CN106458050B - 用于电动车辆充电的智慧型能量配给方法及系统 - Google Patents

用于电动车辆充电的智慧型能量配给方法及系统 Download PDF

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Abstract

功率管理系统可以在某一位置智慧地分配可用功率，以支持与其他方式可能支持的相比更多的电动车辆。功率管理器可以基于车辆的实时需求智能地分配该功率。智慧型能量配给系统可以估计每辆车辆的当前充电水平，并使用这样的信息来有效地提供电动车辆充电。系统可以动态地响应于车辆充电水平、电流读数和/或主电源读数，从而给有需要的地方分配较多电流。充电器简档可以包括历史充电循环信息，可以在一组启发式算法下分析该历史充电循环信息以预测未来的充电需求。可以提供在多个功率管理器的短距离收发器之间发送数据包的本地电动车辆充电网状网络。本地电动车辆充电网状网络可以经由蜂窝连接而连接至远程服务器。功率管理器和本地电动车辆充电网状网络可以向多辆电动车辆智能地分配功率。

Description

用于电动车辆充电的智慧型能量配给方法及系统
技术领域
本公开内容涉及电动车辆，更特别地涉及用于电动车辆充电分配技术和多层车库电动车辆充电基础设施的智慧型能量配给方法及系统。
背景技术
电动车辆、插电式混合动力电动车辆等的采用在以快速的速度继续。充电基础设施仍处在其初期阶段，并且仍然存在许多挑战，包括规模、效率和成本障碍。常规的充电和能量配给系统缺少任何显著水平的内置智能，因此，用于对电动车辆进行充电的方法通常是浪费的且低效的。
此外，随着电动车辆的部署增加，必须调整充电基础设施以符合需求。在公寓大楼、购物商城、市区停车库等中使用的多层停车位经受各种独特的问题，诸如各层之间的充电设备的协调。许多这样的停车位都是由致密材料(诸如水泥和钢铁)构建的，这些致密材料会阻碍常规的无线网络解决方案。这又会使充电系统或网络的不同部件的协调和通信减少，因此，这样的常规系统的智能要么难以实现(安装过于昂贵)，要么完全就是不可能的。
因此，仍然需要用于有效地且智能地将能量配给至电动车辆的改进的方法和系统。本发明的实施方案解决了现有技术中的这些和其他的限制。
附图说明
图1示出了根据本发明的不同实施方案的用于经由智能控制信号来提供智慧型能量配给的智慧型能量配给系统。
图2示出了根据本发明的实施方案的自有限功率供应装置的功率平衡系统。
图3示出了根据本发明的实施方案的功率管理器和相关联的功率调节部件的框图。
图4示出了说明根据本发明的实施方案的用于经由智能控制信号来提供智慧型能量配给的技术的流程图。
图5示出了根据本发明的实施方案的用于向不同电动车辆进行智慧型能量配给的图表和相关联的技术。
图6示出了说明根据本发明的实施方案的用于经由智能控制信号来提供智慧型能量配给的另一技术的流程图。
图7示出了说明根据本发明的实施方案对电动车辆充电进行调节的曲线图。
图8示出了根据本发明的实施方案的包括本地电动车辆充电网状网络的多电路多停车层电动车辆系统的示图。
图9示出了根据本发明的实施方案的包括配给功率管理器的多电路多停车层公寓大楼的示图，该配给功率管理器用于控制将功率配给至电动车辆和其他公寓器具。
根据下面参照附图进行的详细描述，本发明的前述和其他特征将会变得更加易于明显。
具体实施方式
现在将详细地参照本发明构思的实施方案，其实施例在附图中示出。附图不一定按比例绘制。在下面的详细描述中阐述了许多具体的细节，以使得能够彻底理解本发明构思。然而，应当理解的是，本领域普通技术人员可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明构思。在其他实例中，并未详细地描述公知的方法、程序、部件、电路和网络，以免不必要地模糊实施方案的各方面。
将理解的是，尽管本文可能使用了第一、第二等术语来描述各种元件，但这些元件不应当受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个区别开。例如，在不偏离本发明构思的范围的情况下，第一电动车辆可以被称为第二电动车辆，类似地，第二电动车辆可以被称为第一电动车辆。
全文中相同的附图标记指代相同的元件。本文中在本发明构思的描述中所使用的术语仅为了描述特定实施方案的目的，并非旨在限制本发明构思。除非上下文清楚地另作说明，否则在本发明构思的说明和所附权利要求中使用的单数形式“一个(a)”、“一(an)”和“该(the)”旨在还包括复数形式。还将理解的是，本文中使用的术语“和/或”是指并且包含相关联的所列项中的一个或多个的任何以及所有的可能组合。还将理解的是，术语“包括”和/或“包含”在用于本说明书中时具体说明所陈述的特征、整体(integer)、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组的存在或添加。
本文经常提及“电动车辆”。将理解的是，这样的电动车辆可以包括插电式混合动力车辆、纯电动车辆或者至少使用一些电力进行操作或移动的各种车辆中的任何一种。本文提及的术语“控制信号”可以是“监控(pilot)信号”或其他合适的控制信号。本文提及的术语“监控信号”可以是用于控制电动车辆请求或被允许请求的电流汲取水平的低电压连接。
