充电控制装置和方法、充电管理服务器与电动车辆与流程

相关申请的引证

本申请要求于2016年7月5日提交的韩国专利申请第10-2016-0084915号以及于2017年6月5日提交的韩国专利申请第10-2017-0069710号的优先权，其全部内容通过引证结合于此以用于所有目的。

本发明涉及电动车辆(ev)充电控制装置、ev充电控制方法以及使用它们的计费系统，并且更具体地，本发明涉及用于有效执行ev充电的计费的ev充电控制装置和方法、用于ev充电的ev、用于ev充电的充电管理服务器以及使用这些的计费系统。

背景技术：

电动车辆(ev)充电系统可基本上被定义为用于通过使用能量存储设备或商用电源的电网的电力，对安装在ev上的高压电池充电的系统。这样的ev充电系统可根据ev类型而具有各种形式。例如，ev充电系统可被分类为使用充电电缆的传导式充电型以及非接触式无线电力传递(wpt)型(也被称为‘感应充电型’)。

在使用wpt系统的感应充电的情况下，当必须对安装在ev上的高压电池充电时，ev会移动至位于能够进行ev充电的充电站或充电桩中的地面组合件(ga)。

当对ev充电时，安装在ev上的车辆组合件(va)(即，va中的接收板)与位于充电站或充电桩中的ga的传输板进行感应共振耦合，并且利用通过感应共振耦合从ga传递的电力对ev中的电池充电。

另一方面，传导式充电型的ev充电系统可使用具有充电插头的充电电缆将ev的输入口(inlet)连接至充电台(chargingstand)，并且通过ev的车载充电器(obc)将充电台的交流(ac)电力充电至ev的电池(battery)。另外，传导式充电型的ev充电系统也可被配置为使用具有充电插头的快速充电电缆将ev的输入口与非车载充电器连接，并且利用非车载充电器的直流(dc)电力对ev充电。ev的电池管理系统(bms)可与充电台或非车载充电器通信以便对ev充电。

同时，包括传导式充电型或感应充电型的传统ev充电系统必须使用仅用于对ev充电进行计费的单独通信网络，由此增加用户的通信成本。此外，根据标准使用的或通常使用的支付设备或方法应被用于ev充电的支付，并且单独的安全技术应被应用于支付过程。因此，存在设备成本增加和用于计费的过程变复杂的缺点。

本发明的该背景技术章节中公开的信息仅用于增强对本发明的整体背景的理解，并且不应被视为对该信息构成已为本领域技术人员知晓的现有技术的承认或任何形式的启示。

技术实现要素：

本发明的各方面涉及提供一种使用短程无线通信与ev交换充电信息的ev充电控制装置。

本发明的实施方式还提供一种由使用短程无线通信与ev交换充电信息的ev充电控制装置执行的ev充电控制方法。

本发明的实施方式还提供一种与ev充电控制装置相互作用的充电管理服务器。

本发明的实施方式还提供一种使用短程无线通信与ev充电控制装置交换充电信息的ev。

根据本发明的实施方式，可提供一种电动车辆(ev)充电控制装置。该ev充电控制装置可包括：控制器，该控制器从充电管理服务器接收用于ev的充电批准消息，响应于充电批准消息开始对ev充电，测量并累积充电到ev的能量的量，识别来自ev的用户或ev的充电终止操作，以及响应于充电终止操作，基于所充电的能量的量导出充电信息；以及短程无线通信模块，该短程无线通信模块与安装在ev上的短程无线通信模块建立连接，并且将充电信息传输至ev。

ev充电控制装置可以是缆上控制盒(iccb)。

ev充电控制装置可以是传输板、地面组合件(ga)或供应设备通信控制器(secc)。

短程无线通信模块可使用无线局域网(wlan)或蓝牙与安装在ev上的短程无线通信模块通信。

充电信息可包括如下各项中的至少一个：ev的识别信息、充电开始时间、充电结束时间以及所充电的能量的量。

控制器可识别ev充电控制装置或ev充电控制装置所位于的充电站的位置，并且通过短程无线通信模块将关于位置的信息传输至ev。

iccb可确定iccb的充电插头是否连接至ev，并且当确定iccb的充电插头连接至ev时将关于iccb的信息传输至ev。

此外，根据本发明的实施方式，可提供一种在ev充电控制装置中执行的电动车辆(ev)充电控制方法。该ev充电控制方法可包括：从充电管理服务器接收用于ev的充电批准消息；响应于充电批准消息开始对ev充电，并且累积并测量充电到ev的能量的量；识别来自用户或ev的充电终止操作，并且响应于充电终止操作基于所充电的能量的量导出充电信息；以及使用短程无线通信将充电信息传输至ev。

此外，根据本发明的实施方式，一种充电管理服务器可包括：处理器；存储设备，存储由处理器执行的指令以及关于至少一个充电站、至少一个充电控制装置、至少一个电动车辆(ev)以及至少一个ev的至少一个用户的信息；以及通信接口，用于与向ev的用户提供通信服务的通信服务供应商的服务器以及电力公司的服务器通信。另外，指令可被配置为在连接至ev时通过通信接口接收关于ev、控制对ev充电的ev充电控制装置以及ev的用户的信息；基于所接收的信息确定是否批准对ev充电；当确定批准对ev充电时，通过通信接口向ev传输充电批准消息；根据对ev充电的终止，通过通信接口从ev充电控制装置接收充电信息；以及通过通信接口将充电信息作为用于对ev充电的计费信息传输至电力公司的服务器。

此外，根据本发明的实施方式，一种电动车辆(ev)可包括：充电控制器，该充电控制器接收来自充电管理服务器的充电批准消息，将充电批准消息传递至ev充电控制装置，利用通过ev充电控制装置提供的电力对电池充电，以及根据充电终止操作将从ev充电控制装置接收的充电信息传输至充电管理服务器；以及通信模块，该通信模块通过短程无线通信从ev充电控制装置接收充电信息，以及利用充电管理服务器和通信模块连接至的移动通信网络执行数据发送和接收。

通信模块包括：远程信息处理系统(tms)，通过移动通信网络将充电信息传递至充电管理服务器；以及短程无线通信模块，使用无线局域网(wlan)或蓝牙从ev充电控制装置接收充电信息。

