CN107031413A - 住宅和车辆能量系统 - Google Patents

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Abstract

一种住宅和车辆能源系统，所述系统包括：发电机，所述发电机从燃料发电并且还产生热，所述发电机至少暂时地安装至所述车辆；能够拆装的电供给管线，所述电供给管线用于在所述住宅和所述车辆之间沿至少一个方向传输电能，所述电供给管线是能够拆装的以允许所述车辆驶离所述住宅；能够拆装的热供给管线，所述热供给管线用于在所述发电机和所述住宅之间传输热，所述热供给管线是能够拆装的以允许利用所述车辆使所述发电机离开所述住宅；车辆电存储器，所述车辆电存储器允许所述车辆在从所述住宅拆下的情况下经由所述车辆的电驱动马达保持运动；以及控制器，所述控制器调节所述发电机的发电以及热和电的流动。所述控制器执行能源战略。

Description

住宅和车辆能量系统
相关申请
本发明要求递交于2015年12月16日的澳大利亚临时专利申请2015905205的优先权。通过引用将该申请的内容并入本文。
技术领域
本发明涉及用于以有效且节省成本的方式向车辆和住宅提供能量的系统。
背景技术
用于运输物品和乘客的车辆越来越多地仅被由电池组供电的一个或多个电动马达推进。这些车辆通常称作电动车(EV)。对EV所熟知的问题是如果电池组不靠近充电桩处耗尽时，则无法给电池组再充电。这个难题比如下情形难以解决：当传统的内燃机式车辆用尽燃料时；在这种情况下，向抛锚车辆运输一些燃料是可行的。当车辆抛锚时，对驾驶员造成的难题而言，电动车的这个问题通常叫做“里程焦虑”。响应于这个难题，一些车辆装配有里程延长器。这些里程延长器是向装配于车辆的发电机提供动力的小发动机，该小发动机通过诸如柴油、汽油、压缩天然气或液化石油气(LPG)等的传统燃料运行。这种发电机给电池组再充电和/或直接地向车辆的一个或多个电驱动马达提供电力。这些车辆是作为混合动力车辆(具体地，串联式混合动力车辆)而知晓的形式。
典型地，在电网上的充电桩处通过插接车辆给电池组再充电的花费比经由使用诸如汽油或柴油等的燃料的里程延长器发动机进行再充电便宜。因而，典型地，仅在必要时、主要在车辆还在运转且电池放电完毕或低电量时才使用里程延长器发动机。典型地，里程延长器发动机是在奥托循环(或诸如米勒或阿特金森循环等的变型)或狄塞尔循环下运行的内燃机。然而，里程延长器可以是诸如燃气轮机等的其它类型的发动机。该申请还提出了燃料电池，但是在商业上还未常规供应。
在大多数气候下，在诸如冬季和夜晚等的较冷时间，住宅需要空间加热。许多不同类型的能源用于空间加热，诸如天然气、生物质或使用电，通常使用热泵。住宅还普遍具有用于加热卫生用的热水的装置，这通常占住宅的能量使用的一大部分。利用天然气的住宅通常连接至供应网(reticulated supply)。大多数住宅还使用大量的电，用于照明、运行设备以及用于诸如通过使用热泵来加热和制冷。电通常供给自电网，尽管许多住宅现在通过太阳能光伏板补充供电。一些住宅还使用微型的热电共生系统(cogeneration)(通常还叫做热电联产(CHP)系统)。这些热电共生系统利用来自供应网的燃料(典型地，天然气)对燃料电池或诸如内燃机、兰金循环发动机或斯特林循环发动机等的热力发动机提供动力以驱动发电机，由此将燃料中的能量转换成热和电。典型地，热用于空间加热和水加热。电用于家庭消耗，并且典型地，所有超额均被输出到电网。典型地，该热电共生系统非常高效，其中燃料的热值的超过90％(较高的热值)被转换成有用的热或电。在节约能量成本和减少温室气体排放越来越重要的年代，这些系统越来越受欢迎。
因而，拥有里程延长式EV且具有装配于住宅的热电共生系统的家庭具有诸如发动机供能发电机或燃料电池等的两个发电机，一个在EV中，一个在房子中。典型地，当EV停靠住宅处时，无需运行这两个发电机。当EV不在住宅时，通常将没什么人在住宅中，因此对能量的需要降低，由此限制了住宅的热电共生系统的需求。本发明的目的是消除对这两个发电机的需要。
将电网连接至住宅的成本是可观的。除了实际能量消耗的费用以外，典型的电力公司还收取固定或长期成本。还典型地，由住宅拥有者出售给电网的能量以比公司售给家庭的电低的价格售出。通常也存在最初将住宅连接至电网的大量费用。住宅拥有者普遍存在独立于电网以避免这些成本的期望。本发明的进一步目的是无需连接至电网即能满足住宅供能需求，或者至少降低家庭对电网供电的依赖性。
在转到本发明的概要之前，必须理解的是，所提供的现有技术的所有说明仅作为用于解释本发明的内容的背景。不应被认为承认在澳大利亚或其它地方所提及的任何材料是公开或已知的，或者是公知常识的一部分。
发明内容
本发明提供一种住宅和车辆能源系统，所述系统包括：
发电机，所述发电机从燃料发电并且还产生热，所述发电机至少暂时地安装至车辆；
能够拆装的电供给管线，所述电供给管线用于在所述住宅和所述车辆之间沿至少一个方向传输电能，所述电供给管线是能够拆装的以允许所述车辆驶离所述住宅；
