用于电动车辆的网络控制充电系统的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请是申请号为200980104785. 4、申请日为2009年1月7日、名称为"用于电 动车辆的网络控制充电系统"的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及用于对电动车辆进行再充电的系统和方法领域，并涉及此系统中所使 用的网络控制电源插座。本发明包括用于征收电动车辆的电力消费税的系统和方法。
【背景技术】
[0003] 电动汽车、电动车辆（EV)以及电池电动车辆均用于描述由一个或多个电动马达 通过利用存储于可再充电电池内的能量来提供动力的汽车。所述电池通过连接至电源插座 而被再充电。对电池进行有效再充电通常需要数小时，且通常在夜间或电动车辆停车足够 长时间时完成。电动车辆的使用受到了再充电设施稀少的限制。需要分布更为广泛的再充 电设施。此外，需要更多的车辆可停车更长时间的再充电设施。
[0004] 消费者体验的一个重要部分为易于得到产品一一对电动车辆进行再充电，这需要 寻找可用的再充电设施、控制该设施并对所消耗的电力进行支付。需要一种可助于寻找再 充电设施、控制该设备并对所消耗的电力进行支付的通信网络。
[0005] 电力网具有消费者高需求时段，此时需求可能达到或甚至超出电力供应。相反地， 还存在与高电力供应相对应的低需求时段。需求响应为一种用于减少高需求时段期间的电 力消耗的机制。例如，可根据预先制定的负载优化方案来减少高需求时段期间的消费者服 务，诸如空调和照明设备等。还可使用需求响应来在高电力供应时增大需求。例如，可降低 低需求时段期间的电力费用。此外，一些需求响应系统鼓励在低需求时段期间进行能量存 储，以在高需求时段期间释放回电力网。例如，电池电动车辆可在低需求时段期间被充电， 并在高需求时段期间将能量释放回电力网。
[0006] 可通过本地电力网来对电动车辆进行再充电。这些车辆还可为将电力能量传递至 本地电力网的源。将存储于电动车辆内的电力传递至本地电力网称之为车辆至电网（V2G)。 V2G对于具有其自身的充电设备的电动车辆（例如，具有再生制动刹车的电池电动车辆和 外接电源充电的混合车辆）而言是特别有吸引力的。V2G是峰值负荷平抑（leveling)所需 的 助于满足需求最尚时的电力需求。V2G并未被广泛应用 其主要用于小的实验性 方案中。需要更为广泛地应用需求响应及V2G，以助于峰值负荷平抑。
[0007] 为了有效地实施需求响应及V2G，需要进行将电能输入本地电力网的需求的实时 通信。该来自电业公司的通信需要到达再充电设施管理者以及电动车辆所有者及用户。需 要一种通过使用需求响应及V2G来管理峰值负荷平抑的有效通信网络。
[0008] 当前，修建和维护美国车辆交通的高速公路的主要收益来源为汽油税。如果电动 车辆开始替代大量燃油车辆，则税收将会大幅下降。为了对该税收损失进行补偿，可对电动 车辆所消耗的电力收税。该税费可由联邦政府、州以及本地机构来征收。甚至还可存在由 市、乡以及特殊地区征收的税费。因此，必须针对每一电动车辆再充电插座的位置来确定综 合税率。电力供应商或电业公司会将所征收的税费支付给合适的机构，该合适的机构很可 能为州立均衡征税委员会。相应地，州立委员会将钱款发给所有税务机构。作为税费的征 收者，电力供应商或电业公司必须将需求报告给州立委员会。出于税收目的的电力消耗最 有可能的度量为千瓦时（kwh)。此类税收系统需要准确地测量并报告电动车辆所消耗的电 力。此外，由于在购电时电动车辆的位置决定了综合税费，因此，需要迅速地确定再充电位 置。因此，需要一种用于确定并征收税费以及用于报告消费信息的系统。
[0009] 汽油税的另一替代方式为公路使用费一一例如俄勒冈州所提出那样。请参阅 http://www. oregon. gov/ODOT/HWY/RUFPP/docs/RUFPP_finalreport· pdf (最后访问时间 为2008年6月4日）上的2007年11月的俄勒闪州运输部针对俄勒闪州的里程费意想及 公路使用费试点计划的最终报告。公路使用费需要一种便利的征收装置一一俄勒闪方案为 通过以下各种方案中的一者或多者来征收费用：通过电子需给电表（utility meter)将里 程费数据无线上传，以对周期性电费单进行收费；将里程费数据分区上传至中央数据收费 中心；以及车辆重新登记时，上传里程费数据并征收税费。因此，在公路使用税的规划下，亟 需自动征税系统。
[0010] 从上述描述可以很明显看出，通信网络是电动车辆再充电系统的一个必不可少的 部分，其需要满足电动车辆操作者、再充电设施操作者、电业公司以及税务机构的需求。现 提供一个针对通信网络的调查，调查范围从局域网络延伸至广域网络。主要集中在无线网 络。还将描述各种通信设备。