使用根据本发明的上述实施方式的用于ev充电的计费系统，存在如下优势：即使在一般家庭中，也可以以专属于ev的充电器对ev充电。

另外，存在如下优势：系统可通过使用包括wi-fi、蓝牙等相对便宜的短程无线通信模块而不是支持移动通信网络的通信模块而被有效构造。

此外，当ev充电控制装置和方法与车辆远程控制系统相结合时，用户便利性以及适销性可显著增加。即，远程充电控制可通过使用包括智能电话的用户终端来有效执行。

此外，根据本发明的示例性实施方式，能够使用布置在一般家庭或公共设施中的壁装输出口来对ev充电，并且ev专用计费服务可针对具有远程信息处理系统(tms)的ev有效实施。

此外，存在如下优势：ev充电以及用于ev充电的计费可在iccb与ev之间通过使用wlan通信环境中的无线充电标准通信协议(例如，saej2836-6或iec61980-2)来实现。

本发明的方法和装置具有从附图和以下具体实施方式中显而易见或在其中更详细阐述的其他特征和优点，附图被结合在文中并且与以下具体实施方式一起用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1是示出应用本发明的示例性实施方式的无线电力传递(wpt)的概念的概念图；

图2是示出根据本发明的示例性实施方式的无线电力传递电路的概念图；

图3是用于说明根据本发明的示例性实施方式的ev无线电力传递的对准的概念的概念图；

图4是用于说明根据本发明的示例性实施方式的应用至无线充电系统的充电和计费的过程的概念图；

图5是用于说明根据本发明的示例性实施方式的ev传导式充电方法的概念图；

图6是用于说明根据本发明的示例性实施方式的应用至传导式充电系统的充电和计费的过程的概念图；

图7是示出根据本发明的示例性实施方式的用于ev充电的计费系统的框图；

图8是用于说明根据本发明的示例性实施方式的用于ev充电的计费方法的顺序图；

图9是用于说明根据本发明的另一示例性实施方式的用于ev充电的计费方法的顺序图；

图10是示出根据本发明的示例性实施方式的ev充电控制装置的框图；

图11是用于说明根据本发明的示例性实施方式的ev充电控制方法的流程图；

图12是示出根据本发明的示例性实施方式的充电管理服务器的框图；以及

图13是示出根据本发明的示例性实施方式的电动车辆的框图。

应理解的是，不一定按比例绘出呈现说明本发明的基本原理的各种特征的略微简化表示的附图。作为本文所公开的包括诸如特定的尺寸、方向、位置以及形状的本发明的特定设计特征将部分由具体的预期应用和使用环境来确定。

在图中，贯穿附图的几幅图，参考标号指代本发明的相同或等同部件。

具体实施方式

现在，将详细参考本(些)发明的各个实施方式，本(些)发明的实施方式在附图中示出并且在下文进行描述。虽然将结合示例性实施方式描述本(些)发明，但要理解的是，本书面描述并非旨在将本(些)发明限于那些示例性实施方式。相反，本(些)发明旨在不仅覆盖示例性实施方式，而且还覆盖可被包含在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的各种替换、变形、等同以及其他实施方式。

将理解的是，尽管本文可使用术语“第一”、“第二”等来描述各种组件，但是这些组件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件与另一个元件。例如，在不背离本发明的范围的情况下，第一组件可被定名为第二组件，并且类似地，第二组件可被定名为第一组件。术语“和/或”包括一个相关列出项中的任意和所有组合。

将理解的是，当一组件被称为“连接至”另一组件时，该组件可直接或间接连接至另一组件。即，例如，可存在中间组件。相反，当组件被称为“直接连接至”另一组件时，其将被理解为不存在中间组件。

本文使用的术语仅描述实施方式而不限制本发明。除非上下文另有限定，否则单一表述包括多个表述。在本说明书中，术语“包括”和/或“具有”用于将在说明书中公开的特征、数量、步骤、操作、元件、组件或其组合指明为存在，但不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、元件、组件或其组合的存在或增加的可能性。

除非以另外方式定义，否则所有术语(包括技术或科学术语)具有与本领域普通技术人员所通常理解的含义相同的含义。将理解的是，在常用词典中定义的术语被解释为包括与相关技术的上下文含义一致的含义，除非在本说明书中以另外方式明确定义，否则不被解释为理想或过于刻板的含义。

在本发明中使用的术语定义如下。

“电动车辆，ev”：一种如在49cfr523.3中定义的汽车，该汽车旨在公路使用、由从包括电池的车载能量存储设备中汲取电流的电动机提供动力，从非车载源(包括家用或公用电力服务)或车载燃料发电机对该能量存储设备可再充电。ev可以是为主要在公共街道、道路上使用而制造的四轮以上的车辆。

ev可被称为电动车、电动汽车、电动道路车辆(erv)、插电式车辆(pv)、插电式车辆(xev)等，并且xev可被分类为插电式全电动车辆(bev)、电池电动车辆、插电式电动车辆(pev)、混合电动车辆(hev)、混合插电式电动车辆(hpev)、插电式混合电动车辆(phev)等。

“插电式电动车辆，pev”：通过连接至电网而对车载初级电池(原电池)再充电的电动车辆。

“插电式车辆，pv”：在不使用物理插头或物理插座的情况下，通过无线充电从电动车辆供电设备(evse)进行可再充电的电动车辆。

“重型车辆；h.d.车辆”：如在49cfr523.6或49cfr37.3(公共汽车)中定义的任意四轮以上的车辆。

“轻型插电式电动车辆”：由从可再充电存储电池或其他能量设备中汲取电流的电动机推进的、主要在公共街道、道路和公路上使用并且车辆毛重额定小于4,545kg的三轮或四轮车辆。

“无线电力充电系统，wcs”：用于ga与va之间的无线电力传递和控制(包括对准和通信)的系统。该系统通过两部分松耦合变压器将能量从电力供应网络电磁地传递至电动车辆。

“无线电力传递，wpt”：电力通过非接触手段从ac供应网络到电动车辆的传递。

“公共设施”：提供电能并包括顾客信息系统(cis)、先进计量基础设施(ami)、费率和税收系统等的一组系统。该公共设施可通过费率表和离散事件向ev提供能量。另外，该公共设施可提供与对ev的认证、功耗测量间隔以及价目表相关的信息。