能够拆装的热供给管线，所述热供给管线用于在所述发电机和所述住宅之间传输热，所述热供给管线是能够拆装的以允许利用所述车辆使所述发电机离开所述住宅；
车辆电存储器，所述车辆电存储器允许所述车辆在从所述住宅拆下的情况下经由所述车辆的电驱动马达保持运动；以及
控制器，所述控制器调节所述发电机的发电以及热和电的流动；
其中，所述控制器执行能源战略。
本发明还提供一种住宅和车辆能源系统的运行方法，所述方法包括：
由燃料产生电和热；
在所述车辆和所述住宅之间沿至少一个方向传输电能；
从发电机向所述住宅传输热；
在所述车辆中在车辆电存储器中存储电能；以及
由控制器根据能源战略控制电的产生和电和热的流动。
在本发明的优选形式中，所述能源战略是运行成本最小、温室气体排放最小以及热和电的供给相对于车辆和住宅的需求的任意缺欠最小中的一者或多者，或者用电设备、管理机构或能源公共事业要求的以满足他们的目的的任意其它能源战略。另外，期望同时执行多个能源战略时，能够想到的是，可以对一个或多个能源战略进行适当加权，以实现反映使用者优先级的结果。
本发明的系统和方法的主要功能是向车辆的电驱动马达提供能量，并且向住宅提供热和电。不仅传递电而且还传递热的能力提供了对由发电机消耗的燃料非常有效的利用。该热电共生是对燃料特别有效的利用，基于燃料的总热值，通常实现了超过90％的总效率。
本发明的控制器可以包括任意类型的控制器，诸如微型计算机、电子电路、可编程逻辑控制器(PLC)等，在优选形式中，所述控制器接收来自传感器的信息，所述传感器可以包括用于确定所述车辆电存储器中的能源的量、所述住宅所需要的热的量、所述住宅的目前的电负荷以及能够用于所述发电机的燃料的量的传感器。在该优选形式中，所述控制器还可以接收关于所供给的燃料的货币成本的信息。
在本发明的一个形式中，所述控制器位于所述住宅中并且与所述住宅和所述车辆中的传感器通讯。优选地，控制器控制所述发电机何时发电以及所述发电机发电的大小，并且控制所述发电机所发的电被引导以对所述车辆电存储器充电、经由所述电供给管线被引导到所述住宅、还是被引导到所述车辆中的诸如车辆乘员座椅加热器或挡风玻璃除雾器等的用电设备。控制器还可以控制何时将发电机所产生的热供给到住宅以及向住宅供给的热的量。在本发明的另一种形式中，住宅还可以具有电存储器。在这种情况下，控制器还可以控制向住宅电存储器供给多少电。在这种情况下，本说明书中使用的术语“住宅电需求”可以包括住宅电存储器的充电需求。
在本发明的另一形式中，所述控制器位于所述车辆中并且与所述住宅和所述车辆中的传感器通讯。
在本发明的又一形式中，存在分开的控制器，一个在车辆中，一个在住宅中，分开的控制器彼此通讯和协作以履行总的控制功能，该功能是执行一个或多个控制战略。在这方面，控制器(车辆中的控制器或住宅中的控制器或两者)可以被构造成能够与另一控制器和/或传感器远程通讯，诸如经由互联网连接进行通讯，或者在车辆的情况下经由无线连接进行通讯。
控制器还可以直接或间接与使用者通讯，以接收来自使用者的信息、或者向使用者提供信息、或者实现这二者。由使用者提供的信息可以包括使用者对整体控制器战略的偏好，或者包括预期的车辆驶离所述住宅的下一次时间、持续时间以及行驶距离等具体信息。于是，控制器能够使用这些来计划车辆和住宅电存储器的充电量以及待向住宅供给的加热量。
将理解的是，存在本发明的控制器所能执行的许多不同的战略。一个战略是财务成本最小，财务成本最小是指对于使用者为所述住宅和所述车辆供应能源的经济成本最小。在简单的形式中，该战略可以涉及选择是以从供应网到所述住宅的天然气来运行所述发电机，还是以来自存储在所述车辆中的燃料来运行所述发电机，根据使用这些燃料的相对成本。
在本发明的另一形式中，住宅还可以连接至电网，在这种形式中，在电网供电的成本根据时刻的不同而不同的情况下，优选地，所述控制器决定是由电网的电还是来自所述发电机的电来供给所述住宅的电需求和车辆电存储器的充电需求。在这种形式中，所述控制器优选地还决定推迟向非紧急电负载供电，例如推迟住宅电存储器充电，直到电网的电价低，然后利用来自所述电网的电进行该充电。所述控制器还可以推迟发电，直到所述住宅中存在必须满足、否则将通过花费金钱的其它源满足的热负载。
这些类型的战略将对使系统的运行成本最小起作用。在上下文中，术语“使成本最小”是指在系统运行的时间和约束下基于可获得自控制器的知识而可行地尽可能地降低成本。不认为是指可以实现绝对最低成本；诸如如果控制器具有额外的可获得的信息，或者可以根据后续认识改变其运行的话。
在本发明的另一形式中，所述住宅可以包括所安装的太阳能光伏发电板。在这种形式下，所述控制器优选地经由互联网接收天气预报数据，可以利用该数据预测所述太阳能光伏板将在不久的将来产生的电量。所述控制器然后可以评估或计算诸如存储在所述车辆和住宅电存储器中的能源的量、基于过去的运行方案或使用者的输入在不久的将来可能的车辆能源需要、和/或可能的住宅电需要等的其它信息，然后决定是否应当通过运行所述发电机来供电