本发明的实施方案包括功率管理系统，该功率管理系统在某一位置智慧地分配可用功率，以支持与其他方式可能支持的相比更多的电动车辆。当功率管理器具有与在给定供给装置(supply)上可获得的可用功率的量有关的信息时，其可以基于车辆的实时需求智能地分配该功率。通过使用电流传感器来监测每辆电动车辆上的电流汲取，或通过经由API——其经由远程访问或服务器网络进行访问——访问电动车辆的充电状态(其可以包括与用户历史或输入、实时数据和/或历史数据有关的信息)，本文公开的智慧型能量配给系统可以估计每辆车辆的当前充电水平，并使用该信息以在具有或不具有缓冲的情况下将最小量的所需电流提供至电动车辆。该系统与使用充电系统的一辆或多辆电动车辆一起工作。
这样的方法允许有效地分配现场(site)电力容量，并且其使用低电压信号使电动车辆在内部调节充电水平，如下面进一步说明的。该系统可以动态地响应车辆充电水平、电流读数和/或主电源读数，从而给有需要的地方分配较多电流。可以确定和/或存储各个电动车辆的循环点和/或充电器简档(profile)。充电器简档可以包括历史充电循环信息，可以在一组启发式算法(heuristics)下使用并分析该历史充电循环信息以预测未来的充电需求，包括预期的当日时间近似值和充电水平近似值。
可以设置在多个功率管理器的短距离收发器之间发送数据包的本地电动车辆充电网状网络，上述多个功率管理器被配置成该本地电动车辆充电网状网络的一部分。本地电动车辆充电网状网络可以经由蜂窝连接而连接至远程服务器，该蜂窝连接被设置在与停车结构相关联的、提供足够和/或可靠的蜂窝接收的位置处。在使用本地电动车辆充电网状网络的情况下，功率管理器和本地电动车辆充电网状网络可以智能地且不均衡地将功率分配至多辆电动车辆。远程服务器可以提供与本地电动车辆充电网状网络、功率管理器、电动车辆等有关的分析信息，如下面进一步详细描述的。远程服务器可以位于与停车结构完全不同的地理位置，诸如在另一城市、另一州或另一国家中的控制中心。可替代地，远程服务器可以位于接近停车结构处或位于停车结构内。在该实施方案中，远程服务器离网状网络是“遥远的”。
图1示出了根据本发明的不同实施方案的用于经由智能控制信号(例如118)来提供智慧型能量配给的智慧型能量配给系统100。智慧型能量配给系统100可以包括电动车辆105、电流传感器130、监控信号118、绝缘和/或隔离连接器110、远程服务器145、用户标识符(ID)的数据库155、控制逻辑160、功率管理器(例如115、120和125)以及电源140。可替代地或另外地，控制逻辑160可以本地化至每个功率管理器。例如，功率管理器115可以包括控制逻辑135。功率管理器115、120和125中的一个或多个可以连接至电源140。一个或多个功率管理器115、120和125可以使用监控信号118来调节允许电动车辆105汲取的功率的量。供应至不同车辆105的监控信号118可以基于控制逻辑160改变，该控制逻辑可以可选地利用通过网络连接150接收的信息进行本地化(例如135)和/或修改。网络连接150可以包括或以其他方式连接至例如互联网。通过网络连接150接收的信息可以包括与别处一个或多个其他位置(未示出)的能量需求有关的实时信息。
功率管理器115、120和/或125各自均可以包括或相关联于微处理器(例如165)、监控信号发生器(例如170)、电动车辆连接线(例如175)以及/或者用于与其他功率管理器和/或与网络进行对接的有线或无线通信连接(例如180)。功率管理器115、120和/或125可以确定一辆或多辆电动车辆105的充电状态(例如185)(例如，电动车辆的充电循环中的近似点)。将理解的是，虽然示出了三辆电动车辆105，但任何合适数量的电动车辆均可以与智慧型能量配给系统100一起使用或以其他方式由该智慧型能量配给系统进行充电。
使用电动车辆105的近似充电状态185并使用监控信号118，可以使用控制逻辑(例如160和/或135)来管理多个功率管理器(例如115、120和125)之间的充电，以使电动车辆105在内部调节其各自将从电源140汲取多少功率。换言之，功率管理器(例如115、120和125)可以生成和/或控制用于每辆电动车辆的监控信号118，该监控信号可以使每辆电动车辆105限制和/或更改其将随着时间汲取的功率的量。
关于电动车辆的充电状态185(例如其充电循环中的点)的信息可以存储于远程服务器145中和/或经由网络150进行访问。功率管理器(例如115、120和125)可以使用监控信号118来控制电动车辆对电流汲取的内部控制以调节安培数，使得给定充电位置的总安培数不超过在该给定充电位置处可用的功率的量。使用来自与每个对应功率管理器(例如115、120和125)和电动车辆105相关联的电流传感器130的读数来预测对每辆电动车辆105的合适功率分配，功率管理器(例如115、120和125)可以将可用的功率分配至电动车辆105。该系统可以包括用户输入设备190，该用户输入设备可以允许用户(例如电动车辆105的驾驶员)提出对充电的请求，其中该请求使对应的功率管理器(例如115、120和125)将电动车辆105的英里里程最大化、将电动车辆105的能量成本最小化和/或提高电动车辆105的充电速度。
智慧型能量配给系统100可以包括电动车辆服务设备(EVSE)和能量管理设备(例如功率管理器115、120和125)的组合，该能量管理设备可以包括或以其他方式与智能监测装置(例如175和110)对接，该智能监测装置包括连接器(例如110)。连接器110可以包括用于将高功率与电动车辆105的用户隔离的一个或多个安全部件。功率管理器(例如115、120和125)可以使用低电压监控信号118与电动车辆105通信。智慧型能量配给系统可以包括具有一个或多个安全部件的连接器110，该连接器可以经由直接地、间接地和/或通过网络与EVSE功率管理器设备(例如115、120和125)组合的通信来动态地调节功率管理。EVSE之间进行通信的方法可以包括无线、本地、连接、有线、以太网、网状网络、完全打开/关闭的定时系统、和/或任何合适的IP连接设备。