“智能充电”：evse和/或pev与电网通信以便通过反映电网的容量或使用的费用来优化ev的充电比率或放电比率的系统。

“自动充电”：在车辆位于与可传递电力的初级充电器组合件相对应的适当位置之后，自动执行感应充电的过程。可在获得必要认证和权限之后，执行自动充电。

“互操作性”：系统的组件与系统的对应组件互相作用以便执行由系统决定的操作的状态。另外，信息互操作性可指在没有引起用户不便利的情况下，两个以上的网络、系统、设备、应用或组件可有效共享并且容易使用信息的能力。

“感应充电系统”：通过两部分有隙磁芯变压器从电源向ev传递能量的系统，其中，变压器的两个半部、初级线圈和次级线圈物理上彼此分离。在本发明中，感应充电系统可与ev电力传递系统相对应。

“感应耦合器”：通过ga线圈中的线圈与va线圈中的线圈形成的允许电力在电流隔离情况下传递的变压器。

“感应耦合”：两个线圈之间的磁性耦合。在本发明中，ga线圈与va线圈之间的耦合。

“地面组合件，ga”：基础设施侧上的包括用作无线电力充电系统的电源所需的ga线圈、功率/频率转换设备以及ga控制器、以及来自电网的及各设备之间的配线、滤波电路、(多个)壳体等的组合件。ga可包括ga与va之间的通信所必需的通信元件。

“车辆组合件，va”：车辆上的包括用作无线电力充电系统的车辆部分所需的va线圈、整流器/功率转换设备以及va控制器、以及到车辆电池及各设备之间的配线、滤波电路、(多个)壳体等的组合件。va可包括va与ga之间的通信所必需的通信元件。

ga可被称为初级设备(pd)，并且va可被称为次级设备(sd)。

“初级设备”：提供无接触耦合至次级设备的装置。即，初级设备可以是ev外部的装置。当ev接收电力时，初级设备可用作待传递的电力的源。初级设备可包括壳体和所有盖体(cover，外壳)。

“次级设备”：安装在ev上的提供到初级设备的无接触耦合的装置。即，次级设备可布置在ev中。当ev接收电力时，次级设备可从初级设备向ev传递电力。次级设备可包括壳体和所有盖体。

“ga控制器”：ga的基于来自车辆的信息调节到ga线圈的输出功率水平的一部分。

“va控制器”：va的检测充电过程中具体车载参数并且发起与ga的通信以控制输出功率水平的一部分。

ga控制器可被称为初级设备通信控制器(pdcc)，并且va控制器可被称为电动车辆通信控制器(evcc)。

“磁间隙”：对准时，ga线圈中的绞合线的顶部或磁性材料的顶部的上部平面与va线圈中的绞合线或磁性材料的底部的下部平面之间的垂直距离。

“环境温度”：在考虑中的子系统处并且不在直射阳光下测量的空气的地平面温度。

“车辆离地间隙”：地表面与车辆底板的最低部分之间的垂直距离。

“车辆磁性离地间隙”：安装在车辆上的va线圈中的绞合线或磁性材料的底部的下部平面到地面之间的垂直距离。

“va线圈磁性表面距离”：安装时，最近磁性或导电组件表面的平面到va线圈的下部外表面之间的距离。该距离包括任意保护盖以及可封装在va线圈壳体中的额外物品。

va线圈可被称为次级线圈、车辆线圈或接收线圈。类似地，ga线圈可被称为初级线圈或传输线圈。

“外露导电组件”：电气设备(例如，电动车辆)中的可被触摸并且正常不通电但是在故障情况下可变得通电的导电组件。

“危险带电组件”：在某些条件下可产生有害电击的带电组件。

“带电组件(livecomponent)”：在正常使用时旨在通电的任意导体或导电组件。

“直接接触”：人与带电组件的接触。(参见iec61440)

“间接接触”：人与由绝缘故障而造成带电的外露的、导电且通电的组件的接触。(参见iec61140)

“对准”：针对规定的有效电力传递，找出初级设备到次级设备的相对位置和/或找出次级设备到初级设备的相对位置的过程。在本发明中，对准可针对于无线电力传递系统的精细定位。

“配对”：车辆与车辆所定位之处的并且将从中传递电力的唯一专用初级设备相关联所经过的过程。配对可包括va控制器与充电桩的ga控制器相关联所经过的过程。相关/关联过程可包括建立两个对等通信实体之间的关系的过程。

“命令和控制通信”：ev供应设备与ev之间交换启动、控制和终止wpt的处理所需的信息的通信。

“高级通信(hlc)”：hlc是特殊类型的数字通信。hlc对于未被命令&控制通信覆盖的额外服务是必需的。hlc的数据链路可使用电力线通信(plc)，但是不限制于此。

“低电力激励(lpe)”：lpe指激活初级设备用于精细定位和配对，使得ev可检测初级设备的技术，并且反之亦然。

“服务集标识符(ssid)”：ssid是包括附接至在无线lan上传输的数据包的报头的32个字符的唯一标识符。ssid识别无线设备尝试连接至的基本服务集(bss)。ssid基本区分多个无线lan。因此，想要使用特定无线lan的所有接入点(ap)和所有终端/站设备可使用相同ssid。不使用唯一ssid的设备不能够加入bss。由于ssid示出为纯文本(plaintext)，所以它不能向网络提供任何安全特征。

“扩展服务集标识符(essid)”：essid是你想要连接至的网络的名称。它类似于ssid，但是可以是更广泛的概念。

“基本服务集标识符(bssid)”：包括48位的bssid用于区别特定bss。在基础设施bss网络的情况下，bssid可以是ap设备的媒体访问控制(mac)。针对独立bss或自组织网络，bssid可以以任意值生成。

充电站可包括至少一个ga以及管理至少一个ga的至少一个ga控制器。ga可包括至少一个无线通信设备。充电站可指的是布置在家里、办公室、公共地点、道路、停车区等的具有至少一个ga的地方。

此外，应理解的是，可由至少一个控制器执行以下方法或其方面中的一个或多个。术语“控制器”可指包括存储器和处理器的硬件设备。存储器被配置为存储程序指令，并且处理器被具体编程为执行程序指令，以执行下面进一步描述的一个或多个处理。而且，应理解，如本领域普通技术人员理解的，可由包括控制器的装置结合一个或多个其他组件一起执行以下方法。

在本发明的示例性实施方式中，“快速充电”可指将电力系统的ac电力直接转换为dc电力并且将所转换的dc电力提供至安装在ev上的电池的方法。此处，dc电力的电压可以是dc500伏(v)或更小。