本发明的控制器可以执行的替换战略为温室气体最小。虽然还有其他与温室效应有关的气体，诸如甲烷，但在本文中温室气体主要为二氧化碳(CO2)的排放。然而，温室效应通常是参考等量的CO2，其为CO2当量或简单的CO2e。通过发电机的燃料消耗将导致已知数量的CO2e的排放。来自电网的电的购买也具有与其相关的已知数量的CO2e排放。除了来自发电机供给的热以外的住宅加热的来源也将具有已知的CO2e排放。
在优选形式中，控制器由此优选地用于供给住宅加热或住宅电需求，车辆电存储器充电需求，利用相关的最低CO2e排放的能源。这可以指例如通过控制器延迟供热到住宅热水存储箱直到车辆返回住宅，使得来自发电机的热能够用于此，同时将来自发电机的电用于对车辆电存储器再充电或其他用电需求。在该形式中，控制器将计算出这比以任何其他可行的方式满足热水加热需求和电需求产生较低的总CO2e排放。在这种情况下，提供到控制器的车辆到住宅可能的到达时间的信息也可以是通过控制器做出处理的决定的关键。该到达时间信息可以与控制器经由互联网以无线的方式通信，或者从控制器可得到的过去的行为进行评估，或者所有上述的组合。
在成本和温室气体最小战略中，控制器优选地还视图延迟运行发电机，并且最大限度地利用太阳能光伏板产生电，这是由于该电不具有经济成本和CO2e排放。
在上述使温室气体排放最小的控制器战略中，术语“最小化温室气体排放”是指基于系统运行时和限制下控制器的可获得认知而尽量实际地减低与系统相关的总排放。不是指可实现的绝对最低排放，诸如，如果控制器具有可获得的附加信息或其运行可以因后期的认知而改变。
本发明的发电机可以包括消耗燃料产生电的任意形式的设备，并且包括诸如燃料电池、驱动交流发电机的内燃机以及驱动交流发电机的斯特林循环发动机等的设备。通过发电机产生的电可以为几种不同的形式，诸如在一个或多个相位的交流电(AC)或直流电(DC)以及任意电压电平。
类似地，车辆和住宅之间的电能的传输可以以任何形式出现，该形式可以与通过发电器产生的不同。如本领域技术人员能够很好理解的，这种形式的改变可以通过适当的转换器产生，并且可以出于方便的原因而进行改变，原因诸如是使导电体的尺寸最小化，或诸如降低电压的安全原因。
本发明的电供给管线利于本发明的住宅和车辆之间的该电传输，并且能够采用电线、电缆或本领域技术人员已知的其他导体的形式。对于管线的部分或所有长度，也可以不借助电线或导体来完成。这种无线传输可以是交流电形式的电的电感或电容传输。实际上，被构造成提供电的电感或电容传输的电供给管线中的无线链接(wireless link)可以提供拆分车辆和住宅之间的电供给管线的能力。可选地，可以通过更方便的电连接器提供本发明的电供给管线的拆分，诸如由具有机械配合的销和插孔的插头和插座构成的电连接器。
应当注意的是，本发明的文中的术语“管线”被用于最广泛的理解，即，传导某物的部件。实际上，该术语可以包括诸如运载液体的管的部件，但是还可以包括无材料形式的部件，诸如用于传播无线电信号的部件。单数和复数之间也不存在区别，在传播需要在多于一个的方向传输以产生传播效果或需要多于一个的传输路径的情况下，还可能称作单数的管线。
本发明的通过发电机消耗的燃料可以是诸如氢气、汽油、乙醇、柴油、天热气、液化石油气和丁烷的一种或多种燃料。燃料可以是从车辆的存储器或住宅源或该两者供给到发电机的燃料。住宅燃料源可以是周期性再填充(在某些实施方式中通过存储在车辆的燃料补给)的燃料存储容器或可以是诸如天然气供给干线的供应网。在这方面，假想在本发明的一种形式中，控制器能够被构造成控制车辆燃料存储器和住宅燃料存储器(往返)之间的燃料流动，包括经由供应网，以便根据存在水平、需求水平、实际和预定使用以及燃料成本等控制在车辆和住宅两者中的燃料存储水平。
在本发明的一种形式中，发电机可以是车辆的一部分，但是可以从车辆移除并且可以连接到住宅，诸如出于在车辆从住宅驶离时供电给住宅的目的。在本发明的该形式中，供给到发电机的燃料还可以是位于发电机的燃料存储容器。
本发明的可拆卸热供给管线能够采取多种形式。在一种形式中，发电机产生热废气并且热供给管线具有将热气传送到住宅的管，在住宅能够在气体被排放到环境之前从气体提取热。优选地，管具有诸如螺纹联接的连接器，车辆能够易于从其接口分离以允许车辆从住宅驶离。
在另一种形式中，热供给管线是允许液体或液体-蒸气混合物从发电机流到住宅的一对管，其中在液体或液体-蒸气混合物返回发电机之前能够从中提取热，接着另外的热能能够导入发电机。这通常被称作“闭环”系统。该对的两个管优选地具有允许其被拆卸以允许车辆从住宅驶离的特征。这些可以采用速卸接合的形式，该形式在防止流体从拆卸的管端溢出的状态下提供快度和方面的拆卸。
在另一种形式中，热供给管线可以是具有高度挠性的软管，以便需要在连接到住宅时适应车辆空间位置的各种变化。
在另一种形式中，热供给管线包括不同管线的组合；一个用于传输热流体，使热流体在被排放到环境之前在住宅从热流体提取热，一对或多对管线，其被构造成如前所述的闭环热传输系统。
