CN102738859A - 集成式电仪表和电动车辆充电站(evcs) - Google Patents

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Abstract

本文描述的本发明的实施例包括集成式电仪表和电动车辆充电站(EVCS)(206)以及使用该集成式电仪表和EVCS(206)的实施例用于对电动车辆(112)充电的方法。

Description

集成式电仪表和电动车辆充电站(EVCS)
技术领域
本公开涉及集成式电仪表和电动车辆充电站(EVCS)。
背景技术
EV(电动车辆，其包括PEV(插入式电动车辆)和PHEV(插入式混合电动车辆))在运行中时在至少部分时间使用电池作为能量来源。这些电池在使用期间放电并且要求在间歇基础上再充电。在一些实例中，该充电发生在位于EV操作者的家的电动车辆充电站(EVCS)处。SAE国际限定240伏AC充电作为2级充电，并且500伏DC高电流充电作为3级充电。拥有者可以在家中安装2级充电站，而企业和当地政府提供付费供电的2级和3级公共充电站。当前，如在图1中示出的，EVCS102与操作者的家或其他设施处的电仪表104分离。公用事业100通过分配系统106输送电力给设施108。电仪表104用于测量设施108处的所有负载110(其包括由EVCS102和EV112形成的负载)的总电耗。EVCS 102具有与仪表104的外壳分开的外壳，并且包括第二仪表114用于计量EV112的电耗。另外，如在图1中示出的，EVCS 102需要来自公用事业100的分开的通信。一般，这样的通信通过网络116，其在公用事业100控制下与计算装置114通信。因此，如在现有技术图1中示出的，使用单独的收益仪表104、用于EVCS102的仪表114以及EVCS102导致至少外壳、计量部件和通信部件的重复。
因此，期望克服本领域内挑战(其中一些在上文描述了)的系统和方法。具体地，期望使电仪表与EVCS集成的系统和方法，其有效地降低部件和装置的重复。
发明内容
本文描述的是集成式电仪表和电动车辆充电站(EVCS)以及使用该集成式装置用于对电动车辆充电的方法的实施例。
在一个方面，描述了集成式电仪表和EVCS。集成式电仪表的该实施例包括充电电缆和插头以及大致上包围电仪表和EVCS的外壳。在一个方面，该电仪表包括：至少一个计量微控制器，其中该计量微控制器配置成单独测量一个或多个电气负载的电耗；一个或多个电流互感器(CT)和一个或多个电压互感器(potential transformer，PT)，其中该一个或多个CT以及该一个或多个PT提供电流和电压信号给该至少一个计量微控制器用于测量该一个或多个电气负载的电耗；以及网络接口，其与该计量微控制器能在操作上连接，其中该网络接口实现通过网络与该计量微控制器的双向通信。集成式电仪表和EVCS进一步包括EVCS，其在一个方面包括充电接触器和充电控制器，该充电控制器与该网络接口和该充电接触器能在操作上连接。该充电控制器配置成：控制该充电接触器；检测充电电缆是否连接到电动车辆(EV)；确定EV电池的充电水平；以及管理EV的可编程充电调度。充电电缆连接到EVCS和插头，并且插头将充电电缆附连到EV。
在另一个方面，描述了使用集成式电仪表和EVCS的实施例对EV充电的方法。方法的该实施例包括提供集成式电仪表和电动车辆充电站(EVCS)，其中该集成式电仪表和EVCS包括充电电缆和插头以及大致上包围电仪表和电动车辆充电站(EVCS)的外壳。该电仪表包括：至少一个计量微控制器，其中该计量微控制器配置成单独测量一个或多个电气负载的电耗；一个或多个电流互感器(CT)和一个或多个电压互感器(PT)，其中该一个或多个CT以及该一个或多个PT提供电流和电压信号给该至少一个计量微控制器用于测量该一个或多个电气负载的电耗；以及网络接口，其与该计量微控制器能在操作上连接，其中该网络接口实现通过网络与该计量微控制器的双向通信。EVCS包括充电接触器和充电控制器，该充电控制器与该网络接口和该充电接触器能在操作上连接，其中该充电控制器配置成：控制该充电接触器；检测充电电缆是否连接到电动车辆(EV)；确定EV电池的充电水平；以及管理EV的可编程充电调度。充电电缆连接到EVCS和插头，并且插头将充电电缆附连到EV。方法的该实施例进一步包括：使用插头和充电电缆将EV连接到集成式电仪表和EVCS；以及使用集成式电仪表和EVCS对EV的电池充电。
另外的优势将在接着的描述中部分阐述或可通过实践获悉。这些优势将通过在附上的权利要求中特别指出的要素和组合实现和得到。要理解前面的一般描述和接着的详细描述仅是示范性和说明性的，并且不是如要求保护的那样限制性的。
附图说明
附图(其并入并且构成该说明书的一部分)图示实施例并且连同描述一起起到解释方法和系统的原理的作用：
图1是单独的电仪表和电动车辆充电站(EVCS)的现有技术的综览图示；
图2是例如电分配系统等示范性公用事业分配系统的一段的单线框图；
图3图示可以用于实践本发明的实施例的集成式电仪表和EVCS的非限制性实施例的综览框图；
图4是根据本发明的一个实施例的能够作为计量电子器件操作的实体的框图；
图5是图示实践本发明的实施例的方法的流程图；以及
图6是图示用于进行公开的方法的示范性操作环境的框图。
具体实施方式
在公开并且描述本方法和系统之前，要理解这些方法和系统不限于特定综合方法、特定部件或特别组成。还要理解本文使用的术语仅是为了描述特别实施例的目的并且不规定为限制性的。