在本发明的示例性实施方式中，“慢速充电”可指使用供应给一般家庭或工作地点的ac电力，对安装在ev上的电池充电的方法。每个家庭或工作地点中的输出口(outlet)或者布置在充电台中的输出口可提供ac电力，并且ac电力的电压可以是ac220v或更小。此处，ev可进一步包括车载充电器(obc)，该车载充电器是被配置为用于升压用于慢速充电的ac电力、将ac电力转换为dc电力并且将所转换的dc电力提供至电池的设备。

在下文中，将通过参考附图详细说明根据本发明的示例性实施方式的实施方式。

图1是示出应用本发明的示例性实施方式的无线电力传递(wpt)的概念的概念图。

参考图1，无线电力传递可由电动车辆(ev)10中的至少一个组件与充电站13执行，并且可用于将电力无线传递至ev10。

此处，ev10可通常被定义为一种供应在包括电池的可再充电能量存储器12中存储的电力作为电动机(其是ev10的传动系统)的能源的车辆。

然而，根据本发明的示例性实施方式的ev10可包括具有电动机和内燃机的混合动力电动车辆(hev)，并且不仅可包括汽车而且也可包括摩托车、农用两轮车、踏板车以及电动自行车。

另外，ev10可包括：包含用于对电池12无线充电的接收线圈的电力接收板11，并且可包括用于对电池12传导式充电的插头连接器。此处，被配置用于对电池传导式充电的ev10可被称为插电式电动车辆(pev)。

此处，充电站13可连接至电网15或电力骨干网，并且可通过电力链路向包括传输线圈的电力传输板14提供交流(ac)电力或直流(dc)电力。

另外，充电站13可通过有线/无线通信与管理电网15或电力网络的基础设施管理系统或基础设施服务器通信，并且与ev10执行无线通信。

此处，无线通信可以是蓝牙、zigbee、蜂窝、无线局域网(wlan)等。

另外，例如，充电站13可位于包括附属ev10的所有者的房屋的停车区、加油站中的用于对ev充电的停车区、购物中心或工作地点的停车区的各种位置处。

对ev10的电池12无线充电的过程可以通过将ev10的电力接收板11首先放置在由充电站13的电力传输板14生成的能量场中，并且使接收线圈与传输线圈彼此交互或耦合开始。作为交互或耦合的结果，在电力接收板11中可感应出电动势，并且电池12可通过感应电动势来充电。

充电站13和传输板14可整体或部分被称为地面组合件(ga)，其中，ga可以指先前定义的含义。

ev10的内部组件以及接收板11的所有或部分可被称为车辆组合件(va)，其中，va可以指先前定义的含义。

此处，电力传输板14或电力接收板11可被配置为非极化或极化。

在板不被极化的情况下，在板的中心存在一个磁极并且在外边缘存在相反磁极。此处，通量可形成为从板的中心离开并且完全返回至板的外部边界。

在板被极化的情况下，它可在板的任一端部处具有相应磁极。此处，磁通量可基于板的方位而形成。

图2是示出根据本发明的示例性实施方式的无线电力传递电路的概念图。

参考图2，可看到在evwpt系统中执行无线电力传递的电路的示意性配置。

此处，图2的左侧可被解释为表示从图1中的电力网络、充电站13和传输板14提供的电源vsrc的所有或部分，并且图2的右侧可被解释为表示包括接收板和电池的ev的所有或部分。

首先，图2的左侧电路可将与从电力网络提供的电源vsrc相对应的输出电力psrc提供至无线充电电力转换器。无线充电电力转换器可提供通过频率转换和ac-dc转换从输出电力psrc转换的输出电力p1，以便在传输线圈l1中以期望工作频率生成电磁场。

具体地，无线充电电力转换器可包括用于将从电力网络提供的电力psrc(其是ac电力)转换为dc电力的ac/dc转换器，以及用于将dc电力转换为具有适于无线充电的工作频率的dc电力的低频(lf)转换器。例如，用于无线充电的工作频率可被确定为在80至90khz内。

从无线充电电力转换器输出的电力p1可被再次提供至包括传输线圈l1、第一电容器c1和第一电阻器r1的电路。此处，第一电容器c1的电容可被确定为具有适于和传输线圈l1一起充电的工作频率的值。此处，第一电阻器r1可表示通过传输线圈l1和第一电容器c1产生的电力损耗。

此外，可使得传输线圈l1与接收线圈l2具有由耦合系数m定义的电磁耦合，使得传输电力p2或在接收线圈l2中感应出电力p2。因此，本发明中的电力传递的含义可与电力感应的含义一起使用。

更进一步地，在接收线圈l2中感应出的电力p2或传递至接收线圈的电力可被提供至ev电力转换器。此处，第二电容器c2的电容可被确定为具有适于与接收线圈l2一起无线充电的工作频率的值，并且第二电阻器r2可表示通过接收线圈l2和第二电容器c2产生的电力损耗。

ev电力转换器可包括将供应的特定工作频率的电力p2转换为具有适于ev的电池vhv的电压电平的dc电力的lf/dc转换器。

从提供至ev电力转换器的电力p2转换的电力phv可被输出，并且电力phv可用于对布置在ev中的电池vhv充电。

此处，图2的右侧电路可进一步包括用于选择性连接或断开接收线圈l2与电池vhv的开关。此处，传输线圈l1和接收线圈l2的共振频率可彼此相似或相同，并且接收线圈l2可放置为接近由传输线圈l1生成的电磁场。

此处，图2的电路应被理解为用于本发明的实施方式的evwpt系统中的无线电力传递的示例性电路，并且不限于图2所示的电路。

另一方面，由于当传输线圈l1和接收线圈l2位于远距离时电力损耗可增加，所以适当设置传输线圈l1与接收线圈l2的相对位置可能是重要的因素。

此处，传输线圈l1可被包括在图1中的传输板14中，并且接收线圈l2可被包括在图1的接收板11中。因此，以下将参考附图描述传输板与接收板之间的定位或者ev与传输板之间的定位。

图3是用于说明根据本发明的示例性实施方式的ev无线电力传递中的对准的概念的概念图。

参考图3，将描述对准图1的电力传输板14与ev中的电力接收板11的方法。此处，位置对准可与上述术语中的对准相对应，并且因此可被定义为ga与va之间的位置对准，但是不限于传输板与接收板的对准。

