CN102447286B - 电力交换系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于在设施的供电系统与车辆的电池之间交换电力的电力交换系统，包括：设施侧充电器/放电器(150)；车辆侧充电器/放电器(230)，耦合到设施侧充电器/放电器以交换电力；以及具有确定部(S120)和设置部(S130、S140)的车辆侧控制器(225)。确定部确定设施是否配备有控制供电系统中的配电的设施侧控制器(160)。设置部基于确定部的确定结果来设置设施侧控制器和车辆侧控制器中的一个作为电力命令中心(1A、1B)。电力命令中心基于电池的信息和供电系统的信息命令设施侧和车辆侧充电器/放电器之一对电池进行充电/放电。当确定结果指示有设施侧控制器时，设置设施侧控制器作为电力命令中心，反之设置车辆侧控制器作为电力命令中心。

Description

电力交换系统
技术领域
本发明涉及一种用于管理设施(例如，住宅或建筑物)与车辆之间电力的交换的电力交换系统。
背景技术
JP-A-2007-330083公开了一种用于执行住宅与电动车辆之间的电力交换的电力交换系统。
住宅配备有用于使车辆电池充电/放电的充电器/放电器和用于控制充电器/放电器的控制器。控制器控制充电器/放电器，使得可以在电力比白天便宜的晚上对车辆电池充电。
此外，控制器控制充电器/放电器，使得可以在电力断供或短缺期间使车辆电池放电以对住宅供电。为了安全的目的，当用户不在场时，控制器禁止充电器/放电器对车辆电池充电和放电。此外，控制器基于电池的目标能量和电池内的剩余能量来控制充电器/放电器，使得住宅中的电器的功耗可以保持稳定。
在JP-A-2007-330083中公开的传统系统中，由于车辆未配备有用于控制车辆电池的充电/放电的控制器，所以车辆侧不可能使得住宅侧响应于发生在车辆侧的充电/放电请求而对车辆电池充电/放电。
此外，如果住宅未配备有控制器，则无法使用传统系统。
即，仅当住宅配备有控制器和充电器/放电器时，传统系统才可用于对车辆电池充电/放电。因此，传统系统缺乏多功能性。
发明内容
鉴于以上内容，本发明的目的是提供一种用于允许设施与车辆之间电力的交换的、具有通用接口的电力交换系统。
根据本发明的一个方面，电力交换系统管理设施的供电系统与车辆的电池之间电力的双向交换。该电力交换系统包括：设施侧充电器/放电器，设置在所述设施中；车辆侧充电器/放电器，设置在所述车辆中并耦合到所述设施侧充电器/放电器以在所述供电系统与所述电池之间交换电力；以及车辆侧控制器，设置在所述车辆中并被配置成接收关于所述电池的电池信息。所述车辆侧控制器具有确定部和设置部。所述确定部确定所述设施是否配备有控制所述供电系统中的配电的设施侧控制器。所述设置部基于所述确定部的确定结果来设置所述设施侧控制器和所述车辆侧控制器中的一个作为电力命令中心。所述电力命令中心基于所述电池信息和关于所述供电系统的设施侧信息命令所述设施侧充电器/放电器和所述车辆侧充电器/放电器中的一个对电池进行充电/放电。当确定部的确定结果指示设施配备有设施侧控制器时，设置部设置设施侧控制器作为电力命令中心，当确定部的确定结果指示设施未配备有设施侧控制器时，设置部设置车辆侧控制器作为电力命令中心。
附图说明
根据以下描述和附图，以上和其它目的、特征和优点将变得更明显，在附图中，用相同的附图标记表示相同的元件。在附图中：
图1是示出了根据本发明的一个实施例的电力交换系统的图；
图2是示出了根据该实施例的电力交换系统的详细视图的图；
图3是示出了初级充电器/放电器和次级充电器/放电器的电力转换模式的图；
图4是示出了当在住宅与车辆之间交换电力时由车辆电子控制单元(ECU)执行的处理的图；
图5是示出了车辆ECU的操作模式的图；
图6是示出了在图5的第一操作模式中住宅和车辆的每个功能的图；
图7是示出了在图4的步骤S130(S140)处执行的处理的图；
图8是示出了在图5的第二操作模式中住宅和车辆的每个功能的图；以及
图9是示出了在图4的步骤S150处执行的处理的图。
具体实施方式
下面参照图1至3描述根据本发明的一个实施例的电力交换系统。
如图1和2所示，电力交换系统管理设施100与车辆200之间电力的交换。例如，设施100可以是典型住宅(下文中称作“住宅100”)。住宅100配备有配电盘110、家用电器120、光伏单元130、主电池140、初级充电器/放电器150、住宅侧控制器160、以及通信模块170。
配电盘110将从电线111供应的商用电(即，AC电)分配给家用电器120等。例如，家用电器120可以包括电热水器121、家用空调122、冰箱123、电视机124和照明设备125。例如，电热水器121可以是作为日本的Kansai电力公司的注册商标的“EcoCute”。“EcoCute”是高能效电热泵，并且使用从空气中提取的热来加热水。EcoCute使用二氧化碳(CO2)作为制冷剂。
光伏单元130通过使用太阳能电池将太阳能直接转换成电能来发电(即，DC电)。由光伏单元130生成的DC电通过电力调节器131转换成AC电，然后将AC电供应给家用电器120。此外，由光伏单元130生成的DC电可以通过电力调节器131供应给主电池140，而不转换成AC电。可以通过存储在主电池140中的DC电使照明设备125发光。不仅可以通过来自配电盘110的商用电而且可以通过存储在主电池140中的DC电来激活电热水器121。AC/DC电力转换器151连接在住宅侧AC电力线(即，AC总线)与住宅侧DC电力线(即，DC总线)之间，使得可以在AC电力线与DC电力线之间交换电力。