如在说明书和附上的权利要求中使用的，单数形式“一”、和“该”包括复数个指代物，除非上下文清楚地另外指明。在本文中范围可表达为从“大约”一个特别值，和/或到“大约”另一个特别值。当表达这样的范围时，另一个实施例包括从该一个特别值和/或到另一个特别值。相似地，当这些值通过使用先行词“大约”表达为近似时，将理解该特别值形成另一个实施例。将进一步理解每个这些范围的端点既关于另一个端点是有效的又独立于另一个端点。此外，当在本文中提供范围的示例时，要意识到给出的范围还包括其之间的所有子范围，除非另外具体地说明。
“可选的”或“可选地”意味着随后描述的事件或情形可能发生或可能不发生，并且描述包括其中所述事件或情形发生的实例和其中它不发生的实例。
在该说明书的整个描述和权利要求中，单词“包括”和该单词的变化形式(例如“包括”等)意味“包括但不限于”，并且不意在排除例如其他添加物、部件、整数或步骤。“示范性的”意思是“…的示例”，并且不意在传达优选或理想实施例的指示。“例如”不采用限制性意义使用，而用于说明性目的。
公开了可以用于进行公开的方法和系统的部件。在本文中公开这些和其他部件，并且理解当公开这些部件的组合、子集、相互作用、组等时，尽管这些中的每个各种个体和集体组合和排列的特定引用可能没有被明确公开，每个均是对于所有方法和系统在本文中具体地预想并且描述。这适用于该申请的所有方面，其包括但不限于公开的方法中的步骤。从而，如果存在多种可以进行的另外步骤，理解这些另外的步骤中的每个可以用公开的方法的任何特定实施例或实施例的组合进行。
本方法和系统可通过参考优选实施例和包括在其中的示例的下列详细描述并且参考图以及它们之前与接着的描述而更容易理解。
EV(电动车辆，其包括PEV(插入式电动车辆)和PHEV(插入式混合电动车辆))在使用后要求它们的电池被充电。在许多实例中，该充电发生在位于操作者的家或找到与该当事人有关的电仪表的其他位置的充电站(EVCS)处。然而，当前，如在现有技术的图1中示出的，电收益仪表104和EVCS 102是两个单独的装置，其包括一些重复的部件。因此，使用如在现有技术的图1中示出的单独的仪表104和EVCS 102导致至少外壳、计量部件和通信部件的重复。
本文描述了使电收益仪表和EVCS集成的系统和方法。具体地，描述了使电仪表和EVCS集成的系统和方法，其有效地减少部件和装置的重复。参照图2，提供了将受益于本发明的实施例的一个类型的系统的图示。图2是例如电分配系统等示范性公用事业分配系统的一段的单线框图。如在图2中示出的，公用事业服务由公用事业提供商100通过分配系统106输送给各种负载L1-Ln 202。在一个方面，提供的该公用事业服务可以是电力。尽管在图2中示出为单线图，要意识到分配系统106可以包括单相和/或多相部件并且可以具有变化的电压水平。负载202的消耗和需求可以在负载位置由集成式仪表和EVCSM1-Mn206测量。如本领域内技术人员已知的，构成集成式仪表和EVCS 206的这些仪表可以是单相或多相电仪表，其取决于负载202。例如，负载可以是单相并且因此仪表可以是单相。单相负载可以连接到分配系统106的不同的相(例如，相A、相B或相C)。相似地，例如，负载202可以是多相负载(例如三相负载等)并且仪表可以是计量服务负载202的三个相的三相仪表。在一些实例中，电分配系统106可以是多相系统，例如三相四线网络，其对用电馈电装置供电。馈电线的每个然后分成多个电路来对多个本地柱安装式或基座安装式变压器供电，该柱安装式或基座安装式变压器使电压下降到例如每相120或240伏的最终电压用于在商业和住宅用户位置输送和计量。一般，住宅用户可以使用单相仪表连接到三相系统的任一相并且商业用户可以使用三相仪表连接到全部的三相。在一个方面，负载202可以包括EV和附加负载，例如用于在集成式仪表和EVCS206的位置处的设施的加热、冷却、照明等。在一个方面，集成式仪表和EVCS206的仪表可以用于计量设施处的所有负载202(其包括EV)的总电耗，以及用于单独地计量EV的电耗。
在一个方面，在集成式仪表和EVCS206的实施例中使用的电仪表是如本文描述的以及本领域内技术人员已知的智能仪表。在下文中，该说明书将仪表称为“仪表”、“电仪表”和/或“智能仪表”，其中术语可以能互换地使用。智能仪表的一个非限制性示例是如可从通用电气公司(“GE”)(Schenectady，NY)获得的GE I210+c仪表。尽管负载202的消耗或需求信息由公用事业提供商100使用以用于向用户收费，它还可用于其他目的，包括规划以及轮廓化公用事业分配系统。在一些实例中，公用事业提供商100期望与集成式仪表和EVCS206电通信用于许多目的，包括调度公用事业服务与负载202的断开或连接、自动仪表读取(AMR)、负载削减和负载控制、自动分配和智能电网应用、停电报告、使用时间调度和计量、提供例如因特网、视频和音频等附加服务。在这些实例的许多中，集成式仪表和EV CS206可以配置成通过通信网络116与一个或多个计算装置118通信，如本领域内技术人员已知的，该通信网络116可以是有线(其包括光纤)、无线或有线和无线的组合。在一个方面，网络116是高级计量基础设施(AMI)网络。AMI指测量、收集并且分析能量使用并且根据请求(按需)或根据预定安排通过各种通信介质与例如电仪表、燃气仪表、水仪表、EVCS等高级装置交互的系统。该基础设施包括硬件、软件、通信、消费者能量显示器和控制器、消费者关联的系统、仪表数据管理(MDM)软件、供应商和网络分配业务系统等。集成式仪表和EVCS 206与业务系统之间的网络116允许对用户、供应商、公用事业公司和服务提供商的信息的收集和分配。这使这些业务能够参与或提供需求响应解决方案、产品和服务。