CN102859827A - 用于电网集成式车辆的电动车辆车站设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于连接电动车辆与电力网的方法、系统和设备。一种示例性设备可以包括：用于与电动车辆车站设备（EVSE）连接的车站通信端口，用于与车辆管理系统（VMS）连接的车辆通信端口以及处理器，所述处理器耦接到车站通信端口和车辆通信端口以经由车站通信接口建立与EVSE的通信，从EVSE接收EVSE属性并且向VMS发出命令以基于EVSE属性管理电动车辆与EVSE之间的电力流。电动车辆可以通过以下方式与电网连接：与EVSE建立通信，接收EVSE属性，以及基于EVSE属性管理EVE与电网之间的电力流。

Description

用于电网集成式车辆的电动车辆车站设备

相关申请的交叉引用

本发明要求于2010年2月18日提交的题为“Grid-Aware ElectricVehicle Supply Equipment and Vehicle Link For Grid-Integrated Vehicle”的美国专利申请No.61/305,743和于2010年9月21日提交的题为“ElectricVehicle Equipment for Grid-Integrated Vehicles”的美国专利申请No.12/887,038的优先权，上述专利申请的内容通过引用而全部合并到本申请中。

本申请涉及题为“Electric Vehicle Station Equipment ForGrid-Integrated Vehicle”的美国专利申请（美国专利申请No.12/887,013；代理人案号#UOD-307US）和题为“Aggregation Server ForGrid-Integrated Vehicles”的美国专利申请（美国专利申请No.12/887,064；代理人案号#UOD-314US），两个专利申请均与本专利申请在同一日期提交，其内容通过引用而全部合并到本申请中。

另外，本申请还涉及美国专利申请公布No.2007/0282495A1和No.2009/0222143，其题目分别为“System and Method for Assessing Vehicle toGrid（V2G）Integration”和“Hierarchical Priority And ControlAlgorithms For The Grid-Integrated Vehicle”，其内容通过引用而全部合并到本申请中。

关于联邦政府资助研究的声明

本发明是在能源部（在DOE DE-FC26-08NT01905号基金之下）的支持下进行的。美国政府可以拥有本发明的专利权。

背景技术

传统地，电动车辆（例如电池供电车辆和插电混合动力车辆）以与对大多数可再充电电池供电装置充电的方式类似的方式来充电。即，经营者将用于车辆电池的充电器插入到连接至公共电网（“电网”）的电源插座中，然后车辆充电器立即开始对车辆电池进行充电。车辆电池的充电速度通常是由充电器电子器件和车辆电池的变化的内部电阻所强加的电流限制的结果。车辆充电器可以包括改变充电速度的显式逻辑或部件以延长车辆电池的寿命。通常，不存在用于由其他因素确定的充电速度控制的附加部件。

发明内容

本发明实施为用于控制电动车辆与电网之间的电力流动的方法、系统及设备。

用于连接电动车辆和电网的示例性装备可以包括用于连接电动车辆车站设备（EVSE）的车站通信端口，用于连接车辆管理系统（VMS）的车辆通信端口以及处理器，该处理器耦接到车站通信端口和车辆通信端口以经由车站通信端口与EVSE建立通信、从EVSE接收EVSE属性并向VSM发出命令以基于该EVSE属性管理电动车辆与EVSE之间的电力流。

用于连接电动车辆和电网的示例性方法可以包括与EVSE建立通信、接收EVSE属性并基于该EVSE属性管理EVE与电力网之间的电力流。

用于连接电动车辆和电网的示例性系统可以包括用于建立与EVSE建立通信的装置、用于接收EVSE属性的装置和用于基于该EVSE属性管理电动车辆与电力网之间的电力流的装置。

附图说明

当结合附图来阅读以下详细描述时可以最佳地理解本发明，在附图中相同的元件具有相同的附图标记。当出现多个相似的元件时，可以给多个相似元件分配单个附图标记，而使用小字母标号来提及具体的元件。当总体提及各个元件或提及元件中的非具体的一个或更多个时，可以弃用小字母标号。字母“n”可以表示非具体的元件数目。需要强调的是，根据惯例，附图的各种特征不是按比例绘制的。相反，为了清楚起见，可以随意扩大或缩小各种特征的尺寸。附图中包括以下的图：

图1是示出了根据本发明的各个方面的包括有集群服务器、电动车辆设备和电动车辆车站设备的电力传输系统的框图；

图2是示出了根据本发明的各个方面的在图1的电力传输系统内使用的示例性电动车辆设备的框图；

图2a是示出了根据本发明的各个方面的用于车辆到车辆的充电的示例性电动车辆设备的框图；

图3是示出了根据本发明的各个方面的在图1的电力传输系统内使用的示例性电站设备的框图；

图4是示出了根据本发明的各个方面的在图1的电力传输系统内使用的示例性集群服务器与各种实体之间的通信的框图；

图5是图示了根据本发明的示例性方面的由电动车辆设备执行的示例性步骤的流程图；

图6是图示了根据本发明的示例性方面的由电动车辆设备执行的示例性步骤的另一个流程图；

图7是图示了根据本发明的示例性方面的由电动车辆设备执行的示例性步骤的另一个流程图；

图8是图示了根据本发明的示例性方面的由电动车辆设备执行的示例性步骤的另一个流程图；

图9是图示了根据本发明的示例性方面的由电动车辆车站设备执行的示例性步骤的流程图；

图10是图示了根据本发明的示例性方面的由电动车辆车站设备执行的示例性步骤的另一个流程图；

图11是图示了根据本发明的一个方面的由集群服务器执行的示例性步骤的流程图；

图12是图示了根据本发明的一个方面的由集群服务器执行的示例性步骤的另一个流程图；以及

图13是图示了根据本发明的一个方面的由集群服务器执行的示例性步骤的另一个流程图。

具体实施方式

图1图示了根据本发明的示例性实施方式的电力传输系统100。所示出的系统100包括电动车辆设备（EVE）102、电动车辆车站设备（EVSE）104、集群服务器106和电网108。总体而言，EVE 102位于车辆中以将车辆链接到EVSE 104。EVE 102包括以下将进一步详细描述的车辆链接（VL）103，其提供从外部实体到电动车辆中通常存在的部件的链接。

允许电力通过EVSE 104在电网108与车辆的EVE 102之间流动。集群服务器106对电网电力流动要求和电网108与多个车辆（每个车辆都包括有EVE 102）之间的电力流动进行监测，并且与电网108进行通信以分配车辆供电容量和需求。另外，基于所确定的容量和需求，电力传输系统100使得车辆能够在电网108上的需求低的时间段进行充电，在电网108上的需求高的时间段向电网108供电。

EVE 102与EVSE 104之间的粗连接线110（连接线110a）以及EVSE104与电网108之间的粗连接线110（连接线110b）表示电力流，VL 103与EVSE 104之间的细连接线112（连接线112a）、VL 103与集群服务器106之间的细连接线112（连接线112b）和集群服务器106与电网108之间的细连接线112（连接线112c）表示通信/数据流。尽管未示出，但是可以采用其他的通信/数据路径来建立与其他部件的通信。例如，VL 103可以通过EVSE 104间接地与集群服务器106进行通信。在该示例中，可以省略VL 103与集群服务器106之间的直接通信而增加EVSE 104与集群服务器106之间的直接通信路径。根据本文中的描述，本领域普通技术人员可以理解其他通信策略。

现在将定义在本文中使用的术语。

电网108指从发电站到电源插座的电力系统。这包括发电机、输电与配电线路、变压器、开关设备和在“场所”（例如房子、建筑物、停车场和/或从该位置的电表经过配电板到达电源插座的其他停车位置）处的布线。传感器、计算逻辑元件和通信装置可以位于电网内的一个或更多个位置处以监测与电网相关联的功能，车辆的电气系统可以满足针对电网的一个或多个功能。

电网集成式车辆一般指用于运载乘客、货物或设备的移动式机器。电网集成式车辆具有“车载”能量存储系统（例如电化学、蒸馏石油产品、氢和/或其他存储）和电网连接系统，该电网连接系统使用来自电网108的电力对车载存储系统（例如电池、电容或飞轮、电解氢）进行再充电或补充。还可以将电网集成式车辆插入到电网108中以从车辆的车载存储系统向电网108提供电力。

电动车辆设备（EVE）102一般指位于电网集成式车辆中使得能够进行通信和电力流动的设备。在示例性实施方式中，EVE 102接收EVSE属性（以下进行描述）并基于例如EVSE属性、车辆车载存储的状态、预期的驾驶要求和驾驶员的期望来控制进出电网集成式车辆的电力流和电网服务。EVE 102可以包括车辆链接（VL）103，其还被称为车辆智能链接（VSL）；该车辆链接103提供EVSE 104与电网集成式车辆的车辆管理系统（VMS）之间的接口，VMS一般在车辆不处于使用状态时（如，当停在车库中时）对电网集成式车辆中的电气与电子系统进行控制。

EVE属性一般指描述电网集成式车辆的信息，该信息可以发送到该车辆连接至其上的EVSE 104、集群服务器106或发送到另一辆电网集成式车辆。这些属性可以包括：（1）唯一的电网集成式车辆ID，（2）允许的记账和其他商业关系，（3）该车辆的授权比如用于防孤岛的IEEE 949认证以及（4）该车辆的技术性能，包括最大输出功率、是否可以不依赖电网电力产生电力（“应急电力模式”）等。

电动车辆车站设备（EVSE）104一般指用于EVE 102与电网108的连接的设备。EVSE 104可以位于例如建筑物或停车库处、街道附近或邻近于机动车辆停放空间。具有车载存储和电力传输以及信息连接装置的电网集成式车辆内的EVE 102可以连接到EVSE 104。EVSE 104存储EVSE属性并可以向电网集成式车辆的EVE 102或其他装置发送该属性。

EVSE属性是与EVSE相关的信息如它的状态、位置和其他信息。EVSE属性一般指与EVSE 104相关并且发送到电网集成式车辆的EVE102的信息。这可以包括：（1）EVSE的物理容量的特性；（2）法律与行政的许可；（3）法律与行政的限制；（4）唯一的EVSE ID；（5）允许的记账和其他商业关系（EVSE和电网集成式车辆所参与的）；（6）可以在该特定的EVSE 104位置和/或其他位置被授权（被允许）的电网服务。

充电供应商一般指管理EVSE 104的管理实体。在一种实施方式中，EVSE 104可以没有任何充电供应商。例如，家用车库中的EVSE 104，其用于从被家里的其他电器使用的同一电源对房主的车辆进行充电。在其他实施方式中，充电供应商可以具有与EVSE 104的实时通信或延时通信，可以提供对连接到电网的电网集成式车辆进行充电的实时授权并且可以要求为充电付费。

停车场经营者一般指控制车辆可以停放的空间的公司或组织，例如，其具有一个或更多个相邻的EVSE 104。停车场经营者可以对该空间的使用进行收费、在停车之前要求识别和/或可以在交换使用EVSE 104时物物交换空间的使用。

集群服务器106指进行以下处理的软件、硬件和管理程序：直接地和/或通过EVSE 104由EVE 102与电网集成式车辆进行通信；向这些车辆发出用于充电、放电以及其他电网功能的请求；以及向电网经营者、配电公司、更高层的（一个或更多个）集群服务器、发电机或其他电气实体提供电网服务。集群服务器106还可以从EVE 102和/或EVSE 104接收关于电网服务和充电的报告。集群器是管理集群服务器106的商业实体。集群服务器106可以管理（控制）进出连接到电网108的电网集成式车辆的电力流以聚集电力并向电网经营者出售电力（例如，兆瓦功率（MW））。集群服务器106还可以管理用于包括充电供应商、本地配电公司等其他实体的信息。

