向多个电动车辆分配太阳能能量充电容量的方法和系统的制作方法

专利名称：向多个电动车辆分配太阳能能量充电容量的方法和系统的制作方法
技术领域：
本申请大体上包括与电动车辆的充电相关的方法、系统和器件。更具体地，但是不以限制的方式，本申请涉及与最优化从太阳能能源充电电动车辆相关的方法、系统和器件。
背景技术：
随着寻找更有环境意识的运输变化，电动车辆在数量上正在增加。在不远的未来，许多人将驾驶电动车辆去工作。然而当前的分配网络并不是为了大量的电动车辆的集中充电而设计。从太阳能面板或太阳能热发电机的本地产生可提供能减缓该问题的额外的充电容量。然而，典型地，办公室和停车库上没有用于太阳能面板的足够的屋顶面积以同时为所 有的雇员的电动车辆充电。因为这样，所以用于最优化利用从本地产生的太阳能电力和/或电网的充电容量的充电过程的系统和方法会在市场中找到需求。在这样的方案下，例如，清洁能量的有效率的使用能进一步提升，最优化数量的电动车辆能被充电，由这一服务所产生的收入能最大化。

发明内容
本申请由此描述了在充电系统中向多个电动车辆分配充电容量的方法，该充电系统包括在本地从太阳能能量(solar energy)产生的太阳能充电容量。在某些实施例中，该方法包括以下步骤确定用于多个电动车辆的所请求的充电，该所请求的充电包括将多个电动车辆的电池从当前充电状态充电到所希望的充电状态所要求的总能量；计算所请求的充电时间，该所请求的充电时间包括将多个电动车辆的电池从当前充电状态充电到所希望的充电状态所要求的总充电时间；计算太阳能充电容量，该太阳能充电容量包括通过太阳能产生的能量的充电系统的总充电容量；计算充电时间容量，该充电时间容量包括该充电系统的可用的充电时间；比较所请求的充电与太阳能充电容量；比较所请求的充电时间与充电时间容量；以及如果确定所请求的充电大于太阳能充电容量或者所请求的充电时间大于充电时间容量，则拍卖该太阳能充电容量给多个电动车辆的操作员。本申请还包括用于向多个电动车辆分配电池充电容量的系统。在示范性实施例中，该系统包括用于在本地产生太阳能能量的设备；用于在本地存储该在本地产生的太阳能能量的设备；用于充电电动车辆的电池的多个充电站；以及计算机实现的控制单元。该控制单元可以配置为基于预定的准则将多个电动车辆分组为拍卖组；为该拍卖组确定所请求的充电，该所请求的充电包括将该拍卖组的电动车辆的电池从当前充电状态充电到所希望的充电状态所要求的总能量；计算所请求的充电时间，该所请求的充电时间包括将拍卖组的电动车辆的电池从当前充电状态充电到所希望的充电状态所要求的总充电时间；计算太阳能充电容量，该太阳能充电容量包括通过在本地产生的太阳能能量的充电系统的总充电容量；计算充电时间容量，该充电时间容量包括该充电系统的可用的充电时间匕较所请求的充电与太阳能充电容量；比较所请求的充电时间与充电时间容量；以及如果通过发现所请求的充电大于太阳能充电容量或所请求的充电时间大于充电时间容量而确定容量短缺，则拍卖该太阳能充电容量给该拍卖组的电动车辆的操作员。当结合附图和所附的权利要求，通过检查以下的优选实施例的详细描述，本申请的这些和其他特征将变得明显。


通过结合附图仔细研究以下的本发明的示范性实施例的更详细的描述，将更完整地理解和意识到本发明的这些和其他特征，其中图I是根据本发明的实施例的某些方面的示范性充电系统的概略表示；
图2是图示根据本发明的示范性实施例的步骤的流程图；图3是图示根据本发明的示范性实施例的步骤的流程图；以及图4是根据本发明的实施例的某些方面的示范性充电系统的概略表示。