为了利用车辆200的次级充电器/放电器230交换电力，初级充电器/放电器150在从住宅100向车辆200供应电力(商用电、生成的电力(AC电)、存储在主电池140中的DC电)时或在从车辆200向住宅100供应电力时执行电力转换。
当从住宅100向车辆200供应电力时，初级充电器/放电器150按照以下方式执行电力转换。例如，初级充电器/放电器150可以具有图3所示的充电/放电模式CM1-CM11中的至少一个。在第一模式CM1(正常充电)中，初级充电器/放电器150将商用电提供给车辆200而不进行转换。在第二模式CM2(快速DC充电)中，初级充电器/放电器150将商用电转换成DC电并将DC电提供给车辆200。在第三模式CM3(快速AC充电)中，初级充电器/放电器150将商用电提供给车辆200而不进行转换。在第四模式CM4(无接触充电)中，初级充电器/放电器150将商用电转换成高频(HF)电并且通过感应充电方法将HF电提供给车辆200。在第九模式CM9(来自DC电源的双向DC充电α)中，初级充电器/放电器150对存储在主电池140中的DC电进行DC-DC转换并将转换后的DC电提供给车辆200。在第十模式CM10(来自DC电源的双向DC充电β)中，初级充电器/放电器150将存储在主电池140中的DC电提供给车辆200而不进行转换。在第十一模式CM11(来自DC电源的双向无接触充电)中，初级充电器/放电器150将存储在主电池140中的DC电转换成HF电并且通过感应充电方法将HF电提供给车辆200。第五至第八模式CM5-CM8用于双向充电并对应于各个模式CM1-CM4。当从车辆200向住宅100供应电力时，初级充电器/放电器150使用双向充电模式CM5-CM11中的至少一个并且按照与当从住宅100向车辆200供应电力时相比相反的方式执行电力转换。
住宅侧控制器160有效地控制电热水器121、光伏单元130和初级充电器/放电器150，使得可以经济地执行电力交换以满足用户的需要。住宅侧控制器160控制如稍后详细描述的供电系统100A中的配电。住宅侧控制器160通过局域网(LAN)连接到家用电器120、光伏单元130、主电池140、初级充电器/放电器150和通信模块170，使得可以构建所谓的住宅能量管理系统(HEMS)。
配电盘110、光伏单元130、主电池140和住宅侧控制器160构建用于向住宅100和车辆200供应电力的供电系统100A。家用电器120用作通过从供电系统100A供应的电力激活的电负载。
通信模块170通过有线或无线连接与车辆200的通信模块240通信以与通信模块240交换关于住宅100和车辆200的信息。在有线连接的情况下，通信模块170可以通过信号线(例如通过电力线通信(PLC)、控制器局域网络(CAN)通信或控制导频通信)与通信模块240通信。在无线通信的情况下，通信模块170能够与通信模块240直接无线通信或通过路由器或服务器与通信模块240间接无线通信，该路由器或服务器通过例如3G无线通信、Wi-Fi通信、紫蜂(ZigBee)通信、蓝牙通信或专用短程通信(DSRC)的第三方来运行。
例如，车辆200可以是混合动力车。车辆200使用引擎和电动发电机(MG)222作为电源以移动车辆200。车辆200设置有电池210、12V电池211、车载装置220、次级充电器/放电器230、以及通信模块240。
电池210是定额为高电压(例如，200伏特)的蓄电池。12V电池211是定额为12伏特的典型车辆电池。例如，车载装置220可以包括车辆空调221、电动发电机222、供电电子控制单元(ECU)223、输入部224、车辆ECU 225、以及防盗止动器226。车辆空调221(主要是制冷循环中的压缩机)和电动发电机222连接到电池210并通过电池210加电。从电池210向电动发电机222供应电力并且电动发电机222用作马达以移动车辆200。此外，电动发电机222通过车辆200的方向盘旋转而驱动，并且用作发电机以在车辆200的减速期间生成电力。由电动发电机222生成的电力存储在电池210中。
车辆空调221(主要是风扇)、供电ECU 223、输入部224、车辆ECU225和防盗止动器226连接到12V电池并通过12V电池211加电。此外，在点火期间和充电/放电期间将电负载施加到12V电池211。
输入部224是输入接口，通过该输入接口用户可以输入包括对电池210充电的充电请求、行进路线和预先空气调节时间表的信息。例如，输入部224可以被设置为专用输入面板(人机界面＝HMI)、导航系统的显示器、或车辆空调221的面板。车辆ECU 225用作车辆侧控制器并控制引擎、电动发电机222、车辆空调221和防盗止动器226。DC/DC电力转换器231连接在电池210的第一DC电力线(即，高电压DC总线)与12V电池211的第二DC电力线(即，12V DC总线)之间，使得可以在第一DC电力线与第二DC电力线之间交换电力。
为了利用住宅100的初级充电器/放电器150交换电力，次级充电器/放电器230在从车辆200向住宅100供应电力(存储在电池210中的DC电)时或在从住宅100向车辆200供应电力时执行电力转换。
