本发明涉及一种智能性无缝充电系统和方法，根据本发明的智能性无缝充电系统和方法特别适用于电动车辆的充电。
背景技术：
随着经济发展和能源供给、环境污染之间的矛盾日益激化，节能降耗和减少对石化燃料的依赖已成为迫切需要解决的问题。电动车辆(简称“电车”或ev)因其节油、环保、高效等特点受到世界各国的青睐。而电动车辆的增加需要充电设施和充电技术的配套发展。
为电车充电主要包括交流电源(ac)充电和直流电源(dc)充电两种，其中ac充电因为其价格优势而得到更广泛使用。但是，目前ac充电设施(或充电器)的数量增长远远落后于、因而不能满足庞大ev量增长的需要。同时，ev的充电过程通常需要持续几个小时，例如如果使用常规的3.3kwac充电器的话需要约6至8个小时，而使用常规的6.6kwac充电器的话需要约3至4个小时。
常规情况下，ac充电器只能为一辆ev充电，在有多辆ev等待充电的情况下，后面的ev必须等到前面的ev充电完成之后才能开始充电。而且，前面一辆ev充电完成之后，需要操作人员手动断开充电桩与前面ev的电连接并且将充电桩连接到后面的ev。手动操作需要时间较长，再加上前面车辆的充电时间，ev排队等候的时间非常长。
此外，前面充完电的ev离开需要一定的行驶和/或转弯空间，这在后面有多辆ev等候充电的情况下通常也是个难题。前面的ev不能驶离、后面的ev不能停车到位，也不能开始充电。
此外，当前对ev进行充电，对ev充电的程度以及ev是否已经充满电需要操作人员人为监视，需要操作人员根据ev车辆需要充电的程度人为地控制充电过程、开始和停止充电操作。这对操作人员的操作准确性和熟练性提出的非常高的要求，这都可能造成时间浪费而延长后面ev等待的时间。操作人员操作不正确、不熟练除浪费时间之外还造成了充电桩出现闲置、不能充分利用的问题。
这些问题在具有大量ev排队等待充电的情况下尤为显著，特别是如果等待充电的是多辆租用的ev还会造成租费的浪费。
希望能够解决ev数量日益增加而带来的充电难问题。
技术实现要素：
本发明的目的是实现为多个待充电客体、比如电动车辆进行充电的智能化，特别是解决了ev数量日益增加带来的充电难问题。
为此，本发明提供了一种用于包含n个待充电客体阵列的智能性无缝充电方法，其中，每一个待充电客体包括电输入端口、充电电池、电输出端口和切换器，所述切换器能够择一性地使相应待充电客体处于使其电输入端口与其电输出端口断开但与其充电电池电连接的第一充电状态、或者处于使其电输入端口与其充电电池断开但与其电输出端口电连接的第二导电状态，所述方法包括：a)：获取每一个待充电客体的当前荷电状态(soc)，依照所述当前荷电状态布置排列所述n个待充电客体；b)：使所述n个待充电客体依次串联电连接，使前一待充电客体的电输出端口与后一待充电客体的电输入端口电连接，所述n个待充电客体中的第一个的电输入端口被电连接到充电源；c)：进行通信安全性检查；以及d)：从所述n个待充电客体中的第n个向所述n个待充电客体中的第一个待充电客体逐一进行充电，其中在每一时刻只有一个待充电客体在充电，并且其中在一待充电客体被充电完成后，与该待充电客体串联电连接的前一待充电客体的切换器被控制而自动地将所述前一待充电客体从第二导电状态切换到第一充电状态。
根据一个实施例，每一个待充电客体的目标荷电状态为充满电，并且，在步骤a)中所述n个待充电客体按照当前荷电状态从低至高的顺序布置排列，当前荷电状态最低的待充电客体被直接电连接到充电源。
根据一个实施例，步骤a)还包括获得每一个待充电客体的目标荷电状态，并且所述n个待充电客体按照目标荷电状态与当前荷电状态的差值从低至高的顺序布置排列，所述差值最小的待充电客体被直接电连接到充电源。
根据一个实施例，所述智能性无缝充电方法在中央控制器的控制下进行，所述中央控制器与每一个待充电客体的切换器通信连接以能够获取相应待充电客体的目标荷电状态并且能够控制相应待充电客体的切换器。
根据一个实施例，每一个待充电客体的切换器通过充电器与充电电池电连接，所述中央控制器与所述充电器通信连接以便能够获取充电电池的当前荷电状态并且能够控制切换器的切换动作。
根据一个实施例，所述中央控制器包括用于存储各待充电客体的当前荷电状态的存储器。
根据一个实施例，所述中央控制器包括计数器。
