多插口车辆充电装置及控制策略的制作方法

本公开涉及一种用于电气化车辆的充电装置和系统。

背景技术：

当前的车辆充电装置和系统缺乏用于处理具有不同荷电状态的多个电气化车辆的可接受的效率。例如，当前的车辆充电装置和系统可能不以优化与多个电气化车辆通信的充电装置和系统的电源的方式向相应的车辆分配功率。包括附加的充电装置和系统以更好地优化充电功率在经济上可能是不可行的。

技术实现要素：

一种车辆充电站包括充电线和控制器。充电线中的每一者包括与车辆配合的电连接器。控制器被编程为响应于在相同时间段内检测到所述充电线中的第一有效充电线具有的电流汲取变化大于所述充电线中的第二有效充电线，增加提供给所述充电线中的所述第一有效充电线的功率。所述控制器还可以被编程为响应于在另一相同时间段内检测到所述充电线中的所述第一有效充电线具有的持续有效持续时间小于所述充电线中的所述第二有效充电线，增加提供给所述充电线中的所述第一有效充电线的功率。控制器还可以被编程为响应于检测到与充电线中的第一有效充电线配合的第一车辆相关联的第一荷电状态小于与充电线中的第二有效充电线配合的第二车辆相关联的第二荷电状态，增加提供给充电线中的第一有效充电线的功率。电连接器中的每一者都可以包括电子器件，所述电子器件与车辆的控制单元接口介接以识别车辆的工况。控制器还可以被编程为执行可变充电算法或优先级算法中的一者。所述算法可操作以基于连接到充电站的时间量、接入充电站所支付的价格或荷电状态来识别电连接器中的每一者的可变电荷分配。所述站还可以包括与充电线和控制器通信的电源。控制器还可以被编程为根据由检测到的车辆状况定义的优先级列表来引导电源向充电线中的有效充电线可变地输出功率。

一种车辆充电站包括充电线和控制器。充电线中的每一者包括与车辆配合的电连接器。所述控制器被编程为响应于检测到描述通过所述充电线中的有效充电线到对应车辆的功率流的参数，改变所述充电线中的所述有效充电线的充电电流，以根据应用于所述参数的预定义规则集对所述对应车辆的充电进行优先级排序。控制器还可以被编程为响应于识别一些对应车辆已经支付费用以提高其优先级的数据，增加一些对应车辆的充电电流。控制器还可以被编程为向对应车辆的用户输出关于充电优先级变化的通知。控制器还可以被编程为根据车辆到达的顺序对对应车辆的充电进行优先级排序。控制器还可以被编程为根据对应车辆的荷电状态数据对对应车辆的充电进行优先级排序。所述站可以包括与充电线和控制器通信的能量源，并且可以包括用于存储分配给第一车辆但未被使用的通过电流(passdowncurrent)的通过电流池。控制器还可以被编程为引导能量源以将存储的通过电流输出到第二车辆。

一种车辆充电站包括充电线和控制器。充电线中的每一者包括与车辆配合的电连接器。控制器被编程为响应于在相同时间段内检测到所述充电线中的第一有效充电线具有的持续有效持续时间小于所述充电线中的第二有效充电线，增加提供给充电线中的第一有效充电线的功率。控制器还可以被编程为响应于在另一相同时间段内检测到所述充电线中的第一有效充电线具有的电流汲取变化大于所述充电线中的第二有效充电线，增加提供给所述充电线中的所述第一有效充电线的功率。控制器还可以被编程为响应于检测到与充电线中的第一有效充电线配合的第一车辆相关联的第一荷电状态小于与充电线中的第二有效充电线配合的第二车辆相关联的第二荷电状态，增加提供给充电线中的第一有效充电线的功率。控制器还可以被编程为估计连接到充电线中的第一有效充电线中的第一车辆和连接到充电线中的第二有效充电线中的第二车辆中的每一者的荷电状态(soc)，将soc值输入到可变电荷分配算法中以计算到第一车辆和第二车辆的电荷分配输出，并且基于计算的电荷分配输出来输出充电命令以将一定量的电荷引导到第一车辆和第二车辆中的每一者。控制器还可以被编程为将检测到的车辆到达时间和检测到的车辆支付类别输入到优先级算法中，以识别连接到充电线中的一个的第一车辆和第二车辆中的每一者的优先级点值。控制器还可以被编程为基于优先级点值的总数输出包括电荷量的充电命令。控制器还可以被编程为以间隔开的间隔检测附加的电流汲取，并且更新输入到可变电荷分配算法中的soc值，以基于以间隔开的间隔改变soc值来输出后续的充电命令。控制器还可以被编程为直接存储分配给第一车辆但未被使用的通过电流，并且将存储的通过电流的输出引导到第二车辆。