通过向用户提供信息，系统响应于价格变化或作为设计成鼓励在峰值需求期间或更高的批发价格的时间或在低的运行系统可靠性的期间使用更低的能量使用的刺激，有助于进行从他们的正常消耗模式的能量使用的变化。在一个方面，网络116包括智能电网网络的至少一部分。在一个方面，网络116利用WPAN(例如，ZigBee、Bluetooth)、LAN/WLAN(例如，802.11n、微波、激光等)、WMAN(例如，WiMAX等)、WAN/WWAN(例如，UMTS、GPRS、EDGE、CDMA、GSM、CDPD、Mobitex、HSDPA、HSUPA、3G等)、RS232、USB、Firewire、以太网、无线USB、蜂窝、OpenHAN、电力线载波(PLC)、电力线宽带(BPL)等中的一个或多个中的一个或多个。这样的集成式仪表和EVCS 206可以配备有一个或多个开关，其可以用于远程连接或断开输送的服务或产品。
再次参照现有技术的图1，当使用单独的收益仪表104和EVCS102时，对于仪表104和EVCS102两者需要单独的网络通信。此外，对于仪表104和EVCS102两者需要专用于EVCS 102的单独的仪表114以及专用于二者的单独的外壳。一般，EVCS 102还缺乏篡改检测(tamper detection)。
期望用于使设施处的电收益仪表和EVCS集成的方法、系统和装置的实施例。因此，在本文描述了使收益仪表和EVCS集成的方法、装置和系统的实施例，其中集成单元具有超出公用事业服务消耗的测量的能力。
图3图示可以用于实践本发明的实施例的集成式电仪表和电动车辆充电站(EVCS)206的非限制性实施例的综览框图。在该示范性实施例中，公用事业服务106采用单线方式示出并且可以代表单相或多相电力。要意识到本发明的实施例可以与单相和例如两相、三相、四相等多相电气系统一起使用。在一个方面，集成式电仪表和EVCS206的实施例可以包括外壳302、电仪表、EVCS、充电电缆304和充电插头306。该外壳302大致上包围构成仪表和EVCS的部件。在一个方面，根据适用的国家电气制造协会(NEMA)标准(其通过引用合并于此)，该外壳具有NEMA等级4。在一个方面，该外壳302进一步包括篡改检测，例如锁、密封物等。在一个方面，用于外壳302的篡改检测可以包括机电开关，每当密封外壳302时该开关闭合或完成对于计量电子器件308的微处理器或微控制器的I/O输入电路。如果外壳302被迫断开，机电开关断开对于微处理器或微控制器的I/O输入电路，每当I/O输入电路断开时可由计量电子器件308的存储器中的软件编程指示微处理器或微控制器来通过AMI 116发送报警消息或信号给计算装置118。
在一个方面，电仪表可以包括计量电子器件308。在一个方面，计量电子器件308包括至少一个计量微控制器(未在图3中示出)，其中该计量微控制器可以配置成单独地测量一个或多个电气负载的电耗。在一个方面，计量电子器件308至少包括存储器以及一个或多个计量微控制器并且提供用于从网络116接收信号的接口。计量电子器件308还可以包括传送器，其可以用于将来自仪表的信息通过网络116传送到单独的计算装置118。在一个方面，计量电子器件308可以包括一个或多个计量微控制器，其包括例如可从Maxim IntegratedProducts，Inc.(Sunnyvale，California)获得的Teridian 6533控制器或Teridian 6521控制器等。在一个方面，一个或多个处理器可以进行计量功能，例如确定由负载110和EV 112组合地以及单独地消耗的电力的千瓦小时(KWH)数。
如上文指示的，计量电子器件308还可以包括与计量微控制器能在操作上连接的网络接口。该网络接口实现通过网络116与计量微控制器的双向通信并且可以是有线或无线网络接口。在一个方面，该网络接口可以是CDMA 900/1900MHz蜂窝3G接口。仪表进一步可以包括模拟电压和电流输入，其被提供给计量电子器件308。在一个方面，从服务负载110和EV 112的馈电106得到模拟信号，其用于计量被计量的设施处的总电耗，以及从馈电314到EV 112得到模拟信号使得EV112的电耗可以与总电耗测量分开测量。在一个方面，模拟电压信号可以由一个或多个电压互感器(PT)312(如需要)提供，但可以使用例如分压器、电容耦合或类似物等其他组件。如果源的电压水平足够低(例如，25伏AC，或更低)，则降低电压或变换电压的PT 312或其他组件可以省略。相似地，在一个方面，模拟电流信号可以由一个或多个电流互感器(CT)310提供。在一个方面，该一个或多个CT310可以具有1∶2500的匝数比。在一个方面，一个或多个电阻器(未示出)可以用于将来自CT 310的电流信号转换成电压信号。在一个方面，计量电子器件308可以进一步包括模数转换器(ADC)、模拟前端(AFE)等(如可能需要或可能不需要的)用于使模拟输入与计量微控制器接口。
如在图3中示出并且大致上被包围在外壳302中的集成式电仪表和EVCS的实施例进一步包括电动车辆充电站(EVCS)，其中该EVCS包括充电接触器316。在一个方面，该充电接触器316可以是适当额定(例如，在240VAC、90安培)的电气开关，其可手动、远程和/或本地操作。该充电接触器316可以用于连接或断开用于对EV112充电的馈电314。在一个方面，馈电314可以是三线240VAC馈电。在一个方面，正常充电安培数可以是32安培。EVCS进一步包括与计量电子器件308的网络接口和充电接触器316能在操作上连接的充电控制器318。在一个方面，该充电控制器318包括例如处理器、微处理器、现场可编程门阵列(FPGA)等智能装置，其可以配置成：控制充电接触器316(即，根据由充电控制器318接收的命令断开或闭合充电接触器316)；检测充电电缆304是否连接到电动车辆(EV)112；确定EV 112的电池的充电水平；以及管理EV 112的可编程充电调度。