功率管理器(例如115、120和125)可以彼此通信和/或与远程服务器145通信，以针对充电使一辆电动车辆105优先于另一辆电动车辆105。该优先化可以基于经由用户输入设备190进行的用户输入、充电状态信息185、装机的最大额定充电水平195、和/或来自电流传感器130的电流传感器读数。功率管理器(例如115、120和125)可以彼此通信和/或与远程服务器145通信，以生成优先化和平均配给198。优先化和平均配给198可以通过客户输入和分级进行调节。优先化和平均配给198可以通过根据过去的时间切片推测出的预测时间切片进行调节。优先化和平均配给198可以通过可以改进预测和优先化的适应性学习逻辑进行调节。
优先化和平均配给198可以根据用户想要支付多少进行调节。用户可以经由用户输入设备190从给定充电会话输入期望多少英里和/或请求优先使车辆完全充电。优先化和平均配给198可以通过控制逻辑(例如160和/或135)进行调节，以提供反馈环。反馈环可以提供电力公用事业公司142的费率表。电力公用事业公司142可以推荐充电位置可以使用何种费率表，包括对最便宜费率的建议。
图2示出了根据本发明的实施方案的自一个或多个有限功率供应装置205(以下称为功率供应装置205)的功率平衡系统200。对于与功率供应装置205相关联的给定充电位置(诸如多车车库、一系列停车位、公寓建筑等)，存在给定量的可用装机功率(例如，装机千瓦(KW))。该可用池205的不同百分比(例如215、220和225)可以分别分配至多辆电动车辆(例如230、235和240)。根据本文公开的本发明的实施方案，上述百分比可以动态地改变和受控制。例如，功率管理器(例如图1的115、120和125)和/或(图1的)远程服务器145可以动态地改变和控制可用功率池205的分配给每辆电动车辆(例如230、235和240)的不同百分比。不同百分比的总体210等于可分配功率的100％，这可以将缓冲考虑在内，如下面进一步描述的。每个分配百分比可以与多个分配百分比中的另一分配百分比相同或不同。
图3示出了根据本发明的实施方案的包括功率管理器305和相关联的功率调节部件(例如320和380)的系统300的框图。功率管理器305可以从电流传感器380接收信息，并与控制逻辑部分320一起调节电动车辆360的充电功率。尽管控制逻辑部分320被示为与功率管理器305分离，但将理解的是功率管理器305可以包括控制逻辑部分320。可以使用监控信号340来允许电动车辆360进行汲取。换言之，控制逻辑部分320可以调整监控信号340的信号电平，从而控制电动车辆360的最大充电水平。电流传感器380可以向功率管理器305和/或控制逻辑部分320提供反馈环，以用于进一步调整监控信号340。因此可以控制电动车辆360的电动车辆充电水平。
图4示出了说明根据本发明的实施方案的用于经由智能控制信号来提供智慧型能量配给的技术的流程图400。该技术可以开始于415，于其处可以确定可用的和/或装机的最大功率和/或安培数(以下称为“安培”)。可用的和/或装机的最大功率和/或安培可以与特定位置(诸如停车库、公寓大楼、停车场等)相关联。流程可以行进至405，于其处可以确定用户是否请求(例如，通过电动车辆)功率。如果没有请求功率，那么就不需要任何智慧型资源分配，因此，流程行进至410处的无智慧型资源分配。否则，如果请求功率，那么在420处系统可以最初将功率均等地配给至电动车辆。在具有或不具有缓冲的情况下，可以根据用于位置的装机功率(例如可用的千瓦(KW))和/或安培的最大量来配给功率，如下面进一步描述的。可以基于车辆的额定可接受或最大水平将功率配给至电动车辆。
在425处，可以周期性地检查电流传感器(例如图3的380)，以确定所分配的功率的量是否超过车辆正汲取的实际电流。在430处，可以确定是否应当对配给给车辆的功率的量进行重新分配。换言之，车辆在一段时间内汲取的电流的量可以用于预测充电循环的剩余部分，如下面进一步说明的。如果要对配给至电动车辆的功率的量进行重新分配，流程可以行进至432，于其处可以在电动车辆之间智能地和/或不均衡地分配能量，然后流程行进至425以针对过量分配而另外检查电流传感器。否则，流程沿着否路径行进，以结束该技术。将理解的是，图4的步骤和元素不需要以示出的顺序发生，而相反地可以以不同的顺序发生，或在中间插入步骤，或不具有一些步骤。
图5示出了根据本发明的实施方案的用于向五辆车辆进行智慧型能量配给的图表500和相关联的技术。从图5可以看出，示出了五辆电动车辆(V1、V2、V3、V4和V5)。将理解的是，五辆电动车辆的数量是示例性的，并且任何合适数量的电动车辆均可以与本文描述的发明技术相关联。在该实施例中，假设用于充电位置的给定量的装机安培为100安培(例如，额定100安培的电路)。该技术涉及由505至540表示的一系列步骤。在与车辆V1至V5相关联的五列中在数值上示出了智能分配的安培的数量。功率管理器(例如图3的305)可以在车辆V1至V5之间分配可分配量的功率。可分配量的功率可以是给定位置的装机功率的总量减去缓冲。功率管理器可以根据一组启发式算法智能地分配可分配量的功率。
在505处，用户请求表明现在是否有人尝试给他们的电动车辆进行充电。该请求可以通过RFID(无线射频识别)信号或其他合适的有线或无线方法提出。在这种情况下，五辆车辆中的四辆(即，V1、V2、V3和V4)请求功率。V5是完全充电的，因此在此时没有请求功率。