附图说明

图1是示出车辆充电装置和系统的示例的框图。

图2是示出车辆高电压电池单元的充电特性的示例的曲线图。

图3是示出基于检测到的车辆状况计算的车辆优先级列表的示例的图表。

图4是示出用于车辆充电装置的控制策略的一部分的示例的流程图。

具体实施方式

本文中描述了本公开的实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅是示例，并且其他实施例可以采取各种和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能会被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为是限制性的，而是仅作为教导本领域技术人员以不同方式采用本公开的代表性基础。如本领域一般技术人员将理解，参考任何一个附图示出并描述的各个特征可以结合一个或多个其他附图中示出的特征以产生未明确示出或描述的实施例。所示特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各个组合和修改可以用于特定应用或实现方式。

图1是示出用于电气化车辆的充电装置系统(总体称为充电装置50)的示例的框图。充电装置50在本文也可以被称为充电站。充电装置50包括与一个或多个连接器56电连通的能量源54，以向充电装置传递能量。能量源54可以是诸如电网和充电装置50之间的接口或者诸如电池的能量储存器。

能量源54可以包括功率转换电子器件，以将能量转换成用于连接到充电装置50的电气化车辆的适当介质。一个或多个连接器56中的每一者可以是用于电气化车辆的连接器或插头。例如，一个或多个连接器56中的每一者可以是高电压插头。一个或多个连接器56中的每一者可以被访问以连接到停放在例如相邻停车位(诸如多个停车位57中的一个)中的车辆。图1示出了具有包括第一车辆59a、第二车辆59b、第三车辆59c和第四车辆59d的多个电气化车辆的示例。每个车辆可以包括车辆控制器61和高电压电池63。车辆控制器61中的每一者可以与相应车辆的部件通信，以传输包括与相应的高电压电池63的通信的信息和命令。虽然在图1中示出了四个车辆和四个停车位57，但是可以设想，充电装置50可以包括适当数量的一个或多个连接器56以与更少或更多的车辆一起操作。

可选地，一个或多个连接器56中的每一者可以用无线能量传输单元代替，以例如经由电磁能量传输将能量无线传输到包括接收无线能量传输的部件的电气化车辆。一个或多个电缆58可以选择性地将能量传递到相应的连接器56，用于对与所述连接器连接的电气化车辆充电。一个或多个电缆58中的每一者在本文也可以称为充电线。一个或多个电缆58中的每一者还可以传递与由一个或多个连接器56获得的连接车辆的状况相关的电气化车辆信号。

充电装置控制器62可以电连接到能量源54和一个或多个连接器56中的每一者。充电装置控制器62可以从一个或多个连接器56中的每一者接收信号，并且选择性地将能量源54输出的能量引导到一个或多个连接器56中的每一者，以用于对与所述连接器连接的相应车辆充电。例如，一个或多个连接器56中的相应一个连接器可以包括电子器件和编程，以帮助获得或估计与所述连接器连接的电气化车辆的高电压电池的荷电状态(soc)，并将soc信息发送到充电装置控制器62。在一个示例中，相应车辆的车辆控制器61可以估计相应高电压电池63的soc并且将soc信息提供给充电装置控制器52。在另一示例中，充电装置控制器62可以基于在与相应连接器56连接时最初流向相应车辆的电荷量来估计相应车辆的soc。

