CN104935025B - 用于车辆的充电和放电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于的车辆的充电和放电系统，所述充电和放电系统包括具有电池(1)和换流器(2)的电动车辆(3)、具有第一继电器(11)和第二继电器(12)的充电和放电装置(7)、以及商业电源(8)。互锁机构应用于第一继电器(11)和第二继电器(12)，并且在第一继电器(11)或第二继电器(12)中的一个继电器处于闭合状态时，互锁机构阻止第一继电器(11)或第二继电器(12)中的另一个继电器闭合。第一继电器(11)包括常开的两个第一电触点，两个第一电触点连接在分支点(10)与商业电源(8)之间，并且第二继电器(12)包括常闭的两个第二电触点，两个第二电触点连接到分支点(10)。

Description

用于车辆的充电和放电系统
技术领域
本发明涉及用于车辆的充电和放电系统，该充电和放电系统将存储在车辆电池中的直流(DC)电转换成交流(AC)电，并且在商业电源的电力供给中断时通过电缆将经转换的交流电提供给外部装置。
背景技术
如JP2012-070577(对应于US2013/0082663A1)所公开，放电系统将存储在电动车辆的电池中的直流电释放到外部装置。JP2()12-070577A中公开的放电系统用于改进放电安全。
上述放电系统包括配置有电池单元和放电设备的电动车辆，所述放电设备释放存储在电动车辆的电池单元中的电力。在电动车辆中，两个开关设置在相应的电力线中并且两个切换元件也设置在相应的电力线中。每个电力线将连接有放电设备的连接器连接到电池单元。每个开关根据由放电设备发出的允许信号或由电池管理单元发出的允许信号接通电力线。每个切换元件在电池单元释放存储的电力的同时调节流过电力线的电流。
上述放电系统向外部装置提供存储在电池中的直流电。因而，从电池输出的直流电需要使用位于车辆外侧的外部换流器来转换成交流电。因此，在位于车辆外侧的放电设备中，换流器需要被包括在放电设备的电力转换器中。JP2012-070577A未提及任何关于使用从放电设备的电力转换器输出的交流电的内容。
假设电动车辆配置有用于向外部装置提供转换后的交流电的换流器。在这种车辆中，车辆电池由从商业电转换的直流电充电，并且存储在车辆电池中的直流电由内部换流器转换为交流电，并且供给到外部装置。然而，由电动车辆输出的交流电可能会反向地流过充电路径而非放电路径，并且反向电流可以不利地影响商业电源(即，已知的电网系统)的稳定性。
发明内容
鉴于上述困难，本发明的目的是，提供用于车辆的充电和放电系统，该充电和放电系统向住宅提供存储在车辆的电池中的交流电，以在由断电导致商业电源的电力供给中断的情况下，在住宅内较高安全性和较高可靠性地使用。
根据本发明的第一方面，用于车辆的充电和放电系统包括电动车辆、充电和放电装置和商业电源。电动车辆包括存储直流电的电池、将存储在电池中的直流电转换为交流电的换流器、控制换流器的控制单元、和入口，在电动车辆中经换流器转换得到的交流电通过所述入口输出。充电和放电装置能够通过充电和放电电缆与电动车辆电连接。充电和放电装置在电连接到电动车辆时通过充电和放电电缆接收由电动车辆提供的交流电。充电和放电装置包括第一继电器和第二继电器。商业电源向充电和放电装置提供交流电。第一继电器的初级侧连接到商业电源并且第一继电器的次级侧连接到位于充电和放电电缆与第一继电器之间的分支点，并且第二继电器的初级侧连接到所述分支点并且第二继电器从所述分支点接收由电动车辆提供的交流电。互锁机构应用于第一继电器和第二继电器，并且在第一继电器或第二继电器中的一个继电器处于闭合状态时，互锁机构阻止第一继电器或第二继电器中的另一个继电器闭合。第一继电器包括常开的两个第一电触点，两个第一电触点连接在分支点和商业电源之间，第二继电器包括常闭的两个第二电触点，并且两个第二电触点连接到分支点。
对于上述系统，存储在车辆的电池中的交流电被供给到住宅，以在由断电导致商业电源的电力供给中断的情况下，在住宅内较高安全性和较高可靠性地使用。
根据本发明的第二方面，用于车辆的充电和放电系统包括电动车辆、充电和放电装置。电动车辆包括存储直流电的电池、将存储在电池中的直流电转换为交流电的换流器、控制换流器的控制单元、和入口，在电动车辆中经换流器转换的交流电通过所述入口输出。充电和放电装置能够通过充电和放电电缆与电动车辆电连接。充电和放电装置在电连接到电动车辆时通过充电和放电电缆接收由电动车辆提供的交流电。充电和放电装置包括第一继电器和第二继电器。第一继电器的初级侧连接到向充电和放电装置提供交流电的商业电源，并且第一继电器的次级侧连接到位于充电和放电电缆与第一继电器之间的分支点。第二继电器的初级侧连接到分支点，并且第二继电器从分支点接收由电动车辆提供的交流电。互锁机构应用于第一继电器和第二继电器，并且在第一继电器或第二继电器中的一个继电器处于闭合状态时，互锁机构阻止第一继电器或第二继电器中的另一个继电器闭合。第一继电器包括常开的两个第一电触点，两个第一电触点连接在分支点与商业电源之间，第二继电器包括常闭的两个第二电触点，并且两个第二电触点连接到分支点。
