用于电动车辆的快速充电系统的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请基于并且要求享有2012年12月14日提交的美国临时专利申请序列号 No. 61/737, 260和2013年5月20日提交的美国专利申请序列号No. 13/898, 055的优先权， 其两者都W全文引用方式并入本文中。
[0003] 关于联邦资助的研究或开发的声明
[0004] 不适用
[0005] 联合研究协议的各方的名称 [000引 不适用
[0007] 光盘上提交材料的引用并入
[000引 不适用
技术领域
[0009] 本文中所描述和所要求保护的实施例总体设及用于同时对多个电动车辆的电池 进行充电的系统、设备和方法。更具体而言，本文中所描述的实施例中的至少一些实施例设 及用于使用液化天然气（本文中称为"LNG")或天然气广NG")作为能源来对独立于电网的 电动车辆进行充电的系统、设备和方法。
【背景技术】
[0010] 对全球气候变化的担忧和增加的汽油成本已重振公众对"绿色"技术的兴趣和需 求。电驱动系统在车辆中的使用具有便宜并且大幅度减少温室气体的排放的潜力。然而， 人们相信，在使电动车辆感觉像普通汽油动力车辆W前，电动车辆将绝不会成功。制造商已 开始解决此担忧。例如，当您使您的脚离开刹车时，一些电动汽车将"缓慢行进"，就像普通 汽车一样。除了给它普通车辆的感觉，没有理由该样做。
[0011] 电动车辆行业缺乏的一个方面是对电动车辆进行完全充电所需的时间。应当理 解的是，依赖于电网的现有充电系统（甚至被称为"快速"充电系统的那些充电系统）需要 =十（30)分钟或更长时间来对电动车辆进行完全充电。人们相信，直到可将电动车辆开到 服务站、插上插头W进行充电、刷信用卡、进去买一杯咖啡、出来、断开电动车辆并且把车开 走（就像您可W在普通车辆中做的那样），电动车辆才将获得公众的广泛接受。人们还相 信，现有充电系统因其对电网的严重依赖而不能W有成本效益的方式广泛实施。现有发电 和配电系统不能够提供相当数量的电动车辆的高峰时间充电。将需要扩充该发电和配电系 统。由于快速充电对电网造成极重负担，因此公共设施将很可能对每一次充电征收重大需 求附加费。
[0012] 因此，依赖于电网的现有充电系统存在至少两个缺陷：充电所需的时间和来自电 网的电的最终成本。本文中所公开和所要求保护的该快速充电系统解决该两个问题。
【发明内容】
[0013] 快速充电系统提供一种用于使用LNG或NG作为能源来同时对在很大程度上独立 于电网（用于对电动车辆进行充电的电力并不源自电网；然而，本文中所描述和所要求保 护的实施例的某些部件可由电网供电）的多个电动车辆的电池进行充电的方法。可有效地 提供针对正充电的单独的车辆的要求调整的DC充电电力。据估计，使用快速充电系统可在 不到10分钟内对具有85kWh的电池容量的车辆进行完全充电。
[0014] 在第一实施例中，提供一种电动车辆充电设施，所述电动车辆充电设施包括发电 部件、燃料部件和充电部件。所述发电部件产生DC电力，并且包括至少一个燃料电池。燃 料部件向发电部件供应燃料。充电部件电连接到发电部件，W用于使用DC电力对电动车辆 进行充电，并且充电部件包括至少一个客户充电站。
[0015] 在第二实施例中，提供一种电动车辆充电设施，所述动车辆充电设施包括发电部 件、燃料部件、充电部件和控制系统部件。发电部件产生DC电力，并且包括各自具有lOOkW 或W下的容量的多个聚合物电解质膜燃料电池。燃料部件向发电部件供应天然气。充电部 件电连接到发电部件，W用于使用DC电力同时对多个电动车辆进行充电，并且充电部件包 括多个客户充电站。控制系统部件包括处理器、数据存储器W及指令，所述指令存储在数据 存储器中并且可由处理器来执行，W顺序地激活多个燃料电池，W满足充电部件的能量需 求。