在510处，示出了每辆电动车辆的限定充电水平。在这种情况下，每辆电动车辆以最大值为50安培进行充电。因为V5已经充好电，所以它请求0安培进行充电。100安培的电路不可以以每辆车辆50安培在一次对四辆车辆进行充电，这是因为该电路仅具有总共100安培的充电容量，而四乘以50安培是200安培，这超出了总共100安培的容量。关于515，当时间(t)＝0时，在不考虑任何种类的缓冲的情况下，每个充电系统可以从100安培电路同时向四辆电动车辆供应25安培，而不会超出100安培的装机限制。
如520处所示，为了遵守政府强加的电力法规，每辆车辆可以接收20安培，总共80安培。V5没有请求充电，所以向其分配0安培。为了符合政府法规，没有分配剩下的20安培(即，100减去80)。剩下的20安培在总装机安培与智能分配至各电动车辆的安培量之间提供缓冲。
在525处，时间(t)＝1，电流传感器可以读取到V2和V3正以较高水平进行充电。该信息可以通过充电水平应用专用接口(API)访问。通过示例的方式，V2和V3可以请求优先充电，并因此可以以较高优先级进行充电。较高优先级充电可以意指在时间上较早地和/或以较高的功率水平接收充电。
在530处，时间(t)＝2，车辆V1和V4接近充电循环的结束，因此V1和V4各自均被分配五安培。车辆V2和V3未处于充电循环的结束，因此可以向车辆V2和V3中的每一辆再多分配15安培，每辆总计达35安培。
在535处，时间(t)＝3，可以执行另一次电流汲取读取，并且可以根据该电流汲取读取来确定V1和V4近乎完成充电。继续向V2和V3各自分配35安培，以确保在允许V1和V4安全地完成充电的同时仍然满足电力法规要求。
在540处，时间(t)＝4，可以执行又一次电流汲取读取，从而确定V1和V4完全完成充电。因此，V2和V3各自均可以被分配40安培的经增加充电水平，这仍然符合电力法规要求。在一些实施方案中，假设仍然可以满足法规要求，向V2和V3分配它们的最大充电水平。
功率管理器(例如，图3的305)可以在电动车辆之间智能地分配可分配量的功率，以用于对电动车辆进行充电。可分配量的功率可以是给定位置的装机功率的总量减去缓冲。功率管理器可以根据一组启发式算法在电动车辆之间智能地且不均衡地分配可分配量的功率。例如，在第一时间段期间，功率管理器可以将可分配量的功率的相等的部分分配给电动车辆中的每一辆。在第二时间段期间，功率管理器可以将可分配量的功率的第一部分分配给电动车辆的第一子集。在第二时间段期间，功率管理器可以将可分配量的功率的不同于第一部分的第二部分分配给车辆的第二子集。在第三时间段期间，功率管理器可以将可分配量的功率的不同于第一部分和第二部分的第三部分分配给电动车辆的第一子集。在第四时间段期间，功率管理器可以将可分配量的功率的不同于第一部分、第二部分和第三部分的第四部分分配给电动车辆的第二子集，依次类推。
图6示出了说明根据本发明的实施方案的用于经由智能控制信号来提供智慧型能量配给的另一技术的流程图600。该技术涉及下述方法：使用从电流传感器(例如图3的380)、学习算法(例如在图1的控制逻辑160和/或135内)和/或API所确定的实时或最近充电估计，以例如经由(图1的)网络150来访问基于网络的车辆数据，并且使用这样的数据向一辆或多辆电动车辆分配功率。
该技术可以在605处以确定是否存在用户请求开始。如果在605处不存在用户请求，那么不需要进行智慧型资源分配，因此流程行进至615。否则，如果在605处存在用户请求，那么流程可以行进至610，于其处可以确定是否存在过多用户。确定是否存在过多用户可以是：在考虑到任何缓冲的情况下，确定与目前数量的电动车辆相关联的充电和/或功率需求是否超出了总装机功率和/或安培。如果是(YES)，则意味着充电需求超出了可用功率(例如，总请求安培超出了总装机安培减去缓冲)，那么流程可以行进至620，于其处可以确定充电循环实时需求估计。否则，如果否(NO)，则意味着充电需求未超出可用功率(例如，总请求安培少于总装机安培减去缓冲)，那么流程可以行进至不需要智慧型资源分配的615。
在625处，可以使用上述估计向每辆车辆分配最小估计需求。在630处，根据每辆车辆的最小估计需求，向车辆分配功率。在635处，可以确定是否应当对功率进行重新分配。如果是，则流程可以返回至605，以进行进一步确定和进一步充电。将理解的是，图6的步骤和元素不需要以示出的顺序发生，而相反地可以以不同的顺序发生，或在中间插入步骤，或不具有一些步骤。
图7示出了说明根据本发明的实施方案对车辆充电进行调节的曲线图。该曲线图示出了运行检查循环700。来自电流传感器(例如图3的380)的电流读数720可以用于将车辆充电调节至较低的最大值，而不会抑制电动车辆的充电时间或充电循环。如该实施例所示的，存在两个监控控制的最大充电水平740，它们表示用于两个不同时间的两个不同最大充电水平740。换言之，随着电动车辆的充电沿着电流读数曲线720进行，监控信号控制的最大充电水平740可以逐渐降低。在一些实施方案中，随着电动车辆充电的进行，监控信号控制的最大充电水平740可以递增地降低。可替代地，随着电动车辆充电的进行，监控信号控制的最大充电水平740可以连续地降低。功率管理器(例如图3的305)可以共同地和/或单独地控制每辆在充电的电动车辆随着时间的监控信号控制的最大充电水平。
图8示出了根据本发明的实施方案的包括本地车辆充电网状网络880的多电路多停车层电动车辆充电系统800的框图。公寓大楼或城市停车库具有多个停车层是相当普遍的。停车层通常由较厚的混凝土地板和墙壁分离开，这可能会阻碍无线信号的发送。功率管理器(PM)可以位于每个停车层上。每个PM可以结合到电动车辆供应设备(EVSE)中，或者可以以其他方式与EVSE分离开和/或连接。
