CN105610212B - Evse倍加器附加单元 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了EVSE倍加器附加单元。附加适配器(110)使电动车辆充电站(100)的单个充电端口(102)能够同时给两个电动车辆充电。适配器控制器(120)确定由充电站供应的可用充电速率。电动车辆充电手柄(150A)、(150B)被确定为连接到电动车辆。在适配器控制器中的充电共用控制电路(300)确定将被供应用于同时给电动车辆充电的经修改的可用充电速率。修改的可用充电速率基于电动车辆的连接状态和由充电站供应的可用充电速率。适配器控制器控制两个接触器(130A、130B)以将充电站电源插座可切换地连接到电动车辆充电手柄，以在所确定的经修改的可用充电速率下向电动车辆提供共用功率用于同时充电。

Description

EVSE倍加器附加单元
技术领域
所公开的发明涉及电动车辆供电设备。
背景技术
插入式电动车辆(EV)——包括全电动汽车、邻里电动车辆和插入式混合电动车辆——正变成用于个人运输的流行模式，部分地因为它们操作起来较不昂贵并具有减小的碳覆盖区。为了支持数量增加的EV，必须使得具有更多的充电能力的更多充电站可用。也被称为电动车辆供电设备(EVSE)的一般商业或住宅电动车辆充电站，具有充电电缆可连接到的单个充电端口。充电电缆在其另一端处具有充电手柄，其连接器插入车辆入口内以用于将电功率从房屋布线输送到电动车辆。一次只有单个电动车辆可连接到一般EVSE的充电端口。EVSE充电能力被EVSE的所安装的基础设施上游的断路器和分支电路以及EVSE本身的容量额定值限制。
需要一种系统，以允许数量不断增加的EVSE装置的可用充电端口，而不需要增加的系统容量且不需要对EVSE的所安装的基础设施上游进行修改，例如重新布线用户的住宅。在过去，试图通过提供具有被顺序地供电的多个充电端口的EVSE附加适配器来解决这个需要。然而，这样的解决方案对被排在非第一位充电的那些EV，强加了等待时间。其它的尝试，需要单独的分支电路来给多端口EVSE的每个充电端口供电。
发明内容
主题发明通过创建插入单个充电端口内的EVSE附加适配器并提供两个充电电缆以使可在功率共用模式中同时被充电的EV的数量加倍，来提供针对这个需要的有效解决方案。不需要对房屋重新布线。
当附加适配器最初插入典型EVSE的充电端口内时或在短延迟之后，对于在控制导频信号上的正电压，附加适配器连接降低在控制导频信号线和接地之间的阻抗的电路。附加适配器从而模拟在EVSE和EV之间的交互作用。EVSE通过在控制导频信号线上用信号通知附加适配器来做出响应，以指示EVSE能够向附加适配器提供的最大可用电流。在控制导频和地之间的附加适配器连接的电路，导致被EVSE检测的控制导频信号电压，并使EVSE闭合其接触器并将附加适配器连接到线电压。附加适配器存储如由EVSE在控制导频信号上提供的最大可用电流的值，如果有多于一个EV需要被充电，则该最大可用电流将被共用。
当用户将附加适配器的两个充电电缆中的一个充电电缆的充电手柄插入EV的充电入口内时，EV以特定的阻抗闭合在控制导频信号线和接地线之间的电路。以该阻抗闭合在控制导频信号线和接地之间的电路，指示EV被连接但还未准备好接受能量。当在任何给定的时间只有一个EV连接到附加适配器时，附加适配器能够向该EV提供EVSE将输送到附加适配器的最大可用电流(或如由适配器设计的容量限制的最大电流，以较少者为准)。附加适配器然后使用控制导频信号线用信号向EV通知可用充电电流的量。EV然后通过以不同的特定阻抗闭合在控制导频信号线和接地线之间的电路来做出响应，指示EV准备接受能量。附加适配器然后闭合与连接到EV的手柄相关的接触器或继电器，允许EV开始充电。
在一个EV连接到适配器并充电的情况下，当用户将附加适配器的第二电缆的充电手柄插入第二EV的充电入口内时，第二EV以特定的阻抗闭合在第二控制导频信号线和第二接地线之间的电路。以该阻抗闭合在第二控制导频信号线和接地之间的电路，指示第二EV被连接但还未准备好接受能量。当存在两个EV同时连接到附加适配器并请求充电时，附加适配器必须确定将被供应用于第一EV和第二EV的经修改的可用充电速率，因为它们必须共用由上游EVSE或附加适配器的限制确定的可用容量。
附加适配器包括被配置成动态地确定为将要被供应用于同时给两个EV充电的经修改的可用充电速率的充电共用控制电路。例如，在附加适配器中的充电共用控制电路可动态地确定将要被供应用于两个相应的EV的经修改的可用充电速率是由上游EVSE供应的可用充电速率的一半。在这种情况下，附加适配器将通过其相应控制导频信号线向每个EV告知供应等于由上游EVSE供应的充电速率的一半的经修改的可用充电速率。
在附加适配器确立经修改的可用充电速率和相应的控制导频信号之后，每个EV可接着通过以特定的阻抗闭合在相应的控制导频信号线和接地线之间的电路做出响应，指示EV准备接受能量并请求充电。
在每个EV请求充电之后，附加适配器闭合与连接到相应的EV的手柄相关的接触器或继电器，允许EV开始充电。EV接着汲取电流，以由附加适配器供应的经修改的充电速率进行充电。例如，在两个EV连接到适配器并充电的情况下，这两个EV都可以按等于由上游EVSE供应的充电速率的一半的速率进行充电。