例如，电网经营者可以包括：（1）配电系统经营者（DSO）；（2）输电系统经营者（TSO）或独立系统经营者（ISO）；（3）发电机；（4）独立电力生产者（IPP）；和或（5）可再生能源经营者。

电网服务一般指在电网集成式车辆与电网108之间提供的服务，电力通过EVSE 104流动。电网服务可以包括：（1）本地建筑物服务如应急电力；（2）配电系统服务如：（ⅰ）提供无功功率，（ⅱ）引起非高峰时的消耗，（ⅲ）平衡在三相系统上的负载，（ⅳ）提供需求响应，（ⅴ）提供配电支持（例如，通过在配电系统到达限制时推迟消耗或释放能源，或通过使用对如变压器温度的状况监测以减少通过该变压器的电力）；以及（3）输电与发电系统支持例如：（ⅰ）提供频率调整，（ⅱ）提供小时之间调节，（ⅲ）提供热备份；和/或（4）可再生能量支持如：（ⅰ）提供风力平衡，（ⅱ）提供爬坡率减小，（ⅲ）提供从太阳能峰值到负载峰值的能量转移，（ⅳ）当风能或太阳能超过负载时对其进行吸收，等等。例如，电网服务可以包括：在非高峰时间进行充电；调节电网电力的质量；快速而充分地产生电力以防止电网故障或断电；调平来自波动可再生能源比如风力或太阳能源的发电。

电网位置一般指连接有EVSE 104的电气系统位置。这可以是在电系统中的层次位置（例如电气位置），可以不对应于物理位置。在本发明的示例性实施方式中，可以基于以下的一项或更多项来定义电网位置：（1）连接并熔合了EVSE 104的建筑物电路；（2）连接有EVSE 104的架空引入线和仪表；（3）连接有EVSE 104的配电变压器；（4）EVSE的配电馈电线；（4）EVSE的子站；（5）EVSE的输电节点；（6）EVSE的本地配电公司；（7）EVSE的输电系统经营者；（8）EVSE的子区域；（9）EVSE的区域，ISO或TSO。由于配电电路切换（例如重新配置），层次结构中的中间位置可以动态变化，以使得即使EVSE的物理位置没有发生变化，EVSE的电网位置例如也可以随着配电开关的断开与闭合动态地从一条配电馈电线移动另一条。

图2图示了用于在电网集成式车辆中使用的示例性EVE 102以及图3图示了可以连接有EVE 102的示例性EVSE 104。EVE 102包括连接器250，EVSE 104包括用于与连接器250匹配的对应的连接器350。在各种示例性实施方式中，EVSE 104可以附接有电缆且连接器350在电缆的末端上，或可以提供单独的电缆来从EVSE连接器350连接至EVE连接器250。

参照图2，EVE 102包括VL 103、电池202、电力电子模块（PEM）204、车辆管理系统（VMS）206和车辆匹配入口250。VL 103包括微型计算机210、存储器212和命令模块214。可以配置VL 103以：进行通信；确定电网服务的供应；以及控制这样的供应。

在示例性实施方式中，PEM 204、VMS 206和电池202是可以在传统的电动车辆中找到的典型部件，VL 103根据本发明结合到电动车辆中使得该电动车辆能够接收/提供电网服务。除了通过其他车辆控制进行的VMS206的控制外，VMS 206在VL103的指导下直接对电池管理、充电以及可能对驾驶功能进行控制。可以将VMS 206的功能集成到其他装置如PEM204中，或可以由一个或更多个装置来执行。

VL 103可以在制造期间被集成到电网集成式车辆中或在制造之后添加（改进）到车辆中。尽管示出为单个装置，但是VL 103可以是电网集成式车辆中处于不同位置的两个或更多个装置。在一些示例性实施方式中，VL 103的一些功能可以由其他装置来提供，且VL 103可以被构造为仅具有附加的功能（没有由原来的汽车制造商在其他装置中提供）。可替代地，VL 103可以是使用现有的车辆计算机（如，在VMS 206和/或PEM 204内）来执行所实施的功能的软件系统。根据本发明的包括适于作为微型计算机210、存储器212和命令模块214来操作的部件的合适的装置是由佛蒙特州南卡罗来纳（South Burlingron,VT）的Logic Supply制造的Mini-ITX。

命令模块214直接地（未示出）或通过VMS 206来控制PEM 204（和/或控制单独的电池管理系统），来以变化的功率水平和变化的功率因子进行充电、放电和/或提供无功功率。

对微型计算机210进行配置以及编程来提供以下功能：（1）与EVSE104的双向通信；（2）处理从EVSE 104接收的EVSE属性；（3）执行存储在存储器212中的指令：（a）对EVE 102的使用进行预测建模并且跟踪与电网集成式车辆的驾驶员的交互；（b）对电网、电池和车辆的状况进行评估，以及（c）确定是否以及何时命令EVE 102来吸收或提供有功功率或无功功率。微型计算机210可以包括用于与显示器、触摸屏或对VL 103进行编程的编程装置（未示出）进行通信的编程/通信端口211。

VL 103在存储器212中存储电网集成式车辆属性（“EVE属性”），并且可以将这些属性发送到EVSE存储器306（以下参照图3描述）或另一个连接车辆中的EVE存储器212。车辆属性包括如：（1）唯一的电网集成式车辆ID；（2）允许的账单和其他商业关系比如用于购买电力和停车时间的有效账号或授权码；（3）该车辆的授权和规范合规认证，比如用于防孤岛的IEEE 949认证；（4）车辆的技术性能，包括最大功率输出、是否可以不依赖电网电力产生电力（“应急电力模式”）等；（5）是否批准由集群服务器来调度；（6）当由车辆提供电力时能否保证电中性；以及（7）待被信任用于电网服务的任何账户和授权。EVE属性可以是静态的，比如唯一的车辆ID，或是动态的，比如电池的充电状态或电网集成式车辆当前是否用作针对其他本地连接车辆的本地集群服务器。

VL 103可以通过VMS 206控制电池202的充放电，和/或可以控制其他电网服务的供应。更具体地，VL 103可以：（1）例如与安装在墙壁上或安装在路边的EVSE 104进行通信；（2）从EVSE 104接收EVSE属性；（3）评估EVSE属性以建立并控制电池的充电，付电费或其他电网服务，（4）通过VMS 206或通过其他车载车辆通信比如CAN总线，或直接通过驾驶员输入，或通过其他车辆通信或输入从电池202、PEM 204、VMS206、车载电流传感器220、仪表板装置和其他车辆系统来接收信息；（5）向车辆发送关于充电、放电、无功功率和其他电网相关的电力的命令；以及（6）向其他车辆系统发送关于乘客车厢和电池的加热或冷却以及其他车辆系统的任何其他行为的命令。

参照图3，EVSE 104包括接触器302、微处理器304、存储器306、接地故障中断（GFI）传感器308、电流测量传感器310和车辆匹配连接器350。存储器306可以合并到微处理器304中或保持为单独的部件。可选地，EVSE 104可以包括微型计算机320、路由器或其他设备，用于使用WAN或路由器连接322或本地状况检测传感器连接324来处理分组交换信号、与外部网络进行通信以及运行程序。根据本文中的描述，本领域的普通技术人员应当理解合适的接触器、微处理器、存储器、GFI处理和传感器。

EVSE 104可以被配置成用于布置在车库、公共停车空间、路边或用于汽车停放的其他位置处。EVSE 104可以提供：（1）从电网集成式车辆EVE 102到电力电网108的电气连接；（2）EVSE属性，以及（3）用于记账/赊购电网服务的机制。

EVSE 104维护与EVSE 104相关联的属性，例如，它的状态、电网位置和通过VL 103被电网集成式车辆用来控制电力流并提供有价值的电网服务的其他信息。在示例性实施方式中，微处理器304将EVSE属性存储在存储器306中并从存储器306中选择性地检索EVSE属性用于传输到VL103。EVSE属性可以包括静态属性和动态属性。静态属性可以包括：电网位置信息；充电商业模型，比如针对以下各项的供应：对于电能和电力服务的支付与赊欠、对于占用物理停放空间的补偿和其他信息；唯一的EVSE标识（ID）；前向流限制；反向流限制；应急电力标记；和/或已授权的CAN总线码。动态属性可以包括断开状态、电网电力状态、车辆标识符、变压器过载、电路开关断开/闭合、建筑物负载、账户授权、车辆性能和车辆授权。

微处理器304包括编程/通信端口305，例如，用于在EVSE 104的安装期间下载关于建筑物、电气、电路、安全授权、配电公司、计量账户和其他信息的静态信息。这些信息中的一些信息仅可以由DSO电工或电气检查员授权。静态信息可以包括：（1）表示EVSE 104在电网网络中的位置的电网位置信息；（2）表示车辆充电是免费的还是收费的或上述其他选项的充电商业模型；（3）唯一的EVSE ID；（4）来自于建筑物或EVSE位置的互联网连接具有固定的IP地址还是由DHCP或其他互联网协议分配的动态IP，如果具有固定的IP，IP号是什么；（5）表示从EVSE 104到电网集成式车辆的EVE 102的最大可允许的电力流的前向流限制；（6）表示从电网集成式车辆的EVE 102到EVSE 104中的最大可允许的电力流的反向流限制；（7）表示电网集成式车辆204的EVE 102是否可以向EVSE 104供应应急电力的应急电力标记（应急电力标记的静态信息设置可以要求检察员来核实在该位置已经安装了隔离开关）；（8）表示CAN总线协议是否可以延伸到EVSE 104的已授权的CAN总线标记。

可以授权从EVSE 104通过车辆CAN总线（如果合适）的CAN总线连接。可以基于EVSE序列号或者具有或不具有加密密钥的模型号来授权EVSE 104完全地访问车辆CAN总线。如果该授权未被电网集成式车辆的EVE 102批准，则电网集成式车辆可以仅在EVSE 104和VL 103之间而不是对整个车辆CAN总线提供隔离的CAN总线通信。

EVSE微处理器304或可选的EVSE微型计算机320可以例如通过端口322来接收关于以下方面的动态信息：（1）断开开关服务EVSE 104的当前状态（例如，当前是连接还是断开）；（2）电网当前是否通电；以及（3）连接的电网集成式车辆的车辆标识符。可以从不同的电网设备/传感器发送该动态信息。例如，EVSE 104可以包括电压传感器以监测电网是通电。可以使用来自断开开关的信号来监测它的状态（例如断开或闭合）。VL 103可以通过插头250d/350d、输入/输出通信端口312和微处理器304来向存储器306提供车辆标识符。可以以预定的间隔（例如每秒一次至每分钟一次）来重复发送动态信息。

在某些示例性实施方式中，存储在存储器306中的EVSE属性可以包括用于控制电网服务的附加信息。例如，存储器306可以存储：（1）针对EVSE 104的唯一的序列号；（2）建筑物电表序列号；和/或（3）建筑物账户。

在各种示例性实施方式中，应急电力标记可以表示应急电力：（1）可能从未被授权；（2）可能总是被授权；或（3）可以基于某些条件比如电网集成式车辆的EVE 102是否符合IEEE 929来授权。EVSE 104可以包括至少一个接触器和变压器（未示出）以在由EVSE激活时将EVE电力产生和建筑物负载匹配，以获得EVE所产生的应急电力。