例如，PM 820可以位于第1层上，PM 815和PM 810可以位于第2层上，而PM 805可以位于第N层上。将理解的是，任何合适数量的PM和停车层均可以是电动车辆充电网状网络800的一部分。本地短距离无线电动车辆充电网状网络880可以使PM 805、PM 810、PM 815和PM 820互连。换言之，本地车辆充电网状网络880可以使PM 805、PM 810、PM 815和PM 820的短距离无线收发器互连。PM中的每一个可以接收、处理、转发和/或存储由每个PM在本地车辆充电网状网络880上发送的数据包。换言之，PM中的每一个可以接收、处理、转发和/或存储在本地车辆网状网络880上发送的所有数据包。将理解的是，本地短距离无线电动车辆充电网状网络880中可以包括任何合适数量的停车层和PM单元。由于连接至一个节点足以访问整个网络，因此使每个PM的每个短距离收发器(例如840、845、850和855)的有效到达距离延长。换言之，本地电动车辆充电网状网络880中的每个短距离无线收发器(例如840、845、850和855)均“看见”网络中的各节点之间发送的所有包。因此，使每个节点(即PM)的到达距离得以扩展。
该技术在多层车库应用中特别有用，这是因为如上文所提到的，这些环境的自然条件会阻止典型范围的无线信号。PM中之一(例如PM 805)可以包括长距离收发器，诸如蜂窝收发器835，以使短距离无线电动车辆充电网状网络880经由蜂窝连接885连接至互联网。蜂窝连接885可以将蜂窝收发器835连接至蜂窝或无线电塔860，该蜂窝或无线电塔可以连接至互联网。PM 805可以位于适于蜂窝接收的地点，该地点可以是例如多层停车结构的顶层。PM 805的长距离收发器835可以使本地车辆充电网状网络880经由蜂窝连接885连接至远程服务器145。远程服务器145可以提供关于下述项的分析信息：本地车辆充电网状网络880、与车辆充电网状网络880相关联的电动车辆、与车辆充电网状网络880相关联的功率管理器、以及存储在该远程服务器上的信息等。
停车位是由致密材料(诸如水泥和钢铁)构建的，这些致密材料会阻碍常规的无线网络解决方案。这转而又会使常规充电系统或网络的不同部件的协调和通信减少。长距离收发器835可以位于停车结构的在海拔上高于其他层的层上或位于最高层处，使得可以经由蜂窝连接885与蜂窝塔860进行可靠的连接。因此，长距离收发器835可以使本地车辆充电网状网络880经由蜂窝连接885连接至远程服务器145。参照图8，停车结构的第N层在海拔上可以高于该停车结构的第2层，并且该停车结构的第2层在海拔上可以高于该停车结构的第1层。
每个PM(例如805、810、815和820)可以与给定电路(例如825和830)相关联。例如，如图8所示，PM 810、PM 815和PM 820可以与电路830相关联，而PM 805可以与电路825相关联。将理解的是，任何合适数量的PM均可以与给定电路相关联。将理解的是，任何数量的电路均可以与特定位置相关联。在一些实施方案中，关联还可以跨越多个停车层(例如，位于第1层和第2层的PM与电路830相关联)。每个PM可以包括使其意识到其与哪个电路相关联的控制逻辑(例如图1的135)。通过使用拨码开关或可配置设置(诸如存储寄存器)等，可以为PM分配电路或断路器标识符(ID)(例如890)。本地电动车辆充电网状网络880可以共同地意识到哪个PM与哪个电路相关联，并且可以相应地分配电动车辆充电资源和功率水平。
本地电动车辆充电网状网络880可以记录和/或登记(log)系统改变事件898，诸如充电电流水平、电动车辆断开连接、电动车辆连接、充电完成、充电开始以及充电水平等。系统改变事件898可以存储在每个PM上，诸如存储在PM 810的存储单元895中。改变事件可以包括：特定电动车辆的充电电流水平事件；电动车辆与各PM中的特定PM断开连接的事件，和/或电动车辆与各PM中的特定PM连接的事件。改变事件可以包括特定电动车辆的充电完成事件和该特定电动车辆的充电开始事件。
系统改变事件898可以与时间相关联并且被存储为事件历史，该事件历史可以用于基于一组启发式算法来预测未来事件。在一些实施方案中，每个PM的事件历史可以存储在每个PM上。在一些实施方案中，特定PM的事件历史可以仅存储用于该特定PM。本地电动车辆充电网状网络880可以包括学习逻辑部分(例如888)，以从历史中进行学习并预测电动车辆(EV)的未来行为和未来需求。每个PM可以包括学习逻辑部分(例如888)，以学习该特定PM的历史、每个PM的历史和/或相关联EV的历史。学习逻辑部分888可以制定或改善启发式算法892。PM可以使用车辆标志符876(诸如射率ID(RFID)标签和/或近场通信(NFC)标签)来追踪各个电动车辆。PM可以经由本地电动车辆充电网状网络880来追踪各个电动车辆。每个PM可以访问所存储的历史(例如存储在895上的)并应用启发式算法892，以预测特定电动车辆在一天的特定时间和/或基于特定的一天将需要多少电荷。基于用户的通常到达时间、连接时间、充电时间、断开连接时间和/或离开时间，可以对充电进行优先化。由于所有的PM可访问本地车辆充电网状网络880的所有的数据包、改变事件和所存储历史，所以特定电动车辆可以插入PM中的任何一个，并且预测技术仍然可以用于改进特定电动车辆的充电体验。PM可以至少基于即时需求和/或启发式算法892在它们自己之间向每辆电动车辆分配可用功率。PM可以至少基于启发式算法892来提供总充电时间的预测性读出值(例如，电流汲取、充电长度以及在队列中的位置等)。PM可以基于可用于给定电路的总功率来重新配置向每辆电动车辆提供的电荷水平。由于重新配置在时间和/或电动车辆充电协议限制方面是昂贵的操作，所以可以通过依赖预测性启发式算法892来减少对重新配置的需求量。