如下文进一步描述的，充电装置控制器62可以基于接收到的信息和充电装置控制器62中包括的算法，引导能量源54向一个或多个连接器56中的相应一个连接器输出能量。替代地，充电装置控制器62可以基于高电压电池趋势图和流过一个或多个连接器56的相应的一个连接器检测到的电荷量来估计与所述连接器连接的电气化车辆的高电压电池的soc。

作为另一示例，一个或多个连接器56中的每一者可以包括电子器件和编程以识别时间事件，识别来自充电装置50的输出电压和电流，识别最小输出功率，并与相应车辆通信以识别车辆工况。替代地，充电装置控制器62可以与发射器/接收器66通信，以与相应的车辆无线通信。诸如，发射器/接收器66可以连接到检测到的通信单元，诸如通信单元68。通信单元68可以包括电子器件，所述电子器件与相应车辆的车辆控制器61通信以识别与再充电相关的车辆状况。通信单元68可以在相应车辆上，或者可以是相应车辆的乘客的移动装置。在这个示例中，移动装置可以连接到车辆控制器61，以获得与车辆状况相关的信息，并且经由发射器/接收器66将所述信息传输到充电装置控制器62。

充电装置控制器62可以包括编程以基于识别的或预定的状况来引导可变的电荷分配。例如，可变分配算法可操作以基于每个电气化车辆的电流汲取变化的函数(以识别到100％soc的增量)、自插电以来的时间量以及其他优先级因素来识别电荷的可变分配。响应于接收到包括所识别或预定状况的信号，充电装置控制器62可以指示能量源54经由一个或多个连接器56向相应车辆中的每一者都输出可变的电荷量。

例如，充电装置控制器62可以与一个或多个电气化车辆通信，每个电气化车辆连接到一个或多个连接器56中的一个连接器。充电装置控制器62可以获得与连接到一个或多个连接器56中的一个连接器的每个电气化车辆的高电压电池63相关的soc信息。然后，可以将这些soc值输入到算法(诸如可变分配算法)中，以识别用于分配到每个车辆的电荷量。此外，可以基于针对每个电气化车辆接收的连续更新的soc值并且基于到达或离开充电装置50的车辆，以用于分配到每个车辆的电荷量来更新电荷分配算法。在一个示例中，可变分配算法可以基于车辆到达充电装置50的时间来输出用于分配的电荷量。在这个示例中，在第二车辆到达之前到达充电装置50的第一车辆可以从充电装置50接收更大的电荷量分配。

在另一示例中，充电装置控制器62可以包括优先级算法，以识别到连接到充电装置50的一个或多个车辆的电荷分配的优先级。如下面进一步描述的，优先级算法可以基于检测到的车辆状况向一个或多个车辆中的每一者分配值并因此向一个或多个车辆中的每一者分配优先级。检测到的车辆状况的示例包括连接到充电装置50的时间量、为访问充电装置50而支付的价格以及连接到充电装置50的车辆的soc。

图2是示出车辆电池单元的充电特性的示例的曲线图，通常称为趋势图100。x轴104表示以小时为单位的充电时间。第一y轴106表示以伏特为单位的电池单元电压。第二y轴108表示以百分比表示的电池单元充电容量。第三y轴110表示以毫安为单位的充电电流。第一曲线120表示用于高电压电池单元的示例的充电电流。第二曲线122表示高电压电池单元的示例的充电容量。第三曲线124表示高电压电池单元的示例的充电电压。

第一曲线120、第二曲线122和第三曲线124中的每一者示出了示例高电压电池单元的示例充电特性。趋势图100中示出的趋势通常可应用于高电压电池单元的其他示例。关于第一曲线120、第二曲线122和第三曲线124，提供给示例性高电压电池单元的充电电流在经过约1.6小时之后下降，充电容量约等于80％，并且充电电压约等于4.2伏。基于趋势图100的趋势，充电装置控制器62可估计与其连接的相应高电压电池的soc。然后，所述估计的soc可以被输入到本文描述的一个算法中，以识别到相应的高电压电池的电荷分配量。