在一个方面，充电控制器318监视EV连接、确定EV状态、起动和停止充电循环以及通知EV其可以抽取的电流的量。此外，在一个方面，充电控制器318监视接地故障、充电插头306到EV112的接近度以及EV112的电池的充电状态。在一个方面，充电控制器318可以配置成与例如计算装置118等主机通信以基于与EV112或该用户关联的RFID标签和/或其他识别装置或方法确定用户是否被授权对EV112充电。在各种实施例中，充电控制器318可以配置成：接通/关断对EV112、车辆的电力；通过外壳前方上的LED指示器或通过如本文描述的与计算单元118的通信或本地通信组件检测充电接触器316的状态、状态变化和故障的SAEJ1772通信、高和低电阻接地故障检测、对充电接触器316的负载侧的接地监视、自动自检、零序故障检测和额外的过电流保护来显示EVCS的状态(例如，断开、连接、故障或充电)。
在一个方面，用于充电控制器318的硬件包括印刷电路板组件，其安装有电阻器、电容器、二极管、双列直插式开关(dip switch)和智能装置(例如，处理器、微处理器、现场可编程门阵列(FPGA)等)。在一个非限制性示例中，智能装置可以是连同PWM模块的Renasas M16C/65处理器(Renasas Electronics公司，Santa Clara，California)。在一个方面，充电控制器318需要+12Vdc(1.25A)和5Vdc(2.0A)并且包含其自身的相对于框架接地的120/240VAC-VDC电源参考。
在一个方面，充电控制器318包括其中可以存储计算机可执行软件的存储器或固件。在一个非限制性示例中，用于充电控制器318的软件可以包括符合Underwriters Laboratory，Inc.(Camas，Washington)(UL)标准1998(其通过引用合并于此)的定时事件/故障系统。在一个方面，每个软件模块基于软件的主回路中的定时器滴答标志处理。当发生事件/故障时，它们进入故障/事件队列。当软件的事件/故障处理程序(handler)处理队列时，它将事件/故障路由到模块，其基于这些事件/故障执行任务。在各种实施例中，充电控制器318的软件具有多个功能，包括例如：控制充电接触器；监视作为充电逻辑的元件的插头接近度传感器(如配备的话)；监视用于过电流保护的一个或多个电流互感器；控制用户显示器(如配备的话)；控制LED用户显示器(如配备的话)；对以太网/WiFi接口(如配备的话)的通信；使多个EVCS站联网的能力；对调试端口的通信；向计量电子器件308通信接口的逻辑和错误报告；对EV 112充电部件(其包括电池充电状态(参考SAEJ1772))的监视和错误报告；将配置信息(即以太网MAC地址)存储在EEPROM中；等。一般，主软件回路控制充电控制器318功能性的大部分。每次通过回路来服务事件处理程序队列，充电控制器的输出被刷新，PWM被更新并且显示被更新。基于定时器滴答中断标志被设置成指示已经过去的具体时间量，主回路检查每个标志并且调用任务。
在一个方面，充电控制器318可以包括与例如无线电收发器320等收发器的接口。在一个方面，该无线电收发器320包括使用IEEE802.11通信标准中的任何标准的WiFi收发器。在一个方面，该无线电收发器320在使用用户装置322的用户与充电控制器318之间提供双向通信。在一个方面，配置充电控制器使得当EV112的电池已经达到期望的充电水平(例如，充满电)时，充电控制器318断开充电控制器316，由此使EVCS从电池电断开。在一个方面，充电控制器318通过经由网络116从公用事业计算装置118接收使用时间调度来管理对于EV112的可编程充电调度并且根据该使用时间调度闭合或断开充电接触器116。在一个方面，该使用时间调度包括在一周的一天或几天的各种时间的电费率。在一个方面，网络116包括如本文描述的高级计量基础设施(AMI)网络。
集成式电仪表和EVCS206进一步包括插头306和充电电缆304，其大致上在外壳302外部。充电电缆304连接到EVCS和插头306。在一个方面，电缆304额定值为30安培(连续)。在一个方面，电缆304可从Yazaki North America，Inc.(Canton，Michigan)获得。插头306将充电电缆附连到EV。在一个方面，插头符合汽车工程师协会(SAE)标准J-1772(其通过引用合并于此)，并且额定值为30安培(连续)。在一个方面，插头306可从Yazaki North America，Inc.(Canton，Michigan)获得。
在一个实施例中，集成式电仪表和EVCS 206进一步包括阻隔断路器324。在一个方面，该阻隔断路器324可以通过网络116被远程操作来使电仪表和/或EVCS电断开并且中断给负载110和EV 112的电力。在一个方面，该阻隔断路器324可以通过网络116被远程操作以重新电连接电仪表和/或EVCS，由此提供电力给负载110和EV112。在一个方面，该阻隔断路器324可以由致动该阻隔断路器324(即，使它断开或连接负载110、EVCS、仪表和EV112)的控制机构326控制。在一个方面，该控制机构326从计量电子器件308接收控制信号。此外，在一个方面，该控制机构326可以提供反馈信号给计量电子器件308，其指示阻隔断路器324的位置。也就是说，该控制机构326可以通知计量电子器件308负载110、EVCS、仪表和EV112是否连接到电气服务或从电气服务断开。在一个方面，阻隔断路器324是两极40安培断路器。