例如，如果已知特定电动车辆仅在一天的特定时间进行涓流充电，那么可以从开始起，即从该电动车辆插入并请求充电的时间起，就应用涓流充电。通过另一示例，PM可能会确定：在工作日的下午2点，特定电动车辆将需要完全充电。通过又一示例，正因为电动车辆第一个插入与给定电路相关联的给定PM中，所以这并不一定意味着该电动车辆接收完全的或最大的充电功率水平，相反地，基于启发式算法892，该电动车辆可以从开始起接收降低水平的充电功率。
PM可以确定每辆电动车辆在充电循环中所处的阶段，并使用例如上述监控信号来向上或向下调节电流和/或功率水平。充电循环数据可以作为曲线图、日志、改变事件清单等表示并存储在895上和/或远程服务器(例如图1的145)上。PM可以确定当日是工作日还是周末，并且相应地进行调整。启发式算法892还可以用于确定充电中的安全缓冲，并且可以将历史和即时需求考虑在内。例如，启发式算法892可以包括与给定位置的最大装机功率和为了符合政府法规的内置缓冲相关的信息。PM可以向电动车辆所有者提供预测性信息，诸如充电完成时间的估计或充电率的估计等。包括启发式算法、曲线图、日志、改变事件清单、预测性信息等的此类信息可以存储在远程服务器145的数据库155中。电动车辆所有者可以经由移动设备(诸如智能手机或平板电脑(例如894))远程访问此类信息。
特定PM(例如805、810、815和820)可以确定特定电动车辆何时请求充电以及何时接收充电。特定PM可以确定完成充电所需的电荷的量。PM可以分析过去的充电电流或事件。PM可以对监控信号(例如图3的340)进行匹配，以汲取与特定电动车辆的基于启发式算法892的预测性电流汲取相等的电流。在电动车辆请求“正常”最大充电水平但该“正常”最大充电水平由于电路约束而不可获得的事件中，此时PM可以使用启发式算法892来确定低于“正常”最大充电水平的充电水平。“低于正常”的充电水平可以是低于“正常”最大充电水平的充电水平。例如，基于启发式算法892，PM可以使低于正常的充电水平用于对特定电动车辆进行充电。
图9示出了根据本发明的实施方案的包括配给功率管理器(例如PM950和955)的多电路多停车层公寓大楼905的示图，该配给功率管理器用于控制将功率配给至电动车辆(例如电动车辆945)和其他公寓器具(例如灯960)。将理解的是，虽然为了说明示例性的实施方案而参照图9使用了术语公寓大楼，但是不一定与公寓大楼相关联的其他停车结构同样是可适用的并且适于并入本文描述的本发明的不同实施方案中。公寓大楼905可以具有与其相关联的主电源962的线。主电源962可以连接至变压器910。变压器910可以使电源962上接收的电压下降。变压器910可以连接至电力断开单元915。电力断开单元915可以连接至电路控制面板920。电力断开单元915可以使变压器910与电路控制面板920断开或相连接。电路控制面板920可以包括各种子面板(例如925和930)。例如，电路控制面板920可以包括用于向公寓器具(诸如灯960或插头插座972等)提供功率的主面板925。可替代地或另外地，电路控制面板920可以包括用于向电动车辆945提供功率充电的一个或多个子面板930。
该一个或多个子面板930可以包括多个电路(例如电路1和电路2)，其中每个电路关联有断路器(例如断路器935和断路器940)。电路1可以关联于PM的子集，诸如位于停车库的第N层(即LN)上的那些PM。电路2可以关联于PM的不同子集，诸如在大楼905的停车库的第1层(即L1)上的一部分PM和/或第2层(即L2)上的一部分PM。如上面参照图8所描述的，本地电动车辆充电网状网络880可以使整个公寓大楼905和/或相关联停车库982的PM互连，包括与对电动车辆945进行充电相关联的那些PM，以及与对其他器具(诸如灯960)供电相关联或经由插头插座972相关联的那些PM(例如955)。
测量点可以沿着功率供应部件链定位。例如，测量点可以位于与主电源962相关联的965处。测量点可以位于变压器910与断开单元915之间的970处。测量点可以位于断开单元915与电路控制面板920之间的975处，等等。(图8的)本地电动车辆充电网状网络880可以沿着该链监测测量点，并响应于测量来调整功率在整个公寓大楼905的配给。例如，本地电动车辆充电网状网络880可以关于当前消耗功率的总量来监测可用功率的总量。本地电动车辆充电网状网络880可以自动地重新配置由电路控制面板920内的每个电路使用的功率的量。在安装的电路比变压器910可以以同时的方式安全地支持的电路多的情况下，本地电动车辆充电网状网络880可以在不同时间段期间禁止功率去往某些电路而使功率能够去往其他电路。本地电动车辆充电网状网络880可以针对哪些电路得到功率和/或可用于每个电路的功率水平进行分级和优先化。在各个PM层处，本地车辆充电网状网络880内的每个PM可以鉴于本地电动车辆充电网状网络880的当前状态来确定允许特定电动车辆汲取多少功率(例如，基于通过监控信号(诸如图3的340)控制的电流水平)。换言之，鉴于每个电路的功率限制并且鉴于变压器910的功率限制，每个PM可以自己意识到PM网络上的整体功率使用，并且至少基于这样的信息做出自主充电决定。PM还可以依赖于预测性启发式算法(例如图8的892)来在电动车辆和其他公寓器具之间平衡可用功率的配给。
将理解的是，虽然电动车辆充电网络优选地是如本文描述的本地电动车辆充电网状网络880，但该网络也可以以服务器/客户端形式进行配置和/或以主/从形式进行配置。