对于上述系统，可以提供的优点类似于由根据第一方面的充电和放电系统提供的优点。
附图说明
根据以下参照附图所进行的详细描述，本发明的上述和其它目的、特征和优点将变得更显而易见。在附图中：
图1是示出了根据本发明的第一实施例的用于车辆的充电和放电系统的构造的示意图；
图2是示出了根据以上实施例的电动车辆、充电和放电电缆和充电和放电装置的局部构造的电路图；
图3是示出了根据以上实施例的充电和放电装置的构造的电路图；
图4是示出了根据以上实施例的充电和放电装置和配电盘的局部构造的电路图；
图5是示出了根据以上实施例的、被包括在连接器中的电压转化电路的构造的电路图；
图6A至图6C是示出了根据以上实施例的用于将系统设定为普通模式的操作过程的示意图；
图7A至图7C是示出了根据以上实施例的用于将系统设定为自供给模式的操作过程的一部分的示意图；
图8A至图8C是示出了根据以上实施例的用于将系统设定为自供给模式的操作过程的剩余部分的示意图；以及
图9A和图9B是示出了根据以上实施例的用于结束自供给模式的操作过程的示意图。
具体实施方式
以下将参照附图来描述本发明的实施例。在以下每个实施例中，相同的附图标记在附图中指示相同或等同的部件。在以下每个实施例中，当只描述结构的一部分而非结构的全部时，结构的其他部分可与之前的实施例中描述的结构具有类似或等同的结构。
处理可以结合在每个实施例中具体描述的某些部分，还可以部分地结合这些实施例，只要这种结合不存在特定的障碍。
(第一实施例)
以下将参照图1至图9B描述本发明的第一实施例。图1是示出了根据本发明的第一实施例的用于车辆的充电和放电系统100的整个构造的示意图。如图1所示，充电和放电系统100包括车辆3和充电和放电装置(充电/放电装置)7。车辆3的一个例子是电动车辆(EV)。电动车辆3包括电池1、换流器2和控制单元3c。电池1存储直流电，并且换流器2在电动车辆3内将存储在电池1中的直流电转换为交流电。因而，电动车辆3还用作发电机。电动车辆3还包括入口4。电动车辆3能够经由充电和放电电缆6连接到充电和放电装置7。充电和放电电缆6在待连接到电动车辆3的入口4的一端处具有连接器5。由电动车辆3的电池1提供的交流电源被用作与商业电源8提供的交流电源不同的自供给交流电源(self-supply AC powersource)。在紧急情况下，诸如商业电源8中断，电力可以由电动车辆3的自供给交流电源供给。
电动车辆3可以包括由马达驱动的电动车辆和由马达或发动机之一驱动的插入式混合动力车辆。电动车辆3还可以包括增程车辆，其中，发动机生成电力以驱动马达，从而驱动力被提供到车辆。电动车辆3的电池1可以通过商业电源8提供的电力充电。
从电动车辆3输出的交流电通过入口4、连接器5和充电和放电电缆6传输到充电和放电装置7。充电和放电装置7可以设置在布置于停车位中的充电和放电桩70内，如图1所示。
住宅包括设置在住宅内侧中的配电盘(PW DISTRIBUTE、配电装置、或配电器)9。配电盘9将商业电源8提供的交流电传输到充电和放电装置7。
充电和放电装置7包括第一继电器11和第二继电器12。第一继电器11的初级侧与配电盘9连接，以接收从配电盘9传输的交流电。第一继电器11的次级侧与设置在充电和放电电缆6与第一继电器11之间的分支点(branch point)10连接。第二继电器12的初级侧与分支点10连接用于接收来自分支点10的电力。
第一继电器11和第二继电器12由单个的电磁开关提供。第一继电器11和第二继电器12配置有如图3中的点划线所示的互锁机构。互锁机构防止任一继电器11、12的电触点在另一继电器11、12的电触点处于闭合状态时闭合。可在市场中获得该种电磁开关。例如，电磁开关的互锁机构可由机械互锁结构提供。具体地，根据电磁线圈C1的导电或非导电状态，相应地切换第一继电器11和第二继电器12中的每一个继电器的导通状态和关闭状态
充电和放电装置7进一步包括绝缘的变压器(绝缘变压器)13。绝缘变压器13的初级侧连接到第二继电器12的次级侧，以从第二继电器12接收电力，并且绝缘变压器13的位于次级侧的一端接地。
充电和放电装置7进一步包括的电源插座14，电源插座用于提供输出由电动车辆3输出的用于家用的自供给交流电。在下文中，用于提供由电动车辆3输出的自供给交流电的电源插座14也被称为自供给电力电源插座14。自供给电力电源插座14连接在绝缘的变压器13的次级侧和地面之间。
配电盘9包括的手动开关15，用于在商业电源8和来自电动车辆3的自供给电源之间选择住宅内的电力负荷(LOAD)15r的电源。手动开关15根据用户做出的操作将住宅内的电力负荷(LOAD)15r连接到绝缘变压器13的次级侧或商业电源8。
配电盘9由提供商业电源8输送的交流电以供家用的住宅内电源装置提供。商业电源8是由电力公司提供的电源，并且也就是通常所说的电网系统。充电和放电系统100可以进一步包括商业电源8。