现在参照图4，根据本发明的一个实施例示出能够作为计量电子器件308操作的实体的框图。能够作为计量电子器件308操作的该实体包括用于根据本发明的实施例进行一个或多个功能的各种组件，其包括在本文更特别示出并且描述的那些。然而，应该理解这些实体中的一个或多个可包括用于进行一个或多个类似功能的备选组件，而不偏离本发明的精神和范围。如示出的，能够作为计量电子器件308操作的实体大体上可以包括用于进行或控制实体的各种功能的组件，例如一个或多个处理器404。在一个方面，该一个或多个处理器可以是NECv850系列微处理器(NEC公司，Tokyo，Japan)和/或如可从Maxim Integrated Products，Inc.(Sunnyvale，California)获得的Teridian6533控制器或Teridian 6521控制器，以及其他中的一个或多个。如在图4中示出的，在一个实施例中，计量电子器件308可以包括例如仪表输入和过滤部件402等计量部件。在一个方面，该仪表输入和过滤部件402可以包括电压和电流输入、一个或多个ADC、一个或多个AFE、过滤部件等。计量电子器件308的该实施例进一步包括一个或多个处理器404和存储器406。
在一个实施例中，一个或多个处理器404与存储器406通信或包括存储器406(例如易失性和/或非易失性存储器等)，其存储内容、数据或类似物。例如，该存储器406可存储从实体传送的内容，并且/或存储由实体接收的内容。还例如，该存储器406可存储软件应用、指令或类似物以便一个或多个处理器404根据本发明的实施例进行与实体的操作关联的步骤。具体地，一个或多个处理器404可配置成进行本文更详细论述的过程，用于接收开关的致动命令、使与该开关关联的控制实现致动、计量一个或多个馈电装置并且通过网络将该计量信息传送到计算装置。此外，在一个实施例中，一个或多个处理器404可与充电控制器一起工作用于使用集成式仪表和EVCS的实施例控制EV的充电。
除存储器406外，一个或多个处理器404还可以连接到至少一个接口或用于显示、传送和/或接收数据、内容或类似物的其他组件。在这方面，接口可以包括至少一个通信接口408或用于传送和/或接收数据、内容或类似物的其他组件，以及至少一个可以包括显示器410和/或用户输入接口412的用户界面。在一个方面，该通信接口408可以用于通过网络110从远程计算装置118(例如下文描述的那个)传输接收命令以及传输信息到远程计算装置118。在一个方面，该网络110是高级计量基础设施(AMI)网络。在一个方面，该通信接口408可以包括无线通信接口，例如Wi-Fi收发器等。该用户输入接口412进而可以包括许多允许实体从用户接收数据的装置中的任何装置，例如键盘、触摸式显示器、操纵杆或其他输入装置等。
图5是图示实践本发明的实施例的方法的流程图。在步骤502，提供集成式电仪表和EVCS。在一个方面，该集成式电仪表和EVCS可以包括充电电缆和插头以及大致上包围电仪表和EVCS的外壳。该电仪表包括：至少一个计量微控制器，其中该计量微控制器配置成单独测量一个或多个电气负载的电耗；一个或多个电流互感器(CT)和一个或多个电压互感器(PT)，其中该一个或多个CT以及该一个或多个PT提供电流和电压信号给该至少一个计量微控制器用于测量该一个或多个电气负载的电耗；以及网络接口，其与该计量微控制器能在操作上连接，其中该网络接口实现通过网络与该计量微控制器的双向通信。在一个方面，该EVCS包括：充电接触器；以及充电控制器，该充电控制器与该网络接口和该充电接触器能在操作上连接，其中该充电控制器配置成：控制该充电接触器；检测充电电缆是否连接到电动车辆(EV)；确定EV电池的充电水平；以及管理EV的可编程充电调度。充电电缆连接到EVCS和插头，并且插头将充电电缆附连到EV。
在步骤504，使用插头和充电电缆将EV连接到集成式电仪表和EVCS。在步骤506，使用集成式电仪表和EVCS对EV的电池充电。
上文的系统在上文中描述为包括单元(例如，电仪表、EVCS、充电控制器318、计量电子器件308、公用事业计算装置118等)。本领域内技术人员将意识到这是功能描述，并且软件、硬件或软件和硬件的组合可以进行相应功能。例如电仪表、EVCS、充电控制器318、计量电子器件308、公用事业计算装置118等单元可以是软件、硬件或软件和硬件的组合。这些单元可以包括如在图6中图示并且在下文描述的计量和EVCS软件606。现在参照图6，其图示将受益于本发明的实施例的一个类型的电子装置。如示出的，该电子装置可以是计算装置，并且具体是服务器118。
图6是图示用于进行公开的方法的示范性操作环境的框图。该示范性操作环境仅是操作环境的示例并且不意在提出关于操作环境架构的使用或功能性的范围的任何限制。操作环境不应该解释为具有涉及在示范性操作环境中说明的部件中的任一个或组合的任何依赖性或要求。
本方法和系统可以用许多其他通用或专用计算系统环境或配置操作。可以适合于与这些系统和方法一起使用的众所周知的计算系统、环境和/或配置的示例包括但不限于个人计算机、服务器计算机、膝上型装置和多处理器系统。另外的示例包括机器监测系统、可编程消费电子、网络PC、小型计算机、大型计算机、智能仪表、智能电网部件、包括上文的系统或装置中的任何系统或装置的分布式计算环境等。