根据一个实施例，所述中央控制器包括充电决策模块，用于在一待充电客体充电完成进行充电决策。
根据一个实施例，所述待充电客体是电动车辆，所述充电源是充电桩。
根据一个实施例，所述当前荷电状态通过电动车辆中固设的电池管理系统获得。
根据本发明的第二方面，提供了一种电动车辆，包括能够与充电源电连接的电输入端口、充电电池、电输出端口、通过充电器与充电电池电连接的切换器，其中，所述切换器能够择一性地使所述电动车辆处于第一充电状态或第二导电状态，在所述第一充电状态，电输入端口与电输出端口断开电连接但与充电电池电连接从而来自电输入端口的电能为充电电池充电；在所述第二导电状态，电输入端口与充电电池断开电连接但与电输出端口电连接从而来自电输入端口的电能能够绕过充电电池、经由电输出端口输出至与电输出端口电连接的外部部件，并且其中，所述充电器或所述切换器被配置用于接收控制指令而使所述电动车辆自动地从第一充电状态和第二导电状态中的一个切换到另一个。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于包含n个待充电客体阵列的智能性无缝充电系统，其中，每一个待充电客体包括电输入端口、充电电池、电输出端口和切换器，所述切换器能够择一性地使相应待充电客体处于使其电输入端口与其电输出端口断开但与其充电电池电连接的第一充电状态、或者处于使其电输入端口与其充电电池断开但与其电输出端口电连接的第二导电状态，所述系统包括中央控制器，所述中央控制器被配置用于：a)获取每一个待充电客体的当前荷电状态(soc)，并且依照所述当前荷电状态布置排列所述n个待充电客体；和b)控制被串联电连接的所述n个待充电客体的切换器，以便从第n个待充电客体向与充电源直接电连接的第一个待充电客体逐一进行充电，使得在一待充电客体处于第一充电状态时，位于其前面的所有带充电客体都处于第二导电状态，并且使得在一待充电客体被充电完成后，与该待充电客体串联电连接的前一待充电客体被自动地从第二导电状态切换到第一充电状态。
根据一个实施例，所述中央控制器包括：用于存储各待充电客体的当前荷电状态的存储器；和/或用于计数待充电客体数量的计数器；和/或充电决策模块，用于在一待充电客体充电完成进行充电决策。
如上所述，由n个待充电电车构成的待充电电车阵列，能够逐一地、顺序地、自动地完成充电操作。自动化充电方法的实现节省了操作人员手工操作的时间，最大程度上提高了效率并且降低了出现误操作等各种手动风险的几率；电车被以充电所需时间的长短排列布置，越靠近外面的车辆越早充电、充电时间越短，优化了车辆充电的等候时间并且使充电完成的车辆能够及时开走，避免拥堵；多个车辆被从外到内依次、逐一充电，在外面车辆进行充电操作，内部的所有车辆充当导电线路的角色，电流不经过这些车辆的充电电池，不会对电池及相关零部件造成任何损失。
附图说明
本发明的前述及其它特征和优势从结合附图给出的、对优选实施例的描述中能够更好地理解。在附图中：
图1示出了根据本发明的智能性无缝充电系统的示意图；和
图2示出了根据本发明的智能性无缝充电方法的流程图。
具体实施方式
本发明的智能性无缝充电系统和方法特别适用于电动车辆(也称为电动汽车或ev)的充电领域，但应理解，本发明不仅限于对电动车辆的充电，而是可用来高效地充电任何待充电客体的阵列。
下面以对三个电车充电为例说明本发明的智能性无缝充电系统和方法。本领域内的技术人员应理解，电车作为待充电客体以及电车的数量仅仅是为说明本发明的原理而给出的，不具有限制性。如上述，本发明不限制于对电车充电，而是可用于任何待充电客体，本发明不限制于三个待充电客体，而是可以适用于充电任何数量的待充电客体。
图1是根据本发明的智能性无缝充电系统为三个电车充电的简化示意图。
在图1中示出了电网10，由电网10供电的充电桩20以及三辆待充电电车ev(ev1，ev2和ev3)。每辆电车上分别设有电输入端口ip(ip1，ip2和ip3)；电输出端口op(op1，op2和op3)；充电电池b(b1，b2和b3)；车载充电器obc(obc1，obc2和obc3)；以及切换器sw(sw1，sw2和sw3)。图1中还示出了中央控制器30。