当从住宅100向车辆200供应电力时，次级充电器/放电器230按照以下方式执行电力转换。例如，次级充电器/放电器230可以具有图3所示的充电/放电模式CM1-CM11中的至少一个。在第一模式CM1中，次级充电器/放电器230将从住宅100接收到的商用电转换成DC电并且将DC电提供给车辆200。在第二模式CM2中，次级充电器/放电器230从住宅100接收住宅100的初级充电器/放电器150将商用电转换成的DC电并将DC电提供给车辆200而不进行转换。在第三模式CM3中，次级充电器/放电器230将从住宅100接收到的商用电转换成DC电并将DC电提供给车辆200。在第四模式CM4中，次级充电器/放电器230从住宅100接收住宅100的初级充电器/放电器150将商用电转换成的高频(HF)电，将HF电转换成DC电，然后将DC电提供给车辆200。在第九模式CM9中，次级充电器/放电器230从住宅100接收存储在住宅100的主电池140中的DC电并且将DC电提供给车辆200而不进行转换。在第十模式CM10中，次级充电器/放电器230从住宅100接收存储在住宅100的主电池140中的DC电，对DC电进行DC-DC转换，并且将转换后的DC电提供给车辆200。在第十一模式CM11中，次级充电器/放电器230从住宅100接收住宅100的初级充电器/放电器150将存储在住宅100的主电池140中的DC电转换成的HF电，将HF电转换成DC电，然后将DC电提供给车辆200。第五至第八模式CM5-CM8用于双向充电并对应于各个模式CM1-CM4。当从车辆200向住宅100供应电力时，次级充电器/放电器230使用双向充电模式CM5-CM11中的至少一个并且按照与当从住宅100向车辆200供应电力时相比相反的方式执行电力转换。
以与住宅100的通信模块170相同的方式配置通信模块240，并且通信模块240通过有线或无线连接与通信模块170通信以便与通信模块170交换关于住宅100和车辆200的信息。
当在住宅100与车辆200之间交换电力时，初级充电器/放电器150和次级充电器/放电器230通过电力交换线300连接。例如，电力交换线300可以是诸如电缆的有线信道或诸如通过感应充电方法产生的无线信道。
下面还参照图4至9详细描述了住宅100与车辆200之间的电力交换。
图4是示出了当车辆ECU 225中发生中断时由车辆ECU 225执行的控制处理的流程图。在S100处控制处理开始，其中车辆ECU 225确定住宅100和车辆200是否通过电力交换线300连接。如果车辆ECU 225确定住宅100和车辆200通过电力交换线300连接(对应于在S100处为是)，则控制处理进行到S110。在S110处，车辆ECU 225确定车辆ECU 225的操作模式是第一模式OM1还是第二模式OM2。使用第一模式OM1以输出用于使电池210充电经过预定目标时间到预定目标能量水平的第一命令。另一方面，使用第二模式OM2以输出用于以诸如功率、电压或电流的预定物理值对电池210充电的第二命令。如果车辆ECU 225确定操作模式是第一模式OM1(对应于在S110处为是)，则控制处理进行到S120。相反地，如果车辆ECU 225确定操作模式是第二模式OM2(对应于在S110处为否)，则控制处理进行到S150。
在S120处，车辆ECU 225通过确定是否存在与住宅100的HEMS的通信来确定住宅100是否配备有住宅侧控制器160。如果车辆ECU 225确定住宅100配备有住宅侧控制器160(对应于在S120处为是)，则控制处理进行到S130。相反地，如果车辆ECU 225确定住宅100未配备有住宅侧控制器160(对应于在S120处为否)，则控制处理进行到S140。
根据该实施例，住宅100和车辆200通过使用通信模块170、240相互交换信息。因此，在S120处，车辆ECU 225确定存在与HEMS的通信，并且控制处理进行到S130。相反地，假定住宅100未配备有住宅侧控制器160，例如车辆200通过在用于商用电的住宅100的典型插座中插入的电力交换线300连接到住宅100。在这样的情况下，车辆ECU 225无法确认存在与HEMS的通信。因此，在S120处，车辆ECU 225确定不存在与HEMS的通信，并且控制处理进行到S140。
以这种方式，当车辆ECU 225执行步骤S120时，车辆ECU 225用作用于确定住宅100是否配备有住宅侧控制器160的确定部。如后所述，当车辆ECU 225执行步骤S130或S140时，车辆ECU 225用作设置部，该设置部用于设置住宅侧控制器160和车辆ECU 225中的一个作为电力命令中心1A或1B。
在S130(图5中模式OM1、具有HEMS)处，车辆ECU 225设置住宅侧控制器160作为电力命令中心1A。在此情况下，住宅侧控制器160从HMI信息获取部2获取充电请求，包括目标能量水平SOCtarget和目标完成时间Schedule。然后，住宅侧控制器160基于充电请求创建充电/放电计划Pcom(t)。然后，住宅侧控制器160命令初级充电器/放电器150和次级充电器/放电器230中的一个根据充电/放电计划Pcom(t)对电池210进行充电/放电，使得电池210可以充电经过目标完成时间Schedule到目标能量水平SOCtarget。