下面的论述旨在提供可以在其中执行本发明的某些方面的一个或多个合适机器的简要、一般描述。通常，该一个或多个机器包括系统总线，该系统总线附接有处理器、存储器(例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)或者其他状态保留介质、存储设备和单元)、视频接口以及输入/输出接口端口。该一个或多个机器可以至少部分地受控于：来自常规输入设备(诸如键盘、鼠标等)的输入，以及从另一个机器接收的指令、与虚拟现实(VR)环境的交互、生物反馈或其他输入信号。本文所用的术语“机器”旨在宽泛地包括单个机器、虚拟机器或者在通信上耦合的一起操作的机器、虚拟机器或设备的系统。示例性机器包括：计算设备，诸如个人计算机、工作站、服务器、便携式计算机、手持式设备、电话、平板电脑等；以及交通运输设备，诸如私人或公用交通工具，例如汽车、火车、出租车等。
该一个或多个机器可以包括嵌入式控制器，诸如可编程或不可编程的逻辑设备或阵列、专用集成电路(ASIC)、嵌入式计算机以及智能卡等。该一个或多个机器可以利用与一个或多个远程机器的一个或多个连接，诸如通过网络接口、调制解调器或其他通信耦合。机器可以通过物理和/或逻辑网络互连，该物理和/或逻辑网络诸如为内联网、互联网、局域网、广域网等。本领域技术人员理解的是，网络通信可以利用各种无线和/或有线的短距离或长距离载波和协议，包括射频(RF)、卫星、微波、电气与电子工程师协会(IEEE)545.11、光学、红外线、电缆、激光等。
可以参照或结合关联数据来描述本发明的实施方案，该关联数据包括函数、程序、数据结构、应用程序等，当该关联数据被机器访问时，会引起该机器执行任务或者限定抽象数据类型或低层硬件环境。关联数据可以存储于例如易失性和/或非易失性存储器(例如RAM、ROM等)，或存储于其他存储设备和它们的相关联存储媒介，包括硬盘驱动器、软盘、光学存储器、磁带、闪速存储器、记忆棒、数字视频光盘、生物存储器等。关联数据可以以包、串行数据、并行数据、传播信号等形式通过包括物理和/或逻辑网络在内的传输环境传送，并且可以以压缩或加密的格式使用。关联数据可以用在分布式环境中，并且可以在本地和/或远程地存储，以用于机器访问。
已经参照所示实施方案描述和说明了本发明的原理，将认识到的是，可以在不偏离这样的原理的情况下在布置和细节上修改所示的实施方案，并且可以以任何期望的方式组合所示的实施方案。尽管前面的论述集中于特定实施方案，但其他配置也是预期的。特别地，尽管本文使用了诸如“根据本发明的实施方案”等表述，但这些措辞意指大体上参照实施方案的可能性，而非意在将本发明限制为特定的实施方案配置。本文所用的这些术语可以参照能组合到其他实施方案中的相同或不同实施方案。
本发明的实施方案可以包括具有能够由一个或多个处理器执行的指令的非暂态机器可读介质，上述指令包括用以执行本文所述本发明构思的元素的指令。
因此，鉴于本文描述的实施方案的各种置换，该详细描述和所附材料仅意在说明性的，而不应当被视为限制本发明的范围。因此，本发明要求保护的是可以落入所附权利要求的范围和精神内的所有修改及其等同物。

Claims (17)

1.一种电动车辆充电系统，包括：
位于停车结构的第一层的一个或多个第一功率管理器，所述一个或多个第一功率管理器中的每一个包括短距离无线收发器；
位于所述停车结构的第二层的一个或多个第二功率管理器，所述一个或多个第二功率管理器中的每一个包括短距离无线收发器；
位于所述停车结构的第三层的第三功率管理器，所述第三功率管理器包括短距离无线收发器和长距离蜂窝收发器；以及
本地电动车辆充电网状网络，所述本地电动车辆充电网状网络被配置成使所述一个或多个第一功率管理器的所述短距离无线收发器、所述一个或多个第二功率管理器的所述短距离无线收发器和所述第三功率管理器的所述短距离无线收发器互连，
其中，所述第一功率管理器、所述第二功率管理器和所述第三功率管理器中的每一个均被配置成接收由所述第一功率管理器、所述第二功率管理器和所述第三功率管理器中的每一个在所述本地电动车辆充电网状网络上发送的数据包，并且其中，所述第三功率管理器的所述长距离蜂窝收发器被配置成使所述本地电动车辆充电网状网络经由蜂窝连接而连接至远程服务器。
2.根据权利要求1所述的电动车辆充电系统，其中，所述停车结构的所述第三层在海拔上高于所述停车结构的所述第二层，并且其中，所述停车结构的所述第二层在海拔上高于所述停车结构的所述第一层。
3.根据权利要求1所述的电动车辆充电系统，其中，所述第一功率管理器、所述第二功率管理器和所述第三功率管理器被配置成接收、处理和转发由所述第一功率管理器、所述第二功率管理器和所述第三功率管理器在所述本地电动车辆充电网状网络上发送的所述数据包。
4.根据权利要求1所述的电动车辆充电系统，其中，所述第一功率管理器、所述第二功率管理器和所述第三功率管理器包括被配置成存储改变事件的存储单元，并且其中，所述本地电动车辆充电网状网络被配置成在所述第一功率管理器、所述第二功率管理器和所述第三功率管理器之间发送所述改变事件。
5.根据权利要求4所述的电动车辆充电系统，其中，所述改变事件包括以下项中的至少一个：特定电动车辆的充电电流水平；电动车辆与所述第一功率管理器、所述第二功率管理器和所述第三功率管理器中的特定功率管理器断开连接的事件；或者电动车辆与所述第一功率管理器、所述第二功率管理器和所述第三功率管理器中的特定功率管理器连接的事件。
6.根据权利要求4所述的电动车辆充电系统，其中，所述改变事件包括特定电动车辆的充电完成事件或所述特定电动车辆的充电开始事件中的至少一个。