具体实施例方式参照图1，提供了根据本发明的示范性实施例的充电系统100的概略表示。该系统100可包括本地太阳能面板102或其他用于从太阳能能量产生能量的本地系统，例如太阳能热的热力引擎(solar thermal heat engine)。如所示的,该系统100可包括存储104 (例如电池或其他传统的设备)以及DC/AC转换器106。由太阳能面板102产生的电力可传送进传统的电气系统和器件，在本文将其称作电力组合器/控制器108。如所示的，电力组合器/控制器108也可包括从电网110输入的电力。电力组合器/控制器108接着可以从太阳能面板102、电网110或太阳能面板102和电网110的组合提供电力到多个充电站112。充电站112可以配置为充电电动车辆，如本文所使用的，其可包括电动车辆、插入式混合电动车辆、以及其他类型的需要充电的车辆。作为更加环境友好的运输变化，电动车辆在数量上正在不断增加。在不远的未来，许多人将驾驶电动车辆去工作。然而，如所述的，当前的分配网络没有为大量电动车辆的集中充电而设计。从太阳能面板的本地产生可提供能减缓这一问题的额外的充电容量。然而，典型地，办公室和停车库上没有用于太阳能面板的足够的屋顶面积以同时为所有雇员的电动车辆充电。因为这样，所以需要用于最优化利用来自在本地产生的太阳能电力和电网两者的充电容量的充电过程的系统和方法。在这样的方案下，例如，清洁能量的有效率的利用将进一步提升，充电的车辆数量能最优化，并且由提供这一服务所产生的收入能最大化。参照图2和图3，图示了一个这样的系统和方法。本领域技术人员将意识到与图2和图3相关地描述的过程是示范性的，并且提供了作为本发明可以实现的一种方式的例子，包括基本的和非基本的步骤两者。图2包括充电控制方法200的流程图，并且图3包括可用作在充电控制方法200内的子过程的拍卖方法300。如以下详细描述的，本领域的普通技术人员将意识到，可以开发算法、控制程序、逻辑流程图、和/或软件程序以监测、进行和管理本文所描述的方法、过程和子过程。这样的系统可包括监测有关的操作变量的多个传感器。这些硬件装置和系统可向传统的计算机实现的操作系统送出数据和信息并由该传统的计算机实现的操作系统控制和操纵。即，依照传统的设备和方法，操作系统可从系统获得数据、处理该数据、与该系统的操作员通信、和/或依照指令集或逻辑流程图来控制该系统的各种机械和电气装置，作为本领域的一个普通技术人员将意识到，可以使其为软件程序的一部分。图2和图3图示了可用于软件程序以实现本发明的某些方面的逻辑流程图。作为本领域的一个普通技术人员将意识到，该逻辑流程图可由操作系统实现和进行。在一些实施例中，该操作系统可包括任何适当的高供电固态开关装置。该操作系统可以是计算机；然而，这仅仅是本申请的范围内的示范性的适当的高供电控制系统。该操作系统也可以实现为单个专用集成电路，其具有用于整个的系统级控制的主要或中央处理器区段，以及专用于在该中央处理器区段的控制下进行各种不同的具体组合、功能和其他过程的单独的区段。本领域技术人员将意识到，该操作系统也可用各种单独的专用的或可编程的集成的或其他的电子电路或装置实现，例如包括离散元件电路或可编程逻辑装置等的硬接线电子或逻辑电路。该操作系统也可使用已合适地编程的通用计算机实现，例如微处理器或微控制器或其他处理器装置，例如CPU或MPU，单独地或者与一个或多个外围数据和信号处理装置 结合。通常，在其上有限状态机能实现该逻辑流程图的任何装置或类似装置可用作该操作系统。具体地参照图2，在第一步骤201中，充电系统100可监测是否有电动车辆需要登记。如果消费者要求辅助，则该步骤可通过传统的有关于监测商业的地点并提醒参与者的设备和方法来自动化地或其他地进行。如果“没有”电动车辆要求登记，则该系统可循环回到过程的开始，使得其保持对电动车辆的到达的监测。如果“有”电动车辆要求登记，则如所指示的，该系统可前进到步骤202。注意即使过程前进到后续的步骤，该过程中的某些步骤仍可以连续地进行。由于该系统可持续地监测额外的电动车辆是否已经到达，所以步骤201可配置为作为这些类型的步骤的一个而进行。在这种情况下，对于每个正到达的电动车辆，方法200可持续到所示的后续步骤，而且也监测其他正到达的车辆。在步骤202中，充电系统100可登记正到达的电动车辆(即需要由系统100充电 的那些电动车辆)。该步骤可包括请求并记录各种类型的对于下列的在以下更全面地描述的步骤必要的有关信息。