尽管如图3所示，传输板14被示出为放置在地表面以下，但是传输板14也可放置在地表面上或者放置为使得传输板14的顶表面在地表面以下外露。

ev的接收板11可根据测量的从地表面起(在z方向上定义)的高度而由不同类别来定义。例如，可定义从地表面起具有100-150毫米(mm)的高度的接收板的第1类、具有140-210mm的高度的接收板的第2类和具有170-250mm的高度的接收板的第3类。此处，接收板可支持上述第1至3类中的一部分。例如，根据接收板11的类型可仅支持第11类，或者根据接收板11的类型可支持第1类和第2类。

此处，从地表面起所测量的接收板的高度可与先前定义的术语‘车辆磁性离地间隙’相对应。

此外，电力传输板14在高度方向(即，在z方向上定义)上的位置可被确定为位于由电力接收板11支持的最大类与最小类之间。例如，当接收板仅支持第1类和第2类时，电力传输板14相对于电力接收板11的位置可被确定为介于100mm与210mm之间。

更进一步地，电力传输板14的中心与电力接收板11的中心之间的间隙可被确定为位于水平方向和垂直方向(在x方向和y方向上定义)的极限内。例如，可被确定为水平方向(在x方向上定义)上位于±75mm内以及垂直方向上位于±100mm内(在y方向上定义)。

此处，电力传输板14与电力接收板11的相对位置可根据其实验结果而变化，并且数值应被理解为示例性的。

图4是用于说明根据本发明的示例性实施方式的应用至无线充电系统的充电和计费的过程的概念图。

如参考图1、图2和图3说明的，ev的接收板11放置在传输板14的能量场中，使得板14的传输线圈与板11的接收线圈交互并耦合，由于交互或耦合而在接收板11中感应出电动势，并且ev的电池通过所感应的电动势无线充电。

用户可通过由布置在充电站中的充电台提供的控制面板执行用于启动或终止无线充电的充电控制。充电台可经由电线连接至传输板。

根据本发明的示例性实施方式的传输板可包括短程无线通信模块。传输板的短程无线通信模块可与ev中的短距离无线通信模块通信以执行充电控制，并且将与充电站相关的充电信息传输至ev。同时，短程无线通信模块不仅可位于传输板中而且也可位于连接至传输板或充电站中的其他地方的充电台中。

此处，充电信息可包括：包含与待充电的ev相关的识别信息(例如，电动车辆标识符(evid))、充电开始时间、充电结束时间、所充电的能量的量等的信息。

此处，短程无线通信模块可理解为包括：被配置用于被称为wi-fi、蓝牙、近场通信(nfc)等的包括无线局域网(wlan)的短程无线通信的各种通信模块。

ev的短程无线通信模块可被包括在安装在ev上的远程信息处理系统(tms)中。tms是‘电信’和‘信息学’的复合词。tms可通过基于使用无线电的语音和数据通信以及使用卫星系统(例如，gps)的位置信息系统，在ev的内部与外部之间或车辆之间传输和接收信息，来提供包括电报、可视图文和传真的面向用户的服务。

用于tms的无线通信网络可包括被称为长期演进(lte)的3g或4g移动通信技术、用于以5.8ghz频带传输1mbps高速无线分组数据的专用短程通信(dsrc)、主要用于远程操纵包括车辆音频和显示器等的外围设备的蓝牙。

根据本发明的示例性实施方式的ev的tms也可包括3g或4g通信模块，并且可通过移动通信网络连接至通信服务供应商的服务器并且进一步连接至充电管理服务器。ev可通过tms将从充电站的传输板(或ga)接收的与充电站相关的位置信息、充电控制相关信息以及与ev相关的充电信息传输至移动通信网络。接收位置信息、充电控制相关信息以及充电信息的通信服务供应商可将对应信息传递至充电管理服务器。充电管理服务器可将与充电站相关的位置信息以及与对应ev相关的充电信息传递至电力公司，并且电力公司可使用所传递的信息向相关用户执行针对充电的计费。

图5是用于说明根据本发明的示例性实施方式的ev传导式充电方法的概念图。

参考图5，可基于ev充电电缆30、ev20以及布置在传统建筑物或充电台中的电力输出口40之间的互操作，执行ev传导式充电方法。

此处，ev20可通常定义为一种将电力从安装在ev20上的包括电池的可再充电能量存储设备供应为电动机的能源的汽车。

然而，根据本发明的示例性实施方式的ev20可包括具有电动机和内燃机的混合动力电动车辆(hev)，并且不仅可包括汽车而且也包括摩托车、农用两轮车、踏板车以及电动自行车。

另外，根据本发明的示例性实施方式的ev20可包括用于对电池传导式充电的输入口21。此处，被配置用于对电池传导式充电的ev20可被称为以上定义的插电式电动车辆(pev)。

另外，设置在根据本发明的示例性实施方式的ev20中的输入口21可支持慢速充电(也被称为‘车载充电’)或快速充电。此处，ev20可包括通过插头连接支持慢速充电和快速充电的单输入口，或者分别支持慢速充电和快速充电的多输入口。

另外，根据本发明的示例性实施方式的ev20可包括用于与内部或外部的其他外部设备通信的evcc，并且使用evcc通过与外部充电台或ev充电电缆30(即，安装在ev充电电缆30上的缆上控制盒(iccb))通信来控制传导式充电。

此外，根据本发明的示例性实施方式的ev20可包括车载充电器(obc)，以通过从一般电力系统提供的交流(ac)电力支持慢速充电。obc可升压从一般电力系统提供的ac电力以在慢速充电时被提供至ev20中的电池。因此，当用于慢速充电的ac电力被提供至ev20的输入口时，慢速充电可通过obc执行。此外，当用于快速充电的直流(dc)电力被提供至对应输入口时，可不利用obc的情况下执行快速充电。

此处，ev充电电缆30可包括如下中的至少一个：连接至ev的输入口21的充电插头31、连接至电力输出口40的输出口插头33以及缆上控制盒(iccb)32。此处，充电插头31可以是可电连接至ev20的输入口21的连接部。此处，iccb32可与ev20的evcc通信以接收与ev相关的状态信息或者控制对ev20的电力充电。

此处，尽管iccb32被示出为被包括在ev充电电缆30中，但是它可安装在ev充电电缆30以外的地方或者可与以下描述的secc结合或者用secc来替换。此处，输出口插头33作为包括一般插头或绳组的电连接结构，可连接至电力提供至的输出口40。例如，电力输出口40可指布置在各种地方的输出口，包括附接至ev20的所有者的住宅的停车场、加油站中的用于为ev充电的停车区或者购物中心或办公室建筑物的停车区。

此外，用于通过与iccb32或ev20(例如，evcc)的组件中的一个通信来控制充电过程的设备可布置在输出口40所布置的建筑物或地点(例如，充电台)中。该设备可被称为secc。此处，secc可通过有线或无线通信与用于管理电网的基础设施管理系统、布置有输出口40的公寓住宅的管理服务器(被称为‘社区服务器’)或基础设施服务器通信。

此处，输出口40可原样提供电力系统的ac电力。例如，可提供与单相两线(1p2w)类型和三相四线(3p4w)类型中的至少一个相对应的ac电力。

另外，ev充电电缆30可支持慢速充电，并且将用于慢速充电的电力提供至ev20。此处，3.3至7.7kwh的电力可被提供至ev20以用于慢速充电。.