在S140(图5中模式OM1、没有HEMS)处，车辆ECU 225设置车辆ECU 225本身作为电力命令中心1A。在此情况下，车辆ECU 225从HMI信息获取部2获取充电请求，包括目标能量水平SOCtarget和目标完成时间Schedule。然后，车辆ECU 225基于充电请求创建充电/放电计划Pcom(t)。然后，车辆ECU 225命令初级充电器/放电器150和次级充电器/放电器230中的一个根据充电/放电计划Pcom(t)对电池210进行充电/放电，使得电池210可以充电经过目标完成时间Schedule到目标能量水平SOCtarget。
在S150(图5中的模式OM2)处，车辆ECU 225设置车辆ECU 225本身作为电力命令中心1B。在此情况下，车辆ECU 225命令初级充电器/放电器150和次级充电器/放电器230中的一个以功率Pcom对电池210进行充电/放电。
下面详细描述了步骤S130、S140和S150。
首先，参照图6和7描述步骤S130。图6是示出了在步骤S130处的住宅100和车辆200的每个功能的图。图7示出了在S130处执行的第一充电/放电处理。
如上所述，当设置第一模式OM1作为操作模式并且住宅100配备有HEMS时，执行步骤S130。在此情况下，电力命令中心1A被设置到住宅侧控制器160。此外，HEMS信息获取部10被设置到住宅侧控制器160。车辆充电/放电控制器20和电池信息获取部21被设置到车辆ECU 225。用于存储初级充电器/放电器150的转换定额PVImax的第一信息存储器11被设置到初级充电器/放电器150。用于存储次级充电器/放电器230的转换定额PVImax的第二信息存储器22被设置到次级充电器/放电器230。
HEMS信息获取部10获取住宅侧电力信息。住宅侧电力信息包括可充电电力WHin、可放电电力WHout、每个供应电力(例如，商用电、光伏电力、以及电池电力)的功率分布P1(t)-Pn(t)、每个供应电力的花费(cost)分布C1(t)-Cn(t)、负载分布LoadH(t)、以及连接到初级充电器/放电器150的供电系统100A的供电信息PINF。可充电电力WHin和可放电电力WHout取决于供电系统100A和线缆电容。例如，当供电系统100A的电源是商用AC系统时，供电信息PINF可以包括电压V、电流I和频率F。相反地，当供电系统100A的电源是DC电源时，供电信息PINF可以包括电压VB1和电流IB1。
车辆充电/放电控制器20从电池信息获取部21接收电池信息。电池信息可以包括电池210的充电状态(SOC)、可充电电力WBin、可放电电力WBout、温度Thermal、电压VB、以及电流IB。此外，车辆充电/放电控制器20接收车辆负载分布预测LoadV(t)作为车辆负载预测信息。车辆负载分布预测LoadV(t)随着由车辆的时钟指示的时间而改变。先前描述的行进路线和预先空气调节时间表可以包括在负载分布预测LoadV(t)中。
电力命令中心1A从HMI信息获取部2读取由用户输入的充电请求，即目标能量水平SOCtarget和目标完成时间Schedule。用户通过输入部224将充电请求输入HMI信息获取部2。HMI信息获取部2被设置到住宅100和车辆200中的至少一个。电力命令中心1A在每次更新充电请求时读取充电请求。因此，电力命令中心1A可以使用最新的充电请求。根据该实施例，由用户输入的目标能量水平SOCtarget表示要充入电池210的电力的量[kWh]与电池210的满容量之比。或者，用户可以输入要充入电池210的具体电力值[kWh]而不是输入目标能量水平SOCtarget。具体电力值对应于图5中示出的并且后面描述的目标能量电力Ecom。在此情况下，可以如下计算目标能量水平SOCtarget：SOCtarget＝(输入的电力值/电池满容量)+当前电池SOC。以这种方式，即使当用户输入除了目标能量水平SOCtarget之外的值时，也可以基于输入的值来计算目标能量水平SOCtarget。
如果未更新充电请求，则电力命令中心1A使用默认值。能够以预定间隔(例如，一周)改变默认值。或者，如果未更新充电请求，则电力命令中心1A可以使用前一充电请求。另外，电力命令中心1A读取初级充电器/放电器150和次级充电器/放电器230中的每个的转换定额PVImax。转换定额PVI表示初级充电器/放电器150和次级充电器/放电器230中的每个的最大操作功率、最大操作电压和最大操作电流。
然后，电力命令中心1A基于以上信息创建充电/放电计划Pcom(t)，并且命令初级充电器/放电器150和次级充电器/放电器230根据充电/放电计划Pcom(t)对电池210进行充电/放电，使得电池210可以充电经过目标完成时间Schedule到目标能量水平SOCtarget。
虽然附图中未示出，但是例如当更新行进路线和预先空气调节时间表时，车辆负载分布预测LoadV(t)被设置到车辆充电/放电控制器20。同样地，例如当更新电热水器121的操作时间表时，负载分布LoadH(t)被设置到HEMS信息获取部10。
下面参照图7描述了由电力命令中心1A在S130处执行的第一充电/放电处理。