以这种方式，为EVSE提供增加了数量的可用充电端口，而不需要增加的系统容量，不需要EVSE的所安装的基础设置上游的修改，以及不需要对排在第一位将要被充电的那些EV强加等待时间。总之，由上游EVSE提供的可用充电容量的分布，可在任何给定的时刻，在连接到附加适配器的多个下游充电端口的多个EV当中进行分配。上游充电容量到下游充电EV的该分配可动态地完成，分配由附加适配器基于多个变量来确定，这些变量包括被连接和请求充电的EV的数量、由上游EVSE提供的充电容量、每个所连接的EV的瞬时充电速率利用率、特定EV的总充电期持续时间、特定EV的总充电期功率消耗或与特定EV或用户相关的其它优先级。
本发明的实施例包括但不限于以下方面：
(1)一种使电动车辆充电站的可用充电手柄加倍的适配器，包括：
适配器控制器，其配置成电连接到电动车辆充电站的充电端口，所述适配器控制器还配置成电连接到配置成给两个电动车辆充电的两个电动车辆充电手柄；
充电共用控制电路，所述充电共用控制电路在所述适配器控制器中，所述充电共用控制电路耦合到在两个电动车辆充电手柄中的两个电动车辆控制导频连接器，并耦合到在所述电动车辆充电站的所述充电端口中的充电站控制导频插座，所述充电共用控制电路配置成，基于所述两个电动车辆与所述两个电动车辆充电手柄的连接状态并基于由所述电动车辆充电站供应的可用充电速率，来确定将被供应给所述两个电动车辆中的每个电动车辆的经修改的可用充电速率，以用于通过同时给所述两个电动车辆充电来共用功率；以及
所述适配器控制器配置成将表示所确定的经修改的可用充电速率的充电速率供应传输到所述两个电动车辆中的每个电动车辆。
(2)如(1)所述的使电动车辆充电站的可用充电手柄加倍的适配器，还包括：所述适配器控制器还配置成从所述两个电动车辆中的任一个或两个接收将所述两个电动车辆中的任一个或两个的准备状态表示为准备好被充电的指示；两个接触器，其具有耦合到所述适配器控制器的开关控制输入，每个接触器配置成将在所述电动车辆充电站的所述充电端口中的充电站电源插座能够切换地连接到所述两个电动车辆充电手柄的功率连接器；以及所述适配器控制器还配置成，控制所述两个接触器以按所确定的经修改的可用充电速率向所述两个电动车辆中的每个电动车辆提供功率，以用于同时充电。
(3)如(1)所述的使电动车辆充电站的可用充电手柄加倍的适配器，还包括：所述充电共用控制电路还配置成，确定将被供应用于所述两个电动车辆中的每个电动车辆的所述经修改的可用充电速率是由所述电动车辆充电站供应的所述可用充电速率的一半。
(4)如(1)所述的使电动车辆充电站的可用充电手柄加倍的适配器，还包括：所述充电共用控制电路还配置成经由所述充电站控制导频插座来接收表示由所述电动车辆充电站供应的增加的可用充电速率A的指示，其中所述增加的可用充电速率A大于目前提供到所述两个电动车辆中的第一电动车辆的第一充电电流B与目前提供到所述两个电动车辆中的第二电动车辆的第二充电电流C的和；所述充电共用控制电路还配置成，基于由所述电动车辆充电站供应的所述增加的可用充电速率A、所述两个电动车辆中的第一电动车辆的第一充电电流B和所述两个电动车辆中的第二电动车辆的第二充电电流C，来确定经修订的可用充电速率，所述经修订的可用充电速率将被供应用于通过同时给所述两个电动车辆充电而共用功率；其中，如果所述两个电动车辆中只有第一电动车辆连接到电动车辆充电手柄，则所述增加的可用充电速率A被所述适配器控制器供应给所述两个电动车辆中的第一电动车辆；以及其中，如果所述两个电动车辆中的第一电动车辆和第二电动车辆都连接到电动车辆充电手柄，则对于所述两个电动车辆中的第一电动车辆，第一增加的可用充电速率被所述适配器控制器供应给所述两个电动车辆中的第一电动车辆，所述第一增加的可用充电速率等于B+(A–B–C)/2，以及对于所述两个电动车辆中的第二电动车辆，第二增加的可用充电速率被所述适配器控制器供应给所述两个电动车辆中的第二电动车辆，所述第二增加的可用充电速率等于C+(A–B–C)/2。
(5)如(1)所述的使电动车辆充电站的可用充电手柄加倍的适配器，其中所述适配器配置成连接到从现有的已安装的电动车辆供电设备(EVSE)接受功率输出的标准SAEJ1772充电端口。
(6)如(1)所述的使电动车辆充电站的可用充电手柄加倍的适配器，还包括：延迟电路，所述延迟电路在所述适配器控制器中，所述延迟电路配置成当所述适配器最初连接到所述电动车辆充电站时延迟向所述电动车辆充电站请求功率。
(7)如(1)所述的使电动车辆充电站的可用充电手柄加倍的适配器，还包括：所述适配器控制器还配置成测试与所连接的电动车辆相关的故障条件。
(8)如(1)所述的使电动车辆充电站的可用充电手柄加倍的适配器，还包括：上游导频测量电路，所述上游导频测量电路在所述适配器控制器中，所述上游导频测量电路耦合到所述充电站控制导频插座和所述充电共用控制电路，所述上游导频测量电路配置成经由所述充电站控制导频插座接收表示由所述电动车辆充电站供应的可用充电速率的指示；两个导频信号测量电路，所述两个导频信号测量电路在所述适配器控制器中，每个导频信号测量电路耦合到所述两个电动车辆控制导频连接器中的相应的电动车辆控制导频连接器和所述充电共用控制电路，所述两个导频信号测量电路配置成经由所述相应的电动车辆控制导频连接器接收表示相应的电动车辆充电手柄是否连接到电动车辆的连接状态的指示；两个导频信号产生电路，所述两个导频信号产生电路在所述适配器控制器中，每个导频信号产生电路耦合到所述两个电动车辆控制导频连接器中的相应的电动车辆控制导频连接器和所述充电共用控制电路，所述两个导频信号产生电路配置成传输充电速率供应指示，所述充电速率供应指示表示将被供应用于所述两个电动车辆同时充电的所确定的经修改的可用充电速率；以及所述两个导频信号测量电路还配置成接收将电动车辆的准备状态表示为准备好被充电的指示。