本发明上述提到的车辆和住宅的电存储器可以具有任何类型的电化学电池，或串联、并联电连接配置的多个电化学电池，或以上的组合以形成电池组。电化学电池可以使用多个不同的化学组合，诸如通常所指的锂离子电池、镍金属氢化物电池、铅酸电池等。在本发明的另一形式中，车辆和住宅电存储器可以是超级电容；电容能在延长的时期以较小的损失存储电能。在另一种形式中，车辆和住宅电存储器可以是流电池，其中在两个液体电解质流之间发展电势。
附图说明
已简单说明了本发明的总体概念，现在将说明本发明的几个优选实施方式。然而，将理解的是以下说明不限于上述说明的概论。
在图中：
图1是根据本发明的优选实施方式的示意图。
图2是根据本发明的第二优选实施方式的示意图。
图3是根据本发明的第三优选实施方式的示意图。
图4是根据本发明的第四优选实施方式的示意图。
图5是根据本发明的第五优选实施方式的示意图。
图6a、6b、6c和6d是根据本发明的第六优选实施方式的示意图。
具体实施方式
参照图1，本发明的第一实施方式包括车辆1和住宅2，车辆1能够经由连接器70连接到住宅2。连接器70允许住宅2和车辆1之间的管线被连接，这些管线具有废气管线72、电管线71、控制信号管线73和燃料管线74。连接器70提供适当的连接部，例如，诸如电供给管线71和控制信号管线73的电管线用的电插头和匹配的插座。连接器70还提供用于诸如燃料管线74的流体管线的适当连接部。
对于在断开处不期望具有流体的损失或溢出的流体，这些连接部可以采用“速卸接合”连接器对的形式，其集成有在两侧密封管线的弹簧阀。这些对本领域的技术人员是众所周知的。当管线在连接器70处断开时，连接器70分成两个配合的部件或一对部件，其特征在于在各部件上的各管线用的配合连接部。在另一种形式中，连接器70可以是几个分开的连接器对，而不是一个组合的连接器对组。
仍然参照图1，车辆1包含用于存储燃料的燃料箱10，燃料经由燃料供给管线12供给到热力发动机14。热力发动机14是内燃机，诸如以奥托循环、狄塞尔循环、米勒循环或阿特金森循环运行的发动机。在另一种形式中，热力发动机14可以是外燃机，诸如以兰金或斯特林循环运行的燃气轮机或发动机。
热力发动机14向交流发电机(alternator)16提供机械能，交流发电机16产生电力，热力发动机14和交流发电机16一起包括发电机。如上所述，发电机可以替换地采用燃料电池的形式，燃料电池将燃料中的化学能直接转换为电，避免机械能的干预步骤。
交流发电机16能够在诸如通过整流器(未示出)从AC到DC的第一次适当转换后经由管线(未示出)将电提供到车辆1的车辆电池组11的形式的车辆电存储器，并且经由电供给管线71将电提供到住宅2。车辆电池组11能够是诸如锂离子、铅酸或镍金属氢化物的任何类型的电化学电池。可替换地，车辆电池组11可以是超级电容。
热力发动机14产生含有明显量热能的废气。该废气通过热供给管线72到达住宅2的热交换器21，热交换器21将热传递到通过泵41循环流体的流体回路。流体能够将热传输到热水存储箱30和空间加热系统40。
提供到热水存储箱30和空间加热系统40的热量依赖于阀42的位置，阀42的位置由住宅控制器13响应于热水存储箱30和空间加热系统40对热的需求而进行控制。这可以通过本领域技术人员公知的传感器或温控器(图中未示出)而与住宅控制器13进行通讯。冷却后的废气通过烟道20排出到环境。热供给管线72可以是适于在高温条件下运行的软管或管，并且优选地具有护套，该护套的材料提供了对来自管线72的热损失的良好抗性。
从车辆1经由电供给管线71供给到住宅2的电可以被存储在诸如住宅电池组50等的住宅电存储器中。管线71可以是具有由诸如铜或铝等的材料制成的导电芯和具有高电阻的材料的护套的缆线。于是，可以在来自住宅电池组50的电经过变流器51以转换成典型期望的交流电(AC)模式之后在住宅2中使用。住宅电池组50可以是诸如锂离子、铅酸或镍金属氢化物等的任意种类的电化学电池。可选地，住宅电池组50可以是超级电容。
当车辆1经由连接器70安装到住宅2时，热力发动机14能够利用来自车辆燃料箱10或来自住宅燃料供给部的燃料运行，该住宅燃料供给部在连接点60处进入住宅并且经由管线74流到车辆1。在优选的形式，车辆燃料箱10用于存储汽油或柴油燃料，经由连接点60供给的燃料是天然气，热力发动机14被构造成使得其能够在任意燃料下运行。
如前所述地，在另一形式，发电机采用燃料电池的形式。在这种形式，在车辆燃料箱10中存储的燃料可以是氢气并且可以在车辆可以经常路过的分配器处再充填。采用这种形式，经由连接部60供给至住宅2的燃料可以是天然气，该天然气由位于住宅2或车辆1的合适的重整器(未示出)重整成氢气，使得燃料电池基于车辆燃料供给或住宅燃料供给来运转。
当车辆1连接到住宅2时，这通过通信线路15和传感器(未示出)与车辆控制器12a和住宅控制器13进行通信。通信线路15可以采用有线的或无线的线路的形式。于是，控制器12a、13将共同地确定热力发动机14是否应当运行以满足车辆1或住宅2中的能源需要。这些需要可以包括再充电车辆电池组11的需要、在热水存储箱30中加热水的需要、充电住宅电池组50的需要和在住宅2中提供空间加热的需要中的一种或多种需要。