在S1310处第一充电/放电处理开始，其中电力命令中心IA从HEMS信息获取部10和车辆充电/放电控制器20读取信息(即，电池信息、负载分布预测、以及住宅侧电力信息)。然后，第一充电/放电处理进行到S1320，其中电力命令中心1A计算电池210的当前能量Ereal和住宅100与车辆200之间的最大可交换功率Pmax。
通过下式来计算当前能量Ereal：
Ereal＝Efull×SOC...(1)
在式(1)中，Efull表示电池210的满容量并以kWh为单位。SOC包括在电池信息之中并且表示当前能量Ereal与满容量Efull之比。
通过下式给出住宅100与车辆200之间的可充电电力Win：
Win＝min(WBin，WHout)...(2)
注意，“min(WBin，WHout)”表示WBin和WHout中的较小者。即，可充电电力Win被给出为车辆侧可充电电力WBin和住宅侧可放电电力WHout中的较小者。
通过下式给出住宅100与车辆200之间的可放电电力Wout：
Wout＝min(WBout，WHin)...(3)
即，可放电电力Wout被给出为车辆侧可放电电力WHout和住宅侧可充电电力WHin中的较小者。
通过下式给出最大可交换功率Pmax：
Pmax＝min(Win，Wout)...(4)
即，最大可交换功率Pmax被给出为可充电电力Win和可放电电力Wout中的较小者。
然后，第一充电/放电处理进行到S1330，其中电力命令中心1A确定由用户输入到HMI信息获取部2的充电请求是否更新。如前所述，充电请求包括目标能量水平SOCtarget和目标完成时间Schedule。如果充电请求更新(对应于在S1330处为是)，则第一充电/放电处理进行到S1340。在S1340处，电力命令中心1A读取目标能量水平SOCtarget和目标完成时间Schedule并如下计算充电时间Ttimedate：
Ttimedate＝Schedule-Treal...(5)
在式(5)中，Treal表示当前时间。
然后，第一充电/放电处理进行到S1350，其中电力命令中心1A确定充电时间Ttimedate是否等于或大于估计的需要时间T以确定电池210是否可以充电经过目标完成时间Schedule到目标能量水平SOCtarget。
如下计算估计的需要时间T：
Etarget＝Efull×SOCtarget...(6)
T＝(Etarget-Ereal)/Pmax...(7)
在式(6)中，Etarget表示最小目标充电量。注意，如果初级充电器/放电器150和次级充电器/放电器230中的每个的转换定额小于最大可交换功率Pmax，则通过将转换定额替代式(7)中最大可交换功率Pmax来计算估计的需要时间T。
如果充电时间Ttimedate小于估计的需要时间T，则电力命令中心1A确定电池210不可能充电经过目标完成时间Schedule到目标能量水平SOCtarget(对应于在S1350处为否)，并且第一充电/放电处理进行到S1360。在S1360处，电力命令中心1A将错误返回到S1330。相反地，如果充电时间Ttimedate等于或大于估计的需要时间T，则电力命令中心1A确定电池210可以充电经过目标完成时间Schedule到目标能量水平SOCtarget(对应于在S1350处为是)，并且第一充电/放电处理进行到S1380。
如果充电请求未更新(对应于在S1330处为否)，则第一充电/放电处理进行到S1370。在S1370处，电力命令中心1A使用默认目标能量水平SOCtarget来计算最小目标充电值Etarget。例如，默认目标能量水平SOCtarget可被设置成80％。或者，电力命令中心1A可以使用前一目标能量水平SOCtarget来计算最小目标充电值Etarget。
在步骤S1380处，电力命令中心1A如下计算目标能量电力Ecom：
Ecom＝Etarget-Ereal...(8)
然后，第一充电/放电处理进行到S1390，其中电力命令中心1A如下计算可放电能量下限Emin：
EN＝Etarget-Pmax×(Schedule-Treal)...(9)
EL＝Efull×SOC20％...(10)
Emin＝max(EN，EL)...(11)
在式(10)中，SOC20％表示用于防止电池140、210老化(degradation)的最小SOC水平。最小SOC水平不限于20％。
根据式(1)，可放电下限Emin被给出为EN和EL中的较大者。
然后，第一充电/放电处理进行到S1392，其中电力命令中心1A如下计算可充电上限Emax：
Emax＝Efull×SOC90％...(12)
在式(10)中，SOC90％表示用于防止电池140、210老化的最大SOC水平。最大SOC水平不限于90％。
然后，第一充电/放电处理进行到S1394，其中电力命令中心1A在最大可交换功率Pmax、可充电能量上限Emax和可放电能量下限Emin内创建充电/放电计划Pcom(t)。例如，可以基于花费分布C1(t)-Cn(t)和负载分布LoadH(t)来创建充电/放电计划Pcom(t)，使得可以在电力较便宜的晚上对电池210集中充电。又例如，能够以将住宅100的光伏单元130所生成的电力临时存储在车辆200的电池210中以便稍后使用电力的方式来创建充电/放电计划Pcom(t)。又例如，能够以如下方式创建充电/放电计划Pcom(t)：当家用电器120的负载增加到供电系统100A的供电能力以上时存储在电池210中的电力提供给住宅100，并且然后当家用电器120的负载减小到供电系统100A的供电能力以下时对电池210充电。
