CN101730966A - 对车用电池充电的机械方法、相关系统和基础设施 - Google Patents

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Abstract

本发明描述的方法、系统和基础设施涉及对车辆的可再充电电池进行充电。所描述的方法包括步骤：(a)在所述车辆静止时，利用机械能旋转所述车辆的电动牵引马达的轴，(b)把电动牵引马达用作发电机来将旋转转化为电能，以及(c)将电能存储在所述车辆的可再充电电池中。所描述的用于对车辆的可再充电电池进行充电的系统包括可再充电电池、电动牵引马达和外部车辆接口，所述外部车辆接口被配置为在所述车辆静止时利用机械动力旋转电动牵引马达的轴。所描述的用于对车辆的可再充电电池进行充电的基础设施包括一个或多个充电站，每个站包括被配置为在所述车辆静止时利用机械动力来旋转电动牵引马达的轴的外部车辆接口。

Description

对车用电池充电的机械方法、相关系统和基础设施
相关申请的交叉引用
本申请要求在2007年6月4日提交的序号为60/932,945的美国临时专利申请的优先权，在此通过引用将其整体包含于此。
技术领域
本发明描述的方法、系统和基础设施通常涉及对车辆(其可以是混合动力车辆、插电式混合动力车辆或电动车辆)的可再充电电池进行充电。其更具体地涉及在车辆静止时，通过利用机械动力使车辆的电动牵引马达的轴旋转来对车辆的可再充电电池进行充电。
背景技术
有很多关于电池充电方法的文献报道。例如，美国专利No.6,310,464讨论了用于对电动汽车的电池充电的装置。该装置包括电池充电控制器、电池充电器以及电池。在检测到电量不足(under-charge)的条件时，该装置启动对电池充入预计量的电量的充电过程，该预计量的电量取决于控制器检测到的电量不足的程度。充电器将来自电网的外部供应的交流电力转化为直流电力，并且输出电信号以对电池充电。在充电控制器检测到已经达到理论电量后，充电控制器终止充电过程。
需要一种用于车辆的可再充电电池的新的电池充电方法。车辆可以是混合动力车辆、插电式混合动力车辆或电动车辆。
发明内容
本发明描述的方法、系统和基础设施通常涉及对车辆(其可以是混合动力车辆、插电式混合动力车辆或电动车辆)的可再充电电池进行充电。其更具体地涉及在车辆静止时，通过利用机械动力使车辆的电动牵引马达的轴旋转来对车辆的可再充电电池充电。
本发明描述的方法提供了一种对车辆的可再充电电池进行充电的方法。所述车辆可以是混合动力车辆、插电式混合动力车辆或电动车辆。该方法包括下列步骤：(a)在车辆静止时，利用机械动力来旋转车辆的电动牵引马达的轴；(b)通过把电动牵引马达作为发电机而将轴的旋转转化为电能；以及(c)将电能存储在车辆的可再充电电池中。
本发明还描述了一种用于对车辆的可再充电电池进行充电的系统。该系统包括：(a)车辆的可再充电电池；(b)车辆的电动牵引马达；以及(c)外部车辆接口，该外部车辆接口被配置为在车辆静止时利用机械动力来旋转车辆的电动牵引马达的轴。电动牵引马达将轴的旋转转化为电力以对可再充电电池进行充电。
另外，本发明还描述了对车辆的可再充电电池进行充电的基础设施。该基础设施包括一个或多个充电站。每个充电站包括外部车辆接口，该外部车辆接口被配置为在车辆静止时利用机械动力来旋转车辆的电动牵引马达的轴。电动牵引马达将轴的旋转转化为电力以对可再充电电池进行充电。
附图说明
图1示出由电动马达驱动的类似于测功计的辊系统，该辊系统可以用于对车辆的可再充电电池进行机械再充电。
图2示出由另一个车辆驱动的伸长的辊系统，该辊系统可以用于对车辆的可再充电电池进行机械再充电。
具体实施方式
为了更彻底的理解本发明描述的方法、系统和基础设施，下面的实施方式阐明许多具体的细节，例如方法、参数、示例等。然而，应该认识到，这样的描述不意图作为对本发明描述的方法、系统和基础设施的范围的限制，而意图提供对可能变型的更好的理解。
本发明描述的方法、系统和基础设施通常涉及对车辆(可以是混合动力车辆、插电式混合动力或电动车辆)的可再充电电池进行充电。其更具体地涉及利用不包括将外部供应的交流电力转换为直流电力、随后输出电信号以对电池进行充电的方法对电池充电。