通过车辆控制器12a典型地与住宅控制器13联合确定选择来自箱10的燃料或来自连接点60的燃料作为待使用的燃料。控制器12a、13将基于包括但不限于以下参数中的一个或多个来确定将使用哪种燃料：使用者偏好、燃料的相对成本、由可替代燃料的使用所产生的温室气体排放量以及在燃料箱10中残留的燃料量。使用者偏好可以经由合适的用户接口(未示出)和诸如电线、无线电连接或互联网等的合适的通信手段输入到控制器12a或控制器13。类似地，使用者偏好或诸如期望的住宅空间温度、车辆电池组10和住宅电池组50的期望的充电等级等的其它输入也可以被通信到控制器。
当通过使连接器70断开连接而从住宅2拆卸车辆1时，车辆1能够利用通过车辆电池组11提供的能源而在其电驱动马达(未示出)的影响下行驶。如果车辆电池组11中充电不足，则能够使用来自燃料箱10的燃料使热力发动机14运转。在这种情况下，可以使用热来加热成员空间或车辆系统，诸如在车辆电池组11冷的情况下加热该车辆电池组11或者排出到环境。来自热力发动机14的废气经由合适的出口(未示出)被排出到环境。
当车辆1从住宅2拆卸时，在住宅中的电供给可以经由变流器51通过来自住宅电池组50的供给来维持。
在图2中示出了第二优选实施方式。本实施方式与第一实施方式类似(因而使用了相同的附图标记用于类似的方面)，但是本实施方式与第一实施方式的不同之处在于其在车辆1和住宅2之间具有附加热传输管线以提供流体回路75，该流体回路将来自热力发动机14的热经由热交换器80传输到住宅2。
第二实施方式的流体回路75能够传输来自热力发动机14的冷却套的热并且将典型地使用一般包括在热力发动机14的热力发动机冷却系统内的泵以通过回路75使流体循环。
第二优选实施方式还包括在住宅2中的热存储器100。阀42能够将热引导到该热存储器100以存储热用于后来使用。该热存储器100包括需要时将热传输到住宅空间加热系统40或传输到热水存储器30的部件(未示出)。这确保了能够在通过在连接器70处断开连接而使车辆1从住宅2拆卸时为住宅2提供加热。热存储器100可以包含具有高比热容的物质或在温度变化最小的情况下提供大量热存储的相变材料。
第二优选实施方式还包括光伏太阳能板90以发电。这种电可以存储在住宅电池组50中或者经由变流器51直接在住宅2中使用。这种电还可以经由管线71传输到车辆1以对车辆电池组11进行再充电。
图3中示出了第三优选实施方式。本实施方式与第一实施方式类似(因而使用了相同的附图标记用于类似的方面)，但是本实施方式与第一实施方式的不同之处在于住宅2经由连接部110连接到电网。该连接部110在车辆1被拆卸时或者在交流发电机16未输送足够的电以满足住宅2的需要时向住宅2供给电。
在第三实施方式中，由于提供了来自电网连接部110的电而消除了对住宅电池组50的需要，使得不使用在第一实施方式和第二实施方式中使用的住宅电池组50。然后，在另一形式中，住宅电池组50仍然能够与电网连接部110联合装配，这将使得能够在诸如电网电力便宜的白天的时间等的适当的时间存储电网电力。能够使用来自电网连接部110或住宅电池组50的电以经由管线71将电供给到车辆2来对车辆电池组11进行再充电。
在图4中示出了第四优选实施方式。本实施方式与第一实施方式类似(因而再次使用了相同的附图标记用于类似的方面)，但是本实施方式与第一实施方式的不同之处在于住宅2不具有专门的燃料供给(在其它实施方式中示出为线路60)。从车辆燃料存储箱10供给用于热力发动机14的运行的所有燃料。在住宅2为了诸如烹饪等目的而需要燃料的情况下，在本实施方式中，可以经由合适的管线(未示出)经由连接器70从车辆燃料箱10供给这种燃料。
图5中示出了第五优选实施方式。本实施方式与第一实施方式类似(因而使用了相同的附图标记用于类似的方面)，但是本实施方式与第一实施方式的不同之处在于车辆1包括燃料转换阀120。该阀120使得燃料能够从住宅2被引导到车辆1的燃料存储箱10以及被引导到热力发动机14。阀120还允许燃料被从燃料箱10引导到热力发动机14。
增加该阀120允许车辆的燃料箱10被经由连接部60供给的住宅燃料供给再充填。这在从网状(reticulated)住宅供给获得的燃料的成本比容易获得的车辆的传统再填充燃料的成本低的情况下是使用者所期望的。理想地响应于诸如用于需求、燃料的成本和箱10中的燃料的量等的参数通过控制器12a控制燃料转换阀。
在图6a、图6b、图6c和图6d中示出了第六优选实施方式。本实施方式与第一实施方式类似(因而使用了相同的附图标记用于类似的方面)，但是本实施方式与第一实施方式的不同之处在于此处的由模块300构成的发电器(electricity generator)能够在住宅2和车辆1之间传输，该模块300包含热力发动机14、交流发电机16和燃料箱10。