因此，将意识到这可包括获取并记录一些或全部的下列类型的信息电动车辆的车主/操作员(在下文中为“电动车辆操作员”或“操作员”)、电动车辆的类型、要求充电的电池类型和模式、支付信息(例如电动车辆操作员的信用卡)、电池使用的历史、包括以前的在充电系统100中的充电事件、当前充电状态(在本文也称为“当前S0C’ )其表示电动车辆电池的当前充电或预充电状态、以及所希望的充电状态(本文也称为“所希望的S0C”)其表示在电动车辆由系统100充电后的所希望的充电或所希望的充电水平。将意识到电动车辆操作员可通过电子登记预登记许多有关信息，该许多信息可从在以前的访问或其他时记录的中央数据库中检索，或者所有的登记信息可在请求充电的实际时间搜集。此外，如以下详细解释的，那些电动车辆登记可分组进拍卖组。拍卖组可包括在某个预定的时间窗口内登记的或其他处于相似境遇的电动车辆，如以下所提供的，使得该组的电动车辆操作员可相对于彼此地投标，使得充电容量的不足被解决。而且，登记可包括关于要充电的电动车辆的近期可用性的信息，其也可称为“电动车辆可用性”。该信息可包括关于何时电动车辆可用于充电的时间限制和/或关于何时该充电需要完成的任何操作员规定的截止时间)。在一些实施例中，因为对于电动车辆的充电提供了较大的可用性的操作员的车辆可在低需求时期期间充电，所以这些操作员可接收到较低的充电价格。而且，在高需求时期期间可能要求需要立即充电的操作员支付附加费用。在登记过程期间，电动车辆操作员可提供联系信息(例如，电子邮件，短信或电话信息)使得充电系统100的操作员(或“系统操作员”)可联系电动车辆操作员关于将他/她的电动车辆移进充电站使得其可连接并开始充电。而且，如以下所提供的，可提供联系信息使得电动车辆的操作员可被联系并且在必需拍卖时提交投标。在其他实施例中，充电系统100的参与者在登记过程期间可从电动车辆操作员收集钥匙，使得该参与者可必要地将每个车移入或移出充电站。在一些实施例中，每个电动车辆操作员可选择所希望的S0C。在其他实施例中，系统100的操作员可定义限制从其中电动车辆操作员可选择的变化的规则。例如，系统100的操作员(或“系统操作员”)可设置限制每个电动车辆的电池可充电的程度的最大充电水平。在这种情况下，例如，该最大充电水平可设置在这样的水平，使得该充电系统100可将较大数量的车充电到小于满充电水平的水平而取代将少数车充电到满充电水平。在一个示 范性实施例中，例如，可使用80%的最大充电水平值。此外，在一些该类型的实施例中，电动车辆操作员可选择支付溢价(premium)使得他们的车充电到超过最大充电水平。在一些实施例中，如在以下更详细地解释的，该溢价可对应于从电网中吸取电力的成本。在步骤204中，给定在步骤202中记录的登记信息和其他有关信息，系统100可计算用于登记的电动车辆的所请求的充电。将意识到，所请求的充电可包括将所有的登记的电动车辆从当前SOC充电到所希望的SOC所要求的总电力。在步骤206中，给定在步骤202中记录的登记信息和其他有关信息，充电系统100可计算所请求的充电时间。将意识到，所请求的充电时间可通过计算充电每个电动车辆的给定的当前SOC的时间、所希望的S0C、以及与电动车辆的特定电池类型关联的充电性质和由特定的充电站112所使用的充电器的充电特性而确定。接着，所要求的总充电时间可通过将对于每个登记的车辆的所计算的充电时间相加而计算或准确地估算。此外，给定的所登记的电动车辆的数量将经常超过充电站的数量，该总的所要求的充电时间应该反映是否登记的电动车辆将能够同时充电或者是否一些电动车辆将必须等待充电站开放。将意识到，在确定该所请求的充电和所请求的充电时间时，可采用为登记的电动车辆组充电的某些充电最优化策略。在一个优选实施例中，将意识到通过使用提高有效的/有效率的充电操作的算法，该充电操作可最优化或至少改进。用这种方式，在典型的充电系统中的可用的充电站处可充电的电动车辆的数量能最大化或者至少增加，而且用于充电所花费的太阳能能量最小化或者至少更有效率地使用。