在某些示例性实施方式中，前向流限制和反向流限制可以是由建筑物传感器、智能电网元件比如变压器过电流检测器或由DSO通过微处理器320来供应的动态额定值。在这些情况下，动态额定值可以优先于存储在存储器306中的任何静态信息，还可以优先于由SAE J1772控制前导用信号通知的单个最大安培数。来自于DSO 230的动态信息可以是积极DSO修复策略和管理程序的一部分，例如，与电路负载一致地限制或增大功率；用于电路过载的减轻的反馈；或者在与配电线路的断开、闭合和修复一致的应急电力的供应。

在EVSE中示出了针对单相设计的单一接触器302。本领域普通技术人员应当理解，如何通过向接触器302添加附加的电极和附加的引线来使得该设计适用于简单的三相系统。此外，应当考虑到，可以使用附加的接触器或可以使用具有附加的电极或投掷开关的接触器，以使得电网集成式车辆可以连接在多相电网系统中的任意相之间。在这样的布置中，DSO可以提供存储在存储器306中表示相连接的信息。可以由DSO使用编程/通信端口305定期将该信息更新到EVSE 104。

在一些示例性实施方式中，EVSE 104可以在没有任何来自充电供应商或集群服务器106的授权的情况下对电力的调度进行控制。

在一些示例性实施方式中，可以提供记账机制以使得对某一金融账户进行账单收费或赊欠以用于电网服务以及用于停车，以及在离开时将账单制成表格并且记入到该账户而不单独收费。可替代地，如果电网集成式车辆正在提供电网服务（停车和电网服务可以相互抵消）或被允许免费充电（例如在车主自己的住所处），则可以不存在记账机制。

在其他示例性实施方式中，电网集成式车辆的EVE 102可以提供有效的账号以被供电。如果不提供有效的账户号，则EVSE不会供电和/或可能出现停车违规。在这种情况下，可以在EVSE处包括读卡器或钞票和硬币识读器以授权到某一金融账户的支付或赊欠，或用于预付费。对于赊欠账户，可能需要充电供应商的授权。当预付费被用完时，EVSE 104可以断电和/或可以激活停车违规指示器。

在各种示例性实施方式中，表示负载服务实体的建筑物电气检查员或其他授权方可以安装EVSE 104并且通过端口305设置EVSE属性，包括：

1.在某些示例性实施方式中，EVSE 104的默认设置可以被配置成即使没有输入已授权的EVSE 104设置，当连接时也授权以低电流对具有EVE 102的电网集成式车辆进行充电（例如，插头呈现电网集成式车辆连接到EVSE 104的信号确认）。

2.针对根据建筑物负载的常规的最大电流消耗，电气检查员可以检查电路布线、断路器和干线，并且可以通过端口305将EVSE属性输入到微处理器304中以存储在EVSE静态存储器306中。

3.电气检查员可以通过端口305将表示电气位置的EVSE属性输入到微处理器304以存储在EVSE静态存储器306中。电气位置可以包括例如EVSE子表（如果存在）、建筑物电路、架空进户线杆号、配电变压器、配电馈电线电路、子站、负载服务实体ID、位置边界定价节点和输电系统（TSO或ISO）。可以将这些相关项记录在EVSE的介质上并且与其他属性一起发送至EVE中的VL。此外，这些相关项可以在指定时间发送给充电供应商（EVSE 104的运营商或提供商）和一个或更多个集群服务器106。电气检查员或其他现场员工记录并报告相关证明以用于EVSE属性的准确性，为了进行确认，可以要求他们与EVSE属性一起输入雇员ID或与其他码。

4.负载服务实体的代表可以检查（确定）配电变压器的尺寸和建筑物负载，并且可以针对反向流限制（例如，从电网集成式车辆到电网的电流限制）将EVSE属性通过端口305输入到微处理器304中以存储在EVSE静态存储器306中。反向流限制可以设置在不同于（以及可以高于）前向流限制的水平的水平上。可以将反向流限制设置为零以表示不允许从具有EVE 102的电网集成式车辆向EVSE 104供电。反向流授权可以视符合IEEE 929防孤岛认证的车辆类型而定。

5.负载服务实体的代表可以检查是否存在批准的隔离开关或微电网开关，如果被批准，则可以将针对应急电力的EVSE属性设置为“真”，其表示：当在建筑物处出现断电时以及当激活了隔离开关将建筑物与电网隔离时，电网集成式车辆EVE 102可以向该建筑物供电。

可以使用防篡改处理来通过经由编程端口305连接的便携式现场装置来设置EVSE属性。例如，可以通过雇员ID或密码来保护或授权上面的第2、3、4和5项，以使得它们不能由被授权人之外的人改变。可以故意不保护比如使用的互联网协议的其他信息，或其具有较低的保护水平，以使得这些信息可以被建筑物所有者或建筑物IT管理者改变。

与安全或授权有关的一些EVSE属性、如上面的第2、3、4和5项可以使用数字签名记录在存储器中，并且与该数字签名一起发送至EVE 102。因此，EVE 102和集群服务器106在插入时可以确认数据已经由授权方输入到了EVSE 104中。如果缺少授权或数字签名无效，则以下参照图6、8和10来描述的授权判断将得出“否”。

EVE 102可以插入到EVSE 104，这会产生双向信息流以及单向或双向电力流。

尽管示出的EVSE 104为独立的（完整）装置，应当考虑到，本发明的EVSE 104部件比如EVSE属性的存储与发送部件、连接器250d上的数字信号部件、与WAN通信的部件和其他部件等可以被配置为作为附加装置而被包括为SAE J1772或其他符合规范的电动车辆供电设备的一部分，这是通过将本文中所描述的信息和通信能力附加到这些装置中来实现的。

参照图2和图3，在示例性实施方式中，连接器250/350遵循机动车工程师学会（SAE）标准J1772、国际电工委员会（IEC）标准62196-2或其他国内或国际标准，以使得电网集成式车辆能够连接到电网108中。本发明建立在于2010年通过的在SAE J1772中描述的和草案IEC

62196-2中描述的标准之上，在本段中对这些标准进行描述以用作参考并且区分根据本发明的各个方面的这些连接器的额外用途。匹配连接器250/350包括用于EVE 102的第一匹配连接器250和用于EVSE 104的第二匹配连接器350。可以被称为“入口”的第一匹配连接器250包括5个凸形匹配插头/触头250a、250b、250c、250d和250e。第二匹配连接器350包括对应的凹形匹配插头/触头350a、350b、350c、350d、350e，其被配置为分别与凸形匹配插头/触头250a、250b、250c、250d和250e匹配。根据草案IEC 62196-2的用于三相和中性的附加的电力触头也可以包括在连接器250/350中。在使用中，EVSE 104通过匹配插头250d/350d经由数字信号线用信号向EVE 102通知可获得的充电量，例如，如SAE

J1772中所述。传统的插入存在（plug present）开关（未示出）可以包括在插头350e中。EVSE 104可以用信号向EVE通知：连接器250/350响应于容置插头250e的插入存在插头350e来匹配，例如，如SAE J1772中所述。

SAE J1772和IEC 62196-2规定：提供在接触器中的插头上的电力是响应于表示与电网集成式车辆EVE 102的连接的前导信号的。根据本发明的各个方面，可以通过接触器302来供电，并增加该接触器可以实施的附加控制，具体地，表示没有接地故障的接地故障检测、表示消耗电流不过大的电流过载检测和表示该电网集成式车辆EVE 102从该EVSE 104提取电力的授权的账户授权信号。接触器302可以是常开器件以使得：除非每个信号表示接触器302应该闭合的，否则接触器302保持断开以阻止电网与电网集成式车辆之间的电力流动。

尽管示出了包括5个触头（插头和插座）的单组匹配连接器250/350，但是本领域普通技术人员根据本文中的描述应该理解，可以使用不同数目的这些连接/触头。例如，对于三相电力可以使用7个连接：用于每相的一个连接、一个中性连接、一个接地连接和用于数据的两个连接。或者，可以针对允许DC充电而非AC充电的电源和信令来设置连接器。本文中所描述的本发明可以建立在上述标准之上或者可以是具有不同数目和常规的连接器、电源线或信号线的匹配连接器变体的一部分。

图4示出了示例性集群服务器106和与用于提供电网服务的其他部件的相关联的连接。示出的集群服务器106包括微型计算机402和可由微型计算机402访问以用于存储和数据检索的存储器404。另外，集群服务器106包括用于建立与VL 103以及可选地建立与一个或更多个TSO 412、DSO 414、充电供应商416和停车场经营者418的通信的通信部件（未示出）。在示例性实施方式中，与集群服务器106的通信是通过广域网（WAN）450来进行的。从本文的描述中，本领域普通技术人员应当理解合适的服务器、微型计算机、存储器和通信部件。

当若干个EVSE 104一起位于单个停车场经营者或充电供应商的空间中（无论它们是位于物理停车场、公司、市区还是其他实体）时，停车场经营者或充电供应商可以操作集群服务器106本身，或可以将集群服务器的某些功能结合到本地集中控制中。在一种示例性实施方式中，集群服务器的一些功能可以位于停车库处的集中支付站，赊欠的支付与接收可以在该支付站完成而不是经由VL 103或EVSE 104直接完成的。

总体上参照图1至图4，VL 103可以通过以下任一种方式来接收EVSE属性：（1）VL 103向微处理器304询问存储在存储器306中的EVSE属性或（2)微处理器304可以例如基于来自于EVE的前导信号来确定EVE 102已经连接到EVSE 104，并且微处理器304然后可以通过连接到EVE 102的线路之一广播EVSE属性。在上述的任一种情况下，EVE 102属性通过连接交互过程发送到EVSE。

EVSE属性可以使用由微处理器304编码的信号来传递，通过匹配连接器250/350的匹配触头250d和350d以及VL 103的输入/输出端口216，经由输入/输出端口312来发送。可替换地，EVSE属性可以通过例如电力触头250a和350a由电力线载波信号发送。所接收到的EVSE属性存储在VL 103的存储器212中。VL 103可以向EVSE 104、集群服务器106、充电供应商或停车场经营者发送账户、记账、累积的KWh和/或车辆的标识符以用于支付或赊欠账户授权。

VL 103可以通过以下之一与EVSE 104进行通信：（1）电力线载波（PLC）；（2）CAN总线；（3）通过前导线（150D/250D）的串行通信，和/或（4）在前导数字脉冲宽度信号上的负侧信号，等等。EVE 102可以包括蜂窝通信装置（未示出）以提供作为到集群服务器106的备份通信的蜂窝信号。还可以使用其他通信技术（未示出）比如低功率无线电、通过到其他汽车中的功能性VL 102的电力线上的低频载波。

VL 103可以实时地或接近实时地与集群服务器106进行通信。该通信可以是从VL 103通过有线连接的WAN到EVSE 104，或者EVE 102可以具有与集群服务器106通信的蜂窝或其他无线能力。在前一种情况下，仅当EVE 102连接到具有工作LAN（局域网）通信的EVSE 104时该连接才是有效的。本发明适于在所有这些情况下来实施。

在示例性实施方式中，VL 103尝试使用可获得的每种通信方法来与集群服务器106进行通信，首先尝试通过连接器250和350来直接连接，其次尝试其他非用户服务，最后尝试蜂窝。如果不存在到集群服务器106的可用的通信，则VL 103进入下面参照图7描述的自主模式。