7.根据权利要求4所述的电动车辆充电系统，其中，所述第一功率管理器、所述第二功率管理器和所述第三功率管理器被配置成将所述改变事件的历史存储在所述存储单元中。
8.根据权利要求7所述的电动车辆充电系统，其中，所述第一功率管理器、所述第二功率管理器和所述第三功率管理器被配置成至少基于所述改变事件的所述历史和一组启发式算法来预测未来事件。
9.根据权利要求8所述的电动车辆充电系统，其中，所述一组启发式算法包括给定位置的装机功率的最大量和为了符合政府法规的内置缓冲。
10.根据权利要求8所述的电动车辆充电系统，其中，所述一组启发式算法包括特定电动车辆的正常充电水平和所述特定电动车辆的低于正常的充电水平，并且其中，所述第一功率管理器、所述第二功率管理器和所述第三功率管理器被配置成基于所述一组启发式算法来确定所述特定电动车辆是应当接收所述正常充电水平还是所述低于正常的充电水平。
11.根据权利要求8所述的电动车辆充电系统，其中，所述第一功率管理器、所述第二功率管理器和所述第三功率管理器中的每一个均包括学习逻辑部分，所述学习逻辑部分被配置成制定或改善所述一组启发式算法。
12.根据权利要求1所述的电动车辆充电系统，还包括多个电路，其中，所述第一功率管理器、所述第二功率管理器和所述第三功率管理器中的每一个均包括电路标识符(ID)，所述电路标识符识别所述多个电路中的哪个电路与对应的功率管理器相关联。
13.根据权利要求1所述的电动车辆充电系统，其中，所述第一功率管理器、所述第二功率管理器和所述第三功率管理器被配置成经由所述本地电动车辆网状网络来追踪与多辆电动车辆相关联的对应的多个电动车辆标识符。
14.一种电动车辆充电系统，包括：
一个或多个功率管理器，所述一个或多个功率管理器被配置成对多辆电动车辆进行充电，其中，所述一个或多个功率管理器中的每一个均包括控制逻辑部分，所述控制逻辑部分被配置成经由控制信号来控制所述多辆电动车辆中的每一辆的充电水平，
其中，所述一个或多个功率管理器被配置成：
在第一时间段期间，将可分配量的功率的相等的部分分配给所述多辆电动车辆中的每一辆；
根据在所述第一时间段期间的所述分配，对所述多辆电动车辆进行充电；
在第二时间段期间，将所述可分配量的功率的第一部分分配给所述多辆电动车辆的第一子集；
根据在所述第二时间段期间的所述分配，对所述多辆电动车辆的所述第一子集进行充电；
在所述第二时间段期间，将所述可分配量的功率的不同于所述第一部分的第二部分分配给所述多辆电动车辆的第二子集；
根据在所述第二时间段期间的所述分配，对所述多辆电动车辆的所述第二子集进行充电；
在第三时间段期间，将所述可分配量的功率的不同于所述第一部分和所述第二部分的第三部分分配给所述多辆电动车辆的所述第一子集；
根据在所述第三时间段期间的所述分配，对所述多辆电动车辆的所述第一子集进行充电；
在第四时间段期间，将所述可分配量的功率的不同于所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分的第四部分分配给所述多辆电动车辆的所述第二子集；以及
根据在所述第四时间段期间的所述分配，对所述多辆电动车辆的所述第二子集进行充电。
15.根据权利要求14所述的电动车辆充电系统，其中，所述一个或多个功率管理器被配置成在所述多辆电动车辆之间智能地分配可分配量的功率以用于对所述多辆电动车辆进行充电，其中，所述可分配量的功率是给定位置的装机功率的总量减去缓冲，并且其中，所述一个或多个功率管理器被配置成根据一组启发式算法在所述多辆电动车辆之间智能地且不均衡地分配所述可分配量的功率。
16.根据权利要求14所述的电动车辆充电系统，其中，所述一个或多个功率管理器被配置成：
确定所述多辆电动车辆中的每一辆的正常充电水平；以及
使用所述控制信号为所述多辆电动车辆中的一辆或多辆提供低于正常的充电水平。
17.一种用于针对电动车辆充电智能地配给能量的方法，所述方法包括：
在多个功率管理器的短距离收发器之间发送数据包，所述多个功率管理器被配置成本地电动车辆充电网状网络的一部分；
经由蜂窝连接将所述本地电动车辆充电网状网络连接至远程服务器；
使用所述本地电动车辆充电网状网络，通过所述多个功率管理器智能地且不均衡地将功率分配给多辆电动车辆；以及
通过所述远程服务器提供关于所述本地电动车辆充电网状网络的分析信息，
所述方法还包括：
在第一时间段期间，将可分配量的功率的相等的部分分配给所述多辆电动车辆中的每一辆；
根据在所述第一时间段期间的所述分配，通过所述功率管理器对所述多辆电动车辆进行充电；
在第二时间段期间，将所述可分配量的功率的第一部分分配给所述多辆电动车辆的第一子集；
根据在所述第二时间段期间的所述分配，通过所述功率管理器对所述多辆电动车辆的所述第一子集进行充电；
在所述第二时间段期间，将所述可分配量的功率的不同于所述第一部分的第二部分分配给所述多辆电动车辆的第二子集；
根据在所述第二时间段期间的所述分配，通过所述功率管理器对所述多辆电动车辆的所述第二子集进行充电；
在第三时间段期间，将所述可分配量的功率的不同于所述第一部分和所述第二部分的第三部分分配给所述多辆电动车辆的所述第一子集；
根据在所述第三时间段期间的所述分配，通过所述功率管理器对所述多辆电动车辆的所述第一子集进行充电；
在第四时间段期间，将所述可分配量的功率的不同于所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分的第四部分分配给所述多辆电动车辆的所述第二子集；以及
根据在所述第四时间段期间的所述分配，通过所述功率管理器对所述多辆电动车辆的所述第二子集进行充电。
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