如图1所示，交流电线WR通过第一继电器11连接在配电盘9和分支点10之间。输出自电动车辆3的单相双线式自供给交流电被提供到分支点10。进一步，单相双线式自供给交流电被传输到自供给电力电源插座14并且通过绝缘变压器13进一步传输到配电盘9，如图3和图4中示出的箭头7PS所示。因为绝缘变压器13的次级侧的一端接地，因此传输到自供给电力电源插座14和配电盘9的单相双线式自供给交流电具有一个接地的电线。具有一个接地电线的单相双线式自供给交流电通过电线A、B传输，如图3和图4所示。
充电和放电装置7被容纳在充电和放电桩70中，并且充电和放电电缆6与充电和放电桩70连接。充电和放电桩70包括设置在充电和放电桩70内中的操作开关(SW)21。用户可以操作所述操作开关21以在自供给模式和普通模式之间切换充电和放电装置7的操作模式。
在自供给模式的操作模式中，从电动车辆3输出的交流电通过充电和放电电缆6提供到外部装置。在普通模式的操作模式中，由商业电源8输出的交流电3通过充电和放电电缆6向电动车辆3充电。
充电和放电装置7进一步包括控制器(CONTROL)20。当操作开关21接收到响应由用户操作而发出的指示操作模式切换的信号时，操作开关21将信号传输到充电和放电装置7的控制器20。然后，控制器20基于接收到的信号控制第一继电器11和第二继电器12的导通状态和断开状态。
在(i)第一继电器11被焊接(welded)并且在导通状态下保持工作和(ii)由电动车辆3的换流器2在电动车辆3中转换的交流电通过充电和放电电缆6从电动车辆3传输到分支点10情况下，分支点10处提供的交流电可能通过在导通状态下保持工作的第一继电器11不利地影响电网。
如图3所示，第一继电器11包括两个常开的第一电触点。当第一继电器11被焊接并且在导通状态下保持工作时，第二继电器12在机械互锁机构的控制下被迫保持断开状态。当第一继电器11在焊接状态下时，最好防止电动车辆3输出的交流电被传输到配电盘9，即使是在通过操作开关21选择自供给模式的情况下。因此，放电命令互锁被应用于第二继电器12。在第一继电器11被焊接并且保持导通状态时，放电命令互锁响应于对自供给模式的选择而防止电动车辆3输出交流电。具体地，第二继电器12包括作为放电命令互锁的辅助电触点12b。当辅助电触点12b处于断开状态时，即使操作开关21选择了自供给模式，用于切换到自供给模式的放电命令也不能被传输到连接器5。因而，在辅助电触点12b的断开状态过程中，即使用户操作所述操作开关21以选择自供给模式并且用于操作放电启动开关22以启动电动车辆3的放电，电动车辆3的放电也不能被触发。
从商业电源8输送的交流电由配电盘9转换成具有200伏特电压和最大值为20安培的交流电流，并且被提供到电动车辆3以用于充电。
充电和放电电缆6能够由连接器5连接至电动车辆3的入口4。连接器5也被称为充电和放电连接器5。
操作开关21被设置在充电和放电装置7中。操作开关21根据用户做出的操作将系统的工作模式切换到自供给模式或普通模式。如图3所示，根据由用户对操作开关21做出的操作，控制器20控制电磁开关的电磁线圈C1的导通状态和断开状态，以导通或断开第一继电器11和第二继电器12。如上所述，电磁开关提供了第一继电器11和第二继电器12。
当操作开关21选择了普通模式时，电磁线圈互锁应用于电磁线圈C1，从而电磁线圈C1被激励。
连接器5被连接在充电和放电电缆6的一端，该端部被连接到电动车辆3。连接器5具有类似于枪的形状，如图8B和图9A所示。如图5所示，连接器5包括由用户操作的放电启动开关22。连接器5还包括连接检测开关23a、23b，每个连接检测开关23a、23b检测连接器5与入口4的闩锁连接。具体地，当连接器5被连接到入口4而没有被闩锁时，连接检测开关23a、23b保持在断开状态，并且当连接器5被连接到入口4并且在连接之后被闩锁时，连接检测开关23a、23b被闭合。
如图2和5所示，连接器5包括电压转换电路(CONVERT)25。当操作开关21选择自供给模式并且第二继电器12的辅助电触点12b处于导通状态时，电压转换电路25被接地。因此，放电启动开关22的操作状态和连接检测开关23a、23b的操作状态可由电压信号指示，并且所述电压信号被输出到电动车辆3的控制单元3c。这里，指示操作状态的电压信号被电压转换电路25转换，并且放电启动开关22和连接检测开关23a、23b中的每一个开关的操作状态均是导通状态或断开状态中的一个状态。在图5中，电阻器R1、R2被连接到电动车辆3的控制单元3c，并且电阻器R3至R7被包括在连接器5中。
以下将参照图1至图5进一步详细地描述本实施例的部分。
如图1或图3所示，漏电探测器(LEAK DETC)12r设置在分支点10和绝缘变压器13之间。漏电探测器12r还被认为是接地故障探测器。漏电探测器12r在第二继电器12的次级侧检测电路的漏电，并且向控制器20发送指示漏电的信号以断开第二继电器12。