公开的方法和系统的处理可以由软件部件执行。公开的系统和方法可以在由一个或多个计算机或其他装置执行的计算机可执行指令(例如程序模块等)的一般上下文中描述。一般，程序模块包括进行特别任务或实现特别抽象数据类型的计算机代码、例程、程序、对象、部件、数据结构等。公开的方法还可以在基于电网和分布式计算环境中实践，其中任务由通过通信网络链接的远程处理装置进行。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储器存储装置的本地和远程计算机存储介质两者中。
此外，本领域内技术人员将意识到本文公开的系统和方法可以经由采用服务器118的形式的通用计算装置实现。该服务器118的部件可以包括但不限于一个或多个处理器或处理单元603、系统存储器612和系统总线613，其将包括处理器603的各种系统部件耦合于该系统存储器612。在多个处理单元603的情况下，系统可以利用并行计算。
系统总线613代表若干可能类型的总线结构中的一个或多个，包括存储器总线或存储器控制器、外围总线、加速图形端口，和使用多种总线架构中的任何总线架构的处理器或局域总线。通过示例，这样的架构可以包括工业标准架构(ISA)总线、微通道架构(MCA)总线、增强型ISA(EISA)总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线、加速图形端口(AGP)总线和外围部件互连(PCI)、PCI-Express总线、个人计算机存储卡行业协会(PCMCIA)、通用串行总线(USB)等。总线613和在该描述中规定的所有总线还可以在有线或无线网络连接上实现，并且包括处理器603、大容量存储装置604、操作系统605、计量和EVCS软件606、计量和EVCS数据607、网络适配器608、系统存储器612、输入/输出接口610、显示适配器609、显示装置611和人机界面602的子系统中的每个可以包含在位于物理上分离的位置处、通过该形式的总线而连接从而实际上实现完全分布式系统或分布式架构的一个或多个远程计算装置、客户端、仪表或集成式电仪表和EVCS 614a、b、c内。
服务器118典型地包括多种计算机可读介质。示范性计算机可读介质可以是非暂时性的并且可由服务器118访问的任何可用介质，并且包括(例如并且不认为限制性地)易失性和非易失性两种的介质、可移除和不可移除两种的介质。系统存储器612包括采用易失性存储器形式的计算机可读介质(例如随机存取存储器(RAM)等)和/或非易失性存储器(例如只读存储器(ROM)等)。系统存储器612典型地包含例如电耗数据607等数据和/或例如操作系统605和电耗软件606等程序模块，其可立即由处理单元603访问和/或当前对其进行操作。
在另一个方面，服务器118还可以包括其他非暂时性、可移除/不可移除、易失性/非易失性计算机存储介质。通过示例，图6图示大容量存储装置604，其可以向服务器118提供计算机代码、计算机可读指令、数据结构、程序模块和的其他数据的非易失性存储。例如并且不认为限制性地，大容量存储装置604可以是硬盘、可移除磁盘、可移除光盘、磁性带盒或其他磁性存储装置、闪速存储器卡、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其它光学存储、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)等。
可选地，任何数目的程序模块可以存储在大容量存储装置604上，通过示例，其包括操作系统605和电耗软件606。操作系统605与计量和EVCS软件606中的每个(或其的一些组合)可以包括编程与计量和EVCS软件606的要素。计量和EVCS数据607还可以存储在大容量存储装置604上。计量和EVCS软件606、数据607可以存储在本领域内已知的一个或多个数据库中的任何数据库中。这样的数据库的示例包括
Figure BSA00000708398100171
(IBM公司，Armonk，NY)、
Figure BSA00000708398100172
Access、
Figure BSA00000708398100173
SQL Server(微软公司，Bellevue，Washington)、
Figure BSA00000708398100174
(Oracle公司，Redwood Shores，California)、mySQL、PostgreSQL等。数据库可以集中或横跨多个系统分布。
在另一个方面，使用者可以经由输入装置(未示出)将命令和信息输入服务器118。这样的输入装置的示例包括但不限于键盘、指点装置(例如，“鼠标”)、麦克风、操纵杆、扫描仪、例如手套等触觉输入装置和其他身体覆盖物等。这些和其他输入装置可以经由人机界面602(其耦合于系统总线613)连接到处理单元603，但可以由例如并行端口、游戏端口、IEEE 1394端口(也称为火线端口)、串行端口或通用串行总线(USB)等其他接口和总线结构连接。
在再另一个方面，显示装置611还可以经由接口(例如显示适配器609等)连接到系统总线613。预想服务器118可以具有超过一个显示适配器609并且服务器118可以具有超过一个显示装置611。例如，显示装置可以是监视器、LCD(液晶显示器)或投影仪。除显示装置611之外，其他输出外围装置可以包括例如扬声器(未示出)和打印机(未示出)等部件，其可以经由输入/输出接口610连接到服务器118。方法的任何步骤和/或结果可以采用任何形式输出到输出装置。这样的输出可以是任何形式的视觉表示，包括但不限于文本、图形、动画、音频、触觉等。