在示例性实施方式中，VL 103确定（保持跟踪）驾驶员的在先行程、需要或所陈述的对于操作电网集成式车辆的期望，并预测可能的接下来的行程的计划（接下来的行程预测可以包括针对一个或更多个未来行程的可能的开始时间、可能的距离以及所需要的充电和目的地）。预测模型可以是根据EVE基于在先车辆使用的预测，其可以基于由驾驶员或车队管理者输入的明确的计划信息，或可以基于使用车辆用途和驾驶员反馈来改进自身的一般预测模型。驾驶员输入可以通过车辆上的控制器、通过便携式数字助手、通过基于浏览器的车辆计划日历或通过到已经由车辆驾驶员或车队经营者使用的其他计划系统的延伸或增加。车辆的使用通过VL 103记录并可以用作用于后续预测的一个数据源。驾驶员输入可以通过以下方式：通过连接到VL 103的车载控制器，通过位于集群服务器106中的计划软件或来自于另一个车辆支持平台的数据，或可以通过与VL 103、WAN、集群服务器106或其他端口进行通信的个人数字助手或其他无线装置。无论获取计划数据的手段和渠道是什么，都可以将预测计划存储在例如存储器212的VL 103和集群服务器106二者上。因此，例如，EVE可以使用接下来的行程预测来确保汽车在需要用于运输和/或加热时被充分充电并确定最经济的充电时间，等等。集群服务器106可以使用接下来的行程预测来计划用于电网服务、何时以及电网上的何地来供应的电容量的量。

VL 103和集群服务器106还具有使用接下来的行程预测来提供附加服务的能力。例如，在极端温度下，可以使用接下来预测的驾驶时间来预热或预冷乘客车厢，以使得其到预期使用的时间时处于舒适的温度。该温度控制可以在具有电网电力时通过车辆加热/冷却系统来执行，降低从用于初始加热或冷却的车辆电池的能量消耗。此外，因为热和冷经常可以存储在比电存储装置更低成本和更小的装置中，所以，热或冷可以基于接下来的行程预测、当前温度或接下来的行程预测时的气象温度预测而存储在车辆的热存储装置中。预测模型的另一个用途是将其与电池温度感测结合应用以在驾驶前预热或预冷电池，从而来改进操作并延长电池的寿命。还可以使用预测模型来提供其他驾驶服务。例如，由于已知下一次行程目的地，所以可以预定在到达时间的停车空间或EVSE。最后，如果行程接近或超出车辆的电池范围，则可以识别沿途再充电位置并向驾驶员提供建议。

VL 103和集群服务器106还使用接下来的行程预测来优化电池充电以获得最长电池寿命。最长电池寿命可以是VL 103的主要目标，或其可以是联合优化的若干个目标之一，这些目标例如确保用于下一次行程的充分充电以及供应电网服务。对最长电池寿命的管理是基于充电速度、充电状态（SOC）、电池在每个SOC停留的时间、温度以及其他因素严重影响电池寿命的原理的。例如，通常停留在最大SOC的40%和60%之间的电池比频繁充满电的电池持续的时间长。传统的车辆电池充电系统（现有技术）将SOC的上限和下限限制在例如在最大SOC的10%和90%之间，然而，当每次车辆插入时其总是充电到最大允许的SOC。本发明的各个方面使用接下来的行程预测来确定需要的充电量和何时达到该充电量。例如，以现有技术的SOC数作为示例，如果下一次行程是仅仅需要电池的20%的短途行程，VL 103和/或集群服务器106可以仅仅充电到电池的60%，在行程结束时期望SOC为40%，这可靠地满足了驾驶需要同时对电池产生很小的耗损。可替换地，在通常的长途行程中，EVE 103可以授权充电至通常推荐的量以上，在该示例性示例中为90%以上，但是由于已知下一次行程时间，因此，电池仅非常短暂地保持在该状态，即刚好在下次预测行程时间之前，从而可以最大化路程同时最小化实现该路程的耗损。

因为VL 103和集群服务器106包括预测计划的拷贝，因此可以通过二者之一来实施这些功能；可以优化选择哪个装置控制，例如，使用当时连接的一个（在驾驶期间如果没有蜂窝链接则选择集群服务器）或最近的和具有最相关本地信息的一个（在充电期间选择EVE）。根据第2009/0222143号专利申请公布，该设计使得能够“优雅降级”，例如，即使到集群服务器106和/或EVSE 104的通信失败，也可以通过VL 103来执行备份于预测行程的充电。

当停车并连接后，VL 103和/或集群服务器106可以控制（做决定）充电速度和时间以及电网服务供应。驾驶员可以向EVSE 104或集群服务器106或向管理EVSE 104的充电供应商传输信息（例如账号）。该信息可以预存储在EVE 102中，或由在EVSE 104自身上刷信用卡或密钥卡（keyfob）而经由电子或磁性读取装置（未示出）或个人数字助理（PDA）来提供。一旦所述信息被EVSE 104或集群服务器106或充电供应商所验证，EVSE 104就可以接收授权给接触器302供电，例如给包括EVE 102的电网集成式车辆充电。

EVSE 104代表充电供应商可以使用接触器302来拒绝充电直到驾驶员或EVE 102提供用于购买充电电力的可接受的ID或账户信息为止。同时，EVSE 104还可以代表停车场经营者拒绝充电或可以发出警告（例如，在EVSE处的可听信号或发送至停车场经营者的电子信号），除非驾驶员或EVE提供用于购买停车时间的可接受的账户信息。在示例性的实施方式中，接触器302并不接通或关断电网服务。接触器302作为用于紧急状况（例如针对地面故障的GFCI，增加过电流保护）的保险以及防止窃取电流（在充电之前获得ID）。通过EVE 102可以完成更复杂的电网服务以及控制充电和放电速度。

EVSE 104代表充电供应商可以使用接触器302来拒绝充电直到驾驶员或EVE 102提供用于购买充电电力的可接受的ID或账户信息为止。同时，EVSE 104还可以代表停车场经营者拒绝充电或可以发出警告（例如，在EVSE处的可听信号或发送至停车场经营者的电子信号），除非驾驶员或EVE提供用于购买停车时间的可接受的账户信息。在示例性的实施方式中，接触器302并不接通或关断电网服务。接触器302作为用于紧急状况（例如针对地面故障的GFCI，增加过电流保护）的保险以及防止窃取电流（在充电之前获得ID）。通过EVE 102可以完成更复杂的电网服务以及控制充电和放电速度。

VL 103可以包括（或可以访问）电表（例如费用评级表）以测量进出EVSE 104的每个方向上积累的能量。基于在建筑物（未示出）中的电流传感器220该表可以集成在EVE 102中，或基于电流传感器310该表集成在EVSE 104中。可以使用费用表来测量电网服务或仅累积或净充电能量。VL103可以包括电力管理以使得可以在如下时间接通VL 103:（1）所有时间；（2）仅当车辆插入时，或（3）仅当要求电网服务时。VL 103可以在EVE 102被拔出超过时间的阈值量后或在电池被充电到期望的水平后在一些自主模式中被断开，来降低当停放和中断较长时间时的电池消耗。使用包括EVSEID的EVSE属性来确定在该位置是否可获得充电、电网服务和其他服务，以及该车辆是否应该为这些服务收费和/或付费。EVSE还可以例如和通过充电供应商的账户查找一起来使用车辆ID。对于给定的EVSE充电属性，采取的措施包括：

1.“无限制充电”的EVSE属性：一旦车辆的EVE 102连接到EVSE 104，由前导信号指示，则微处理器304向EVE 102发送属性并闭合接触器302以使得车辆可以开始充电。不需要ID或账户信息，甚至也不需要接收来自于车辆的属性的确认。该“无限制充电”的一种示例性情况是未修改的SAE J1772标准EVSE和车辆，其中，EVSE不发送属性并且不需要任何来自于车辆的属性信息来闭合接触器。

2.“对于已知的所有者/工人/会员免费充电”的EVSE属性。一旦车辆EVE 102连接到EVSE 104，则微处理器304向EVE 102发送EVSE属性并等待车辆ID。EVE 102向EVSE 104发送车辆ID。EVSE 104查找车辆ID，如果EVSE 104识别出了车辆ID，则EVSE 104闭合接触器302并且车辆可以开始充电。在变型方案中，EVE 102向EVSE 104发送车辆ID，EVSE 104询问电子收费终端以接收批准。EVSE 104如果接收到批准则闭合接触器302。

3.“针对批准的账户持有者的充电”的EVSE属性。一旦连接，则微处理器304向EVE 102发送EVSE属性并等待账户号和可能的附加码或授权。EVE 102可以发送码比如具有数字签名的账户码，然后由EVSE 104来处理该码，例如将其发送到充电供应商以得到批准。如果EVSE 104批准该码，则EVSE 104闭合接触器302并记录用于充电的时间和电量（KWh）。为了执行该功能，EVSE 104使用基于电流传感器310的仪表、电压测量装置和在微型计算机320中的标准信号处理（未示出），或例如由EVSE 104通过安全通信访问的单独的费用表。可以不对车辆账户进行记账，可以针对时间对其进行记账、可以针对KWh对其进行记账和/或针对赊欠对其进行记账。该方案的一种变型方案是使用账户来支付使用停车空间的费用。如果EVE 102没有发送被批准的码，则EVSE 104不闭合接触器302和/或可以通过声信号、光信号或电子信号表示不允许在该位置停车。

4.“具有V2G许可的电网服务”的EVSE属性。一旦连接，则EVSE微处理器304向EVE 102发送EVSE属性并闭合接触器302。VL 103评估EVSE属性，将电网位置和电容量传递给集群服务器106。VL 103然后比较电池202的充电状态与预测的下一次行程时间和距离以及关于最短路程需求和驾驶偏好的任何其他驾驶员参数以相对于最长路程和最长电池寿命优化电网集成式车辆（GIV）费用。基于这些考虑，VL 103向集群服务器106注册其容量以针对在该位置的规定的时间段分别以零或更多的容量提供一项或更多项电网服务。当EVE 102提供电网服务时，可以使用基于电流环路220以及其他测量和处理的车载仪表或可以是PEM 204的一部分的车载仪表。

5.在任何EVSE 104中，不管EVSE 104是否具有任何上述能力，VL103可以选择或提供向在该EVSE处的支付电费的实体偿还或赊欠充电费用。为了偿还或赊欠充电费用，VL 103识别EVSE位置、建筑物仪表账户或支付电费的实体的其他标识符。可以使用EVSE属性特别是EVSE ID和/或建筑物仪表号码来完成识别。不具备识别自身到VL 103的能力的EVSE 104可以是例如遵循SAE J1772或IEC 62196-2但不具备在此描述的附加能力的EVSE，或者可以是具有适配器的简单电插座。对于不具备识别自身到EVE 102的能力的EVSE，EVE 102可以使用其他识别手段。一种方法是具有来自于建筑物内的装置比如X19发射器的不同数字签名的电子“封包探索（ping）”。根据该实施方式，可以将发射器放置在建筑物内并且发射器创建由插入到任何EVSE 104或相同配电变压器内的任何插头上的所有车辆的VL 103可读取的电子签名。用于识别支付电费的实体的第二种方法是结合存储在VL 103或集群服务器106中的已知的充电位置的列表来使用GPS。GPS对于安全相关的服务所需要的可靠性和授权比如反馈和紧急功率而言不够精确，但是其对于针对用于充电的费用表账户来记账或赊欠而言是充分可靠的。