如图1所示，充电桩20与三辆电车ev1，ev2和ev3串联电连接，充电桩20与电车ev1的电输入端口ip1电连接，电车ev1的电输出端口op1与电车ev2的电输入端口ip2电连接，电车ev2的电输出端口op2与电车ev3的电输入端口ip3电连接。如果带充电电车多于三个，则以此类推进行电连接。除第一电车ev1与充电源直接连接之外，任何前一电车的电输出端口都与其随后电车的电输入端口电连接。
每一辆待充电电车ev的切换器sw被中央控制器30控制，以选择性地或择一性地将该待充电电车ev置于第一充电状态和第二导电状态。其中，在第一充电状态中，切换器sw使该待充电电车ev的电输入端口ip经由车载充电器obc与充电电池b电连接但不与电输出端口op电连接，使得来自充电桩20的电能被用于为充电电池b充电而不是经由电输出端口op输出；在第二导电状态中，切换器sw使该待充电电车ev的电输入端口ip与电输出端口op电连接而不与充电电池b电连接，使得来自充电桩20的电能不经过该充电电池ev的充电电池b来对其充电、而是被直接经由电输出端口op传递至与电输出端口op电连接的外部部件、例如下一个待充电电车ev的电输入端口ip。
本发明的智能性无缝充电方法要求从距充电桩20最远的待充电电车ev3开始向距充电桩20最近的待充电电车ev1逐一地、顺次地对串联连接的各待充电电车充电，并且在任一时刻只有一辆电车在充电，任何两辆电车都不同时充电。此过程通过与各待充电电车ev的充电器电通信的中央控制器30控制而自动进行。中央控制器30控制各待充电电车ev的切换器sw使得当某一待充电电车ev被充电时其处于第一充电状态，而位于充电桩20和该待充电电车ev之间的所有其它待充电电车ev都处于第二导电状态。
具体地，在充电操作开始前，中央控制器30首先获得所有待充电电车ev的当前荷电状态(soc)，并且按照各待充电电车ev的soc以某一特定顺序排列布置这些电车ev。所述当前荷电状态(soc)通过电车上固设的电池管理系统对充电电池进行监控而获得并且经由充电器obc提供至中央控制器30。
充电操作开始后，中央控制器30首先控制距充电桩20最远的待充电电车ev3的切换器sw3，将该待充电电车ev3置于第一充电状态，并且控制其它所有待充电电车ev1和ev2的切换器sw1和sw2，将其他待充电电车ev1和ev2置于第二导电状态，即第三待充电电车ev3的电输入端口ip3与充电电池b3电连接，其他各待充电电车ev的电输入端口ip和电输出端口op电连接。此时，来自充电桩20的电能绕过第一待充电电车ev1的充电电池b1经由第一待充电电车ev1的电输入端口ip1和电输出端口op1、绕过第二待充电电车ev2的充电电池b2经由第二待充电电车ev2的电输入端口ip2和电输出端口op2、并且经由第三待充电电车ev3的电输入端口ip3为充电电池b3充电。
第三电车ev3充电至目标荷电状态后，中央控制器30接收到的第三电车ev3的soc显示为目标荷电状态，中央控制器30即控制与第三电车ev3串联电连接的前一电车ev2的切换器sw2将该电车ev2切换为第一充电状态，即第二待充电电车ev2的电输入端口ip2与充电电池b2电连接，来自充电桩20的电能不再被供应到第三电车ev3而是改变为第二电车ev2的充电电池b2充电。此时等待第三电车ev3充电的驾驶员可以将车开走了，以此类推，直到所有待充电电车ev充电完成。
可选地，中央控制器30可包括存储器，用于存储所有待充电电车ev的soc。优选地，中央控制器30还可包括计数器，用于存储未充电电车的数量。例如，在充电操作开始前，中央控制器30可在获取各待充电电车的soc并且以所述特定顺序将这些电车排列布置后，将排列布置后的各待充电电车的相应soc值按顺序存储到存储器中，并且为计数器设置初始值为待充电电车的数量、即soc值的数量。此外，作为一更佳方式，中央控制器30可还包含充电决策模块，当前一电车完成充电后，由充电决策模块的运算器进行充电决策，包括确定下一将要充电的车辆，获取该车辆的相关信息，进行该车辆的充电准备工作、比如控制该车辆的切换器将其切换至第一充电状态，然后充电决策模块发出为下一电车进行充电的切换操作指令。