图3是示出基于检测到的车辆状况和算法计算的车辆优先级列表的示例的图表，通常称为优先级图表200。行202涉及第一车辆，行204涉及第二车辆，行206涉及第三车辆，并且行208涉及第四车辆。列220涉及由相应车辆获得的优先级点的总数，列224涉及基于累积优先权点的车辆优先级位置，列228涉及来自能源的分配电流量，列232涉及来自能源的利用电流量，并且列236涉及通过电流值。

控制器(诸如充电装置控制器62)可以包括程序和算法，以基于检测到的与充电装置(诸如充电装置50)电连通的车辆状况来创建优先级图表200。例如，可以基于检测到的车辆状况来识别值并将其与连接到充电装置的每个车辆相关联。针对每个车辆识别的每个值可以分别加在一起，以获得列220的优先级点值，以确定列224中每个相应车辆的优先级位置。

在图3所示的示例中，第一车辆被分配优先级点值500，第二车辆被分配优先级点值450，第三车辆被分配优先级点值325，并且第四车辆被分配优先级点值225。

在一个示例中，用于识别列220的优先级点的值的等式可以如下所示：

{a*[(到达顺序)-(充电装置连接器数量)]+b*[(当前充电电流/峰值充电电流²)]}*[c*(基于费用支付类别的优先级)]

a、b和c可以是标量，所述标量可以被调节以相对于所识别的电荷分配改变每个车辆状况的权重。优先级图表200涉及具有用于对车辆进行充电的最大输出120a的充电装置(参见列228中识别的总数)。分配的电流值48、30、24和12示出在列228中，而利用的电流值45、33、21和15示出在列232中。在列236中示出了通过电流值3、0、3和0。这些通过电流值表示与车辆利用的电荷量相比的分配给车辆的电荷量的增量。例如，第一车辆在列228中被分配48a的分配电流，但是仅利用如在列232中所示的45a，从而导致3a的通过电流值。3a的通过电流值可以存储在池中以供其他车辆访问。由于连接到充电装置50的其他车辆可以利用被识别为未被使用或过量的功率，因此使用通过电流池可以有助于促进充电装置50的更高效的操作策略。可选地，通过电流池可以具有存储在其中的可访问能量，以供连接到充电装置50的车辆使用。

列220的优先级点值可以通过优先级算法并基于诸如车辆到达顺序、车辆soc和费用支付类别的车辆状况来计算。优先级算法可以检测连接到充电装置的车辆的状况，并计算与检测到的状况相关联的点值。例如，车辆到达顺序可以转换为第一次到达200点、第二次到达150点、第三次到达100点和第四次到达50点。检测或估计的车辆牵引电池soc可转换为0％至25％soc下的200点，26％至50％soc下的150点，51％至75％soc下的100点，以及76％至100％soc下的50点。75％至100％的soc可以被识别为在涓流充电阶段中的车辆。被识别为在涓流充电阶段中的车辆可以接收负优先级点，以减小总优先级点值，使得具有较少soc的其他车辆接收更大量的充电。费用支付类别可以包括转换为25分的经济类别、转换为75分的标准类别和转换为100分的优质类别。费用支付类别中的每个可以与不同的支付相关联，其中优质类别大于标准类别，标准类别大于经济类别。

在这个示例中，第一车辆首先到达，具有0％和25％之间的soc，并且已经支付包括在优质类别中的费用，相当于500的优先级点总数。第二车辆第二到达，具有0％和25％之间的soc，并且已经支付包括在优质类别中，相当于450的优先级点总数。第三车辆第三到达，具有26％和50％之间的soc，并且已经支付包括在标准类别中，相当于325的优先级点总数。第四车辆第四到达，具有51％和75％之间的soc，并且已经支付包括在标准类别中，相当于225的优先级点总数。

基于优先级点总数，控制器可以分配用于第一车辆的电流48a、用于第二车辆的电流的30a、用于第三车辆的电流24a和用于第四车辆的电流12a，如在列228中所示。如列232所示，每个车辆可以利用一定量的分配电流。在列236中表示分配的电流和利用的电流之间的差值，并将其识别为连接到充电装置50的车辆可访问的通过电流池的通过电流，以促进充电装置50的高效操作。