另外，ev充电电缆30可支持快速充电，并且将用于快速充电的电力提供至ev20。此处，50至100kwh的电力可被提供至ev20以用于快速充电。

同时，作为在使用图5所示的传导式充电的传统ev充电系统中使用的计费方式，可使用如下方法：具有位置信息的rfid标签附接至用于ev的电力输出口、iccb识别rfid标签、iccb通过存在于iccb中的3g通信模块将位置信息和充电到ev的能量的量传输至服务器并且服务器使用该信息执行用于充电的计费的方法；具有与电力输出口(其具有其位置信息并且仅专用于ev充电)通信的能力的iccb用于将与电力输出口相关的位置信息以及所充电的能量的量传输至服务器的方法；用户终端(例如，智能电话)的gps功能用于识别充电站的位置、用户终端与iccb通信并且将关于充电站的位置以及所充电的能量的量的信息传输至服务器的方法等等。

然而，在这些情况中，存在如下的问题，包括：由于iccb中添加3g通信模块，硬件成本和月通信费用增加；用于计费的额外移动通信费用；用于具有位置信息的输出口的额外成本(例如，rfid标签的成本)；以及当使用gps时定位精确度的劣化。

图6是用于说明根据本发明的示例性实施方式的应用至传导式充电系统的充电和计费的过程的概念图。

如通过参考图5描述的，传导式充电可通过在充电电缆的输出口插头33连接至电力输出口40的情况下将充电电缆30的充电插头31连接至ev20的输入口21开始。

iccb可与ev20通信，并且控制向ev20的充电。此处，iccb可包括短程无线通信模块。短程无线通信模块可与ev中的短距离无线通信模块通信，并且可用于将与充电站相关的位置信息以及充电信息传输至ev。同时，短程无线通信模块不仅可位于iccb中而且也可位于连接至充电站中的传输板或其他地方的充电台中。

此处，短程无线通信模块可理解为包括被配置为用于短程无线通信(包括wi-fi、蓝牙、nfc等)的各种通信设备。

ev的短程无线通信模块可被包括在安装在ev上的远程信息处理系统(tms)中。

根据本发明的示例性实施方式的ev的tms也可包括3g或4g通信模块(即，支持蜂窝网络通信的通信模块)，并且可通过移动通信网络连接至服务器或通信服务供应商并且进一步连接至充电管理服务器。ev可通过tms将从充电站的传输板接收的与充电站相关的位置信息、充电控制相关信息以及与ev相关的充电信息传输至移动通信网络。

同时，根据本发明的示例性实施方式的用于ev充电的计费系统可包括用户终端。用户终端可通过nfc、wi-fi、蓝牙等与智能输出口通信。智能输出口可电耦合至iccb。另外，用户终端可通过包括3g、lte和lte演进(lte-a)的移动通信网络连接至通信服务供应商。通信服务供应商可连接至充电管理服务器，充电管理服务器可将位置信息和充电信息传输至拥有或携带用户终端的用户。

此处，用户终端可以是可通过与移动通信网络通信而与根据本发明的示例性实施方式的充电管理服务器交换数据或信息的包括如下的各种设备中的一种：台式计算机、膝上型电脑、智能电话、平板电脑、移动电话、智能腕表、智能眼镜、电子书阅读器、便携式多媒体播放器(pmp)、便携式游戏播放器、导航设备、数字照相机、数字多媒体广播(dmb)播放器、数字音频记录器、数字音频播放器、数字视频记录器、数字视频播放机、个人数字助理(pda)等。

接收与充电站相关的位置信息、充电控制相关信息以及与ev相关的充电信息的通信服务供应商可将接收的信息传递至充电管理服务器。充电管理服务器可将与充电站相关的位置信息以及与对应ev相关的充电信息传输至电力公司，并且电力公司可使用该信息向相关用户执行针对充电的计费。

根据图6所示的实施方式，代替3g或4g通信模块，短程无线通信模块可添加在iccb中以建立iccb与ev之间的短程无线通信连接，并且充电信息可通过使用车载tms而被传输至充电管理服务器。根据本发明的该示例性实施方式，相比较传统方法，可通过连接车载tms与iccb来提供用于ev充电的更经济且便利的计费系统。

图7是示出根据本发明的示例性实施方式的用于ev充电的计费系统的框图。

参考图7，用于ev充电的计费系统可被配置为包括：ev充电控制装置100、用户具有或携带的用户终端200、充电管理服务器300、通信服务供应商400(即，通信服务供应商的服务器)以及ev500(即，安装在ev上的tms)。

根据本发明的示例性实施方式的ev充电控制装置100可连接至电网，与ev500通信，并且控制向ev500的充电。ev充电控制装置100在使用传导式充电方法时可是充电站中的iccb以及控制站中的至少一个，或者在使用感应充电方法时是充电站中的传输板、ga、secc以及控制站中的至少一个。

用户终端200可通过nfc、wi-fi、蓝牙等与ev充电控制装置100通信，并且获取与ev充电控制装置100所位于的充电站相关的位置信息。用户终端200可通过移动通信网络连接至通信服务供应商400。

另一方面，ev充电控制装置100可设置有短程无线通信模块，与ev500的短程无线通信模块通信，并且将与充电站相关的位置信息以及充电信息传输至ev500。ev500的短程无线通信模块可被包括在ev500的tms中。ev500可经由tms与通信服务供应商400通信，并且将与充电站相关的位置信息以及充电信息传输至通信服务供应商400。