本发明描述的方法、系统和基础设施典型地包括把车辆的(如汽车的、机车的、等等)电动牵引马达用作发电机来产生电力。电动牵引马达用于为混合动力车辆、插电式混合动力车辆和电动车辆提供动力。电动牵引马达可以利用车辆在驾驶中被减速时的再生制动原理对车辆的电池(如钛酸锂电池)进行再充电。典型地，车辆的电动牵引马达在这样的制动期间作为发电机工作，并且其电输出被连接到电存储设备(例如电池或电容器)。
在一些变型中，在车辆静止时(即，车辆的部件可以是移动的但是车辆本身是静止的)，尽管驾驶员或乘客可能在场，车辆的电动牵引马达用于对其电池进行再充电。使用机械动力来转动车辆的电动牵引马达的轴。通过电动牵引马达将机械动力转换为电力，该电力用于对车辆的电池进行再充电。
在一些变型中，外部车辆接口用于将机械动力传送到电动牵引马达。外部车辆接口被配置为在所述车辆静止时利用机械动力来旋转电动牵引马达的轴。电动牵引马达将轴的旋转转换为电力以对车辆的可再充电电池进行充电。这样的接口的非限制示例包括下列：类似于由电动马达驱动的测功计的辊系统(图1)；由另一个车辆驱动该系统的伸长的辊系统(图2)；以及直接机械连接或连杆机构(linkage)连接到电动牵引马达的轴。机械连杆机构可能能够由单独的马达进行转动。
在一些变型中，可以提供车辆电气总线和控制系统以在发电机模式中切换和管理电动牵引马达。控制系统可以包括而不限于下列：内部电子控制系统，监控充电状态并且补偿环境温度；安全传感器，监控发电机和电池温度；以及总线系统，向电池系统提供高安培数电源(high amperage supply)。在一些变型中，可能不需要监控电池充电状态的控制系统或监控发电机和/或电池温度的安全传感器。
在一些变型中，以由电池接受电荷的能力决定的速率对电池充电。根据电池类型，选择用于旋转电动牵引马达的轴的机械动力以实现合适的速率。
本发明描述的基础设施提供一个或多个站，用于对车辆的电池充电而不需要将外部供应的交流电力转换为直流电力以对电池充电。每个充电站包括外部车辆接口(例如上面描述的接口)，该外部车辆接口被配置为在车辆静止时利用机械动力来旋转车辆的电动牵引马达的轴。电动牵引马达将轴的旋转转换为电力以对电池充电。基础设施可以包括两个或更多个充电站，其中充电站的间距介于1英里到500英里之间。在一些变型中，两个或更多个充电站的间距介于5英里到500英里之间。在一些变型中，充电站的间距介于10英里到500英里之间。
尽管已经结合一些实施例描述了本发明描述的方法、系统和基础设施，但是不意图为限于在本文中阐明的特定形式。相反，本发明描述的方法、系统和基础设施仅仅由权利要求书限定。另外，尽管可能看上去是结合特定变型或实施例来描述一个特征，但是本领域技术人员将认识到，可以根据本发明描述的方法、系统和基础设施对所描述的变型或实施例的各种特征进行组合。
另外，尽管单独地列出，但是多个装置、元件或方法步骤可以由例如单个装置或方法来具体实施。另外，尽管单独的特征可以包括在不同的权利要求中，但是这些特征可以被有利地组合，并且这些特征被包含在不同的权利要求中不意味这些特征的组合是不可行的和/或不利的。此外，在一类权利要求中包含的特征不意味限制于该类中，相反，该特征可以同样地适用于其它权利要求种类(视情况而定)。
在该文件中使用的术语和词组及其变型，除非另外明确地说明，否则应该解释为开放式的而不是限制。作为前述的示例：术语“包括”应该理解为意味着“包括而不限于”等；术语“示例”或“一些变型”是用于提供所讨论的项目的示例性实例，不是其穷举或限制性的列表；以及形容词例如“惯用的”、“传统的”、“正常的”、“标准的”、“已知的”以及类似意思的术语，不应该解释为将描述的项目限制到给定时间段或自给定时间起可用的项目，而是应该理解为包括现在或将来任何时候可用或已知的惯用的、传统的、正常的、或标准的技术。同样地，与连接词“和”连系的一组项目不应该理解为要求这些项目中的每一个存在于分组中，而是应该理解为“和/或”(除非另外明确地说明)。类似地，与连接词“或”连系的一组项目不应该理解为要求在该组中相互排斥，而是也应该理解为“和/或”(除非另外明确地说明)。另外，尽管本发明描述的方法、系统和基础设施的项目、元件或组件可以被描述或要求为单数，但是复数也应预期在其范围之内(除非明确地说明限制为单数)。在有些情况下，加宽的单词和词组例如“一个或多个”、“至少”、“但不限于”、“在一些变型中”或其它的类似词组在一些实例中的存在不应该理解为意指在可能不存在这样的加宽的词组的实例中意图是或需要是变窄的情形。