(9)如(1)所述的使电动车辆充电站的可用充电手柄加倍的适配器，还包括：其中所述适配器控制器通过现有充电电缆和现有上游充电手柄而电连接到所述电动车辆充电站的所述充电端口，所述现有上游充电手柄具有连接器释放按钮，如果所述连接器释放按钮被启动，则从与所述适配器控制器的连接释放所述现有上游充电手柄；所述适配器控制器配置成对启动所述现有上游充电手柄上的所述连接器释放按钮的发生进行检测，所述适配器控制器配置成，响应于检测到所述现有上游充电手柄的所述连接器释放按钮的启动，中断对连接到所述适配器控制器的电动车辆的充电。
附图说明
图1是连接到电动车辆充电站的单个充电端口的示例附加适配器的功能方框图，该示例附加适配器电连接到两个电动车辆充电手柄，以用于通过同时给两个相应的电动车辆充电来共用功率。
图2是包括上游导频测量电路、两个导频信号测量电路和两个导频信号产生电路的、在图1的附加适配器中的示例适配器控制器的更详细的功能方框图。
图3是图1的示例附加适配器的更详细的功能方框图，其示出在适配器控制器中的充电共用控制电路，其耦合到两个导频信号测量电路和上游导频测量电路，以确定将被供应用于同时给两个相应的电动车辆充电的经修改的可用充电速率。该图进一步示出，具有耦合到适配器控制器的开关控制输入的两个接触器，这两个接触器响应于适配器控制器指示相应的电动车辆准备被充电，而将充电站电源插座可切换地连接到相应的电动车辆充电手柄。
图4是由在附加适配器中的充电共用控制电路执行的示例过程的流程图，该示例过程中该充电共用控制电路响应于来自EVSE的可用的最大充电速率(或如由适配器设计的容量限制的最大电流，以较少者为准)中的变化而动态地确定需要被供应用于连接的EV的经修改的可用充电速率，而不需要关于由所连接的EV消耗的当前充电电流的信息。
图5是由附加适配器中的充电共用控制电路执行的示例过程的流程图，该示例过程中该充电共用控制电路通过动态地调节被供应用于两个相应的电动车辆的经修改的充电速率，基于由上游EVSE供应的可用充电速率A、这两个电动车辆中的第一电动车辆的当前充电电流B和这两个电动车辆中的第二电动车辆的当前充电电流C，来优化由上游EVSE供应的充电容量的利用率。
图6是由附加适配器中的充电共用控制电路执行的示例过程的流程图，该示例过程中该充电共用控制电路测试与所连接的电动车辆相关的故障条件，确保电动车辆控制导频电路包括所需的二极管以及与地面的阻抗在值的可接受的范围内。示例过程包括对上游EVSE的以下指示：通过将控制导频阻抗设置到适合于被上游EVSE检测的在标准限制之外的值，有关于所连接的EV电路的故障条件。
图7是包括延迟电路的图2的示例适配器控制器的电路图，延迟电路被配置成当适配器最初连接到充电站时延迟来自充电站请求功率。
图8是经由接受上游充电手柄的、在附加适配器中的模拟EV入口而连接到现有EVSE充电电缆和上游充电手柄的可选的示例附加适配器的功能方框图。附加适配器电连接到两个下游充电手柄，以用于通过同时给两个相应的电动车辆充电来共用功率。附加适配器监控在上游充电手柄上的任何连接器释放按钮按下的情况的出现，以基于检测到在上游充电手柄上的按钮按下，中断连接到下游充电手柄的任何EV的充电。
具体实施方式
公开了一种用于可选地被称为电动车辆充电站的电动车辆供电设备(EVSE)的附加适配器，其使可用充电手柄的数量加倍。附加适配器插入EVSE的标准充电端口内，并提供具有相应的充电手柄的两个充电电缆，其在功率共用模式下同时给两个电动车辆(EV)充电。附加适配器确定将要被分别供应用于两个EV的经修改的可用充电速率。当EV被添加或移除用于充电时，充电速率供应可由附加适配器动态地改变。附加适配器将EVSE的充电端口可切换地连接到充电手柄，以所确定的经修改的可用充电速率向相应的EV提供共用功率以用于同时充电。
图1是连接到EVSE 100的单个充电站电源插座或充电端口102的示例附加适配器110的功能方框图。附加适配器110电连接到终止于两个充电手柄150A和150B的充电电缆A和B，用于通过同时给两个相应的EV充电来共用功率。EVSE 100的充电端口或插座102可以是提供208伏到240伏AC——30安培的最大连续电流的单相功率——的标准SAE J1772插座。标准SAE J1772手柄包括两个功率端子L1和L2或N(中性)、控制导频插座端子CP和接地插座端子G。“L2或N”名称将在本文被缩写为“L2”，理解L2端子也可以是中性“N”端子。手柄也可包括用于监控手柄到EV插孔内的插入和相关手柄接近度按钮的状态的接近度检测线P。接近度检测线P可被附加适配器用于中止充电期，如果有人在附加适配器正充电时拔掉它。接近度检测也可提供激活EV车载充电控制器并接合EV驱动联锁系统以防止EV在充电时驱动离开的信号。附加适配器110可由上游EVSE 100所提供的两个功率端子L1和L2或N供电，其可避免必须提供单独的电源。
示例附加适配器110具有将输入的功率从充电端口102的电源插座端子L1和L2连接到两个分支的L1和L2功率输入线，其中两个分支分别连接到两个示例接触器或继电器130A和130B的输入侧。第一接触器或继电器130A的输出侧，将充电站电源插座端子L1和L2可切换地连接到终止于第一附加充电手柄150A的第一充电电缆A的相应的输出功率线L1(A)和L2(A)。第二接触器或继电器130B的输出侧，将充电站电源插座端子L1和L2可切换地连接到终止于第二附加充电手柄150B的第二充电电缆B的相应的输出功率线L1(B)和L2(B)。附加适配器110具有从充电端口102的接地插座端子G直接传到第一充电电缆A和第二充电电缆B的输出接地线G(A)和G(B)的G接地输入线。