这样，根据本发明的智能性无缝充电系统，所有的、任意数量的待充电电车都以自动化形式、逐一进行充电，不需要操作人员手动、频繁地断开或连接充电桩与待充电电车，最少化或者消除了由于人为频繁操作带来的时间浪费和可能的误操作以及其他任何不利影响。对多个待充电电车的顺序充电从距充电桩最远的电车开始，这样实现了电车充电完成一辆即可开走一辆而且不影响其他电车充电的有利效果，节省了不必要的移车时间。
另一方面，充电桩与所有的待充电电车都是串联电连接，在对距充电桩较远的电车充电时，连接在充电桩和该电车之间的其它电车都充当电流经过的电路的角色，电能不经过所述其它电车的充电电池等有电阻性的阻抗元件，一方面不会造成电能耗费，另一方面也不会损坏其它电车的任何零部件。
根据本发明的一个较佳实施例，充电操作前，中央控制器30获取各待充电电车ev的soc，根据预期的目标荷电状态，估算各充电电池充电所需时间，所有待充电电车ev被依照充电所需时间逐渐缩短的顺序远离充电源、例如充电桩20排列，使得充电所需时间最短的电车直接与充电桩电连接而充电所需时间最长的电车距充电源最远。
例如，举例来讲，假定所有待充电电车都将要充满电，则这些待充电电车按照soc的升序排列，soc最低、充电所需时间最长的电车与充电桩20直接电连接，而soc最高、充电所需时间最短的电车排列在最远处。再例如，假定所有待充电电车都由操作人员输入目标荷电状态、即充电后的荷电程度，则中央控制器30按照各待充电电车ev的目标荷电状态与当前荷电状态之间的差值的升序排列所有待充电电车ev，以达到相同的目的。
此实施方式的优势在于，距充电源最远的电车充电时间最短，最优先充电，该电车的驾驶员等候时间相应地也越短。在不浪费任何时间的情况下更符合逻辑，实现了对于电车车队充电时间的优化。
图2示出了根据本发明的智能性无缝充电方法的流程图。
在步骤s1中，中央控制器获取各待充电电车ev的当前荷电状态soc，并且按照soc升序排列布置各待充电电车ev，使soc值最低的待充电电车ev距充电源最近，越远离充电源，待充电电车的soc值越高。优选地，中央控制器可以包括存储器，用于存储所有升序排列的soc值；并且可选地可包括计数器和充电决策模块，分别用于计数待充电电车和在前一车充电完成之后进行充电决策。在此步骤s1中，中央控制器预设此计数器的值为所接收到的soc数量、即与主要控制器连接的待充电电车的数量。
在第二步骤s2中，进行准备工作，包括各种电连接和机械连接工作以及其它各种必要的准备工作，具体包括电连接各待充电电车、充电桩和中央控制器。例如在图1中示出的具有三个待充电电车的实施例中，使第一电车的电输入端口与充电桩电连接、使第一电车的电输出端口与第二电车的电输入端口电连接、使第二电车的电输出端口与第三电车的电输入端口电连接、以及使中央控制器与各待充电电车的切换器电连接以便进行电通信。
连接步骤完成后，在第三步骤s3中，进行充电前安全检查工作，包括各种通信安全检查。
在步骤s4中，判断有几个待充电电车等待充电，即计数器值是否大于一。如果计数器值大于一则进行步骤s5：中央控制器自动控制第n个待充电电车、即距充电桩最远的待充电电车的切换器将该电车置于第一充电状态，并且自动控制前面n-1个待充电电车的切换器将它们置于第二导电状态，对该最远的待充电电车的充电电池进行充电。
在该最远的待充电电车的充电电池充至目标荷电状态之后，在步骤s6中，中央控制器接收更新的、第n个电车的soc为充电完成并且使计数器减一，并且回到步骤s4。在n大于一的情况下重复进行步骤s5或者在n等于一的情况下进行步骤s7。
在步骤s7中，中央控制器将最后一个、即距充电桩最近的待充电电车的切换器将该待充电电车从第二导电状态切换到第一充电状态，开始充电。
最后一辆待充电电车充完电之后，进入步骤s8，更新中央控制器中第一辆待充电电车的soc并且计数器更新为零。
充电程序结束。
根据本发明的智能性无缝充电系统和方法，实现了对多个待充电客体进行充电的自动化、连续化，最大程度地优化了各待充电客体的充电顺序，最大程度上节省了等候时间，使充电源的利用率达到最高，并且充电时间最短的待充电客体最优先进行充电，更加符合逻辑。
附图中示出了并且在上面描述了本发明的优选实施例，但本发明不被限制于所示出和描述的细节。关于一个实施例描述的特征可与关于另一个实施例所描述的一个或多个特征相结合并且可用于任何其它实施例中，用于构成新的实施例。在不偏离由权利要求限定的本发明的实质和范围的前提下，可以进行各种修改、改变或变异。