6.基于上面的描述，上述的变型方案及组合对本领域普通技术人员是很明显的。

VL 103可以包括用于和其他车辆通信的车辆到车辆通信模块（未示出），该通信通过低功率窄范围内的无线电，或者通过电网108或电力线上的电力线载波（PLC）通过低频信号（例如1KHz到300KHz）。可以选择信号频率以能够通过一个或更多个配电变压器。基于以下的原因这样的通信是有用的：（1）使得多辆汽车可以相互配合来提供电网服务，（2）在通过EVSE的正常信号发生故障的情况下，或（3）为了增加带宽，本地通信中的一组车辆可以用信号通知集群服务器仅需要激活一个互联网信号，并从本地通信车辆的组或本地集群接收报告。

当和其他车辆直接通信时，EVE 102可以作为具有授权的对等实体（peer）的代理。可以使用车辆到车辆通信来补偿到集群服务器106的直接通信的损耗或按照来自于其他的附近授权车辆的命令来行动以集合带宽用于实时调度和返回报告。例如，可以指定一个电网集成式车辆的EVE 102作为本地联合代表。该本地联合代表从集群服务器106接收通信，将其分解为单独的车辆部分，并向附近或相邻的车辆广播对应的命令。作为响应，那些附近车辆分别独立响应于它们的命令，然后将响应发送至本地联合代表，本地联合代表添加或收集那些响应报告并将其作为组合的总响应向集群服务器报告。

在某些示例性实施方式中，可以由OEM（汽车制造商）来批准EVSE 104用于CAN总线连接。在这些实施方式中，EVE 102可以包括通过例如匹配触头250d和350d将电网集成式车辆的EVE 102中的CAN总线的数字连接延伸到EVSE 104的设备。该延伸可以视由EVSE存储器306中的“授权CAN总线”所表示的授权而定。

在某些示例性实施方式中，向PEM 204提供三相电力，EVE 102可以提供通过三相电力的负载平衡。例如，PEM 204能够从两相中提取。VL 103可以检测任何两相上的最高电压，具有PEM 204开关以使用来自所述两相的功率。这可以采用结合有合适的滞后并考虑在两相上的期望压降的EVE102来完成，PEM 204从所述两相提取。在该实施方式中，EVE 102提供动态三相负载平衡。

图2A示出了车辆到车辆充电系统。根据示例性实施方式，第一车辆（“提供者”车辆）的VL 103a包括能够使其看起来为到第二车辆（“接收者”车辆）的VL 103b的EVSE的附加功能。每端上包括相同的连接器用于附接到连接器250a至250d的通信电缆290使得信号能够在提供者车辆和接收者车辆之间流动并且使得电力从提供者车辆向接收者车辆流动。

提供者车辆EVE 102a可以包括生成安培容量信号的电路，如同它是遵循SAE J1772的EVSE，或遵循IEC 62196-2的EVSE，或类似的。提供者车辆EVE 102a可以具有检测作为待充电的EVE的接收者EVE 102b的电路。此外，在提供者车辆中的EVE 102a能够激活120a中的PEM和电池以从电池202的直流电力生成类电网的交流电力。EVE 102a或通信电缆290提供用于插入存在的无源信号。因此，EVE 102a和通信电缆290一起对于接收车辆的EVE 102b看起来像是EVSE。这意味着具有该功能和通信电缆的车辆可以不需要与电网的任何连接而给另一个车辆充电。接收者车辆除了需要遵循标准SAE J1772或IEC 62196-2之外不需要任何附加功能。可选地，EVE 102b可以具有另外的编码/解码设备，用于没有在SAE J1772中规定的通信，包括以下中的一个或更多个：在控制插头的负侧的数字信号发送、在CAN总线或单线的以太网中的负侧的数字信号发送和/或通过电力线从以太网到EVSE 104的电力线载波。

在示例性实施方式中，在车辆到车辆充电期间，每个车辆都没有到地面的连接。这降低了地面地与车辆上的任何带电、中性或底盘地之间的电势（压差）的风险并降低对于GFI保护的需要。在另一个示例性实施方式中，可以给提供者车辆添加GFI保护。

在另一个示例性提供者车辆的实施方式中，EVE 102a可以具有物理开关、软件按钮、数字输入或其他输入装置（未示出），这允许用户指示关于哪个车辆是提供者车辆的意图，并允许用户设置关于要进行的最大传输能量的例如以KWh计的数字限制。

返回并参照图1至图4，EVE 102可以在其存储器212中存储了车辆属性，包括账户号、公共仪表账户、授权码、车辆标识符或其他标识符中的一个或更多个，可以加密上述的任一项以对与EVSE 104、充电供应商310、建筑物所有者或其他本地电客户、停车场经营者311或集群服务器的电力流和/或金融交易进行授权。此外，EVE 102可以具有车辆动态属性，包括在每个方向上累积的KWh能量的记录、其记录的电网服务的供应和其占用停车空间的时间，并可以使用这些动态属性来计算费用或赊欠。EVE 102可以针对关于能量和电网服务的金融交易、账单或发票与EVSE 104、充电供应商310和集群服务器300来通信。如果EVE 102不能通信，例如因为在完成费用或赊欠计算时WAN 330断开，则可以将信息存储在EVE中并且当WAN连接330恢复时随后进行通信。支付或结算可以包括以下的商品和服务：例如充电能量的KWh、充电的分钟、基于时间或系统相关的记账部件比如“非高峰费率”或“吸收多余风能费率”、非电气属性比如“绿色电力”、本地控制的电网服务以及非电气服务比如停车。

图5是根据本发明的实施方式的用于管理电力流的示例性步骤的流程图500。为了方便讨论，在此参照EVE 102和EVSE 104来描述流程图500的步骤。

在步骤502中，EVE 102建立与EVSE 104的通信。在步骤504中，EVE102从EVSE 104接收EVSE属性。在步骤506中，EVE 102基于EVSE属性管理EVE 102和EVSE 104之间的电力流。

图6是从EVE 102的角度用于与EVSE 104进行配合以管理电力流的示例性步骤的流程图600。

在步骤602中，EVE 102检测插入事件。在示例性实施方式中，EVE102通过例如基于由插头250e生成的插入存在信号的EVE 102的对应的连接器250来检测EVSE连接器350的存在。如果检测到插入，则处理进行到步骤604。否则，EVE 102继续等待插入事件。

在步骤604中，EVE 102从EVSE 104接收电力容量。在示例性实施方式中，当EVSE 104插入到EVE 102时，EVSE 104例如根据SAE J1772和/或IEC 62196-2在前导信号中向EVE 102自动发送其插入容量。

在步骤606中，EVE 102建立与EVSE 104的通信。在示例性实施方式中，根据上述的方法之一来建立通信。

在步骤608中，EVE 102判断是否可从EVSE 104获得EVSE属性。如果EVSE属性是可获得的，则处理进行到步骤610。如果EVSE属性是不可获得的，则处理进行到步骤614。

在步骤610中，EVE 102接收EVSE属性。在示例性实施方式中，VL 103通过上述方法之一来直接从EVSE 104接收EVSE属性，所述方法比如为通过负侧的前导信号的串行通信或电力线载波。在示例性实施方式中，EVSE属性包括电网位置、充电商业模型、唯一的EVSE标识、动态前向流限制、动态反向流限制以及应急电力标记。

在步骤612中，EVE 102设置EVSE 104的属性的本地拷贝。在示例性实施方式中，VL 103将从EVSE接收的属性拷贝到在存储器212中的那些属性的拷贝中。

在步骤614中，如果EVSE属性不可获得则到达该步骤，则EVE 102将EVSE属性的本地拷贝设置为默认。在示例性实施方式中，VL 103在本地存储器212中设置默认值；该默认值可以包括允许车辆充电但不允许来自车辆的反馈或应急电力的属性。

在步骤616中，EVE 102向EVSE 104发送EVE属性。在示例性实施方式中，VL 103向EVSE 104发送以下示例性属性：（1）唯一的电网集成式车辆ID，（2）允许的记账和其他商业关系比如用于购买电力和停车时间的有效的账号或授权码，（3）该车辆的规范合规认证比如用于防孤岛的IEEE 949认证，（4）车辆的技术性能，包括最大输出功率，车辆是否可以不依赖电网电力来产生电力（“应急电力模式”）以及其他性能，（5）是否被批准由集群服务器来调度，（6）当由车辆提供电力时确保（或不确保）中性以及（7）赊购电网服务的任何账户和授权。

在步骤618中，EVE 102确定其操作参数。在示例性实施方式中，VL 103确定操作参数，其包括例如基于EVSE电力容量的以千瓦特计的充放电电力容量、EVE电力容量、EVSE属性、电池KWh和充电状态以及驾驶计划。例如，一个操作参数充放电电力容量可以部分地由电池110的当前能量水平（“电池能量”）和将电池110充满电所需要的额外能量水平（“电池净空”）来确定。

在步骤620中，EVE 102确定EVSE 104的位置是否是已知的。在示例性实施方式中，VL 103确定在EVSE属性中是否存在位置信息。如果位置是已知的，则处理进行到步骤626。如果位置不是已知的，则处理进行到步骤622。

在步骤622中，EVE 102接收GPS数据。在示例性实施方式中，EVE102接收来自传统的GPS接收器GPS定位数据。

在步骤624中，EVE 102确定EVSE 104的位置。在示例性实施方式中，VL 103通过将GPS数据与EVSE 104的已知位置进行比较并将在与GPS定位数据最近处的已知位置识别为EVSE 104的位置来确定EVSE的位置。如果位置是推断出来的或基于GPS的，则EVE在存储器212中设置位置是“不确定”的标记，即不如由EVSE属性设置的位置可靠。

在步骤626中，EVE 102检查授权。在示例性实施方式中，VL 103通过检查在EVSE属性中识别的电子账户或充电供应商信息来处理授权。如果电子账户或充电供应商信息是可获得的，则处理进行到框628。否则，在步骤627中EVE 102将授权识别为不确定。

在步骤628中，EVE 102处理授权。在示例性实施方式中，如果电子账户或充电供应商信息可从EVSE获得，则VL 103检索账户和授权信息并且在需要时处理用于支付的信息。如果未提供账户信息但位置是已知或推断的并且授权了在所述位置处的建筑物电子账户，则VL 103可以推断出账户信息。此外，VL 103可以例如基于来自于EVSE 104的属性判断是否接收到了另外的授权（例如用于使用不同于其常规集群服务器的集群服务器），是否允许反馈以及是否允许提供应急电力。

在步骤630中，如果EVE 102被授权，则其尝试连接到集群服务器106。在示例性实施方式中，如果EVSE 104需要使用本地集群服务器并且车辆用户已经授权使用替代集群服务器，则VL 103将尝试与本地集群服务器连接。否则，VL 103则尝试使用车辆的常规集群服务器。

在步骤632中，EVE 102使能电力流。在示例性实施方式中，VL 103通过指示PEM 204至VMS 206来使能电力流。

图7是在建立了与集群服务器106的连接时EVE 102与集群服务器106配合的示例性步骤、或者没有建立与集群服务器106的连接时EVE102自主操作的流程图700。在上述任一种情况下，流程图700从EVE 102的角度示出了如何管理电力流。

在步骤702中，EVE 102确定是否处于与集群服务器106的通信中。在示例性实施方式中，VL 103确定是否存在与集群服务器106的通信。如果存在与集群服务器106的通信，则处理进行到步骤704。如果不存在与集群服务器106的通信，则处理进行到步骤726，其中，EVE 102以自主模式操作。