示例附加适配器110包括电连接到EVSE 100的充电端口102的控制导频插座CP的示例适配器控制器120。适配器控制器120进一步电连接到两个相应的电动车辆充电手柄150A和150B的两个电动车辆控制导频连接器CP(A)和CP(B)。SAE J1772标准规定控制导频功能以验证车辆存在并被连接，允许电源的通电/断电，将供电设备电流额定值传输到车辆，监控设备接地的存在，并建立车辆通风要求。示例适配器控制器120包括充电手柄150A和150B的控制导频电子器件，其进一步关于图2进行描述。
图2是在图1的附加适配器110中的示例适配器控制器120的更详细的功能方框图。当附加适配器110最初插入EVSE充电端口102内时，附加适配器110通过控制导频信号线CP用信号通知EVSE以闭合其接触器并向附加适配器110提供功率。在SAE J1772标准中规定的控制导频信号是在+12和-12伏的范围内的DC稳态电压或1kHz方波信号。EVSE产生控制导频信号以建立与EV的充电交易的状态。如果控制导频信号电压是稳定的+12伏DC，则这指示状态A，即EV未被连接。如果控制导频信号是具有+9伏的正电压和-12伏的负电压的1kHz方波信号，则这指示状态B，即EV被连接，但还未准备好接收充电。如果控制导频信号是具有+6伏的正电压和-12伏的负电压的1kHz方波信号，则这指示状态C，即EV准备接受充电但不需要室内充电区域通风。在EVSE和EV之间的在J1772中描述的标称交互序列中，当EV闭合开关以连接在控制导频方波信号的正部分期间降低在控制导频信号线和接地之间的阻抗的电路时，出现从状态B到状态C的转变。该阻抗使在控制导频方波信号的正部分期间的电压降低到+6伏的标称状态C电压。附加适配器110实现从状态B到状态C的相同转变，即通常出现EV直接连接到EVSE的情况。附加适配器110连接如在J1772中规定的在控制导频和地之间的阻抗以使EV进入状态C，因而使EVSE闭合其接触器并向附加适配器110提供功率。示例适配器控制器120通过使用电阻器R2和R3及二极管D来执行该用信号通知，以使上游EVSE 100的导频信号测量230测量在控制导频信号线CP上的+6伏的正电压和-12伏的负电压，从而对EVSE模拟状态C，即充电手柄被连接且EV准备接收充电。作为结果，当附加适配器110最初插入EVSE内时，EVSE则通过将L1和L2上的功率输送到断开的接触器130A和130B的输入侧而做出响应。在可选的实施方式中，适配器控制器120可包括被配置成当附加适配器最初连接到EVSE时使附加适配器延迟向EVSE请求功率的延迟电路，如图7中所示。
当附加适配器110最初插入典型EVSE 100的充电端口102内时或在短延迟之后，附加适配器连接对在控制导频上的正电压降低在控制导频信号线CP和接地之间的阻抗的电路。附加适配器从而模拟在EVSE和EV之间的交互，并实现从状态B到状态C的相同转变，即通常出现在EV直接连接到EVSE的情况。EVSE 100通过在控制导频信号线CP上用信号通知附加适配器110来做出响应，将控制导频信号设置到代表EVSE 100能够提供到附加适配器110的最大可用电流的脉冲宽度调制(PWM)。由附加适配器连接在控制导频信号线CP和接地之间的电路导致被EVSE 100检测的控制导频信号电压，并使EVSE闭合其接触器并将附加适配器110连接到线电压。附加适配器110存储如由在控制导频信号线CP上的EVSE提供的最大可用电流的值，如果有多于一个EV需要被充电，则将共用该最大可用电流。
示例适配器控制器120包括通过二极管D耦合到充电站控制导频插座CP的示例上游导频测量电路202。上游导频测量电路202经由充电站控制导频插座CP接收表示由EVSE供应的可用充电速率的指示。
在SAE J1772中规定的控制导频信号具有方波的占空比或高状态与低状态之比，其由EVSE设置为在EVSE电源插座端子L1和L2上的最大可用电流。EVSE设置控制导频信号的占空比，其表示所供应的充电速率。在EV通过其充电电缆直接连接到EVSE充电端口102的场合，对EV进行所供应的充电速率，且EV必须符合原始设置或符合EVSE所需的对占空比的改变。然而，因为附加适配器110连接到EVSE充电端口102，所供应的充电速率被上游导频测量电路202接收，且附加适配器110必须确定如何在两个EV之间共用由EVSE供应的充电速率。在表1中示出了，示例占空比和在SAE J 1772中规定的所供应的充电速率：
表1
安培 占空比
6A 10％
12A 20％
18A 30％
24A 40％
30A 50％
当EV连接到EVSE的两个电动车辆充电手柄中的一个(例如充电手柄150A)时，EV连接使在EV和附加适配器110之间的控制导频信号线CP(A)进入状态B的阻抗，指示EV被连接但还未准备好接受能量。在附加适配器110中的示例适配器控制器120，借助于在适配器控制器120中的两个导频信号测量电路230A和230B，来获悉连接到其充电手柄150A和/或150B的EV的存在。两个导频信号测量电路230A和230B中的每个都从相应的充电手柄150A和150B连接到相应的电动车辆控制导频连接器CP(A)或CP(B)。两个导频信号测量电路230A和230B经由相应的电动车辆控制导频连接器CP(A)或CP(B)接收表示相应的电动车辆充电手柄150A和150B的连接状态(如是否连接到相应的EV)的相应指示。