服务器118可以使用到一个或多个远程计算装置、客户端、仪表或集成式电仪表和EVCS 614a、b、c的逻辑连接在联网环境中运行。通过示例，远程计算装置614可以是个人计算机、便携式计算机、服务器、路由器、网络计算机、供应商或制造商的计算装置、仪表(智能仪表)、另一个集成式电仪表和EVCS、对等装置或其他公共网络节点等。服务器118和远程计算装置或客户端614a、b、c之间的逻辑连接可以经由局域网(LAN)和一般广域网(WAN)做出。这样的网络连接可以通过网络适配器608。网络适配器608可以在有线和无线环境两者中实现。这样的联网环境在办公室、企业范围的计算机网络、内联网和例如因特网或AMI网络等其他网络615中是常规并且普遍的。
为了说明目的，应用程序和其他可执行程序部件(例如操作系统605等)在本文中图示为分散的框，但认识到这样的程序和部件在各种时间存在于计算装置118的不同的存储部件中，并且由服务器的数据处理器执行。电耗软件606的实现可以存储在一些形式的计算机可读介质上或跨一些形式的计算机可读介质传送。公开的方法中的任何方法可以由包含在计算机可读介质上的计算机可读指令执行。计算机可读介质可以是可以由计算机访问的任何可用的介质。通过示例并且不认为限制性地，计算机可读介质可以包括“计算机存储介质”和“通信介质”。“计算机存储介质”包括采用用于例如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据等信息的存储的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。示范性计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪速存储器或其他的存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其它光学存储、磁性带盒、磁带、磁盘存储或其他磁性存储装置，或可以用于存储期望的信息以及可以由计算机访问的任何其他介质。
方法和系统可以采用例如机器学习和迭代学习等人工智能技术。这样的技术的示例包括但不限于专家系统、基于事例的推理、贝叶斯网络、基于行为的AI、神经网络、模糊系统、进化计算(例如遗传算法)、群体智能(例如蚂蚁算法)和混合智能系统(例如通过神经网络生成的专家推断规则或来自统计学习的产生式规则)。
如上文描述并且将由本领域内技术人员意识到的，本发明的实施例可配置为系统、方法或计算机程序产品。因此，本发明的实施例可包括各种组件，包括全部硬件、全部软件或软件与硬件的任何组合。此外，本发明的实施例可采取在计算机可读存储介质(其具有包含在存储介质中的计算机可读程序指令(例如，计算机软件))上的计算机程序产品的形式。可利用任何适合的非暂时性计算机可读存储介质，包括硬盘、CD-ROM、光学存储装置或磁性存储装置。
本发明的实施例已经在上文参照方法、设备(即，系统)和计算机程序产品的框图和流程图图示描述。将理解框图和流程图图示的每个框以及框图和流程图图示中的框的组合分别可以由包括计算机程序指令的各种组件实现。这些计算机程序指令可装载到通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备(例如在上文参照图6论述的一个或多个处理器603或上文参照图4论述的一个或多个处理器404等)上来生产机器，使得在计算机或其他可编程数据处理设备上执行的指令形成用于实现在流程图框或多个框中规定的功能的组件。
这些计算机程序指令还可存储在非暂时性计算机可读存储器中，其可以指导计算机或其他可编程数据处理设备(例如，图6的一个或多个处理器603、上文参照图4论述的一个或多个处理器404)采用特别的方式起作用，使得存储在计算机可读存储器中的指令产生包括用于实现流程图框或多个框中规定的功能的计算机可读指令的制品。计算机程序指令还可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上以使在计算机或其他可编程设备上进行一系列运算步骤以产生计算机实现的过程，使得在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现流程图框或多个框中规定的功能的步骤。
因此，框图和流程图图示的框支持用于进行规定功能的组件的组合、用于进行规定功能的步骤和用于执行规定功能的程序指令组件的组合。还将理解框图和流程图图示中的每个框以及在框图和流程图图示中的框的组合可以由进行规定功能或步骤的专用的基于硬件的计算机系统或专用硬件和计算机指令的组合实现。
除非另外明确说明，本文阐述的任何方法决不是意在解释为要求按特定顺序进行它的步骤。因此，在方法权利要求没有实际地记载要由它的步骤遵循的顺序或在该权利要求或描述中没有另外具体说明步骤不限于特定顺序的情况下，决不是意在从任何方面推断顺序。这适用于任何可能的用于解释的非表达基础，包括：关于步骤或运行流程的设置的逻辑事宜；从语法组织或标点符号得到的简单意义；在该说明书中描述的实施例的数目或类型。
在整个该申请中，可引用各种出版物。因此这些出版物的公开整体上通过引用并入该申请中以便更充分地描述这些方法和系统所属领域的技术发展水平。
本发明的这些实施例所属领域内技术人员将受益于在前述说明和关联的图中提出的教导，将会想到本文阐述的本发明的许多修改和其他实施例。因此，要理解本发明的实施例不限于公开的特定实施例并且这些修改和其他实施例规定为包括在附上的权利要求的范围内。此外，尽管前述说明和关联的图在要素和/或功能的某些示范性组合的上下文中描述示范性实施例，应该意识到要素和/或功能的不同组合可由备选实施例提供而不偏离附上的权利要求的范围。在这方面，例如，还预想与上文明确描述的那些不同的要素和/或功能的组合，如可在附上的权利要求的一些中阐述。尽管本文采用特定术语，它们仅在一般和描述意义上使用并且不是为了限制的目的。