然后，第一充电/放电处理进行到S1396，其中电力命令中心1A将充电/放电计划Pcom(t)输出到初级充电器/放电器150和次级充电器/放电器230，并且基于充电/放电计划Pcom(t)来控制初级充电器/放电器150和次级充电器/放电器230。根据该实施例，充电/放电计划包括随时间改变的功率值Pcom(t)。或者，充电/放电计划可以包括随时间改变的电压值Vcom(t)或随时间改变的电流值Icom(t)。初级充电器/放电器150和次级充电器/放电器230中的每个的电压和电流被监视并控制为目标值。当初级充电器/放电器150和次级充电器/放电器230是快速充电器/放电器时，监视初级充电器/放电器150和次级充电器/放电器230中的一个，并且控制初级充电器/放电器150和次级充电器/放电器230中的另一个。
在逆电力流动的情况下，即当从车辆200向住宅100供应电力时，通过监视AC总线的电压V、电流I和频率F来控制初级充电器/放电器150。在此情况下，如果初级充电器/放电器150连接到DC总线，则通过监视DC总线的电压VB1和电流IB1来控制初级充电器/放电器150。
接下来，下面描述了在S140处由电力命令中心1A执行的第二充电/放电处理。如前所述，当设置第一模式OM1作为操作模式并且住宅100未配备有HEMS时，执行步骤S140。在此情况下，车辆ECU 225用作电力命令中心1A。在S140处由电力命令中心1A执行的第二充电/放电处理几乎与图7所示的在S130处由电力命令中心1A执行的第一充电/放电处理相同。然而，由于住宅100未配备有HEMS，所以电力命令中心1A无法从HEMS信息获取部10接收住宅侧电力信息(例如，花费分布C1(t)-Cn(t))。因此，电力命令中心1A通过使用默认住宅侧电力信息来创建充电/放电计划Pcom(t)。可以通过HMI信息获取部2来修改默认住宅侧电力信息。
或者，在S140处，电力命令中心1A可以立刻开始以默认值将电池210充电到其满容量。在此情况下，例如，电力命令中心1A可以以恒定电流对电池210充电，直到将电池210充电到预定SOC水平，并且然后当将电池210充电到预定SOC水平时，电力命令中心1A能够以恒定电压对电池210充电。
最后，参照图8和9描述步骤S150。图8是示出了在步骤S150处住宅100和车辆200的每个功能的图。图9示出了在S150处执行的第三充电/放电处理。如前所述，当设置第二模式OM2作为操作模式而不管住宅100是否配备有HEMS时，执行步骤S150。在此情况下，电力命令中心1B设置到车辆ECU 225。
如通过比较图6和图8可见，图6与图8之间的区别在于电力命令中心1B从电池信息获取部21接收直接充电/放电请求Preq、Vreq或Ireq。直接充电/放电请求Preq、Vreq或Ireq包括在电池信息中。直接充电/放电请求Preq表示功率值，直接充电/放电请求Vreq表示电压值，并且直接充电/放电请求Ireq表示电流值。根据该实施例，假定电力命令中心1B接收表示功率值的直接充电/放电请求Preq。
电池信息获取部21在每次满足预定条件时将直接充电/放电请求Preq输出到电力命令中心1B。例如，电池信息获取部21可以具有测量时间的定时器功能、对电池210的充电次数计数的计数功能、或计算电池210中的功率的积分的积分功能。在此情况下，当测量的时间达到预定时间(例如，一个月)时，当计数的数目达到预定数目时，或当计算的功率积分达到预定值时，可以满足预定条件。
如通过比较图7和图9可见，由电力命令中心1B在S150处执行的第三充电/放电处理与由电力命令中心1A在S130处执行的第一充电/放电处理的区别在于第三充电/放电处理具有步骤S1510和S1520，分别替代步骤S1394和步骤S1396。
在步骤S1510处，电力命令中心1B从电池信息获取部21接收包括直接充电/放电请求Preq的电池信息。然后，在S1520处，电力命令中心1B在最大可交换功率Pmax、可充电能量上限Emax和可放电能量下限Emin内，基于直接充电/放电请求Preq来创建命令功率值Pcom。当电力命令中心1B从电池信息获取部21接收直接充电/放电请求Vreq或Ireq时，电力命令中心1B可以创建命令电压值Vcom或命令电流值Icom。此外，在S1520处，电力命令中心1B将命令功率值Pcom发送到初级充电器/放电器150和次级充电器/放电器230，使得初级充电器/放电器150和次级充电器/放电器230能够以命令功率值Pcom对电池210充电。因此，以通过命令功率值Pcom指示的恒定功率对电池210充电。如上所述，由电力命令中心1B发送的命令值表示物理值。替代命令值，电力命令中心1B可以发送指示物理值类型(即，功率、电压或电流)的第一标志Reqf和指示通过第一标志Reqf指示的物理值类型的值的第二标志ReqValue。
即，使用第二模式OM2来直接控制电池210的充电/放电状况。具体地，在第二模式OM2中，诸如电池210的功率(W)、电压(V)或电流(A)的当前物理值被控制成目标值(即，Pcom、Vcom或Icom)。例如，可以使用模式OM2来以恒定物理值对电池210进行充电或放电。相反地，使用第一模式OM1以使电池210充电或放电经过预定时间到预定水平。具体地，在第一模式OM1中，控制充入电池210的功率对预定时间的积分(瓦特-小时，Wh)。因此，诸如电池210的功率(W)、电压(V)或电流(A)的当前物理值基于充电/放电计划Pcom(t)随时间改变。