在诸如当使用者希望使用车辆来短途旅行而车辆电池组的充电充足，或者其它充电部件可用，并且使用者还希望维持对住宅加热等的情况下，能够从车辆1移除模块300并且将模块300载置(docked)到住宅2。在图6b和图6d中在住宅载置位置示出了模块300。当模块300被载置到住宅2时，热力发动机14能够基于来自燃料箱10的燃料或者来自经由连接部60供给的住宅燃料供给的燃料运行。
图6a示出了本发明的第六实施方式，其中模块300载置到车辆1且经由连接器对半部210a和210b连接到住宅2。连接器对半部210a/210b连接与之前的实施方式所示的那些管线类似的管线(在该图中没有附图标记)以承载电、热、燃料和控制信号。当使用者希望使用车辆1以行驶远离住宅2且期望具有车载发电器以便具有车辆电池组11存储的电所提供的范围额外的范围时，如图6c所示，连接器半部210b从连接器半部210a断开连接并且缩回到车辆1中。于是，车辆1处于准备好行驶远离住宅2的状态。
假设使用者期望使用车辆1远离住宅2进行旅行且不期望具有模块300的范围延续能力，则如图6b所示地能够将模块300载置到住宅。该图示出了与之前的实施方式中示出的管线类似的用于传输在模块300与车辆1之间连接的控制信号和电的管线(在该图中没有附图标记)。这允许模块300与车辆1之间进行电传输以便从模块300对车辆电池组11进行再充电或者将来自车辆电池组11的电供给到住宅2。
当使用者决定行驶远离住宅2时，如图6d所示，连接器半部200a和200b分离且连接器半部200b缩回到模块300。于是，车辆1处于准备好行驶远离车辆2的状态。
模块300可以采用包括插入到腔或者以其它方式固定到车辆1的封装部的多种形式，或者可选地采用在车辆1后方牵引且能够在载置到住宅2时被拆卸的挂车(未示出)的形式。
最后，可以存在同样也在本发明的范围内的对此处已经说明的构造进行的其它变更和变型。

Claims (49)

1.一种住宅和车辆能源系统，所述系统包括：
发电机，所述发电机从燃料发电并且还产生热，所述发电机至少暂时地安装至所述车辆；
能够拆装的电供给管线，所述电供给管线用于在所述住宅和所述车辆之间沿至少一个方向传输电能，所述电供给管线是能够拆装的以允许所述车辆驶离所述住宅；
能够拆装的热供给管线，所述热供给管线用于在所述发电机和所述住宅之间传输热，所述热供给管线是能够拆装的以允许利用所述车辆使所述发电机离开所述住宅；
车辆电存储器，所述车辆电存储器允许所述车辆在从所述住宅拆下的情况下经由所述车辆的电驱动马达保持运动；以及
控制器，所述控制器调节所述发电机的发电以及热和电的流动；
其中，所述控制器执行能源战略。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述能源战略是运行成本最小、温室气体排放最小以及热和电的供给相对于车辆和住宅的需求的任意缺欠最小中的一者或多者，或者是用电设备、管理机构或能源公共事业要求的以满足他们的目的的任意其它能源战略。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，期望同时执行多个能源战略，对一个或多个能源战略进行加权以实现反映使用者优先级的结果。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，所述控制器接收来自传感器的信息，所述传感器包括用于确定所述车辆电存储器中的能源的量、所述住宅所需要的热的量、所述住宅的目前的电需求以及能够用于所述发电机的燃料的量的一个或多个传感器。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述控制器还接收关于所供给的燃料的货币成本的信息。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述控制器位于所述住宅中并且与所述住宅和所述车辆中的传感器通讯。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述控制器位于所述车辆中并且与所述住宅和所述车辆中的传感器通讯。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，一个控制器位于所述车辆中，并且一个控制器位于所述住宅中，所述控制器彼此通讯并合作以进行整体控制功能，其中该整体控制功能用于执行一个或多个控制战略。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的系统，其特征在于，控制器控制所述发电机何时发电以及所述发电机发电的大小，并且控制所述发电机所发的电是被引导以对所述车辆电存储器充电、还是经由所述电供给管线被引导到所述住宅、还是被引导到所述车辆中的诸如车辆乘员座椅加热器或挡风玻璃除雾器等的用电设备。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，控制器还控制何时从所述发电机向所述住宅供给热以及从所述发电机向住宅供给的热的大小。