进一步，接地漏泄断路器(BREAKER)13r被连接在绝缘变压器13的次级侧。接地漏泄断路器13r还具有过电流保护功能。如图2所示，接地漏泄断路器13r包括能够中断漏电的断路器CB2。
图1示出的商业电源8提供作为主电源(MAIN PW)8m的家用单相三线交流电。主电源8m向配电盘9提供电力。配电盘9经由相应的断路器向家中的多个电力线提供电力。如图1所示，配电盘9从商业电源8接收电力，并且在电动车辆3的充电过程中将接收到的电力经由具有过电流保护功能的接地漏泄断路器(BREAKER，断路器)91传输到充电和放电装置7。其中，由商业电源8提供的用于充电目的的电力具有200伏特的电压和20安培的最大值交流电流。
图2至图4示出了图1所示的电路系统构造的局部电路示意图。如图3所示，充电和放电装置7包括控制器20。第二继电器12也被称为放电继电器。如图3所示，用于监测充电和放电操作的线路M1连接在控制器20和充电和放电线路之间。用于监测第二继电器12的输出的线路M2连接在控制器20和第二继电器12的次级侧之间。此外，用于向电动车辆3发送控制导频信号(CPLT，control pilot signal)的线路被连接在电动车辆3和控制器20之间。进一步地，由断路器CB1、CB2检测到的接地故障信号被输入到控制器20。接地漏泄断路器13r具有过电流保护功能。接地漏泄断路器13r与断路器CB2集成在一起成为一个部件。当系统100切换到自供给模式时，阻止控制导频信号被传输到电动车辆3，并且电动车辆3能够理解此时操作模式已不再是普通模式。如上所述，在普通模式过程中，电动车辆3由商业电源8提供的电力充电。
如图3所示，控制器20接通提供了第一继电器11和第二继电器12的电磁开关的电磁线圈C1。控制器20通过多路通信电路LAN与住宅内的控制器(in-house controller，或称“室内控制器”)(未示出)连接。住宅内控制器包括显示装置(DISPLAY)20d。控制器20还向发光二极管(LED)7L或冷却风扇FA提供电力用于控制这些元件。
以下将从用户实际使用方面描述根据本实施例的充电和放电系统100。
以下将参照图6A至图6C描述电动车辆3的充电。图6A至图6C示出了用户做出的用以启动或终止电动车辆3的充电的操作。如图6A所示，当电动车辆3的充电启动时，首先，确认充电和放电连接器5是否被正常地连接到电动车辆3。然后，用户通过触摸在显示装置20d上显示的充电开/关按钮，将电动车辆3的充电设置成启动状态。
当电动车辆3的充电启动时，如图6B所示，指示手动充电的文本信息显示在显示装置20d上。进一步地，在电动车辆3的充电过程中，在显示装置20d上显示指向电动车辆3的箭头Y63。进一步地，在充电过程中，设置在充电和放电桩70的上部的LED 7L处于点亮状态。在本实施例中，在充电过程中，例如，LED具有橙色的颜色。当车辆电池1的容量被完全充满时，充电过程自动地结束。如果用户希望中途结束充电，则如图6C所示，用户通过触摸显示装置20d上显示的充电开/关按钮来选择结束充电。
以下将参照图7A至8C来描述从电动车辆3放电。
具体地，下面将描述这样一种情况，其中，系统的操作模式从普通模式切换到自供给模式。本文中，自供给模式表示电动车辆3的电池1的放电模式。第一步，如图7A所示，用户解锁并且打开充电和放电桩70的盖73，并且操作设置在充电和放电桩70内的面板的左上部的操作开关21，以将普通模式切换到自供给模式。本文中，普通模式表示电动车辆3的电池1的充电模式。在自供给模式过程中，电动车辆3释放电池1中存储的交流电并且将释放的交流电传输到充电和放电装置7。
第二步，如图7B所示，用户在无需踏在踏板上的情况下两次按下电动车辆3的电力开关71以启动电力开关71。
第三步，如图7C所示，用户将电器的插头插入充电和放电桩70的自供给电力电源插座14中，并且关闭和锁定盖73。在盖73的下部与充电和放电桩70的主体之间限定了空间，从而连接到电器的插头的电缆可以穿过所述空间。
第四步，如图8A所示，用户打开电动车辆3的入口4的盖，并且将连接器5插入到入口4中。在本实施例中，入口4位于电动车辆3的右后部。
第五步，如图8B所示，用户连续两次按压连接器5的放电启动开关22。在本实施例中，放电启动开关22位于连接器5的侧部处。在按压放电启动开关22后经过一段约13秒的时间之后，LED 7L从闪烁状态切换到接通状态。LED 7L还用作充电指示器。
第六步，如图8C所示，当电动车辆3开始正常地放电时，充电和放电桩的LED 7L的颜色变成蓝色以指示放电状态。
以下将参照图9A和图9B来描述如何结束电动车辆3的放电。
第一步，如图9A所示，用户通过按压解锁按钮910在箭头Y91指示的方向上从电动车辆3的入口4移除连接器5，并且将连接器5放回到充电和放电桩70。进一步地，在一些情况下，用户需要将电器整齐地放置好。
第二步，如图9B所示，用户操作所述操作开关21以将工作模式从自供给模式切换到普通模式以结束放电状态。