通信服务供应商400可与作为主机服务器的充电管理服务器300交互操作。通信服务供应商400可向充电管理服务器300提供从用户终端200和ev500接收的充电控制相关数据或消息、充电信息以及位置信息。充电管理服务器300可收集并管理来自各区域和各车辆的ev充电相关信息，并且可向用户提供必要信息。充电管理服务器300可将与ev相关的位置信息和充电信息提供至用户终端200。用户终端200可识别由充电管理服务器300提供的信息，并且通过移动通信网络将充电控制数据或消息传输至充电管理服务器300以便通过充电管理服务器300执行对ev的充电控制。

由充电管理服务器300收集并管理的ev充电相关信息可最终被传递至电力公司，使得电力公司执行针对ev充电的计费。

图8是用于说明根据本发明的示例性实施方式的用于ev充电的计费方法的顺序图。

参考图8，将通过聚焦参考图7所描述的ev充电控制装置100、用户终端200、充电管理服务器300以及具有tms的ev500来描述操作流程。将通过聚焦终止ev充电的操作来描述用于ev充电的计费方法。

如上所述，ev充电控制装置100在传导式充电的情况下可是iccb，或者在感应充电的情况下可是传输板、ga、secc或充电台。

参考图8，当希望为ev500充电的用户将ev充电控制装置100的充电插头连接至ev500(即，ev500的输入口)时，ev500可通过短程无线通信尝试与ev充电控制装置100进行配对。当配对完成时，ev500可获取关于ev充电控制装置100的信息(s801)，并且将关于ev充电控制装置100的信息以及关于ev500的信息传输至充电管理服务器300(s802)。

此处，将充电插头连接至输入口的操作可与传导式充电的情况相对应。然而，在感应充电的情况下，操作可由如下操作替代：ga的传输板布置在距ev500中的va的接收板的某一距离处，并且由用户通过设置在充电台上的控制面板等按下充电开始按钮。

同时，用户可通过使用用户终端200识别包含与ev充电控制装置100相关的位置信息的标签(例如，nfc、快速响应(qr)码等)(s803)，并且通过使用用户终端200将位置信息以及关于用户的信息传输至充电管理服务器300(s804)。此处，在传导式充电的情况下，与ev充电控制装置100相关的位置信息可由与电力输出口相关的位置信息取代。

同时，如参考图4描述的，与ev充电控制装置100或充电站相关的位置信息可通过传输板与ev500之间的短程无线通信(而不是用户终端200)获得。

充电管理服务器300可从用户终端200接收与ev充电控制装置100相关的位置信息以及关于用户的信息，通过分析关于ev充电控制装置100的信息以及关于ev500的信息来确定是否允许通过对应ev充电控制装置100和充电站来向ev500充电，并且当确定允许向ev500充电时，通过将充电批准消息传输至ev500来批准对ev500充电(s805)。

此处，关于ev500的信息可包括如下中的至少一个：与ev500相关的识别信息、充电方法、充电容量等。关于ev充电控制装置的信息可包括如下中的至少一个：与ev充电控制装置100相关的识别信息、关于ev充电控制装置100所位于的充电站的信息、与ev充电控制装置100或充电站相关的位置信息以及关于由ev充电控制装置100提供的充电方法的信息。

接收充电批准消息的ev500可将充电批准消息传递至ev充电控制装置100(s806)。已接收充电批准消息的ev充电控制装置100可开始向ev500充电，并且可在充电过程中将充电信息实时传输至ev500(s807)。充电信息可被传递至充电管理服务器300(s808)。

同时，ev500可在充电过程中将充电信息传输至用户终端200(s809)，使得用户可轻易确定充电信息(s810)。因此，用户可使用用户终端200来远程控制ev充电。

图9是用于说明根据本发明的另一示例性实施方式的用于ev充电的计费方法的顺序图。

参考图9，将通过聚焦参考图7描述的ev充电控制装置100、用户终端200、充电管理服务器300以及具有tms的ev500来描述操作流程。将通过聚焦终止ev充电的操作来描述用于ev充电的计费方法。

如上所述，ev充电控制装置100在传导式充电的情况下可是iccb，或者在感应充电的情况下可是传输板、ga、secc或充电台。

ev充电终止的情况可被分类为ev的电池被完全充满并且因此ev充电终止的情况以及ev充电由于外部事件而终止的情况。

在前者情况下，当ev充电完成时，充电终止报告以及关于所充电的能量的量可通过车载tms传输至充电管理服务器(902)，并且连接至ev500的ev充电控制装置100也可接收充电终止报告。已通过ev充电控制装置100确定ev充电的终止的用户可将充电插头与ev500断开(s901)(在传导式充电的情况下)。替换地，用户可通过ev充电控制装置100的控制面板识别ev充电的终止并且确认ev充电的终止(在感应充电的情况下)。

在后者情况下，即，当ev充电经由用户终端200或车载接口远程中断时，ev500可识别出充电插头断开(s901)，并且将充电终止报告以及关于所充电的能量的量的信息传输至充电管理服务器300(s902)。此处，车载接口可包括影音导航(avn)系统和tms中的至少一个。

充电管理服务器300可将关于所充电的能量的量的信息传输至电力公司310，并且电力公司310可基于关于所充电的能量的量的信息确定针对ev充电的费用，并且针对该费用向用户收费(s906)。

充电管理服务器300可将用于充电终止报告的信号、数据或消息以及关于所充电的能量的量的信息提供至用户终端200(s904)。用户终端200可以以各种形式将充电终止报告以及关于所充电的能量的量的信息通知至用户(s905)。

在上述示例性实施方式中，接收信号、数据或消息的接收侧可向传输信号、数据或消息的传输侧返回ok响应。在传输侧未从接收侧接收到ok响应的情况下，传输侧可将信号、数据或消息重新传输至接收侧预定次数。此外，当从接收侧接收到除ok响应以外的故障响应时，传输侧可从开始、从ev充电过程中记录的到此ev充电正常执行的特定时间点或者从与特定时间点相对应的充电量恢复ev充电。