在步骤704中，EVE与集群服务器106“握手”来建立通信。在示例性实施方式中，VL 103与集群服务器106握手以设置通信协议并向集群服务器106注册其存在。由集群服务器来处理该请求。参见例如以下描述的流程图1100、步骤1106。

在步骤706中，EVE 102向集群服务器106发送EVE操作参数。在示例性实施方式中，VL 103可以向集群服务器发送EVE操作参数，其包括由VL 103计算的参数以及从EVE属性拷贝的参数和从EVSE属性拷贝的参数。

在步骤708中，EVE 102同步其驾驶计划，也被称为“接下来的行程预测”。在示例性实施方式中，VL 103和集群服务器106中的每个维护EVE 102所在的车辆的驾驶计划。驾驶计划可以是基于人输入和可选地基于计算机预测对未来行程的预测。在示例性实施方式中，当输入时对人输入做时间印记，并同步驾驶计划以使得在EVE上的计划和集群服务器的计划之间出现冲突的情况下，人输入优先于计算机预测以及更近的人输入优先于更早的输入。在步骤708中没有明确示出的另一个示例性实施方式中，如果集群服务器不是已知并且不被信任，则EVE 102可以限制向停车场经营者的集群器发送有限的驾驶计划，例如仅发送下一次出发时间。

在步骤710中，EVE 102可选地向集群服务器发送保存的数据。在示例性实施方式中，VL 103检查所存储的数据而EVE 102例如由于与集群服务器106之前的通信故障工作于自主模式，以下参照流程图700的步骤726-736描述。存储的数据可以包括在VL 103没有与集群服务器106进行通信时之前执行并存储在存储器212的日志中的充电或电网服务。

在步骤712中，EVE 102确定其可获得的容量。在示例性实施方式中，VL 103基于EVE操作参数，进而基于电池能量、电池净空、驾驶计划、EVE属性和EVSE属性来确定可获得的电力容量。驾驶计划可以多种方式来影响可获得的容量。例如，如果车辆计划被驾驶少于1个小时的距离，该距离需要其75%的电池能量，则VL 103可以判断当前少于满功率容量是可获得的或当前没有容量是可获得的。在示例性实施方式中，EVE 102判断到达并保持各种充电水平（例如基于电池制造商的说明书）对电池的影响并基于将电池充电到以下水平计算可获得的容量，该水平刚好足够电动车辆执行由驾驶计划确定的预测行程同时最小化对电池的损耗以延长电池寿命。

在步骤714中，EVE 102向集群服务器106报告其可获得的容量。在示例性实施方式中，VL 103向集群服务器106传递可获得的容量。

在步骤716中，EVE 102接收来自于集群服务器106的调度信号。在示例性实施方式中，VL 103接收来自于集群服务器106的调度信号。来自集群服务器的调度信号包括用于接收电力或向电网108供应电力的请求。如下参照流程图1300、步骤1304和1306中所述，集群服务器不会请求进出车辆的大于其报告容量的电力。

在步骤718中，EVE 102控制在EVE 102和电网108之间的电力流动。在示例性实施方式中，VL 103基于在步骤716中处理的调度信号通过EVSE 104控制在EVE 102和电网108之间的电力的流动。电力流可以进或出电网108。

在步骤720中，EVE 102测量实际的电力流。在示例性的实施方式中，VL 103接收来自PEM 204的表示在EVE 102和电网108之间的实际电力流的电力流信号。在另一个实施方式中，VL使用电流传感器220和来自PEM 204的电压、将二者组合以计算电力来直接测量电力。

在步骤722中，EVE 102报告所测量的电力流。在示例性实施方式中，VL 103向集群服务器106报告所测量的电力流。

在步骤724中，EVE 102确定是否应当结束对调度的响应。如果不结束，则处理进行到具有关于容量的更新报告的框712或接收到另一个调度信号的框716。如果结束，则处理结束。处理可以例如在以下情况下结束：如果EVE确定其应当改变为仅充电，如果在EVE 102和集群服务器106之间发生断开，车辆拔出，在电网电力中存在丧失和/或出现了故障。

如果电力流继续，则在步骤725中，VL 103确定是否调节在步骤714中报告的容量。如果要调节报告的容量，则处理可以例如每隔15分钟周期性地和/或响应于在调度信号中所规定的容量和在步骤720中测量的实际电力之间的差异来继续到步骤712。如果不调节报告的容量，则处理可以例如每隔5分钟周期性地和/或响应于在步骤716中接收的调度信号中规定的结束时间来继续到步骤716。

在步骤726中，如果EVE 102不能与集群服务器106建立通信则到达该步骤，则EVE 102进入自主模式。

在步骤728中，EVE 102设置集群服务器的控制关闭并设置自主控制打开。在示例性实施方式中，VL 103关闭所有集群器控制的电网服务并打开基于本地信息的电网服务，本地信息例如为基于如本地频率检测和无功功率的本地检测的充电和服务供应或仅仅是非高峰时的充电。

在步骤729中，EVE 102确定是否充电和/或提供哪种本地服务。在示例性实施方式中，VL 103基于EVE操作参数包括VL存储器212中的EVSE属性和驾驶计划，通过感测本地电网条件例如频率、电压或无功功率来决定提供本地电网服务。在另一个示例性实施方式中，VL 103可以根据存储器212中的EVE操作参数确定将充电电流设置为零并等待非高峰时的电费率，然后当所述费率生效后充电到下一次行程开始时所需要的电量。

在步骤730中，EVE 102控制电力流（例如充电或放电）。在示例性实施方式中，VL 103基于在步骤729中的确定来充电和放电。

在步骤732中，EVE 102可选地提供本地电网服务。

在步骤734中，EVE 102记录电力流交易。在示例性实施方式中，VL 103在EVE 102与集群服务器106断开时记录所有电力流交易和本地电网服务，以用于随后在建立或重建与集群服务器106的通信时进行报告（见步骤710）。

在步骤736中，EVE 102结束自主处理模式。在示例性实施方式中，VL 103响应于与集群服务器重新建立连接或从EVSE 104拔出EVE 102来结束自主处理。

图8是用于在断电的情况下从EVE 102供应电力的示例性步骤的流程图800。

在步骤802中，EVE 102确定是否存在电网丧失。在示例性实施方式中，PEM 204以传统方式检测电力丧失并且VL 103通过与PEM 204的通信来确定存在电网电力丧失。如果存在电网电力丧失，则处理进行到步骤804。否则，VL 103在执行流程图700中的其他处理步骤的同时继续周期性地检查电网电力丧失。

在步骤804中，EVE 102中断到电网108的电力流。在示例性的实施方式中，VL 103立即指示PEM 104不传输电力（这是典型的防孤岛规定）。这在任何其他处理之前完成，并在一个示例性实施方式中以较低的硬件水平或通过其他方式来执行以确保故障安全切断。

在步骤806中，EVE 102确定EVSE 104是否授权其在出现电网电力丧失的情况下来使用以及其是否具备在出现电网电力丧失的情况下使用的能力。在示例性实施方式中，VL 103判断是否接收到表示EVSE 104被授权在出现电网电力丧失的情况下接收电力（例如，当安装有合适设备时由电工批准）的EVSE属性。如果EVSE 104被授权，则处理进行到步骤812。否则，VL 103停止从EVE 102向EVSE 104供应电力/不从EVE102向EVSE 104供应电力。

在步骤808中，EVE 102确定EVSE 104是否与电网108相隔离。在示例性实施方式中，VL 103基于来自EVSE 104或来自另一个装置例如手动或自动建筑物隔离开关的明确指示来确定EVSE 104是否被隔离。如果EVSE 104被隔离，则处理进行到步骤810。否则，VL 103停止从EVE102向EVSE 104供应电力，或将不从EVE102向EVSE 104供应电力。现有的电气规则要求隔离开关将建筑物负载与故障电网电隔离开。这些规则要求在启动应急发电机给建筑物或负载侧供电之前与电网108进行这样的隔离。在示例性实施方式中，EVSE 104处理来自于隔离开关的所要求的隔离验证，并向EVE 102发送其应当随后作为发电源的信号。

可以使用标准隔离开关或更改的隔离开关来检测电网电力的丧失，将建筑物/房子或负载与电网108断开并发出信号表示已通过例如连接到EVSE 104的“启动发电机”的标记电线来实现该隔离。可以通过设置例如为“应急电力标记”的静态EVSE属性来配置EVSE 104用于应急电力使用，该静态EVSE属性表示合格的电工已经确认正确安装了隔离开关并正确连接到EVSE 104，以及可能如下面所规定地提供了中间抽头式变压器。此外，可以使用三个动态属性来表示发电准备就绪，例如：（1）表示“启动发电机”或来自于隔离开关的类似信号接通的动态EVSE属性，（2）表示通过接触器连接中间抽头式变压器的动态EVSE属性，以及（3）表示当前的插入车辆支持该类型发电模式的动态EVSE属性。和其他EVSE属性一起，这些静态属性和动态属性发送到EVE 102。在本发明的一种示例性实施方式中，EVE 102将不指示车辆来产生电力，除非正确地设置了这些EVSE属性以及除非表示隔离开关在工作的属性继续处于接通状态。对于单相、中间抽头中性电连接，具有与EVSE电路的最大输出的额定功率相同的额定功率的中间抽头240V电感器可以添加到EVSE 104。中间抽头240V电感器可以经由接触器或继电器正常从EVSE 104断开。当电网集成式车辆提供应急电力时，可以在来自于车辆的240 VAC上连接电感器。该配置使得提供240伏但不具有中间抽头中性的车辆能够向中间抽头中性建筑物电子系统馈电。根据本文的描述，本领域普通技术人员应当理解，三相建筑物如何可以类似地使用以Y或三角形（Delta）配置的对应的变压器。

在步骤810中，EVE 102向EVSE 104提供电力。在示例性实施方式中，VL 103指示PEM 204向EVSE 104传输电力，例如在出现电力故障的情况下向房子供电。

在步骤812中，EVE 102确定其是否应当结束应急电力的供应。在示例性实施方式中，VL 103确定EVE 102当检测到故障、检测到电网电力或电池电量降到阈值以下例如低于15%时应当停止供应应急电力。如果EVE 102确定其应当继续供应应急电力，则处理进行到步骤806。

在步骤814中，EVE 102中断供应电力。在示例性实施方式中，VL 103指示PEM 204停止从EVE 102向EVSE 104供应电力或不从EVE 102向EVSE 104供应电力。如果由于电池低电量而到达阈值，则VL 103可以另外关闭EVE 102以保存电池电力。

尽管示出了用于控制到电网集成式车辆的电力的本发明的实施方式，但是可以使用VL 103来控制具有存储能力和具有关于需要从存储装置中提取能量的时间的某种预测能力的其他装置。例如，可以将本发明的实施方式应用于存储空间加热器或存储熔炉，该存储空间加热器或存储熔炉类似地具有可预测的用途（在寒冷的天气中）并可以通过定时能量输入充电（具有热量）以提供电网服务。在这样的实施方式中，可以配置加热存储装置以使得仅提供向存储空间加热器的单向电力流，而不从加热存储装置提取电力。EVE 102根据本发明所描述的那样来操作，具有如下的调节：将参数反向流限制设置为零，并且，EVE 102预测建筑物或所有者对于加热服务的需要，例如空间加热、冷却、热水或清洁餐具，而不预测电池容量、行程的时间表和持续时间。其他涉及能量存储以及由此的潜在管理的建筑物电用途比如制冷或水加热可以类似地由VL 103来控制。