如果这是连接到EVSE的第一个EV，则附加适配器110能够向EV供应EVSE已经指示其将输送到附加适配器110的最大可用电流，或附加适配器能够传导的最大可用电流，其可能较小。示例适配器控制器120包括在图3中示出的充电共用控制电路300，其耦合到两个导频信号测量电路230A和230B及上游导频测量电路202。充电共用控制电路300基于相应EV的连接状态和EVSE供应的可用充电速率，确定将被供应用于同时给相应的EV充电的经修改的可用充电速率。例如，如果这是连接到EVSE的第一个EV，则充电共用控制电路300确定向EV供应EVSE已经指示其将输送到附加适配器110的最大可用电流。
附加适配器110然后通过在EV和附加适配器110之间的控制导频信号线CP(A)用信号通知EV，指示最大可用电流的量。适配器控制器120包括两个导频信号产生电路220A和220B，每个都耦合到相应的电动车辆控制导频连接器CP(A)和CP(B)及充电共用控制电路300。导频信号产生电路220A和220B经由相应的电动车辆控制导频连接器CP(A)和CP(B)传输相应的充电速率供应指示，其表示将被供应用于相应的EV同时充电的所确定的经修改的可用充电速率。
例如，如果EVSE具有24安培的最大可用电流，则其将控制导频信号的占空比设置在40％，该最大可用电流被上游导频测量电路202接收并被报告给充电共用控制电路300。充电共用控制电路300从导频信号测量电路230A和230B接收到有一个EV连接到手柄150A而没有EV连接到150B的指示。然后，充电共用控制电路300可确定将要供应用于单个的EV的经修改的可用充电速率是EVSE供应的24安培的全可用充电速率。因此，充电共用控制电路300通过在电动车辆控制导频连接器CP(A)上将控制导频信号的占空比设置在40％来使导频信号产生电路220A传输24安培的充电速率供应指示。
EV接着通过在EV和附加适配器110之间的控制导频信号线CP(A)上发出状态C信号来做出响应，指示EV准备接受能量。然后，附加适配器110继续提供与两个功率端子L1和L2或N(中性)的连接。响应于适配器控制器120指示EV准备被充电，接触器130A从适配器控制器120接收在开关控制输入上的切换信号，以将充电站电源插座L1和L2可切换地连接到电动车辆充电手柄150A。EV车载充电器需要遵守在控制导频信号线CP上指示的电流限制。EV车载充电器将其接收的功率限制为所确定的经修改的可用充电速率。
当第二EV其后连接到EVSE的第二电动车辆充电手柄150B时，第二EV连接使在第二EV和附加适配器110之间的第二控制导频信号线CP(B)进入状态B内的阻抗，指示第二EV被连接但还未准备好接受能量。因为这是连接到EVSE的第二EV，附加适配器110的充电共用控制电路300必须基于最初由EVSE供应的可用充电速率，来动态地确定将被供应用于同时给第一EV和第二EV充电的经修改的可用充电速率。
例如，如果EVSE具有24安培的最大可用电流，则其将控制导频信号CP的占空比设置在40％，该最大可用电流被上游导频测量电路202接收并被报告给充电共用控制电路300。充电共用控制电路300从导频信号测量电路230A和230B接收到有两个EV被连接的指示。充电共用控制电路300可动态地确定将被供应用于两个相应的EV的经修改的可用充电速率是由EVSE供应的24安培的可用充电速率的一半。因此，充电共用控制电路300通过在相应的电动车辆控制导频连接器CP(A)和CP(B)上将控制导频信号的占空比设置在20％，来使导频信号产生电路220A和220B传输12安培的相应的充电速率供应指示。来自已经正在充电的第一EV的响应是继续充电，但汲取更小的电流，其等于12安培的充电速率供应指示。
第二EV通过在第二EV和附加适配器110之间的其相应控制导频信号线CP(B)上发出状态C信号来做出响应，指示第二EV准备接受能量。然后，附加适配器110继续提供与两个功率端子L1和L2或N(中性)的连接。响应于适配器控制器120指示第二EV准备被充电，接触器130B从适配器控制器120接收关于开关控制输入的切换信号，将充电站电源插座L1和L2可切换地连接到电动车辆充电手柄150B。第二EV车载充电器需要遵守在控制导频信号线CP(B)上指示的电流限制。第二EV车载充电器将其接收的功率限制为等于12安培的充电速率供应指示的所确定的经修改的可用充电速率。
响应于适配器控制器120指示相应的EV准备被充电，两个接触器130A和130B从适配器控制器120接收关于开关控制输入的切换信号，将充电站电源插座L1和L2可切换地连接到相应的电动车辆充电手柄150A和150B。相应的EV车载充电器将它们分别接收的功率限制为等于充电速率供应指示的所确定的经修改的可用充电速率。
图3是图1的示例附加适配器的更详细的功能方框图，其示出作为微处理器的充电共用控制电路300和包含微处理器可执行的程序代码的存储器，以执行关于附加适配器110所描述的功能。该图示出的是，具有分别耦合到适配器控制器中的CP(A)电子器件210A和CP(B)电子器件210B的开关控制输入的两个接触器130A和130B。
图4是由在附加适配器110中的充电共用控制电路300执行的示例过程的流程图400，其中，该充电共用控制电路300响应于从EVSE可用的最大充电速率中的变化，而动态地确定修改的可用充电速率是否需要被提供到所连接的EV。流程图400的步骤表示存储在与微处理器300相关的存储器中的计算机代码指令，其当被微处理器300执行时执行本发明的示例实施方式的功能。步骤可以按与所示的不同的其他顺序被执行，且各个步骤可组合或分成组成步骤。流程图具有下面的步骤：