图10是示出根据本发明的示例性实施方式的ev充电控制装置的框图。

参考图10，根据示例性实施方式的ev充电控制装置可包括控制器110和短程无线通信模块120。

控制器110可被配置为：从充电管理服务器接收用于ev充电控制装置100连接至的ev的充电批准消息，响应于充电批准消息而开始向ev充电，测量并累积充电到ev的能量的量，识别来自ev的用户或ev的充电终止操作，并且响应于充电终止操作基于所充电的能量的量导出充电信息。另外，控制器110可识别ev充电控制装置或ev充电控制装置所位于的充电站的位置，并且通过短程无线通信模块120将关于位置的信息传输至ev。控制器110可包括处理器以及存储由处理器执行的指令的包括存储器的存储设备，并且指令可被配置为执行控制器110的上述操作。

短程无线通信模块120可与安装在ev上的短程无线通信模块建立连接，并且将充电信息传输至ev。短程无线通信模块120可支持wlan或蓝牙通信。

此处，ev充电控制装置100在传导式充电的情况下可是iccb，或者在感应充电的情况下可是传输板、ga、secc或充电台。

同时，在ev充电控制装置100是iccb的情况下，iccb可确定iccb的充电插头是否连接至ev的输入口，并且当确定iccb的充电插头连接至ev时将关于iccb的信息传输至ev。

另外，充电信息可包括如下中的至少一个：ev的识别信息(例如，标识符)、充电开始时间、充电结束时间以及所充电的能量的量。

图11是用于说明根据本发明的示例性实施方式的ev充电控制方法的流程图。

根据示例性实施方式的ev充电控制方法可由ev充电控制装置(具体地，iccb)执行，但不限于此。

在ev充电控制方法中，当ev充电控制装置向ev提供传导式充电服务时，ev充电控制装置可识别充电插头是否连接至ev(s1101)，并且当充电插头连接至ev时将关于ev充电控制装置的信息传输至ev(s1102)。从而，ev充电控制装置可从充电管理服务器接收充电批准消息，并且开始向ev充电(s1103)。在开始充电之后，充电控制装置可测量并累积充电到ev的能量的量。从而，当识别到来自ev的用户或ev的充电终止操作时(s1104)，ev充电控制装置可基于所充电的能量的量导出充电信息(s1105)。

导出的充电信息可使用短程无线通信传输至ev(s1106)。

图12是示出根据本发明的示例性实施方式的充电管理服务器的框图。

如图12所示，根据示例性实施方式的充电管理服务器可包括处理器310、存储由处理器310执行的指令的存储设备320以及通信接口330。

由处理器执行的指令可被配置为接收关于ev、控制向ev的充电的ev充电控制装置以及ev的用户的信息，基于所接收的信息确定是否批准向ev充电，当批准向ev充电时将充电批准消息传输至ev，当向ev的充电终止时从ev充电控制装置接收充电信息，并且将充电信息作为针对ev充电的计费信息传输至电力公司的服务器。此处，接收和传输操作可在执行指令的处理器310的控制下，通过通信接口330执行。

另外，存储设备320可进一步存储关于至少一个充电站、至少一个ev充电控制装置、至少一个ev以及至少一个ev的至少一个用户的信息，并且可向处理器310提供批准向ev的充电以及导出用于向ev的充电的充电信息所需的数据。

通信接口330可提供用于与向ev的用户提供通信服务的通信服务供应商的服务器以及电力公司的服务器通信的通信/网络接口，并且可从ev或用户的终端接收关于充电控制装置或充电控制装置所位于的充电站的位置的信息。

图13是示出根据本发明的示例性实施方式的电动车辆的框图。

如图13所示，根据示例性实施方式的ev可包括充电控制器510、tms520以及短程无线通信模块530。

充电控制器510可从充电管理服务器接收充电批准消息，将充电批准消息传递至ev充电控制装置，利用通过ev充电控制装置提供的电力对电池充电，并且将根据充电终止操作而从ev充电控制装置接收的充电信息传输至充电管理服务器。

短程无线通信模块530可使用wlan或蓝牙从ev充电控制装置接收充电信息，并且tms520可通过tms520和充电管理服务器连接至的移动通信网络将充电信息传递至充电管理服务器。

此处，tms520和短程无线通信模块530可通过集成两个实体的功能而实现为单个通信模块。在本例中，通信模块可使用短程无线通信从ev充电控制装置接收充电信息，并且利用tms520和充电管理服务器连接至的移动通信网络执行数据传输和接收。

根据本发明的实施方式的方法可实现为通过各种计算机可执行并且记录在计算机可读介质上的程序指令。计算机可读介质可包括程序指令、数据文件、数据结构或其组合。记录在计算机可读介质上的程序指令可以是针对本发明的示例性实施方式特别设计和配置的，或者可以是对计算机软件领域的技术人员来说公知或可用的。

计算机可读介质的实例可包括包含rom、ram以及闪存的、被配置为存储并执行程序指令的硬件设备。程序指令的实例包括通过例如编译器写出的机器码以及通过计算机使用解释器可执行的高级语言码。上述示例性硬件设备可被配置为作为至少一个软件模块操作以执行本发明的操作，并且反之亦然。

尽管在装置的背景下已描述了本发明的一些方面，但是这些方面也可表示根据对应方法的描述，其中，模块或装置对应于方法步骤或方法步骤的特征。类似地，在方法的背景下描述的方面也可通过对应模块或项目或对应设备的特征表示。通过(或使用)硬件设备(诸如例如，微处理器、可编程计算机或电子电路)可执行方法步骤中的一些或所有。在各种示例性实施方式中，最重要的方法步骤中的一个或多个可通过该装置执行。

在实施方式中，可编程逻辑设备(例如，现场可编程门阵列(fpga))可用于执行本文描述的方法的功能中的一些或所有。在实施方式中，fpga可结合微处理器操作以执行本文描述的方法中的一个。通常，优选地，通过一些硬件设备执行该方法。

为了便于解释且在所附权利要求中精确限定，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“向上”、“向下”、“上部”、“下部”、“往上”、“往下”、“前”、“后”、“背部”、“内部”、“外部”、“向内”、“向外”、“内部的”、“外部的”、“里面”、“外面”、“向前”和“向后”用于参考如在附图中显示的特征的位置而描述示例性实施方式的这些特征。

已出于示出和描述的目的而呈现对本发明中的具体示例性实施方式的以上描述。它们并非旨在穷尽或将本发明限于公开的精确形式，并且显而易见，根据上述教导，多种修改和变形是可能的。选出并描述了示例性实施方式是为了解释本发明的某些原理及其实际应用，从而使本领域其他技术人员能够做出并利用本发明的各种示例性实施方式及其各种替代和修改。本发明的范围旨在由所附权利要求书及其等同物来限定。