部件列表
Figure BSA00000708398100201
Figure BSA00000708398100211

Claims (10)

1.一种集成式电仪表和电动车辆充电站EVCS(206)，包括：
外壳(302)，其中所述外壳(302)大致上包围：
电仪表，其中所述电仪表包括：
至少一个计量微控制器(404)，其中所述计量微控制器(404)配置成单独测量一个或多个电气负载(110)的电耗；
一个或多个电流互感器(CT)(310)和一个或多个电压互感器(PT)(312)，其中所述一个或多个CT(310)以及所述一个或多个PT(312)提供电流和电压信号给所述至少一个计量微控制器(404)用于测量所述一个或多个电气负载(110)的电耗；以及
网络接口(408)，其与所述计量微控制器(404)能在操作上连接，其中所述网络接口(408)实现通过网络(116)与所述计量微控制器(404)的双向通信；
电动车辆充电站EVCS，其中所述EVCS包括：
充电接触器(316)；以及
充电控制器(318)，其与所述网络接口(408)和所述充电接触器(316)能在操作上连接，其中所述充电控制器(318)配置成：
控制所述充电接触器(316)；
检测充电电缆(304)是否连接到电动车辆EV(112)；
确定所述EV(112)的电池的充电水平；以及
管理所述EV(112)的可编程充电调度；
插头(306)，其中所述充电电缆(304)连接到所述EVCS和所述插头(306)，并且所述插头(306)将所述充电电缆(304)附连到所述EV(112)。
2.如权利要求1所述的集成式电仪表和EVCS(206)，其中所述计量微控制器(404)单独测量设施(108)的总电耗以及所述EVCS的电耗。
3.如权利要求1所述的集成式电仪表和EVCS(206)，其中当所述充电控制器(318)确定所述EV(112)的电池已经达到期望的充电水平时，所述充电控制器(318)断开所述充电接触器(316)，由此使所述EVCS从所述电池电断开。
4.如权利要求1所述的集成式电仪表和EVCS(206)，其中所述充电控制器(318)通过经由所述网络(116)接收使用时间调度管理所述可编程充电调度并且根据所述使用时间调度闭合或断开所述充电接触器(316)，其中所述使用时间调度包括一周的一天或几天的各种时间的电费率。
5.如权利要求1所述的集成式电仪表和EVCS(206)，其进一步包括阻隔断路器(324)，其中所述阻隔断路器(324)能够通过所述网络(116)被远程操作以电断开或重新电连接所述电仪表或所述EVCS。
6.如权利要求1所述的集成式电仪表和EVCS(206)，其中所述EVCS进一步包括无线电收发器(320)，其中所述无线电收发器(320)在使用用户装置(322)的用户与所述充电控制器(318)之间提供双向通信。
7.一种方法，包括：
提供集成式电仪表和电动车辆充电站(EVCS)(206)，其中所述集成式电仪表和EVCS(206)包括充电电缆(304)和插头(306)以及大致上包围电仪表和电动车辆充电站(EVCS)的外壳(302)，所述电仪表包括：
至少一个计量微控制器(404)，其中所述计量微控制器(404)配置成单独测量一个或多个电气负载(110)的电耗；
一个或多个电流互感器(CT)(310)和一个或多个电压互感器(PT)(312)，其中所述一个或多个CT(310)以及所述一个或多个PT(312)提供电流和电压信号给所述至少一个计量微控制器(404)用于测量所述一个或多个电气负载(110)的电耗；以及
网络接口(408)，其与所述计量微控制器(404)能在操作上连接，其中所述网络接口(408)实现通过网络(116)与所述计量微控制器(404)的双向通信；
其中所述EVCS包括：
充电接触器(316)；以及
充电控制器(318)，其与所述网络接口(408)和所述充电接触器(316)能在操作上连接，其中所述充电控制器(318)配置成：
控制所述充电接触器(316)；
检测所述充电电缆(304)是否连接到电动车辆EV(112)；
确定所述EV(112)的电池的充电水平；以及
管理所述EV(112)的可编程充电调度；
其中所述充电电缆(304)连接到所述EVCS和所述插头(306)，并且所述插头(306)将所述充电电缆附连到所述EV(112)；
使用所述插头(306)和所述充电电缆(304)将所述EV(112)连接到所述集成式电仪表和EVCS(206)；以及
使用所述集成式电仪表和EVCS(206)对所述EV(112)的电池充电。
8.如权利要求7所述的方法，其中当所述充电控制器(318)确定所述EV(112)的电池已经达到期望的充电水平时，所述充电控制器(318)断开所述充电接触器(316)，由此使所述EVCS从所述电池电断开。
9.如权利要求7所述的方法，其中所述充电控制器(318)通过经由所述网络(116)接收使用时间调度并且根据所述使用时间调度闭合或断开所述充电接触器(316)来管理所述可编程充电调度。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述使用时间调度包括一周的一天或几天的各种时间的电费率。
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