電線之 間的連接是硬連線。
28.根據權利要求26所述的系統(tǒng)，其中所述雙向插座型電接口和所述建筑物的電線之 間的連接通過標準110V/220V插座實現。
29.根據權利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述雙向插座型電接口能夠接收來自所述車輛 的電連接。
30.根據權利要求29所述的系統(tǒng)，其中通過標準110V/220V插座接收來自所述車輛的 電連接。
31.根據權利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述雙向插座型接口能夠確定車輛類型。
32.根據權利要求31所述的系統(tǒng)，其中通過包含負載特征分析、功率因子測量和RFID 的方法其中至少之一來實現對車輛類型的確定。
33.根據權利要求32所述的系統(tǒng)，其中負載特征分析還包含功率因子分析、電流以及 諧波分析。
34.根據權利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述雙向插座型電接口能夠監(jiān)控電參數。
35.根據權利要求34所述的系統(tǒng)，其中所述電參數包含功率輸入、功率輸出、電壓、頻 率和功率因子。
36.根據權利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述處理單元還包含控制邏輯。
37.一種用于在電網和至少一個車輛之間傳送電功率的方法，該方法包含(a)向該車輛供應電功率；(b)調節(jié)該電功率；以及(c)從該車輛獲取電功率。
38.根據權利要求37所述的方法，其中向所述車輛供應電功率的步驟還包含對所述車 輛的電池進行充電。
39.根據權利要求37所述的方法，其中從所述車輛獲取電功率的步驟還包含對所述車 輛的電池進行放電。
40.根據權利要求37所述的方法，其中所述車輛是電池電動車(BEV)。
41.根據權利要求38所述的方法，還包含維持所述車輛電池中的電荷的可配置最小等 級的步驟。
42.根據權利要求37所述的方法，其中所述車輛是插電式混合電動車(PHEV)。
43.根據權利要求37所述的方法，其中所述車輛是燃料電池電動車(FCV)。
44.根據權利要求37所述的方法，其中由外部燃料向所述車輛供應電功率。
45.根據權利要求44所述的方法，其中所述外部燃料包含天然氣。
46.根據權利要求37所述的方法，還包含維持所述車輛中外部燃料的可配置最小等級的步驟。
47.根據權利要求37所述的方法，其中所述電網是智能電網。
48.根據權利要求37所述的方法，其中執(zhí)行以下步驟以將確定數目的千瓦時提供指定 時間期(a)向所述車輛供應電功率；以及(b)從所述車輛獲取電功率。
49.根據權利要求48所述的方法，其中所述確定數目的千瓦時由電力公司選擇。
50.根據權利要求48所述的方法，其中所述指定時間期是峰值電功率使用期。
51.根據權利要求37所述的方法，其中由控制邏輯控制以下步驟(a)向所述車輛供應電功率；(b)調節(jié)所述電功率；以及(c)從所述車輛獲取電功率。
52.根據權利要求51所述的方法，其中所述控制邏輯集成到處理單元中。
53.根據權利要求51所述的方法，其中所述控制邏輯能夠進入空閑模式。
54.根據權利要求51所述的方法，其中所述控制邏輯能夠進入調試模式。
55.根據權利要求51所述的方法，其中當所述車輛連接到所述電網時，所述控制邏輯 執(zhí)行以下步驟(b)調節(jié)所述電功率。
56.根據權利要求51所述的方法，其中當區(qū)域控制誤差(ACE)超過預定范圍時，所述控 制邏輯執(zhí)行以下步驟(b)調節(jié)所述電功率。
57.根據權利要求56所述的方法，其中所述預定范圍由用戶設置。
58.根據權利要求56所述的方法，其中所述預定范圍由電力公司設置。
59.根據權利要求51所述的方法，其中所述控制電路將(b)調節(jié)電功率的步驟執(zhí)行一 個確定時間期。
60.根據權利要求59所述的方法，其中所述確定時間期由電力公司設置。
61.根據權利要求51所述的方法，其中當發(fā)生部分燈火管制事件時，所述控制邏輯執(zhí) 行以下步驟(c)從所述車輛獲取電功率。
62.根據權利要求51所述的方法，其中當發(fā)生燈火管制事件時，所述控制邏輯執(zhí)行以 下步驟(c)從所述車輛獲取電功率。
63.根據權利要求51所述的方法，其中當從所述車輛獲取電功率的成本低于從所述電 網獲取電功率的成本時，所述控制邏輯執(zhí)行以下步驟(c)從所述車輛獲取電功率。
64.根據權利要求63所述的方法，其中從所述車輛獲取電功率的成本包括向所述車輛 供應電功率的成本以及老化成本。
65.根據權利要求37所述的方法，其中以下步驟由電力公司補償(a)向所述車輛供應電功率；(b)調節(jié)所述電功率；以及 (C)從所述車輛獲取電功率。
66.根據權利要求37所述的方法，其中循環(huán)地執(zhí)行以下步驟(a)向所述車輛供應電功率；(b)調節(jié)所述電功率；以及(c)從所述車輛獲取電功率。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于在電網和至少一個車輛之間傳送電功率的系統(tǒng)。該車輛可以是電池電動車(BEV)、插電式混合電動車(PHEV)或燃料電池車(FCV)。通過系統(tǒng)識別和控制車輛的類型以支持需求響應且提供輔助能量管理。車輛識別可以通過負載特征分析、功率因子測量或RFID技術實施。在本發(fā)明的一個實施例中，該電網是智能電網。本發(fā)明還公開了用于促進電網和車輛之間的電功率傳送的方法。
文檔編號H02J7/04GK101828318SQ200780100788
公開日2010年9月8日 申請日期2007年7月26日 優(yōu)先權日2007年7月26日
發(fā)明者B·D·博格勒, P·J·博勒 申請人:綠箱子技術股份有限公司