能够以定期间隔执行第二模式OM2以评估电池210的性能(例如，满容量、老化程度)。例如，可以在每次经过了预定时间或电池210的充电次数达到预定数目时，执行第二模式OM2。例如，可以如下评估电池210。首先，使电池210完全放电，并且将完全放电电池210的电压设置为零点(SOC＝0％)。然后，以恒定电流将电池210满充电。然后，将满充电电池210的电压设置为满点。然后，基于零点与满点之间的差来评估电池210的当前满容量。
如上所述，根据本发明的该实施例，当电池210充电经过目标完成时间Schedule到目标能量水平SOCtarget时(即，当电池210充电经过目标完成时间Schedule充入目标能量电力Ecom时)，车辆ECU 225的确定部(S120)确定住宅100是否配备有住宅侧控制器160(HEMS)。然后，车辆ECU 225的设置部(S130、S140)基于确定部的确定结果，设置住宅侧控制器160和车辆ECU 225中的一个作为电力命令中心1A。然后，电力命令中心1A命令初级充电器/放电器150和次级充电器/放电器230中的一个对电池210进行充电/放电。在这种方法中，不管住宅100是否配备有住宅侧控制器160，一定可以通过从住宅100供应的电力对车辆200的电池210充电，并且可以根据需要从车辆200向住宅100供应电力。
具体地，当在住宅100配备有住宅侧控制器160的情况下电池210充电经过目标完成时间Schedule到目标能量水平SOCtarget时(即，当电池210充电经过目标完成时间Schedule充入目标能量电力Ecom时)，住宅侧控制器160用作电力命令中心1A。因此，在住宅侧控制器160的主动的情况下，可以实现住宅100的供电系统100A与车辆200的电池210之间的完全电力交换控制。
相反地，当在住宅100未配备有住宅侧控制器160的情况下电池210充电经过目标完成时间Schedule到目标能量水平SOCtarget时(即，当电池210充电经过目标完成时间Schedule充入目标能量电力Ecom时)，车辆ECU 225用作电力命令中心1A。因此，在车辆ECU 225的主动的情况下，可以实现住宅100与车辆200之间的电力交换控制。
在第一模式OM1中，电力命令中心1A接收包括目标能量水平SOCtarget和目标完成时间Schedule的充电请求，并基于充电请求、电池信息和住宅侧信息创建充电/放电计划。电力命令中心1A命令初级充电器/放电器150和次级充电器/放电器230中的一个根据充电/放电计划对电池210进行充电/放电，使得电池210可以充电经过目标完成时间Schedule到目标能量水平SOCtarget(即，使得电池210可以充电经过目标完成时间Schedule充入目标能量电力Ecom)。在这种方法中，一定可以实现住宅100与车辆200之间的电力交换。此外，由于充电/放电计划是基于由用户输入的目标能量水平和目标完成时间而创建的，所以可以实现住宅100与车辆200之间的电力交换以适应用户的需要。
此外，当以诸如功率、电压或电流的预定物理值对电池210充电时，车辆ECU 225置于第二模式OM2中并用作电力命令中心1B。电力命令中心1B基于电池信息和住宅侧信息创建物理值。然后，电力命令中心1B命令初级充电器/放电器150和次级充电器/放电器230中的一个以该物理值对电池210进行充电/放电。因此，电池210的充电/放电状况可以直接由车辆ECU 225控制。
此外，电力命令中心1A、1B基于电池信息和住宅侧信息来计算最大可交换功率、可充电/可放电能量上限和可充电/可放电能量下限，并且命令初级充电器/放电器150和次级充电器/放电器230中的一个以在最大可交换功率、可充电/可放电能量上限和可充电/可放电能量下限内对电池210进行充电/放电。因此，可以适当地实现住宅100与车辆200之间的电力交换。
此外，电力命令中心1A、1B接收初级充电器/放电器150和次级充电器/放电器230中的一个的转换定额，并命令初级充电器/放电器150和次级充电器/放电器230中的一个在转换定额(PVImax)内对电池210进行充电/放电。因此，可以适当地实现住宅100与车辆200之间的电力交换。
此外，当电池信息、设施侧信息、车辆负载预测和充电请求中的至少一个不可用时，电力命令中心1A、1B基于预定默认值命令初级充电器/放电器150和次级充电器/放电器230中的一个对电池210进行充电/放电。因此，可以实现住宅100与车辆200之间的电力交换。
12V电池211能够以与电池210相同的方式充电和放电。
(修改)
例如如下能够以各种方式修改上述实施例。
在该实施例中，电力交换系统用于在住宅100的供电系统100A与车辆200的电池210之间交换电力。或者，电力交换系统可用于在车辆200与除了典型住宅之外的设施之间交换电力。例如，电力交换系统可用于在车辆200与购物中心的停车场的充电设施之间交换电力。又例如，电力交换系统可用于在车辆200与路边的充电杆之间交换电力。