图4是示出用于车辆充电装置的控制策略的示例的流程图，所述控制策略总体上被称为控制策略300。控制器(诸如充电装置控制器62)可以使用控制策略300来识别从充电装置(诸如充电装置50)到与所述充电装置连接的车辆的电荷分配。在操作304中，充电装置的一个或多个连接器可以连接到邻近充电装置停放的对应的一个或多个车辆。例如，与能量源54和充电装置控制器62电连通的一个或多个连接器56可以连接到停放在多个停车位57中的一个中的车辆中的一个。

在操作306中，控制器可以识别用于一个或多个车辆中的每一者的预选工况的值。例如，控制器可以通过将一个或多个连接器连接到一个或多个车辆中的每一者来访问一个或多个车辆中的每一者。控制器可以访问或检测例如与车辆soc、充电站到达时间、为访问充电装置而支付的价格、忠诚度计划或其他预选工况相关的信息。控制器还可以访问或检测后续操作中的信息，以基于例如改变的车辆soc或其他车辆的到达/离开时间来提供电荷输出的更新的方向。控制器可以向用户装置(诸如车载计算机或移动装置)发送通知，指示车辆优先级指定的改变。例如，连接到充电装置的第一车辆可能已经累积了足以成为第一优先级的优先级点总数。随后，第二车辆可以在稍后的时间与充电装置连接，并且累积大于第一车辆的优先级点总数的优先级点总数。在这个示例中，控制器可以向用户装置发送通知，所述通知指示优先级的改变并且提供增加费用金额以保持为第一优先级的选项。

在操作308中，可以将所访问或检测到的信息输入到包括一个或多个算法的控制器中。一个或多个算法可以计算从能量源向连接到充电装置的一个或多个车辆的电荷分配量。例如，一个或多个算法可以包括可变分配算法和/或优先级算法。可变分配算法和优先级算法可以一起操作以识别要从能量源分配的电荷量，或者可以单独和分开操作。

可变分配算法可以基于例如检测到的或估计的soc、从连接到充电装置的相应车辆起经过的时间量以及车辆到达等级来计算分配到连接到充电装置的每个车辆的电荷量。优先级算法可以基于连接到充电装置的相应车辆的检测状况来计算上面讨论的优先级点值。

在操作310中，控制器可以向充电装置输出命令，以基于一个或多个算法的计算，可变地向与能量源电连通的每个车辆输出电荷量。控制策略300可操作以连续地与连接到充电装置的车辆交互以输出更新的电荷分配命令。例如，在操作310之后，控制策略300可以返回到操作306以获得与连接到充电装置的车辆的状况相关的更新信息。返回到操作306可以基于例如经过预定时间量或检测到一个或多个触发事件(诸如另一车辆的到达)。

可选地，充电装置可以通过使用如上文所描述的通过电流池而增加或减少电荷输出量。

用在说明书中的词语是描述性词语，而不是限制性的词语，并且应理解，可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下做出各种改变。如前所述，各种实施例的特征可进行组合以形成可能未明确描述或示出的本发明的另外的实施例。虽然各种实施例就一个或多个期望特性而言可能已经被描述为相对于其他实施例或现有技术实现方式提供优点或者是优选的，但是本领域一般技术人员认识到，可以折衷一个或多个特征或特性以实现期望的整体系统属性，这取决于具体应用和实现方式。这些属性可以包括但不限于：成本、强度、耐久性、生命周期成本、适销性、外观、包装、尺寸、可服务性、重量、可制造性、易组装性等。因此，相对于一个或多个特性描述为不如其他实施例或现有技术实现方式理想的实施例处在本公开的范围内并且对于特定应用来说可能是希望的。

根据本发明，提供了一种车辆充电站，所述车辆充电站具有充电线，其各自包括与车辆配合的电连接器和控制器，所述控制器被编程为响应于在相同时间段内检测到所述充电线中的第一有效充电线具有的电流汲取变化大于所述充电线中的第二有效充电线，增加提供给所述充电线中的第一有效充电线的功率。