例如，以下描述了一种能用于最优化(或者，根据某些准则至少使得更有效率)车辆充电操作的算法。更具体地，将意识到下列算法可用于最大化或增加充电系统100能够服务的车辆的数量，而且最小化或减小从太阳能所产生的能量供应吸取的电力，使得其被有效率地使用。图4提供了可用于最优化或更有效率的充电结果的电动车辆充电系统的概略设计。本领域的普通技术人员将意识到本发明可采用其他算法或可使用充电最优化策略和系统。一阶充电状态(SOC)式子( I ) SOC ( t ) =SOCo+-f ibat(f)dt
Qbat Jt°
写为离散形式
权利要求
1.一种在包括从太阳能能量在本地产生的太阳能充电容量的充电系统中向多个电动车辆分配充电容量的方法，所述方法包括以下步骤 为所述多个电动车辆确定所请求的充电，所述所请求的充电包括将所述多个电动车辆的电池从当前充电状态充电到所希望的充电状态所要求的总能量； 计算所请求的充电时间，所述所请求的充电时间包括将所述多个电动车辆的所述电池从所述当前充电状态充电到所述所希望的充电状态所要求的总充电时间； 计算所述太阳能充电容量，所述太阳能充电容量包括通过所述在本地产生的太阳能能量的所述充电系统的总充电容量； 计算充电时间容量，所述充电时间容量包括所述充电系统的可用充电时间； 比较所述所请求的充电与所述太阳能充电容量； 比较所述所请求的充电时间与所述充电时间容量；以及 如果通过发现所述所请求的充电大于所述太阳能充电容量或者所述所请求的充电时间大于所述充电时间容量而确定容量短缺，则拍卖所述太阳能充电容量给所述多个电动车辆的操作员。
2.根据权利要求I所述的方法，还包括基于预定的准则将所述多个电动车辆分组为拍卖组的步骤； 其中，所述拍卖所述太阳能充电容量的步骤包括向所述拍卖组拍卖所述太阳能充电容量。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，通过其将电动车辆分组的所述预定的准则包括所述电动车辆到达所述充电系统的时间，其中基于每个电动车辆是否在预定的时间窗口内到达所述充电系统而将所述电动车辆分组在拍卖组内；以及 其中所述充电时间容量计算基于所述充电系统的操作小时、在所述充电系统中的充电站的数量、以及为所述拍卖组内的每个所述电动车辆充电的可用性。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括登记每个所述电动车辆的步骤； 其中，对于每个电动车辆，登记包括收集指示在其中所述电动车辆可用于充电的所述时间段的操作员规定的充电截止时间；以及 其中所述充电时间容量计算包括考虑所述操作员规定的充电截止时间。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述登记步骤包括为所述拍卖组中的每个所述电动车辆收集以下类型的信息所述电动车辆所使用的电池类型、用于所述电池类型的充电特性、来自于所述操作员的支付信息、所述当前充电状态、所述所希望的充电状态、以及所述操作员的通信信息；以及 其中所述通信信息包括可以联系所述操作员的至少一种方式以及在拍卖步骤期间所述操作员计划提交投标的方式。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述通信信息包括电子邮件地址和智能电话号码的至少一个。
7.根据权利要求2所述的方法，其中所述拍卖所述太阳能充电容量的步骤包括从所述拍卖组中的所述电动车辆的所述操作员的每个征集投标；以及其中所述投标与来自所述太阳能充电容量的每单位能量的价格相关。
8.根据权利要求2所述的方法，其中所述充电系统的系统操作员定义小于每个待充电电池的完全充电水平的最大所希望的充电状态。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括以下步骤 询问所述电动车辆的所述操作员，他们是否想要支付增加的费用以超过所述最大所希望的充电状态；以及 仅允许那些选择支付所述增加的费用的操作员能超过所述最大所希望的充电状态的水平而为他们的电动车辆的电池充电。