11.根据权利要求9或10所述的系统，其特征在于，控制器还直接或间接与使用者通讯，以接收来自使用者的信息、或者向使用者提供信息、或者实现这二者。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，由使用者提供的信息包括使用者对整体控制器战略的偏好，或者包括预期的车辆驶离所述住宅的下一次时间、持续时间以及行驶距离的具体信息。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的系统，其特征在于，所述战略是运行成本最小，运行成本最小是指对于使用者为所述住宅和所述车辆供应能源的经济成本最小。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述经济成本最小包括根据使用这些燃料的相对成本来选择是以从供应网到所述住宅的天然气来运行所述发电机，还是以来自存储在所述车辆中的燃料来运行所述发电机。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的系统，其特征在于，住宅连接至电网，所述控制器决定是由电网的电还是来自所述发电机的电来供给所述住宅的电需求和车辆电存储器的充电需求。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述控制器还决定推迟向非紧急电负载供电，例如推迟车辆电存储器充电，直到电网的电价低，然后利用来自所述电网的电进行该充电。
17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述控制器还推迟发电，直到所述住宅中存在必须满足、否则将通过花费金钱的其它源满足的热负载。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的系统，其特征在于，所述住宅包括太阳能光伏发电板，所述控制器接收天气预报数据以预测所述太阳能光伏板将在不久的将来产生的电量。
19.根据权利要求18所述的系统，其特征在于，所述控制器访问存储在所述车辆电存储器中的能源的量、基于过去的运行方案或使用者的输入在不久的将来可能的车辆能源需要、和/或可能的住宅电需要，然后决定是否应当通过运行所述发电机来供电。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的系统，其特征在于，所述控制器动作以使用相关的CO2排放最低的能源来供给住宅的热或电需求以及电存储器的充电需求。
21.根据权利要求20所述的系统，其特征在于，通过所述控制器推迟向住宅热水存储箱的热供给，直到所述车辆返回所述住宅，使得来自所述发电机的热能够用于所述住宅热水存储箱，而来自所述发电机的电被用于给所述车辆电存储器再充电或者其它电需求。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的系统，其特征在于，所述发电机是所述车辆的一部分，但是能够从所述车辆移除并且能够连接至所述住宅，以用于在所述车辆驶离所述住宅时向所述住宅供电。
23.根据权利要求1至22中任一项所述的系统，其特征在于，所述热供给管线是允许液体或者液体-蒸汽混合物从所述发电机向所述住宅流动的采用一对管的形式的闭环系统，其中在返回至所述发电机之前能够从所述热供给管线提取热，然后另外的热能能够被引入所述发电机。
24.根据权利要求23所述的系统，其特征在于，所述热供给管线包括一个用于传输热流体的管线和构成所述闭环系统的一对或多对管的组合，在来自所述热流体的热被排放至环境之前在房屋处被提取。
25.根据权利要求1至24中任一项所述的系统，其特征在于，燃料被从车辆的存储器或者从住宅的燃料源或者从二者供给至所述发电机，住宅燃料源为供应网或通过来自存储于所述车辆的燃料或者来自诸如供应网等的外部燃料源的补给而周期性地再填充的燃料存储容器。
26.根据权利要求25所述的系统，其特征在于，控制器被构造成控制在所述车辆燃料存储器和所述住宅燃料存储器之间(往返)的燃料流动，包括经由供应网的燃料流动，以控制所述车辆燃料存储器和所述住宅燃料存储器中的燃料存储水平。
27.一种住宅和车辆能源系统的运行方法，所述方法包括：
由燃料产生电和热；
在所述车辆和所述住宅之间沿至少一个方向传输电能；
从发电机向所述住宅传输热；
在所述车辆中在车辆电存储器中存储电能；以及
由控制器根据能源战略控制电的产生以及电和热的流动。
28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述能源战略是运行成本最小、温室气体排放最小以及热和电的供给相对于车辆和住宅需求的任意缺欠最小中的一者或多者，或者是用电设备、管理机构或能源公共事业要求的以满足他们的目的的任意其它能源战略。
29.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，期望同时执行多个能源战略，对一个或多个能源战略进行加权以实现反映使用者优先级的结果。