现在提供用于在EVE 102中配置VL 103以实现参照图6至图8描述的步骤的示例性算法。

示例性VL算法

当车辆插入EVSE时所调用的处理

经由前导信号来接收EVSE电力容量

如果EVSE通信

则获得EVSE属性，向EVSE发送车辆属性

否则使用属性的默认值

基于EVSE电力容量、EVE电力容量、EVSE属性、电池KWh和充电状态、驾驶计划等来计算以KW计的充放电电力容量

如果电网位置在EVSE属性中

则处理来自EVSE的电网位置

否则获得GPS定位并推断或近似位置参数

如果电子账户、充电供应商等可以从EVSE获得

则获得账户和授权

否则做关于账户的最佳推断并标记为不确定

处理来自EVSE的授权包括：

可以充电、需要/不需要付费、允许反馈、对电网电力丧失的动作、需要的集群服务器、本地IP地址

如果EVSE要求本地集群器并且驾驶员已经授权替换

则尝试与本地集群服务器通信

否则尝试使用车辆的常规集群服务器

如果完成到任何集群器的连接

则

连接模式（实时命令和报告）

如果常规集群器

则允许个人数据传送

否则限制数据传送

否则自主模式（例如日志数据）

连接模式，当连接到集群器时

与集群服务器握手

如果允许传送个人数据

则同步在VL和集群服务器上的驾驶计划

向集群服务器发送关于之前在断开期间的充电或电网服务的任何存储的数据

基于驾驶计划、EVE属性和EVSE属性等确定现在可获得的电力容量

向集群服务器报告电力容量

重复（REPEAT）

接收来自集群器的调度信号

命令VMS对电池充电或放电

测量因而得到的进/出电网的电力流

向集群器报告电力流

基于之前的n次响应和电池的充电状态等来调节报告的电力容量

直到集群器断开、车辆拔出、电网电力丧失或故障为止

自主模式，插入到EVSE但没有连接到集群服务器

进入自主模式

关闭所有自动发电控制（AGC）服务

基于本地信息打开电网服务，包括

基于本地检测例如本地频率检测和校正、无功功率来充电、提供服务重复

基于时间（time of day）、驾驶计划和服务来充电/放电

尽可能提供本地电网服务

当重新连接时记录所有交易用于随后的报告

直到重新连接到集群器或从EVSE拔出

对电网电力丧失的处理

停止从EVE到电网的任何电力流（防孤岛效应保护）

如果不是授权的本地应急供电

则关闭车辆电力

否则

重复

如果确认建筑物与电网隔离

则从EVE向建筑物供电

直到故障或建筑物不隔离或

电网电力恢复或电池电量太低

VL算法结束

图9是根据本发明的各个方面的由EVSE执行的用于管理电力流的示例性步骤的流程图900。

在步骤902中，EVSE 104维护EVSE属性。在示例性实施方式中，维护EVSE属性可以包括初始化静态EVSE属性和由授权个人的数字签名，并通过EVSE微处理器304来更新动态EVSE属性。

在步骤904中，EVSE 104建立与EVE 102的通信。在示例性实施方式中，EVSE 104建立与EVE 102的VL 103的通信。在步骤906中，EVSE104向EVE 102发送维护的EVSE属性。在示例性实施方式中，EVSE 104向EVE 102的VL 103发送EVSE属性。

图10是从EVSE 104的角度用于EVSE 104和EVE 102配合以管理电力流的示例性步骤的流程图1000。

在步骤1002中，EVSE 104检测插入事件。在示例性的实施方式中，EVSE 104例如基于由插头350e生成的插入存在信号通过EVSE 104的对应的连接器350来检测EVE连接器250的存在。如果检测到插入，则处理进行到步骤1004。否则，EVSE 104继续等待插入事件。

在步骤1004中，EVSE 104建立与EVE 102的通信。在示例性实施方式中，根据上述的方法之一来建立通信。

在步骤1006中，EVSE 104传送属性。在示例性实施方式中，微处理器304从存储器306中检索EVSE属性并将EVSE属性发送到VL 103。此外，EVSE 104从EVE 102接收EVE属性并将其存储在EVSE存储器306中。

在步骤1008中，EVSE 104确定是否需要付费。如果不需要付费，则处理进行到1012。如果需要付费，则处理进行到步骤1010。

在步骤1010中，EVSE 104确定是否授权充电。如果例如响应于账号查询、刷卡、投币等来授权充电，则处理进行到步骤1012。如果没有授权充电，则EVSE 104等待授权。在示例性实施方式中，EVSE 104如果没有接收到授权，则例如通过向EVE 102发送用于向车辆内的驾驶员显示的消息或在与EVSE 104相关联的显示器（未示出）上显示消息来警告车辆用户，并等待可替选的付费方法。

在步骤1012中，EVSE 104向连接器供电。在示例性实施方式中，微处理器304通过闭合接触器302来向连接器350供电。可选地，EVSE 104记录能量使用。在示例性实施方式中，微处理器304记录在接触器302闭合的时间段内的使用。此外，如果由具有停车特权的车辆来提供电网服务，则EVSE 104对此进行记录。EVSE还可以可选地向充电供应商周期性地报告。

在步骤1014中，EVSE 104将连接器断电。在示例性实施方式中，微处理器304通过打开接触器302来将连接器350断电。可选地，EVSE 104在日志中记录所记录的使用。在示例性实施方式中，微处理器304将所记录的使用记录在存储器306中。EVSE 104可以计算总的电力流交易，例如净能量使用、停车持续时间等。

在步骤1016中，EVSE 104向充电供应商发送所记录的使用。在示例性实施方式中，微处理器304从存储器306检索所记录的使用并发送给充电供应商。此外，EVSE 104可以向充电经营者和停车场经营者报告断开和所计算的总的能量交易信息。

现在提供用于配置EVSE 104来实施上面参照图10描述的步骤的示例性算法。

示例性EVSE连接算法

在示例性实施方式中，EVSE使用以下的三部分算法与车辆进行通信。车辆的插入和断开是事件驱动的。

一旦车输插入

如果在控制线上通信（例如串行编码、CAN总线或单线以太网）

则向VL发送EVSE属性并接收EVE属性

如果不需要付费

则向车辆提供电力

否则

等待来自于车辆的授权、驾驶员的本地动作（例如刷卡、投币）或来自于充电供应商的授权

如果授权

则向车辆供电

否则向驾驶员写消息并向停车场经营者发出警报

一旦向车辆成功供电

当授权时，提供用于充电和/或电网服务的管道

如果EVSE具有仪表

则向电子收费终端周期性地报告

如果车辆提供用于停车的电网服务

则向停车场经营者周期性地报告

一旦车辆中断

将车辆连接器断电

如果EVSE具有仪表，计算总交易：

净能量使用、停车持续时间等

如果EVSE具有通信能力

则向电子收费终端和停车场经营者报告断开和总交易

等待下一个车辆的插入

EVSE算法结束

图11是从集群服务器106的角度用于EVE 102和集群服务器106配合以管理电力流的示例性步骤的流程图1100。

在步骤1102中，集群服务器106启动，在步骤1104中，集群服务器106加载配置参数。在示例性实施方式中，集群服务器106从本地存储器中加载如下内容：DSO地图，注册充电位置（DSO位置和账户）列表，注册的VL 103（具有账户）列表，以及针对每个注册的VL 103的账户号和最新已知的驾驶计划（还被称为预测的接下来的行程）。此外，集群服务器可以根据TSO（电网服务购买者的姓名、市场规则和信令规则）、DSO（更新的DSO电路和系统地图以及开关状态）和/或IPP（发电机状态、需要存储资源的发电机）通过互联网来检索。

在步骤1106中，集群服务器106从车辆接收连接请求（即呼入请求或重拨/重新连接请求）。

在步骤1108中，集群服务器106接收包括EVE属性的EVE操作参数。在示例性实施方式中，集群服务器106从VL 103接收EVE操作参数。在示例性实施方式中，EVE属性包括唯一的EVE ID、唯一的EVSEID和在EVE算法步骤618和步骤628中计算的所有操作参数。

在步骤1110中，集群服务器106聚集EVE属性和EVE操作参数中的一个或更多个。在示例性实施方式中，集群服务器106聚集电力容量、电池能量、电池净空和驾驶计划信息。

在步骤1112中，集群服务器106根据一个或更多个连接的EVE的集群来预测总的可获得的容量。在示例性实施方式中，集群服务器106基于每个连接的EVE的能量、净空和计划来预测总的可获得的容量。在示例性实施方式中，集群服务器106识别在例如6分钟、10分钟、15分钟、1小时、两小时等的特定时间段中可能可用的EVE 102。集群服务器106可以选择不使用计划在计划块之后要很快与电网108断开的车辆，例如，如果车辆计划在星期一的下午2:10开始行程。对于未来的时间段，集群服务器108还可以基于驾驶计划来包括预测可获得的车辆容量，即使该车辆在步骤1112执行时没有连接。集群服务器106然后对在每个时间段中可获得的容量求和。例如，集群服务器106可以基于在特定时间段中例如在星期一的下午2点至3点之间的日历信息来对来自每个可获得的车辆的容量比如电力、电池电量和电池净空求和。例如，如果有1，200辆车并且其中1，000辆预计在星期一的下午2点到3点之间可用，在该时间段内每辆车平均能够传输10KW，则总的预测电力容量为10MW。集群服务器106可以另外将总容量降低一定百分比例如15%以实现可靠的电力容量供应，同时考虑到其计划表示它们可用但是在该时间段中可能断开的车辆（即非计划和非预测的行程）。例如，可以将10MW的总容量降低为8.5MW作为报告的总的可获得容量。可以基于集群服务器的历史能力来确定百分比调节，以向电网提供容量和未能提供供应容量的代价量。例如，如果当调度时总的可获得容量在99.9%的时间内传输，则降低的百分比可以减小（例如到10%）。另一方面，如果当调度时总的可获得容量未能在10%的时间内传输，则降低的百分比可以增大（例如到25%）。

在步骤1114中，集群服务器识别对于预测的总的可获得容量的市场。在示例性实施方式中，集群服务器106（或其经营者）分析可获得的市场信息，以确定能够使用针对每个时间段的聚集的EVE容量供给的电网服务的可获得的最高价格。

在步骤1116中，集群服务器106向一个或更多个识别的市场提供总的可获得容量。

在步骤1118中，集群服务器106确定电网108是否接受所供应的总的可获得容量。如果电网108接受该供应，则处理进行到步骤1120，其中，向电网108注册供应的总的可获得容量用于调度。通过集群服务器的处理然后可以根据参照图13描述的流程图1300的步骤来进行。如果电网不接受该供应，则处理返回到步骤1114以识别另一个市场。

图12图示了从集群服务器106的角度用于从电网108移除EVE 102的示例性步骤的流程图1200。

在步骤1202中，集群服务器106确定车辆是否仍然是连接的。在示例性实施方式中，集群服务器106当与VL 103失去通信或在阈值时间段内没有接收到任何通信时确定车辆断开。如果车辆不再是连接的，则处理进行到步骤1204。否则，集群服务器等待车辆断开，同时根据流程图1100和1300的步骤来继续处理。

在步骤1204中，集群服务器106根据在步骤1110（图11）中的聚集计算移除车辆。

图13是从集群服务器106的角度用于调度车辆总的可获得容量的示例性步骤的流程图1300。

在步骤1302中，集群服务器106确定电网108是否发出了调度信号。在示例性实施方式中，从TSO、DSO或IPP来接收电网调度信号。如果电网108已发出调度信号，则处理进行到步骤1304。否则，集群服务器等待调度信号。