10.根据权利要求2所述的方法，其中所述拍卖所述太阳能充电容量的步骤包括从所述拍卖组中的所述电动车辆的所述操作员的每个征集投标；以及其中所述投标与每单位充电时间的价格相关，其中在所述单位充电时间期间用于所述充电的所述能量从所述太阳能·充电容量中导出。
11.根据权利要求2所述的方法，其中所述拍卖所述太阳能充电容量的步骤包括以下步骤 确定解决所述太阳能充电容量或所述充电时间容量的任一个或这两者的所述容量短缺的拍卖参数； 将所述拍卖参数通信到所述拍卖组内的每个操作员并从所述拍卖组内的每个操作员征集投标； 从所述拍卖组内的所述操作员接收投标；以及 基于所述所接收的投标，确定所述容量短缺是否以所希望的方式整体地或部分地解决。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括以下步骤 如果确定所述所接收的投标没有以所希望的方式整体地或部分地解决所述容量短缺，则选择并完成以下工序集的一个 a)使用所述相同的拍卖参数和所述相同的拍卖组，从所述拍卖组征集修正的投标； b)使用所述相同的拍卖组，确定修改的拍卖参数并依照所述修改的拍卖参数从所述拍卖组征集投标；以及 c)使用所述拍卖组的子组再次进行所述拍卖过程，其中所述拍卖组的所述子集包括子组，所述子组的成员被确定为在原始拍卖过程中提交了失败的投标；其中用于所述子组的所述拍卖过程包括所述相同的拍卖参数或者修改的拍卖参数。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括以下步骤 如果确定所述所接收的投标以所希望的方式整体地或部分地解决了所述容量短缺，则接着完成以下的步骤 基于所述所接收的投标和所述拍卖参数从所述拍卖步骤确定获胜的投标； 基于所述投标额确定施加到用于在所述充电系统处充电的所述获胜的投标的每个所述电动车辆的费用； 将所述获胜投标的所述电动车辆的所述电池充电到所述所希望的充电状态；以及 基于所述所确定的费用从所述获胜的投标的所述操作员收集支付。
14.根据权利要求2所述的方法，其中所述充电系统还包括电网充电容量，其配置为使得所述充电系统也能用从所述电网吸取的能量而作用于充电电动车辆； 其中第一费用包括从所述太阳能充电容量为电动车辆充电的费用，并且所述第二费用包括从所述电网充电容量为电动车辆充电的费用； 其中所述第一费用小于所述第二费用；以及 其中所述拍卖所述太阳能充电容量的步骤包括使所述拍卖组内的所述操作员投标每个愿意为使得用从所述太阳能充电容量导出的能量充电他们的电动车辆的权利而支付的所述第一费用之上的溢价。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述拍卖所述太阳能充电容量的步骤包括使所述拍卖组中的所述电动车辆的所述操作员在这样近似地定义的费用范围内投标，即在低端点上由与从所述太阳能充电容量充电所述电动车辆关联的所述第一费用定义，并且在较高端点上由与从所述电网充电容量充电所述电动车辆关联的所述第二费用定义。
16.根据权利要求11所述的方法，其中所述充电系统还包括电网充电容量，其配置为使得所述充电系统还能用从所述电网吸取的能量而作用为充电电动车辆； 还包括以下步骤 基于所述所接收的投标和所述拍卖参数从所述拍卖步骤确定获胜的投标和失败的投标；以及 对于所述失败的投标，询问所述相应的操作员他们是否想要用从所述电网充电容量吸取的能量为他们的电动车辆充电。
17.根据权利要求2所述的方法，其中所述充电系统包括用于存储在本地产生的太阳能能量的本地存储装置；以及 其中基于以下来计算所述太阳能充电容量存储在所述本地存储装置中的能量的量、由所述充电系统当前在本地产生的太阳能能量、以及在不远的未来期望在预定的时间段由所述充电系统产生的太阳能能量。