步骤402从EVSE接收EVSE已改变其最大可用充电速率的指示。步骤404指示第一充电手柄150A的连接状态，且步骤406指示第二充电手柄150B的连接状态。步骤408确定是否存在多于一个EV连接到充电手柄。步骤410指示EVSE的新的最大可用充电速率是多少。如果只有一个EV被连接，则步骤408转到步骤412，该步骤412将所供应的充电速率设置到所连接的EV的上游EVSE的全容量。如果存在两个EV被连接，则步骤408转到步骤416，该步骤416将所供应的充电速率动态地设置到这两个所连接的EV的上游EVSE的半容量。步骤414向所连接的一个或多个EV做出充电速率供应。
当用户将附加适配器的两个充电电缆A中的一个的充电手柄150A插入EV的充电入口时，EV通过控制导频信号线CP(A)将控制导频信号发送到附加适配器110。控制导频信号指示EV被连接但还未准备好接受能量。如果这是连接到附加适配器110的第一个EV，则附加适配器能够向EV供应EVSE 100将输送到附加适配器110的最大可用电流。附加适配器110然后通过控制导频信号线CP(A)用信号向EV通知，指示最大可用电流的量。EV然后通过在控制导频信号线CP(A)上将信号发送到附加适配器110来做出响应，指示EV准备接受能量。附加适配器110然后进行将最大可用电流输送到EV。
当用户将附加适配器110的第二充电电缆B的充电手柄150B插入第二EV的充电入口时，第二EV通过第二控制导频信号线CP(B)将信号发送到附加适配器110。第二控制导频信号指示第二EV被连接，但还未准备好接受能量。由于这是连接到附加适配器110的第二个EV，附加适配器110必须确定将被供应用于第一EV和第二EV的经修改的可用充电速率，因为它们必须共用由EVSE提供的最大可用电流。
附加适配器包括被配置成动态地确定将被供应用于同时给两个EV充电的经修改的可用充电速率的充电共用控制电路300。例如，在附加适配器110中的充电共用控制电路300可动态地确定将被供应用于两个相应的EV的经修改的可用充电速率是由EVSE 100最初供应的可用充电速率的一半。然后，附加适配器110在其相应控制导频信号线CP(A)和CP(B)上用信号向每个EV通知，指示将被供应用于每个相应的EV的经修改的可用充电速率。例如，可向每个EV供应由EVSE 100供应的可用充电速率的一半。在这个例子中，向每个EV供应最大可用电流的一半。
然后，每个EV通过在其控制导频信号线CP(A)和CP(B)上将信号发送到附加适配器110来做出响应，指示EV准备接受能量。附加适配器110然后将动态地减少对第一EV的充电速率，例如从最大可用电流动态地减小到该值的一半。然后，附加适配器110进行向第二EV输送最大可用电流的一半，该最大可用电流的一半是其所供应的充电速率。
图5是由附加适配器110中的充电共用控制电路300执行的示例过程的流程图500，该示例过程中该充电共用控制电路300基于由充电站供应的增加的可用充电速率A、两个电动车辆中的第一电动车辆的当前充电电流B和这两个电动车辆中的第二个的当前充电电流C来确定将被供应用于通过为同时给两个相应的电动车辆充电而共用功率的经修订的可用充电速率。流程图500的步骤表示存储在与微处理器300相关的存储器中的计算机代码指令，其当被微处理器300执行时执行本发明的示例实施方式的功能。步骤可以按与所示的不同的其他顺序执行，且各个步骤可组合或分成组成步骤。流程图具有下面的步骤：
步骤502从EVSE接收EVSE已改变其最大可用充电速率的指示。步骤504指示第一充电手柄150A的连接状态，而步骤506指示第二充电手柄150B的连接状态。步骤508指示EVSE的新的最大可用充电速率是多少。
步骤510指示第一充电手柄150A的前一充电速率，而步骤512指示第二充电手柄150B的前一充电速率。
步骤514指示第一充电手柄150A的充电速率消耗，而步骤516指示第二充电手柄150B的充电速率消耗。
如果只有一个EV被连接，则步骤520转到步骤522，对于所连接的EV将所供应的充电速率设置到上游EVSE的全容量以用于所连接的EV。
步骤524确定是否有两个EV被连接以及在来自EVSE的最大可用充电中没有变化，然后步骤525将所供应的充电速率动态地设置到上游EVSE的半容量以用于这两个连接的EV。
如果这两个电动车辆中的第一电动车辆和第二电动车辆都连接到相应的电动车辆充电手柄且在来自EVSE的最大可用电流中有变化，则步骤528转到步骤530和步骤532。
步骤530为这两个电动车辆中的第一个电动车辆动态地确定第一增加的可用充电速率，其是由适配器控制器向这两个电动车辆中的第一个电动车辆供应的，等于B+(A–B–C)/2，以及
步骤532为这两个电动车辆中的第二个电动车辆动态地确定第二增加的可用充电速率，其是由适配器控制器想这两个电动车辆中的第二个电动车辆供应的，等于C+(A–B–C)/2。
图6是由附加适配器110中的充电共用控制电路300执行的示例过程的流程图600，该示例过程中该充电共用控制电路300测试与所连接的电动车辆相关的故障条件，确保电动车辆控制导频电路包括所需的二极管以及与接地的阻抗在值的可接受的范围内。如果这样的条件未被满足且故障被检测到，则附加手柄控制电子器件可向上游EVSE指示故障。这可能需要，对EVSE所有者/操作者发出关于问题的警告并指示EV未正在充电。流程图600的步骤表示存储在与微处理器300相关的存储器中的计算机代码指令，其当被微处理器300执行时执行本发明的示例实施方式的功能。步骤可以按与所示的不同的其他顺序执行，且各个步骤可组合或分成组成步骤。流程图具有下面的步骤：