以下将描述由本实施例提供的优点。在本实施例中，电动车辆3包括存储直流电的电池1，和将存储在电池1中的直流电转换成交流电的换流器2。由电动车辆3输出的交流电通过电动车辆3的入口4、连接器5以及充电和放电电缆6传输到充电和放电装置7。连接器5连接在充电和放电电缆6的一端，并且充电和放电电缆6连接到充电和放电装置7。
配电盘9被设置在住宅中以用于将从商业电源8传输过来的交流电提供到电动车辆3和住宅内的电力负荷15r。
充电和放电装置7包括的第一继电器11，该第一继电器11的初级侧连接到由配电盘9提供的交流电源。第一继电器11的次级侧被连接到设置在充电和放电电缆6与第一继电器11之间的分支点10。充电和放电装置7进一步包括第二继电器12。第二继电器从分支点10接收由电动车辆3提供的交流电。第一继电器11和第二继电器12由单个可切换的电磁开关提供，所述电磁开关例如是双极双掷开关。电磁开关配有的互锁机构，互锁机构用于当第一继电器11或第二继电器12中的一个继电器处于闭合状态时，防止该第一继电器11或第二继电器12中的另一个继电器也被闭合。
绝缘变压器13接收来自第二继电器12的次级侧的电力，并且绝缘变压器13的次级侧的一根电线接地。自供给电力电源插座14与绝缘变压器13的次级侧连接。
通过采用上述构造，第一继电器11和第二继电器12处于互锁机构的控制下，从而当第一继电器11或第二继电器12中的一个继电器处于闭合状态时，能够阻止第一继电器11或第二继电器12中的另一继电器也被闭合。因而，由商业电源8提供的交流电能够相对于由电动车辆3提供的交流电保持独立。进一步地，电动车辆3能够通过充电和放电电缆6由商业电源8提供的交流电充电，并且由电动车辆3提供的交流电也能够通过充电和放电电缆6提供到电力负荷15r。因而，当来自商业电源8的电力供给因例如灾难发生过程中的电力中断而中断时，电动车辆3可以被用作发电机并且能够独立地将向电力负荷15r提供交流电。
在本实施例中，第一继电器11包括两个常开的第一电触点，这两个第一电触点被连接在分支点10与商业电源8之间，第二继电器12包括两个常闭的第二电触点，并且这两个第二电触点被连接到分支点10。
因而，当来自商业电源8的电力供给因例如灾难发生过程中的电力中断而中断时，可以通过闭合第二继电器12的两个第二电触点来提供由电动车辆3提供的交流电以供家用。此时，因为第一继电器11的两个第一电触点处于断开状态，能够防止由电动车辆3提供的交流电反向地流过充电路径。因而，由电动车辆3提供的交流电能够以更高的安全性和更高的可靠性传输到住宅中以供家用。
当由电动车辆3提供的交流电因故障导致反向地流过充电路径时，电网系统的稳定性可能受到来自电动车辆3的反向交流电的不利影响。在本实施例中，由于禁止了从电动车辆3通过充电路径到电网系统的交流电的反向流动，因此能够确保电网系统的稳定性。
在本实施例中，由商业电源8提供的交流电被传输到配电盘9，并且配电盘9用作住宅内电源装置。交流电线WR通过第一继电器11连接在配电盘9和分支点10之间。由电动车辆3输出的单相双线式自供给交流电被传输到分支点10。单相双线式自供给交流电通过绝缘变压器13进一步被传输到自供给电力电源插座14和配电盘9。由于绝缘变压器13的次级侧的一端接地，因此具有一根接地电线的单相双线式自供给交流电被传输到自供给电力电源插座14和配电盘9。
在本实施例中，电力负荷15r包括住宅内的电源装置，由商业电源8提供的交流电被传输到该住宅内电源装置。住宅内电源装置包括配电盘9，并且来自商业电源8的交流电通过配电盘9和第一继电器11传输到分支点10。因而，电动车辆3可以通过充电和放电电缆6由住宅内的电源装置中的商业电源8充电。由电动车辆3输出的交流电是处于浮动状态(floating state)的单相双线式交流电。由电动车辆3输出的交流电通过绝缘变压器13传输到自供给电力电源插座14和配电盘9。由于绝缘变压器13的次级侧的一端接地，因此绝缘变压器13输出的单相双线式交流电具有一根接地的电线。因而，具有一根接地电线的单相双线式自供给交流电被传输到自供给电力电源插座14和配电盘9。进一步地，电动车辆3输出的交流电的浮动状态能够被抑制，并且通常使用的单相双线式自供给交流电能够被传输到自供给电力电源插座14和配电盘9。通过使用这种构造，当家用商业电源8不工作时，来自电动车辆3的具有100伏特的电压和15安培最大交流电流值的单相双线式自供给交流电能够被提供至电力电源插座14或配电盘9。因而，即使因灾难发生导致商业电源8不工作，也能够确保家用的电源。
操作开关21的操作信号被发送到充电和放电装置7的控制器20，并且控制器20基于操作开关21的操作信号控制第一继电器11和第二继电器12。
通过采用上述构造，可以通过操作充电和放电桩70的操作开关21来控制第一继电器11和第二继电器12。因而，在将充电和放电电缆6从充电和放电桩70中取出之后，用户能够通过操纵所述操作开关21来方便地选择商业电源或自供给交流电源中的一个电源，以用于向电力负荷15r提供电力。