在该实施例中，供电系统100A供应商用电。或者，供电系统100A可以将诸如由风力发电机或光伏发电机生成的电力储存在蓄电池中并供应储存的电力。
住宅100可以配备有显示器，该显示器用于向用户显示与住宅100和车辆200之间的电力交换相关联的电费单(即，花费、费用)。
在这种方法中，用户可以确认电费单并变得更有经济意识。
在该实施例中，用户通过车辆200的输入部224输入充电请求以对电池210充电。除了输入部224之外或替代输入部224，可以通过使用例如连接到网络的手机和个人计算机输入充电请求。充电请求可以是新的充电请求或用于修改先前输入的充电请求的修改请求。在这种方法中，可以容易地输入和修改充电请求。
这样的改变和修改将被理解为在如所附权利要求所限定的本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种用于管理设施的供电系统(100A)与车辆的电池(210)之间电力的交换的电力交换系统，所述电力交换系统包括：
设施侧充电器/放电器(150)，设置在所述设施中；
车辆侧充电器/放电器(230)，设置在所述车辆中并耦合到所述设施侧充电器/放电器以在所述供电系统与所述电池之间交换所述电力；以及
车辆侧控制器(225)，设置在所述车辆中并被配置成接收关于所述电池的电池信息，所述车辆侧控制器具有确定部(S120)，所述确定部用于确定所述设施是否配备有控制所述供电系统中的配电的设施侧控制器(160)，所述车辆侧控制器还具有设置部(S130、S140)，所述设置部用于基于所述确定部的确定结果来设置所述设施侧控制器和所述车辆侧控制器中的一个作为电力命令中心(1A、1B)，其中
所述电力命令中心基于所述电池信息和关于所述供电系统的设施侧信息命令所述设施侧充电器/放电器和所述车辆侧充电器/放电器中的一个对所述电池进行充电/放电，其中
当所述确定部的所述确定结果指示所述设施配备有所述设施侧控制器时，所述设置部设置所述设施侧控制器作为所述电力命令中心，
当所述确定部的所述确定结果指示所述设施未配备有所述设施侧控制器时，所述设置部设置所述车辆侧控制器作为所述电力命令中心。
2.根据权利要求1所述的电力交换系统，其中
所述电力命令中心具有第一模式和第二模式，所述第一模式用于使所述电池充电经过预定目标时间达到预定目标水平，所述第二模式用于以预定物理值对所述电池充电，
在所述第一模式中，所述电力命令中心从信息获取部(2)接收所述目标水平和所述目标时间，并且基于所述目标水平、所述目标时间、所述电池信息和所述设施侧信息创建充电/放电计划，
所述电力命令中心命令所述设施侧充电器/放电器和所述车辆侧充电器/放电器中的所述一个根据所述充电/放电计划对所述电池进行充电/放电，使得所述电池充电经过所述目标时间达到所述目标水平，并且
所述充电/放电计划包括功率值、电流值和电压值中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的电力交换系统，其中
所述电力命令中心具有第一模式和第二模式，所述第一模式用于使所述电池充电经过预定目标时间达到预定目标水平，所述第二模式用于以预定物理值对所述电池充电，
在所述第二模式中，所述电力命令中心基于所述电池信息和所述设施侧信息来创建所述物理值，
所述电力命令中心命令所述设施侧充电器/放电器和所述车辆侧充电器/放电器中的所述一个以所述物理值对所述电池充电/放电，并且
所述物理值是功率值、电流值和电压值中的一个。
4.根据权利要求3所述的电力交换系统，其中
所述电力命令中心以定期间隔置于所述第二模式中以评估所述电池的性能。
5.根据权利要求1所述的电力交换系统，其中
所述电力命令中心基于所述电池信息和所述设施侧信息来计算最大可交换功率(Pmax)、可充电/可放电能量上限(Emax)和可充电/可放电能量下限(Emin)，并且命令所述设施侧充电器/放电器和所述车辆侧充电器/放电器中的所述一个在所述最大可交换功率、所述可充电/可放电能量上限和所述可充电/可放电能量下限内对所述电池充电/放电。
6.根据权利要求5所述的电力交换系统，其中
所述电力命令中心接收所述设施侧充电器/放电器和所述车辆侧充电器/放电器中的所述一个的转换定额，并且命令所述设施侧充电器/放电器和所述车辆侧充电器/放电器中的所述一个在所述转换定额内对所述电池充电/放电。
7.根据权利要求1所述的电力交换系统，其中
当所述电池信息和所述设施侧信息中的至少一个不可用时，所述电力命令中心基于预定默认值命令所述设施侧充电器/放电器和所述车辆侧充电器/放电器中的所述一个对所述电池充电/放电。
8.根据权利要求1所述的电力交换系统，还包括：
显示器，用于显示与所述设施和所述车辆之间的所述电力交换相关联的电费单。
9.根据权利要求1所述的电力交换系统，其中
所述电力命令中心基于车辆负载预测信息和充电请求信息中的至少一个、所述设施侧信息、以及所述电池信息命令所述设施侧充电器/放电器和所述车辆侧充电器/放电器中的所述一个对所述电池充电/放电，
所述车辆负载预测信息指示所述车辆的特征负载状况，并且
所述充电请求由用户通过输入部输入以对所述电池充电。
10.根据权利要求9所述的电力交换系统，其中
所述输入部包括连接到网络的手机和个人计算机中的至少一个。
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