根据实施例，所述控制器还被编程为响应于在另一相同时间段内检测到所述充电线中的第一有效充电线具有的持续有效持续时间小于所述充电线中的第二有效充电线，增加提供给充电线中的第一有效充电线的功率。

根据实施例，控制器还被编程为响应于检测到与所述充电线中的第一有效充电线配合的第一车辆相关联的第一荷电状态小于与所述充电线中的第二有效充电线配合的第二车辆相关联的第二荷电状态，增加提供给所述充电线中的第一有效充电线的功率。

根据实施例，电连接器中的每一者都包括电子器件，所述电子器件与车辆的控制单元接口介接以识别车辆的工况。

根据实施例，其中所述控制器还被编程为执行可变充电算法或优先级算法中的一者，其中所述算法操作以基于连接到所述充电站的时间量、访问所述充电站所支付的价格或荷电状态来识别到电连接器中的每一者的可变电荷分配。

根据实施例，本发明的特征还在于与所述充电线和所述控制器通信的电源，其中所述控制器还被编程为根据由检测到的车辆状况定义的优先级列表来引导所述电源向所述充电线中的有效充电线可变地输出功率。

根据本发明，提供了一种车辆充电站，所述充电站具有充电线，其各自包括与车辆配合的电连接器和控制器，所述控制器被编程为响应于检测到描述通过所述充电线中的有效充电线到对应车辆的功率流的参数，改变所述充电线中的所述有效充电线的充电电流，以根据应用于所述参数的预定义规则集对所述对应车辆的充电进行优先级排序。

根据实施例，控制器还被编程为响应于识别一些对应车辆已经支付费用以提高其优先级的数据，增加一些对应车辆的充电电流。

根据实施例，控制器还被编程为向对应车辆的用户输出关于充电优先级的改变的通知。

根据实施例，控制器还被编程为根据车辆到达的顺序对对应车辆的充电进行优先级排序。

根据实施例，控制器还被编程为根据对应车辆的荷电状态数据对对应车辆的充电进行优先级排序。

根据实施例，本发明的特征还在于与所述充电线和控制器通信的能量源，并且还包括用于存储分配给第一车辆但未被使用的通过电流的通过电流池，其中控制器还被编程为引导所述能量源将存储的通过电流输出到第二车辆。

根据本发明，提供了一种车辆充电站，所述车辆充电站具有充电线，其各自包括与车辆配合的电连接器和控制器，所述控制器被编程为响应于在相同时间段内检测到所述充电线中的第一有效充电线具有的持续有效持续时间小于所述充电线中的第二有效充电线，增加提供给充电线中的第一有效充电线的功率。

根据实施例，控制器还被编程为响应于在另一相同时间段内检测到所述充电线中的第一有效充电线具有的电流汲取变化大于所述充电线中的第二有效充电线，增加提供给所述充电线中的第一有效充电线的功率。

根据实施例，控制器还被编程为响应于检测到与所述充电线中的第一有效充电线配合的第一车辆相关联的第一荷电状态小于与所述充电线中的第二有效充电线配合的第二车辆相关联的第二荷电状态，增加提供给所述充电线中的第一有效充电线的功率。

根据实施例，控制器还被编程为估计连接到充电线中的第一有效充电线中的第一车辆和连接到充电线中的第二有效充电线中的第二车辆中的每一者的荷电状态(soc)，将soc值输入到可变电荷分配算法中以计算到第一车辆和第二车辆的电荷分配输出，并且基于计算的电荷分配输出来输出充电命令以将一定量的电荷引导到第一车辆和第二车辆中的每一者。

根据实施例，控制器还被编程为将检测到的车辆到达时间和检测到的车辆支付类别输入到优先级算法中，以识别连接到充电线中的一个的第一车辆和第二车辆中的每一者的优先级点值。

根据实施例，控制器还被编程为基于优先级点值的总数来输出包括电荷量的充电命令。

根据实施例，并且控制器还被编程为更新输入到可变电荷分配算法中的soc值，以基于以间隔开的间隔改变soc值来输出后续的充电命令。

根据实施例，控制器还被编程为直接存储分配给第一车辆但未被使用的通过电流，并且将存储的通过电流的输出引导到第二车辆。