30.根据权利要求27至29中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括所述控制器接收来自传感器的信息以确定所述车辆电存储器中的能源的量、所述住宅所需要的热的量、所述住宅的目前的电负载和/或能够用于所述发电机的燃料的量。
31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，所述方法还包括所述控制器接收关于所供给的燃料的货币成本的信息。
32.根据权利要求27至31中任一项所述的方法，其特征在于，所述控制器位于所述住宅中并且与所述住宅和所述车辆中的传感器通讯。
33.根据权利要求27至31中任一项所述的方法，其特征在于，所述控制器位于所述车辆中并且与所述住宅和所述车辆中的传感器通讯。
34.根据权利要求27至31中任一项所述的方法，其特征在于，一个控制器位于所述车辆中，并且一个控制器位于所述住宅中，所述控制器彼此通讯并合作以进行整体控制功能，其中该整体控制功能用于执行一个或多个控制战略。
35.根据权利要求32至34中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括控制所述发电机何时发电以及所述发电机发电的大小，并且控制所述发电机所发的电是被引导以对所述车辆电存储器充电、还是经由所述电供给管线被引导到所述住宅、还是被引导到所述车辆中的诸如车辆乘员座椅加热器或挡风玻璃除雾器等的用电设备。
36.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，所述方法包括控制何时从所述发电机向所述住宅供给热以及从所述发电机向所述住宅供给的热的大小。
37.根据权利要求35或36所述的方法，其特征在于，控制器还直接或间接与使用者通讯，以接收来自使用者的信息、或者向使用者提供信息、或者实现这二者。
38.根据权利要求37所述的方法，其特征在于，由使用者提供的信息包括使用者对整体控制器战略的偏好，或者信息包括预期的车辆驶离所述住宅的下一次时间、持续时间以及行驶距离。
39.根据权利要求27至38中任一项所述的方法，其特征在于，所述战略是运行成本最小，运行成本最小是指对于使用者为所述住宅和所述车辆供应能源的经济成本最小。
40.根据权利要求39所述的方法，其特征在于，所述经济成本最小包括根据使用这些燃料的相对成本来选择是以从供应网到所述住宅的天然气来运行所述发电机，还是以来自存储在所述车辆中的燃料来运行所述发电机。
41.根据权利要求27至40中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括将所述住宅连接至电网并且控制是由电网的电还是来自所述发电机的电来供给所述住宅的电需求和车辆电存储器的充电需求。
42.根据权利要求41所述的方法，其特征在于，所述方法还包括推迟向非紧急电负载供电，例如推迟车辆电存储器充电，直到电网的电价低，然后利用来自所述电网的电进行该充电。
43.根据权利要求42所述的方法，其特征在于，所述方法还包括推迟发电，直到所述住宅中存在必须满足、否则将通过花费金钱的其它源满足的热负载。
44.根据权利要求27至43中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括为所述住宅增加太阳能光伏发电板，并且为控制器提供天气预报数据以预测所述太阳能光伏板将在不久的将来产生的电量。
45.根据权利要求44所述的方法，其特征在于，所述方法包括所述控制器访问存储在所述车辆电存储器中的能源的量、基于过去的运行方案或使用者的输入的在不久的将来可能的车辆能源需要、和/或可能的住宅电需要，然后决定是否应当通过运行所述发电机来供电。
46.根据权利要求27至41中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用相关的CO2排放最低的能源来供给住宅的热或电需求以及车辆电存储器的充电需求。
47.根据权利要求42所述的方法，其特征在于，推迟向住宅热水存储箱的热供给，直到所述车辆返回所述住宅，使得来自所述发电机的热能够用于所述住宅热水存储箱，而来自所述发电机的电被用于给所述车辆电存储器再充电或者其它电需求。
48.根据权利要求27至47中任一项所述的方法，其特征在于，燃料被从所述车辆的存储器或者从住宅的燃料源或者从二者供给至所述发电机，住宅燃料源为供应网或通过来自存储于车辆的燃料或者来自诸如供应网等的外部燃料源的补给而周期性地再填充的燃料存储容器。
49.根据权利要求48所述的方法，其特征在于，控制器被构造成控制在所述车辆燃料存储器和所述住宅燃料存储器之间(往返)的燃料流动，包括经由供应网的燃料流动，以控制所述车辆燃料存储器和所述住宅燃料存储器中的燃料存储水平。
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