当电磁线圈C1被通电时，包括在第一继电器11中的第一电触点被闭合(接通)并且包括在第二继电器12中的第二电触点被打开(断开)。如图3所示，当操作开关21选择普通模式时，电磁线圈互锁应用于电磁线圈C1，从而电磁线圈C1被激励。进一步地，当操作开关21选择自供给模式时，电磁线圈互锁强迫电磁线圈C1保持在断开状态。
通过采用上述构造，当操作开关21不选择普通模式时，电磁线圈C1不被激励，即处于断开状态。因而，由商业电源8提供的交流电不能通过配电盘9传输到分支点10。因而，能够避免由电动车辆3提供的交流电源与由商业电源8提供的交流电8电耦合。
如图5所示，连接器5包括由用户操作的放电启动开关22。因而，在将连接器5正常地连接到电动车辆3的入口4之后，用户可以通过操作放电启动开关22，来方便地启动电动车辆3中包含的电池1的放电过程。连接器5进一步包括连接器连接检测开关23a、23b。连接器连接检测开关23a、23b在连接器5被连接到入口4但未被锁定时保持断开状态，并且连接器连接检测开关23a、23b在连接器5被连接到入口4并且随后被锁定时切换到导通状态。
当(i)操作开关21选择自供给模式，(ii)连接器连接检测开关23a、23b检测到连接器5被正常地连接到入口4并且被锁定，并且(iii)用户操作放电启动开关22时，放电启动开关22发出放电启动命令并且该命令被包括在连接器5中的电压转换电路25转换成电压信号。然后，电压转换电路25将该电压信号发送到电动车辆3。因而，在从放电启动开关22接收到基于放电启动命令转换得到的电压信号时，电动车辆3将操作模式切换到自供给模式。
(其它的实施例)
在上述实施例中，自供给电力电源插座14被包括在容纳在充电和放电桩70内的充电和放电装置7中。作为另一示例，自供给电力电源插座14可以被定位在充电和放电桩70的外部或住宅内。作为另一示例，从电动车辆3开始的放电路径可以在住宅内的主断路器的上游处连接到商业电源8。通过使用这种构造，可以通过选择开关在商业电源8和由电动车辆3提供的放电电力之间进行选择家用电力。
尽管已经仅挑选了被选择的示例性实施例来描述本发明，但是本领域的技术人员将根据本公开清楚地理解，可以在没有脱离由随附权利要求限定的本发明的范围的情况下，在其中进行各种改变和修改。此外，以上提供的对于根据本发明的示例性实施例的描述仅用于描述本发明，而并非用于如随附权利要求和其等同物所限定的那样限制本发明。

Claims (11)

1.一种用于车辆的充电和放电系统，包括：
电动车辆(3)，包括：
电池(1)，所述电池存储直流电；
换流器(2)，所述换流器将存储在电池(1)中的直流电转换成交流电；
控制单元(3c)，所述控制单元控制所述换流器(2)；和
入口(4)，经换流器(2)转换得到的交流电通过所述入口输出；
充电和放电装置(7)，所述充电和放电装置能够通过充电和放电电缆(6)与电动车辆(3)电连接，其中所述充电和放电装置(7)在电连接到电动车辆(3)时通过充电和放电电缆(6)接收由电动车辆(3)提供的交流电，并且充电和放电装置(7)包括第一继电器(11)和第二继电器(12)；
商业电源(8)，所述商业电源向充电和放电装置(7)提供交流电；
操作开关(21)，所述操作开关(21)被构造成选择自供给模式或普通模式，在所述自供给模式中，来自所述电动车辆(3)的交流电是能够获得的；
自供给电力电源插座(14)，所述自供给电力电源插座(14)被提供有来自所述第二继电器(12)的次级侧的电力；以及
控制器(20)，所述控制器(20)被构造成：当所述操作开关(21)选择所述普通模式时，通过所述充电和放电电缆(6)用来自所述商业电源的交流电对所述电动车辆(3)充电，所述控制器进一步被构造成：当所述操作开关(21)选择所述自供给模式时，将来自电动车辆(3)的交流电通过所述充电和放电电缆(6)提供到所述自供给电力电源插座(14)，
其中
第一继电器(11)的初级侧连接到商业电源(8)并且第一继电器(11)的次级侧连接到位于充电和放电电缆(6)与第一继电器(11)之间的分支点(10)，并且第二继电器(12)的初级侧连接到所述分支点(10)并且第二继电器(12)从所述分支点(10)接收由电动车辆(3)提供的交流电，
互锁机构应用于第一继电器(11)和第二继电器(12)，并且在第一继电器(11)或第二继电器(12)中的一个继电器处于闭合状态时，所述互锁机构阻止第一继电器(11)或第二继电器(12)中的另一个继电器闭合，并且
第一继电器(11)包括常开的两个第一电触点，所述两个第一电触点连接在所述分支点(10)与商业电源(8)之间，第二继电器(12)包括常闭的两个第二电触点，并且所述两个第二电触点连接到所述分支点(10)和所述自供给电力电源插座(14)之间。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的充电和放电系统，其中：
应用于第一继电器(11)和第二继电器(12)的所述互锁机构由机械机构提供。