[0016] 在第=实施例中，提供一种电动车辆充电设施，所述电动车辆充电设施包括发电 部件、燃料部件和充电部件。发电部件产生DC电力，并且包括具有在约400kW与约500kW 之间的容量的至少一个燃料电池。燃料部件向发电部件供应天然气。充电部件电连接到发 电部件，W用于使用DC电力对电动车辆进行充电，并且包括至少一个客户充电站。发电部 件还包括用于将DC电力的至少一部分转换为AC电力的转换器。
[0017] 将包括上文和下文所述特征W及本领域中已知的其它特征的一些组合的其它实 施例视为落入权利要求内，即使在本文中未具体确定并且讨论该种实施例。
【附图说明】
[0018] 一旦考虑W下【具体实施方式】、所附权利要求和附图，本文中所描述和所要求保护 的实施例的该些和其它特征、方面、目标和优点将变得更好理解，其中：
[0019]图1是描绘快速充电系统的第一实施例的框图；
[0020] 图2是描绘第一实施例的交易启动过程的流程图；
[0021]图3是描绘第一实施例的气体流量缓冲过程的流程图；
[0022] 图4是描绘第一实施例的气体缓冲罐的压强监视过程的流程图；W及，
[0023] 图5是描绘交易监视和停止过程的流程图。
[0024] 应当理解的是，图未必按比例，并且实施例有时由图形符号、假想线、图解表示和 不连续视图示出。在某些情况下，可能已省略对于理解本文中所描述和所要求保护的实施 例没有必要或者使得其它细节难W察觉的细节。当然，应当理解的是，本文中所描述的发明 未必限于所示出的特定实施例。事实上，期望本领域技术人员可想出与本文中所示出和所 描述的实施例类似并且等效的若干替代配置，而不脱离权利要求的精神和范围。
[0025] 在图的W下【具体实施方式】中，将使用相似附图标记来指代不同图中的相似或类似 部件。
【具体实施方式】
[0026] 首先参考图1，框图描绘快速充电系统1的第一实施例。快速充电系统1包括四 个主要部件；自动化控制系统部件100、燃料部件200、发电部件300和充电部件400。自动 化控制系统部件100对系统进行控制。燃料部件200存储LNG并且W受控并且变化的速率 将其转换成将用于产生DC电力W对电动车辆进行充电的天然气。在替代实施例中，燃料部 件200可提供低压管道运输的NG，而非存储并且转换LNG。发电部件300使用来自燃料部 件200的天然气来W受控并且变化的速率产生用于充电部件400的DC电力302和由燃料 部件200使用的热水502,并且可选地产生可卖回到电网或出于其它目的在该设施处使用 的AC电力304。充电部件400是用于通过单独的客户充电站410A、410B将DC电力302分 配到客户的元件。
[0027] 自动化控制系统部件100对系统进行控制。在单独的客户充电站410A、410B处， 客户将选择充电时间，其中时间越短，价格越高。更特定而言，客户输入充电的时间和充电 量。例如，客户可选择15分钟的充电时间和车辆电池系统的总容量的80%的总充电。替代 地，可向客户呈现表示不同充电时间、不同总充电、不同充电速率和不同价格的多个充电选 项，客户可从中进行选择。从车辆到充电站410A、410B的连接插头将通信在充电开始之前 的车辆系统的充电电平W及车辆电池系统特性和能力。自动化控制系统100将登记客户支 付信息、充电量和充电速率，并且计算对于发电部件300用W产生对站处的所有车辆进行 充电所需的DC电力302所需的天然气273的体积W及产生该天然气273所必需的LNG的 量。更具体而言，自动化控制系统100计算在所选时间内对客户的电池进行充电所需的电 力的量。所需天然气273的体积是基于燃料电池310的效率和生产率。所需LNG的体积是 基于液化天然气-天然气快速转化器（本文中被称为"LNFT") 230的效率和生产率。
[002引 自动化控制系统100还控制并且监视