18.根据权利要求17所述的方法，其中在不远的未来期望在所述预定的时间段由所述充电系统产生的所述太阳能能量基于历史气候和季节数据、当前天气状况、在不远的未来在所述预定的时间段上的可预测的天气状况、以及历史太阳能能量产生记录而计算。
19.一种用于向多个电动车辆分配电池充电容量的系统,所述系统包括 用于在本地产生太阳能能量的设备； 用于在本地存储所述在本地产生的太阳能能量的设备； 用于充电所述电动车辆的电池的多个充电站；以及 计算机实现的控制单元； 其中所述控制单元配置为 基于预定的准则将多个电动车辆分组为拍卖组； 确定用于所述拍卖组的所请求的充电，所述所请求的充电包括将所述拍卖组的所述电动车辆的所述电池从当前充电状态充电到所希望的充电状态所要求的总能量； 计算所请求的充电时间，所述所请求的充电时间包括将所述拍卖组的所述电动车辆的所述电池从所述当前充电状态充电到所述所希望的充电状态所要求的总充电时间； 计算所述太阳能充电容量，所述太阳能充电容量包括通过所述在本地产生的太阳能能量的所述充电系统的总充电容量； 计算充电时间容量，所述充电时间容量包括所述充电系统的可用充电时间； 比较所述所请求的充电与所述太阳能充电容量；比较所述所请求的充电时间与所述充电时间容量；以及 如果通过发现所述所请求的充电大于所述太阳能充电容量或者所述所请求的充电时间大于所述充电时间容量而确定容量短缺，则拍卖所述太阳能充电容量给所述拍卖组的所述电动车辆的操作员。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述控制单元还配置为使得所述太阳能充电容量的所述拍卖包括从所述拍卖组内的所述电动车辆的所述操作员的每个电子征集投标；并且其中所述投标与来自所述太阳能充电容量的每单位能量的价格相关；以及 其中基于以下计算所述太阳能充电容量存储在所述本地存储装置中的能量的量、本地太阳能能量产生的当前水平、以及在不远的未来在预定的时间段上本地太阳能能量产生的期望水平。
21.根据权利要求19所述的系统，其中所述控制单元还配置为 确定解决所述太阳能充电容量或所述充电时间容量的任一个或这两者的所述容量短缺的拍卖参数； 将所述拍卖参数电子通信到所述拍卖组内的所述操作员的每个并从所述拍卖组内的所述操作员的每个征集投标； 从所述拍卖组内的所述操作员电子接收投标；以及 基于所述所接收的投标，确定所述容量短缺是否以所希望的方式整体地或部分地解决。
22.根据权利要求19所述的系统，还包括电网连接，其中所述电网连接包括电网充电容量，其配置为使得所述充电系统还用从所述电网吸取的能量作用为充电电动车辆； 其中所述控制单元配置为使得 第一费用包括用于从所述太阳能充电容量为电动车辆充电的费用，并且第二费用包括用于从所述电网充电容量为电动车辆充电的费用； 其中所述第一费用小于所述第二费用；以及 所述太阳能充电容量的所述拍卖包括从所述拍卖组内的所述操作员征集与每个愿意为使得用从所述太阳能充电容量导出的能量充电他们的电动车辆的权利而支付的所述第一费用之上的溢价相关的投标。
全文摘要
本发明的名称是“向多个电动车辆分配太阳能能量充电容量的方法和系统”。一种在包括在本地产生的太阳能充电容量的充电系统中向电动车辆分配充电容量的方法。该方法可包括为多个电动车辆确定所请求的充电，计算所请求的充电时间，该太阳能充电容量包括通过太阳能产生的能量的充电系统的总充电容量；计算充电时间容量，该充电时间容量包括充电系统的可用充电时间；比较所请求的充电与太阳能充电容量；比较所请求的充电时间与充电时间容量；并且如果确定所请求的充电大于太阳能充电容量或者所请求的充电时间大于充电时间容量，则向多个电动车辆的操作员拍卖该太阳能充电容量。
文档编号H02J7/00GK102738864SQ20121020210
公开日2012年10月17日 申请日期2012年4月6日 优先权日2011年4月8日
发明者A·安萨里, K·J·凯德 申请人:通用电气公司