3.根据权利要求1所述的用于车辆的充电和放电系统，其中：
所述充电和放电装置(7)进一步包括连接到第一继电器(11)和第二继电器(12)的电磁线圈(C1)，并且电磁线圈互锁机构应用于电磁线圈(C1)，
当所述操作开关(21)选择所述自供给模式时，电磁线圈互锁机构强迫电磁线圈(C1)保持在断开状态。
4.根据权利要求3所述的用于车辆的充电和放电系统，其中：
所述第二继电器(12)进一步包括作为放电命令互锁机构的辅助电触点(12b)，并且
在第二继电器(12)的辅助电触点(12b)处于断开状态的情况下，即使当操作开关(21)将操作模式设置为自供给模式，放电命令互锁机构仍禁止电动车辆(3)释放交流电。
5.根据权利要求4所述的用于车辆的充电和放电系统，其中：
充电和放电电缆(6)包括连接在充电和放电电缆(6)的一端的连接器(5)，
所述连接器(5)包括放电启动开关(22)和电压转换电路(25)，
当放电启动开关(22)被用户操作时，该放电启动开关(22)输出放电启动命令，并且
当所述操作开关(21)在第二继电器(12)的第二电触点处于导通状态的情况下将所述操作模式设置成自供给模式时，电压转换电路(25)将放电启动开关(22)输出的放电启动命令转换成电压信号并且将所述电压信号发送到电动车辆(3)的所述控制单元(3c)。
6.根据权利要求5所述的用于车辆的充电和放电系统，其中：
所述连接器(5)还包括连接器连接检测开关(23a、23b)，所述连接器连接检测开关(23a、23b)检测连接器(5)与电动车辆(3)的入口(4)的连接，
连接器连接检测开关(23a、23b)在连接器(5)被连接到入口(4)但未被锁定时保持断开状态，并且连接器连接检测开关(23a、23b)在连接器(5)被连接到入口(4)并随后被锁定时切换到导通状态，
当操作开关(21)在第二继电器(12)的第二电触点处于导通状态的情况下将所述操作模式设置成自供给模式时，电压转换电路(25)将放电启动开关(22)输出的放电启动命令和连接器连接检测开关(23a、23b)的操作状态转换成电压信号，并且将所述电压信号发送到电动车辆(3)的所述控制单元(3c)，并且
连接器连接检测开关(23a、23b)的操作状态是导通状态或断开状态中的一个状态。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的用于车辆的充电和放电系统，进一步包括：
配电盘(9)，所述配电盘从商业电源(8)接收交流电；和
交流电电线，所述交流电电线通过第一继电器(11)连接在配电盘(9)和分支点(10)之间，其中
所述充电和放电装置(7)进一步包括绝缘变压器(13)和用于提供由电动车辆(3)提供的交流电的自供给电力电源插座(14)，绝缘变压器(13)的初级侧连接到分支点(10)，绝缘变压器(13)的次级侧的一端连接到自供给电力电源插座(14)，并且绝缘变压器(13)的次级侧的另一端接地，
由电动车辆(3)提供的交流电通过第二继电器(12)的第二电触点和绝缘变压器(13)从分支点(10)输送至自供给电力电源插座(14)，并且
由电动车辆(3)提供至自供给电力电源插座(14)的交流电是单相双线式交流电，并且所述单相双线式交流电具有一根接地电线。
8.根据权利要求1至6中的任一项所述的用于车辆的充电和放电系统，还包括：
充电和放电桩(70)，所述充电和放电桩(70)布置于所述电动车辆(3)的停车位中，
其中：
所述充电和放电桩(70)包括所述充电和放电装置(7)、所述第一继电器(11)、所述第二继电器(12)、所述操作开关(21)和所述控制器(20)；以及
所述自供给电力电源插座(14)被提供至所述充电和放电桩(70)。
9.根据权利要求1至6中的任一项所述的用于车辆的充电和放电系统，还包括：
手动开关(15)，所述手动开关(15)用于在来自所述商业电源(8)的交流电和来自所述电动车辆(3)的交流电之间选择住宅内的电力负荷(15r)的电源。
10.一种用于车辆的充电和放电系统，包括：
电动车辆(3)，包括：
电池(1)，所述电池存储直流电；
换流器(2)，所述换流器将存储在电池(1)中的直流电转换成交流电；
控制单元(3c)，所述控制单元控制换流器(2)；和
入口(4)，经换流器(2)转换得到的交流电通过所述入口输出；
充电和放电装置(7)，所述充电和放电装置能够通过充电和放电电缆(6)与电动车辆(3)电连接，其中
充电和放电装置(7)在电连接到电动车辆(3)时通过充电和放电电缆(6)接收由电动车辆(3)提供的交流电，
充电和放电装置(7)包括第一继电器(11)和第二继电器(12)，第一继电器(11)的初级侧连接到向充电和放电装置(7)提供交流电的商业电源(8)，第一继电器(11)的次级侧连接到位于充电和放电电缆(6)与第一继电器(11)之间的分支点(10)，第二继电器(12)的初级侧连接到所述分支点(10)，并且第二继电器(12)从所述分支点(10)接收由电动车辆(3)提供的交流电；