步骤602发起周期性故障条件检测。步骤604测量第一充电手柄150A的阻抗。步骤606确定手柄150A的阻抗是否在标准限制内。如果阻抗不在限制内，则转到步骤614以向上游EVSE指示EV故障条件并将控制导频阻抗设置在标准限制之外。如果手柄150A的阻抗在限制内，则转到步骤610。步骤608测量第二充电手柄150B的阻抗。步骤610确定手柄150B的阻抗是否在标准限制内。如果阻抗不在限制内，则转到步骤614。如果手柄150B的阻抗在限制内，则步骤612不向上游EVSE指示故障。
在本发明的其它示例实施方式中，在任一所连接的EV电路上的故障的检测可潜在地中断对已经正在充电的所连接的EV的充电。如果故障条件在一个附加手柄上被检测到而同时所连接的EV已经正在不同的附加手柄上充电，则附加适配器可遵循以下过程：延迟向上游EVSE指示所检测的故障，直到已经正在充电的所连接的EV停止请求充电或被断开为止，同时防止对应于所检测的故障的所连接的EV的充电。
图7是图2中的示例适配器控制器的电路图，其包括延迟电路702，该延迟电路702配置成当适配器110最初连接到EVSE时延迟向EVSE请求功率。由于上游EVSE的设计的约束，可能期望的是，当附加适配器110连接到上游EVSE时，使用暂时延迟请求充电的实施方式。图7示出的是用于附加适配器的电路702的示例实施方式，该电路702延迟向上游EVSE请求充电。R6、R7、R8、R9、C1和D2的具体值并非本发明的操作的中心。值必须被选择成允许在连接到上游EVSE和接通晶体管T1之间的期望延迟。
图8是连接到具有现有充电电缆100的现有EVSE 100和现有上游充电手柄150的可选的示例附加适配器110的功能方框图。上游充电手柄150具有通常与EV入口(例如用于给车辆EV(A)和EV(B)充电的153A或153B)连接的现有连接器152。然而，附加适配器110具有接受上游充电手柄151的现有连接器152的模拟EV入口153，从而将附加适配器110连接到EVSE100。附加适配器110由充电电缆A和B电连接到两个下游充电手柄150A和150B，分别用于通过同时给两个相应的电动车辆EV(A)和EV(B)充电来共用功率。
通常，EV充电手柄(例如150、150A和150B)具有插入EV入口例如车辆EV(A)的153A或车辆EV(B)的153B的EV入口内用于充电的连接器152、152A和152B。当连接器插入EV入口内时，其由连接器栓锁器(未示出)锁定就位。充电手柄包括用户可按下以释放栓锁器以从EV入口移除连接器的连接器释放按钮，例如151、151A和151B。通常，如果用户推压连接器释放按钮(例如可能出现在拔掉手柄时)，则EV检测到此并快速停止充电并停止向EVSE请求充电。在充电手柄中的接近度检测开关(未示出)通常总是闭合的，除非当连接器释放按钮被按下以使连接器从车辆入口去耦时。断开接近度检测开关触发车载充电控制以在断开之前提供充电电源的受控关闭。
根据本发明的实施方式，附加适配器110基于上游充电手柄150上的按钮按下启动的检测，而监控并检测任何出现按下在现有上游充电手柄150上的现有连接器释放按钮151的情况，以中断连接到下游充电手柄150A和150B的任何EV的充电。附加适配器执行与EV将执行的检查类似的检查。如果连接器释放按钮151在上游手柄150上被推压，则附加适配器110基于在上游手柄150上的接近度按钮按下的检测而中断任何下游EV的充电。
一种如果上游按钮按下被检测到则中断充电的方法是，通过模拟按钮按下过程，附加适配器110将在接近度检测线P(A)上的电流施加到下游充电手柄150A，例如使连接到手柄150A的EV(A)停止通过其正常充电过程充电。如果两个车辆连接到充电电缆A和B且如果按钮151在上游充电手柄150上被推压，则附加适配器110通过将在接近度检测线P(A)和P(B)上的电流施加到相应的下游充电手柄150A和150B来做出响应，以使所连接的EV(A)和EV(B)停止通过其正常充电过程充电。
另一种如果上游按钮按下被检测到则中断充电的方法是，断开在附加适配器110中的接触器/继电器。第三种方法是对上游EVSE断开控制导频电路，以进入关于上游EVSE的接口的状态A。
在本发明的示例实施方式中，附加适配器110可在向下游EV供应充电之前监控接近度检测线P与上游手柄150的阻抗。如果接近度检测线P在标称阻抗(480欧姆)的范围内，则附加适配器110可向连接到下游手柄150A和150B的任何EV供应充电。如果接近度检测线P不在标称阻抗的范围内，则附加适配器110通过不将DC电压改变到脉冲宽度调制(PWM)输出来防止到两个下游手柄150A和150B的控制导频信号进入状态C。
在本发明的示例实施方式中，可能期望的是，包括锁定机构(手动的或使用螺线管的自动方式的)以防止有人断开附加适配器110。如果使用螺线管完成，则手柄可以只在EV请求充电时被锁定，且手柄可在没有EV被连接或没有一个请求充电时而解锁。
虽然公开了本发明的特定示例实施方式，本领域中的技术人员将认识到，可对为特定示例实施方式所述的细节做出改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种使电动车辆充电站的可用充电手柄加倍的适配器，包括：
适配器控制器，其配置成电连接到电动车辆充电站的充电端口，所述适配器控制器还配置成电连接到配置成给两个电动车辆充电的两个电动车辆充电手柄；