Claims (22)

1.一种对车辆的可再充电电池进行充电的方法，该方法包括：
(a)在所述车辆静止时，利用机械动力来旋转所述车辆的电动牵引马达的轴；
(b)通过把电动牵引马达用作发电机来将轴的旋转转化为电能；以及
(c)将电能存储在所述车辆的可再充电电池中。
2.根据权利要求1的方法，其中由外部车辆接口提供所述机械动力。
3.根据权利要求2的方法，其中所述外部车辆接口包括转动所述车辆的一个或多个轮子的辊系统。
4.根据权利要求3的方法，其中由另一车辆的一个或多个轮子驱动所述辊系统。
5.根据权利要求2的方法，其中当所述外部车辆接口转动所述车辆的一个或多个轮子时，所述车辆的一侧被抬高。
6.根据权利要求2的方法，其中所述外部车辆接口包括连接到电动牵引马达的轴的机械连杆结构，该机械连杆结构能够被单独的马达转动。
7.根据权利要求2的方法，其中所述外部车辆接口由从由涡轮压缩空气单元、飞轮、电网和电池组成的群中选择的外部源来提供动力。
8.根据权利要求1的方法，其中在发电机模式中用车辆电气总线和控制系统来切换和管理所述电动牵引马达。
9.根据权利要求8的方法，其中所述车辆电气总线和控制系统包括：
内部电子控制系统，监控充电状态并且补偿环境温度；
安全传感器，监控发电机和电池温度；以及
总线系统，向电池系统提供高安培数电源。
10.根据权利要求1的方法，其中以由电池接受电荷的能力决定的速率对电池进行充电，并且其中选择机械动力以实现该速率。
11.一种用于对车辆的可再充电电池进行充电的系统，包括：
(a)所述车辆的可再充电电池；
(b)所述车辆的电动牵引马达；以及
(c)外部车辆接口，被配置为在所述车辆静止时利用机械动力旋转电动牵引马达的轴，其中所述电动牵引马达将轴的旋转转化为电力以对可再充电电池进行充电。
12.根据权利要求11的系统，其中所述外部车辆接口包括转动所述车辆的一个或多个轮子的辊系统。
13.根据权利要求12的系统，其中由另一车辆的一个或多个轮子驱动所述辊系统。
14.根据权利要求12的系统，其中当所述外部车辆接口转动所述车辆的一个或多个轮子时，所述车辆的一侧被抬高。
15.根据权利要求11的系统，其中所述外部车辆接口包括到电动牵引马达的轴的机械连杆机构，该机械连杆机构能够被单独的马达转动。
16.根据权利要求11的系统，还包括用于外部车辆接口的动力源，所述动力源由从由涡轮压缩空气单元、飞轮、电网和电池组成的群中选择。
17.根据权利要求11的系统，其中在发电机模式中用车辆电气总线和控制系统来切换和管理所述电动牵引马达。
18.根据权利要求17的系统，其中所述车辆电气总线和控制系统包括：
内部电子控制系统，监控充电状态并且补偿环境温度；
安全传感器，监控发电机和电池温度；以及
总线系统，向电池系统提供高安培数电源。
19.一种用于对车辆的可再充电电池进行充电的基础设施，包括：
一个或多个充电站，其中每个充电站包括：
外部车辆接口，被配置为在所述车辆静止时利用机械动力旋转所述车辆的电动牵引马达的轴，其中所述电动牵引马达将轴的旋转转化为电力以对可再充电电池进行充电。
20.根据权利要求19的基础设施，包括两个或更多个充电站，其中所述充电站的间距介于1英里到500英里之间。
21.根据权利要求20的基础设施，包括两个或更多个充电站，其中所述充电站的间距介于5英里到500英里之间。
22.根据权利要求21的基础设施，包括两个或更多个充电站，其中所述充电站的间距介于10英里到500英里之间。
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