操作开关(21)，所述操作开关(21)被构造成选择自供给模式或普通模式，在所述自供给模式中，来自所述电动车辆(3)的交流电是能够获得的；
自供给电力电源插座(14)，所述自供给电力电源插座(14)被提供有来自所述第二继电器(12)的次级侧的电力；以及
控制器(20)，所述控制器(20)被构造成：当所述操作开关(21)选择所述普通模式时，通过所述充电和放电电缆(6)用来自商业电源的交流电对所述电动车辆(3)充电，所述控制器进一步被构造成：当所述操作开关(21)选择所述自供给模式时，将来自电动车辆(3)的交流电通过所述充电和放电电缆(6)提供到所述自供给电力电源插座(14)，
互锁机构应用于第一继电器(11)和第二继电器(12)，并且在第一继电器(11)或第二继电器(12)中的一个继电器处于闭合状态时，所述互锁机构阻止第一继电器(11)或第二继电器(12)中的另一个继电器闭合，并且
第一继电器(11)包括常开的两个第一电触点，所述两个第一电触点连接在所述分支点(10)与商业电源(8)之间，第二继电器(12)包括常闭的两个第二电触点，并且所述两个第二电触点连接到所述分支点(10)。
11.一种用于车辆的充电和放电系统，包括：
电动车辆(3)，包括：
电池(1)，所述电池存储直流电；
换流器(2)，所述换流器将存储在电池(1)中的直流电转换成交流电；
控制单元(3c)，所述控制单元控制所述换流器(2)；和
入口(4)，经换流器(2)转换得到的交流电通过所述入口输出；
充电和放电装置(7)，所述充电和放电装置能够通过充电和放电电缆(6)与电动车辆(3)电连接，其中所述充电和放电装置(7)在电连接到电动车辆(3)时通过充电和放电电缆(6)接收由电动车辆(3)提供的交流电，并且充电和放电装置(7)包括第一继电器(11)和第二继电器(12)；和
商业电源(8)，所述商业电源向充电和放电装置(7)提供交流电，
其中
第一继电器(11)的初级侧连接到商业电源(8)并且第一继电器(11)的次级侧连接到位于充电和放电电缆(6)与第一继电器(11)之间的分支点(10)，并且第二继电器(12)的初级侧连接到所述分支点(10)并且第二继电器(12)从所述分支点(10)接收由电动车辆(3)提供的交流电，
互锁机构应用于第一继电器(11)和第二继电器(12)，并且在第一继电器(11)或第二继电器(12)中的一个继电器处于闭合状态时，所述互锁机构阻止第一继电器(11)或第二继电器(12)中的另一个继电器闭合，
第一继电器(11)包括常开的两个第一电触点，所述两个第一电触点连接在所述分支点(10)与商业电源(8)之间，第二继电器(12)包括常闭的两个第二电触点，并且所述两个第二电触点连接到所述分支点(10)，
所述充电和放电装置(7)进一步包括连接到第一继电器(11)和第二继电器(12)的电磁线圈(C1)，并且电磁线圈互锁机构应用于电磁线圈(C1)，
所述充电和放电装置(7)进一步包括操作开关(21)，所述操作开关在能够获得电动车辆(3)提供的交流电期间将充电和放电装置(7)的操作模式设置为自供给模式，并且
在充电和放电装置(7)的自供给模式期间，电磁线圈互锁机构强迫电磁线圈(C1)保持在断开状态，
所述第二继电器(12)进一步包括作为放电命令互锁机构的辅助电触点(12b)，
在第二继电器(12)的辅助电触点(12b)处于断开状态的情况下，即使当操作开关(21)将所述操作模式设置为自供给模式，放电命令互锁机构仍禁止电动车辆(3)释放交流电，
充电和放电电缆(6)包括连接在充电和放电电缆(6)的一端的连接器(5)，
所述连接器(5)包括放电启动开关(22)和电压转换电路(25)，
当放电启动开关(22)被用户操作时，该放电启动开关(22)输出放电启动命令，
当所述操作开关(21)在第二继电器(12)的第二电触点处于导通状态的情况下将所述操作模式设置成自供给模式时，电压转换电路(25)将放电启动开关(22)输出的放电启动命令转换成电压信号并且将所述电压信号发送到电动车辆(3)的所述控制单元(3c)，
所述连接器(5)还包括连接器连接检测开关(23a、23b)，所述连接器连接检测开关(23a、23b)检测连接器(5)与电动车辆(3)的入口(4)的连接，
连接器连接检测开关(23a、23b)在连接器(5)被连接到入口(4)但未被锁定时保持断开状态，并且连接器连接检测开关(23a、23b)在连接器(5)被连接到入口(4)并随后被锁定时切换到导通状态，
当操作开关(21)在第二继电器(12)的第二电触点处于导通状态的情况下将所述操作模式设置成自供给模式时，电压转换电路(25)将放电启动开关(22)输出的放电启动命令和连接器连接检测开关(23a、23b)的操作状态转换成电压信号，并且将所述电压信号发送到电动车辆(3)的所述控制单元(3c)，并且
连接器连接检测开关(23a、23b)的操作状态是导通状态或断开状态中的一个状态。
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