[0011] 可使用射频标识发射机（通常称之为RFID发射机）来与RFID接收机进行近距离 通信。一般的距离为一米至数十米数量级的。RFID发射机的示例为远程无线遥控门锁设 备。
[0012] 可使用射频标识发射机（通常称之为RFID发射机）来与RFID接收机进行近距离 通信。与无源发射机的通信距离为一米量级的，其与有源发射机的通信距离为数百米量级 的。有源发射机的更长距离是由整合入该发射机内的电源所导致的。RFID发射机存储经 由射频进行广播的信息。RFID发射机的一个示例为EasTrak?卡，该卡主要用于加利福尼 亚州机动车通行费的支付。每一 FasTmk?卡具有唯一的编码，该编码与借方账户相关联。 每当FasTrak?卡划过通行费征收点时，所述唯一编码便由卡响应于RFID收发机的询问而 被发送。RFID收发机检测所述编码，并从用户账户收取通行费。
[0013] 可使用无线个人区域网络（WPAN)射频收发机来进行设备之间的射频近距离（一 般在1-100米以内）通信。此类设备的一个示例为蓝牙?收发机，其中蓝牙⑩指主要针对 近距离射频通信而设计的特定标准和协议。另一示例为紫蜂?收发机，其中紫蜂?指针对 近距离射频通信而设计的标准和协议。紫蜂⑩收发机可形成网状网络。
[0014] 可使用无线局域网络收发机来进行设备之间的数十米或更远的射频通信。此类设 备的一示例为Wi-Fi?设备，其中Wi-Fi?设备为基于IEEE 802. 11标准的设备。另一示例 为^紫蜂?设备一一参见以上描述。通常将无线局域网（WLAN)配置为比无线个人区域网络 (WPAN)提供更高的吞吐量且覆盖更远的距离。相比于WPAN，建立WLAN通常需要更昂贵的 硬件。
[0015] 可通过电力线而将电力线通信（PLC)技术用于网络计算机。对于大量数据的高速 传输而言，该技术的限制为传输距离短。可使用交流电线收发机来启动PLC。PLC网络为 LAN的另一不例。
[0016] 还可使用有线局域网络（有线LAN)(包括电线和光纤）来连接计算机。有线LAN 与PLC LAN的区别在于专用线路（该线路仅用于承载通信信号，而不作为电力线）的使用。 以太网是最为普遍的有线LAN技术。
[0017] 广域网络（WAN)是覆盖广阔地理区域的计算机网络一一穿过城市、地区或国界的 网络。最著名的WAN示例为因特网。因特网是世界范围的、可共同访问的多个互联计算机 网络，该网络使用标准协议一一传输控制协议（TCP)/网际协议（IP)。许多局域网络均是因 特网的一部分。还存在私有WAN。通常被称之为网（Web)的万维网（WWW)为互联网页的集 合。可经由因特网来对所述网进行访问。
[0018] 需要将这些广域网络、局域网络以及近距离通信设备有效地整合到用于对电动车 辆进行再充电的系统中。
【发明内容】
[0019] 在此描述一种用于电动车辆的网络控制充电的系统以及用于该系统中的网络控 制电源插座。所述系统包括电源插座，该系统被称之为Smartlets?，且可被网络连接如下： Smartlets?与电动车辆操作者经由无线通信链路进行通信；Smartlets ?通过LAN而被连 接至数据控制单元；以及该数字控制单元经由WAN而被连接至服务器。该服务器可存储：消 费者档案（包括支付账户信息）；电业公司电力网负荷数据（由电业公司实时更新）；电力 消费数据（该数据可用于政府税收）；以及接收自税务机构的允许对电动车辆电力消费税 进行计算的税率信息。该系统可以实现车辆至电网。本发明的系统可助于对电动车辆的电 力消费征税一一Smartlets?系统提供电动车辆所消耗的电力的精确测量和报告。
[0020] 车辆操作者可使用多种移动通信设备来与Smartlets?进行通信，包括：单向 RFID、双向RFID、WPAN以及WLAN设备。Smartlets?与数据控制单元之间的通信可经由PCL LAN或WLAN进行。所述WAN可为私有WAN或因特网。
[0021] 某些系统还包括支付站，该支付站远离所述Smartlets?，该支付站可被建立以允 许车辆操作者为他们车辆的停车和再充电进行支付。当支付站包含于所述系统时，数据控 制单元可方便地整合入该支付站内。某些系统可因一设备而得到增强，该设备用于检测占 据Smartlet?前方停车空间的车辆的存在。此类设备可包括声纳装置、TV摄像机以及感应 线圈设备。此外，停车计时器显示单元可被附于Smartlets?之上，以提供停车信息，包括： (1)已支付的停车剩余时间；以及（2)停车违规。
[0022] Smartlets?可包括网络控制电荷传递设备，该设备被配置为连接至电动车辆以进 行再充电；电力线，将所述电荷传递设备连接至本地电源；控制设备，位于所述电力线上， 用于将所述电荷传递设备在打开和关闭之间切换；电流测量设备，位于所述电力线上，用于 测量流经所述电荷传递设备的电流；控制器，被配置为操作所述控制设备，并监视所述电流 测量设备的输出；局域网络收发机，连接至所述控制器，该局域网络收发机被配置为将所述 控制器连接至数据控制单元；以及通信设备，连接至所述控