在步骤1304中，集群服务器106在连接的车辆之间分配待调度的容量。例如，如果来自电网108的调度信号需要10,000瓦特并且有20辆汽车表示它们每辆可以供应1,000瓦特，则集群服务器可以向每个连接的车辆分配500瓦特。在更复杂的示例性实施方式中，可以基于其他EVE属性和操作参数包括驾驶计划和电网位置来分配。

在步骤1306中，集群服务器106按每个车辆的分配容量来调度车辆。在示例性实施方式中，集群服务器106根据分配的容量来向VL 103发出调度命令。

在步骤1308中，集群服务器106从车辆接收报告。车辆报告可以包括例如实际传输的瓦特数。如果实际传输的瓦特数低于分配量，则集群服务器可以在步骤1304中尝试在车辆之间重新分配。

在步骤1310中，集群服务器106将在步骤1308中接收的报告汇总，并在步骤1312中将报告发送给电网108，例如电网经营者，比如发出调度请求的TSO、DSO或IPP。

在步骤1314中，集群服务器106确定所传输的聚集电力是否足以满足调度请求。在示例性实施方式中，集群服务器将所分配的总容量与在报告中识别的实际容量进行比较。如果调度是充分的，则处理进行到步骤1302以进行下一次调度。如果调度不充分，则处理进行到框1304，其中，集群服务器106尝试重新分配可获得的容量以满足来自电网108的调度量。根据市场规则，经过较长时间帧例如15分钟到1小时，在步骤1134中确定的不充分调度将会导致在步骤1116中供应给电网的容量的降低。

现在提供用于配置集群服务器106以实施参照图11-图13描述的以上步骤的示例性算法。

用于电网集成式车辆的集群器的示例性算法

集群服务器的顶层描述包括服务器启动（引导）和三个不同的操作循环。每个操作循环用圆括号的形式给出了近似时序。三个循环未必是排他的，例如它们可以使用合适的信号量来同时运行。

服务器启动（当启动或加载新程序时）

从辅助存储器加载（例如从其硬盘）：

DSO地图

具有DSO位置和账户的注册充电位置列表

具有账户的注册VL列表

对于每个VL、账户号和最新已知的驾驶计划，通过互联网外部连接并加载以下内容：

TSO：电网服务购买者姓名和市场/信令规则

DSO：更新的DSO电路和系统地图以及开关状态

IPP：发电机状态、需要存储资源的发电机

循环注册和注销车辆/VL（事件驱动）

一旦VL呼入集群服务器，或重拨/重新连接

接收并本地存储VL操作参数：

汽车ID、EVSE ID、电网位置、电力容量

电池能量（大小和当前充电状态）

预测的下一次使用、范围缓冲等

计算可用于电网服务的时间

计算该VL可以供应的电力容量，估计多久

在服务器的聚集容量中包括该VL

在失去与之前连接的VL的连接时

从服务器的聚集容量中去除汽车容量

循环计划和供应容量（例如每小时循环）

更新车辆容量计算

聚集每个区域的所有车辆的容量

运行预测，在下一个小时或目标时间段内的稳定容量

评估可替换的潜在市场

确定最优市场或市场的最优个数

向市场供应容量

如果接受供应

则注册用于调度的接受的供应

返回循环“计划和供应容量”的顶部

循环用于调度（例如一秒循环）

等待来自TSO、DSO或IPP的调度信号

在来自TSO/DSO/IPP的调度信号时

考虑以下所有因素在车辆之间分配响应：

下一次行程的时间

基于历史经验和评估算法的误差裕量

响应的分配可以是区域性的或本地的，

例如，在正确的TSO、本地定价节点、子站或配电馈电线

通多命令向每个分配的VL调度电力

从分配列表中每个VL接收报告

按区域和本地电网位置汇总来自于VL的报告

如果响应不等于所要求的容量则更新注册的容量

向TSO、DSO和/或IPP发送关于传输的聚集电力的报告

返回“等待调度信号”

注意：用于调度的循环的一个变型是仲裁（arbitrage），包括夜晚充电。在该变型中，调度是根据价格的，时间可能不是关键的，并且报告可以是可选的或延迟至记账或账单周期的结束。

聚集算法结束

尽管在本文中参照具体的实施方式示出并描述了本发明，但是本发明并不意在被限制于所示出的细节。而是可以在权利要求的等价内容的范围内并且不背离本发明的情况下，对细节进行各种修改。

Claims (35)

1.一种用于连接电动车辆与电力网的方法，所述方法包括：

由电动车辆设备（EVE）建立与电动车辆车站设备（EVSE）的通信，所述EVSE具有EVSE属性；

由所述EVE接收所述EVSE属性；以及

由所述EVE基于所述EVSE属性来管理所述EVE与所述电力网之间的电力流。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电动车辆包括电池，并且，所述方法还包括：

确定与所述电池相关联的充电参数；以及

其中，所述管理步骤包括还基于所确定的充电参数来管理电力流。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括：

基于EVSE属性来确定电网位置；

其中，所述管理步骤包括还基于所确定的电网位置来管理电力流。

4.根据权利要求2所述的方法，还包括：

确定GPS位置；以及

其中，所述管理步骤包括还基于所确定的GPS位置来管理电力流。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，所确定的充电参数包括电池能量和电池净空。

6.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括向集群服务器发送用于所述EVE的操作参数。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括：

将驾驶计划存储在所述EVE的存储器中；以及

由所述EVE将所述驾驶计划与远程驾驶计划同步。

8.根据权利要求6所述的方法，还包括：

确定所述EVE的可用容量；以及

向所述集群服务器报告所确定的可用容量。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：

接收调度信号；以及

其中，所述管理步骤还基于所接收的调度信号。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括：

测量电力流；以及

向所述集群服务器报告所测量的电力流。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述EVSE电连接到建筑物，其中所述方法还包括：

确定电网电力是否已丧失；以及

如果电网电力已丧失，则向所述EVSE供应电力。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括：

由所述EVE确定所述EVSE是否被授权在电网电力丧失期间接收电力，并且在向所述EVSE供电之前由所述EVE确定与所述EVSE相关联的建筑物是否与所述电网隔离开；

其中，所述供电步骤仅当所述EVSE被授权并且电连接到所述EVSE的所述建筑物与所述电网隔离开时才供应电力。

13.根据权利要求2所述的方法，其中，所述方法还包括：

预测所述电动车辆的行程；

确定达到并维持各种充电水平对所述电池的影响；以及

使所述电池充电到足够使所述电动车辆执行所预测的行程同时最小化对所述电池的耗损的水平，以延长所述电池的寿命。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：

预测所述电动车辆的行程；

确定当前温度；以及

基于所预测的行程和所述当前温度来预热或预冷所述电动车辆的至少一部分。

15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预热或预冷还基于针对所预测的行程的预计的天气。

16.根据权利要求2所述的方法，其中，所述方法还包括：

使用第一直接通信通道来尝试与集群服务器进行通信；

响应于使用所述第一直接通信通道的尝试的失败，尝试使用到所述集群服务器的至少一个其他直接通信通道与所述集群服务器进行通信；

响应于使用所述至少一个其他直接通信通道的尝试的失败，尝试经由与所述集群服务器通信的另一个EVE与所述集群服务器进行通信；以及

基于所预测的行程、电池的充电状态、时间和本地信息来进入控制所述电池充电的自主模式。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述方法还包括：

记录所述自主模式中的交易；以及

当建立与所述集群服务器的通信时向所述集群服务器发送所记录的交易。

18.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：

确定所述EVE何时连接到另一个电动车辆的另一个EVE；以及

模拟EVSE，以使得另一个EVE如同连接到EVSE一样动作，使得仅当所述另一个电动车辆连接时，所述另一个电动车辆充电并且所述电动车辆将供电。

19.一种电动车辆的用于连接电动车辆与电力网的设备，所述设备包括：

用于连接电动车辆车站设备（EVSE）的至少一个车站通信端口；

用于连接车辆管理系统（VMS）的至少一个车辆通信端口；

处理器，所述处理器耦接到所述至少一个车站通信端口和所述至少一个车辆通信端口，所述处理器被配置成经由所述至少一个车站通信端口建立与所述EVSE的通信、从所述EVSE接收EVSE属性并向所述VMS发出命令以基于所述EVSE属性来管理所述电动车辆与所述EVSE之间的电力流。

20.根据权利要求19所述的设备，其中，所述处理器还被配置成通过所述车站通信端口建立与所述集群服务器的通信。

21.根据权利要求19所述的设备，还包括：

用于建立到集群器的备份通信端口的至少一个其他通信端口。

22.根据权利要求19所述的设备，其中，所述电动车辆包括电池，以及其中，所述处理器还被配置成确定与所述电池相关联的充电参数并基于所述充电参数来管理所述电力流。

23.根据权利要求22所述的设备，其中，所述处理器被配置成还基于GPS数据来管理所述电力流。

24.根据权利要求23所述的设备，其中，所述处理器被配置成还基于电网位置来管理所述电力流。

25.根据权利要求22所述的设备，其中，所确定的充电参数包括电池能量和电池净空。

26.根据权利要求21所述的设备，其中，所述处理器还被配置成通过所述车站通信端口或所述备份通信端口向集群服务器发送所述EVE的属性。

27.根据权利要求26所述的设备，还包括：

耦接到所述处理器的存储器；以及

其中，所述处理器被配置成将驾驶计划存储在所述存储器中并将所述驾驶计划与远程驾驶计划同步。

28.根据权利要求26所述的设备，其中，所述处理器被配置成接收调度信号并基于所接收的调度信号来控制电力流。

29.根据权利要求28所述的设备，其中，所述处理器被配置成测量电力流并向所述集群服务器报告所测量的电力流。

30.根据权利要求19所述的设备，其中，所述EVSE与建筑物相关联，以及其中，所述处理器被配置成：确定电网电力是否已丧失，如果电网电力已丧失，则经由所述EVSE向所述建筑物供电。

31.根据权利要求30所述的设备，其中，所述处理器被配置成使用EVSE属性来确定所述建筑物是否具有经由所述EVSE供应电力的行政许可，并且确定适当的电网隔离安全设备是否被正确切换以安全地提供电力。

32.根据权利要求19所述的设备，其中，所述处理器被配置成确定与集群服务器的通信是否没有建立或已丢失，并且响应于与所述集群服务器的通信的丢失而进入自主控制模式。

33.根据权利要求19所述的设备，还包括：

充电线组件，所述充电电线组件在第一端上具有用于连接到所述电动车辆的所述至少一个车站通信端口的第一连接器，并在第二端上具有用于连接到另一个电动车辆的另一个车站通信端口的第二连接器，所述第一连接器与所述第二连接器基本上相同；以及

用于使用所述充电线组件从所述电动车辆向所述另一个电动车辆充电的装置。

34.根据权利要求33所述的设备，还包括：

耦接到所述处理器的充电车辆开关，所述处理器被配置成响应于所述充电车辆开关的激励将来自所述电动车辆的电力引导至所述另一个电动车辆。

35.一种用于连接电动车辆和电力网的系统，所述系统包括：

用于建立与电动车辆车站设备（EVSE）的通信的装置，所述EVSE具有EVSE属性；

用于接收所述EVSE属性的装置；以及

用于基于所述EVSE属性来管理所述电动车辆与所述电力网之间的电力流的装置。

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