充电共用控制电路，所述充电共用控制电路在所述适配器控制器中，所述充电共用控制电路耦合到在两个电动车辆充电手柄中的两个电动车辆控制导频连接器，并耦合到在所述电动车辆充电站的所述充电端口中的充电站控制导频插座，所述充电共用控制电路配置成，基于所述两个电动车辆与所述两个电动车辆充电手柄的连接状态并基于由所述电动车辆充电站供应的可用充电速率，来确定将被供应给所述两个电动车辆中的每个电动车辆的经修改的可用充电速率，以用于通过同时给所述两个电动车辆充电来共用功率；
所述适配器控制器配置成给所述充电站控制导频插座提供信号，以模拟充电手柄被连接且电动车辆准备好接收充电，从而引起所述电动车辆充电站开始将功率输送到所述适配器控制器；以及
所述适配器控制器还配置成将表示所确定的经修改的可用充电速率的充电速率供应传输到所述两个电动车辆中的每个电动车辆。
2.如权利要求1所述的使电动车辆充电站的可用充电手柄加倍的适配器，还包括：
所述适配器控制器还配置成从所述两个电动车辆中的任一个或两个接收将所述两个电动车辆中的任一个或两个的准备状态表示为准备好被充电的指示；
两个接触器，其具有耦合到所述适配器控制器的开关控制输入，每个接触器配置成将在所述电动车辆充电站的所述充电端口中的充电站电源插座能够切换地连接到所述两个电动车辆充电手柄的功率连接器；以及
所述适配器控制器还配置成，控制所述两个接触器以按所确定的经修改的可用充电速率向所述两个电动车辆中的每个电动车辆提供功率，以用于同时充电。
3.如权利要求1所述的使电动车辆充电站的可用充电手柄加倍的适配器，还包括：
所述充电共用控制电路还配置成，确定将被供应用于所述两个电动车辆中的每个电动车辆的所述经修改的可用充电速率是由所述电动车辆充电站供应的所述可用充电速率的一半。
4.如权利要求1所述的使电动车辆充电站的可用充电手柄加倍的适配器，还包括：
所述充电共用控制电路还配置成经由所述充电站控制导频插座来接收表示由所述电动车辆充电站供应的改变的可用充电速率A的指示，其中所述改变的可用充电速率A大于目前提供到所述两个电动车辆中的第一电动车辆的第一充电电流B与目前提供到所述两个电动车辆中的第二电动车辆的第二充电电流C的和；
所述充电共用控制电路还配置成，基于由所述电动车辆充电站供应的所述改变的可用充电速率A、所述两个电动车辆中的第一电动车辆的第一充电电流B和所述两个电动车辆中的第二电动车辆的第二充电电流C，来确定经修订的可用充电速率，所述经修订的可用充电速率将被供应用于通过同时给所述两个电动车辆充电而共用功率；
其中，如果所述两个电动车辆中只有第一电动车辆连接到电动车辆充电手柄，则所述改变的可用充电速率A被所述适配器控制器供应给所述两个电动车辆中的第一电动车辆；以及
其中，如果所述两个电动车辆中的第一电动车辆和第二电动车辆都连接到电动车辆充电手柄，则
对于所述两个电动车辆中的第一电动车辆，第一改变的可用充电速率被所述适配器控制器供应给所述两个电动车辆中的第一电动车辆，所述第一改变的可用充电速率等于B+(A–B–C)/2，以及
对于所述两个电动车辆中的第二电动车辆，第二改变的可用充电速率被所述适配器控制器供应给所述两个电动车辆中的第二电动车辆，所述第二改变的可用充电速率等于C+(A–B–C)/2。
5.如权利要求1所述的使电动车辆充电站的可用充电手柄加倍的适配器，其中所述适配器配置成连接到从现有的已安装的电动车辆供电设备(EVSE)接受功率输出的标准SAEJ1772充电端口。
6.如权利要求1所述的使电动车辆充电站的可用充电手柄加倍的适配器，还包括：
延迟电路，所述延迟电路在所述适配器控制器中，所述延迟电路配置成当所述适配器最初连接到所述电动车辆充电站时延迟向所述电动车辆充电站请求功率。
7.如权利要求1所述的使电动车辆充电站的可用充电手柄加倍的适配器，还包括：
所述适配器控制器还配置成测试与所连接的电动车辆相关的故障条件。
8.如权利要求1所述的使电动车辆充电站的可用充电手柄加倍的适配器，还包括：
上游导频测量电路，所述上游导频测量电路在所述适配器控制器中，所述上游导频测量电路耦合到所述充电站控制导频插座和所述充电共用控制电路，所述上游导频测量电路配置成经由所述充电站控制导频插座接收表示由所述电动车辆充电站供应的可用充电速率的指示；
两个导频信号测量电路，所述两个导频信号测量电路在所述适配器控制器中，每个导频信号测量电路耦合到所述两个电动车辆控制导频连接器中的相应的电动车辆控制导频连接器和所述充电共用控制电路，所述两个导频信号测量电路配置成经由所述相应的电动车辆控制导频连接器接收表示相应的电动车辆充电手柄是否连接到电动车辆的连接状态的指示；
两个导频信号产生电路，所述两个导频信号产生电路在所述适配器控制器中，每个导频信号产生电路耦合到所述两个电动车辆控制导频连接器中的相应的电动车辆控制导频连接器和所述充电共用控制电路，所述两个导频信号产生电路配置成传输充电速率供应指示，所述充电速率供应指示表示将被供应用于所述两个电动车辆同时充电的所确定的经修改的可用充电速率；以及
所述两个导频信号测量电路还配置成接收将电动车辆的准备状态表示为准备好被充电的指示。
9.如权利要求1所述的使电动车辆充电站的可用充电手柄加倍的适配器，还包括：
其中所述适配器控制器通过现有充电电缆和现有上游充电手柄而电连接到所述电动车辆充电站的所述充电端口，所述现有上游充电手柄具有连接器释放按钮，如果所述连接器释放按钮被启动，则从与所述适配器控制器的连接释放所述现有上游充电手柄；
所述适配器控制器配置成对启动所述现有上游充电手柄上的所述连接器释放按钮的发生进行检测，所述适配器控制器配置成，响应于检测到所述现有上游充电手柄的所述连接器释放按钮的启动，中断对连接到所述适配器控制器的电动车辆的充电。
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