CN109866646A - 用于对电动车辆充电的充电站及用于授权使用电动车辆充电站的预充电测试的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于对电动车辆充电的充电站，充电站包括向电动车辆上的一个或多个储能装置提供再充电电力的电源，以及控制从电源对电动车辆的能量传送的充电装置。充电装置向电动车辆的车辆控制电路提供控制导频信号，其中车辆控制电路在电动车辆连接到充电站时接收到控制导频信号。充电装置在电动车辆连接到充电站时测量控制导频信号的电压电平；基于控制导频信号的测得的电压电平执行选定预充电测试例程；并且在符合所执行的选定预充电测试例程时，启用从电源对电动车辆的充电。本发明还提供一种用于授权使用电动车辆充电站的预充电测试的方法。

Description

用于对电动车辆充电的充电站及用于授权使用电动车辆充电 站的预充电测试的方法

技术领域

本发明的实施例大体上涉及电动车辆充电，并且更确切地说，涉及用于避免电动车辆充电站的误用的系统和方法。所述充电站执行预充电测试程序以提供适应不同类型电动车辆，同时满足预期安全性和效率标准的灵活充电授权。

背景技术

电动车辆，包括电动车辆和插电式混合动力电动车辆(plug-in hybrid electricvehicle)为城市交通提供零排放或低排放解决方案，并且未来有望逐步取代内燃机车辆成为主要运输方式。电动车辆包括由储能装置例如电池提供动力的电动机。当车辆运行时，包括在其中的储能装置耗尽。储能装置通常由电动车辆供电设备(EVSE)或“充电站”再充电，以能够进一步使用车辆，其中这种EVSE或充电站设计成在连接到车辆时对储能装置充电。

众所周知，充电站按照统一标准(即，国际电工委员会(IEC)标准)设计，其中加入了防止充电站被用于向符合要求的电动车辆以外的任何其他对象供应电力的特征。应用于充电站中以防止其误用的一种这样的特征或测试是导频二极管测试，导频二极管测试与包括在电动车辆4中的控制导频电路(pilot circuit)2中的导频二极管D交互并且对其进行检查，如图1所示，以确定车辆是否符合规定标准。检查该二极管D的存在是可以用于防止充电站6的误用，或者在充电插头弄湿(例如，放置在地面上的水坑中)时防止充电站意外通电的一种方法。

应用于充电站中以防止其误用的另一个特征或测试是定序测试(sequencingtest)，所述测试可以独立于导频二极管测试单独使用或与其组合使用。定序测试提出开始充电所必须满足的规定事件/条件序列，其中序列通常进行如下：状态A(电动车辆未连接到充电站)→状态B(电动车辆连接到充电站，但没有准备好充电)→状态C(电动车辆连接到充电站并且准备好充电)。状态B的一个示例是充电站需要先授权(例如，RFID或移动应用程序授权)才能允许充电但尚未获得这种授权，从而例如，充电站不振荡控制导频信号。在状态C中，充电站获得允许充电的授权并且已经启用充电，例如产生振荡导频信号，振荡导频信号被提供给控制导频电路2并且使控制导频电路中的开关S2闭合，如图1所示。

尽管许多充电站通常在启用对电动车辆的充电之前采用导频二极管测试和定序测试这两者，但是应认识到，在某些情况下，执行这两个测试对于启用充电而言不是必需的。也就是说，IEC标准规定抽取电流小于16A的较小型电动车辆利用“简化的控制导频电路”例如图2所示的简化控制导频电路，其中包括导频二极管，但不包括图1所示的开关S2。对于这种车辆，不需要执行定序测试，从而可以替代地执行“简化充电”。为了考虑到执行这种简化充电的可能性，充电站被设计成允许设备所有者将配置选择安装在EVSE上。尽管这种配置最初限于简化充电，但随着时间的推移，配置选择被扩展成不仅允许禁用定序测试，而且允许禁用导频二极管测试。也就是说，充电站的设计使充电站所有者可以选择使用两个测试中的哪个测试。因此，在一种配置中，充电站将运行导频二极管测试但不运行定序测试(即，简化充电)，而在另一种配置中，充电站将跳过导频二极管测试但执行/运行定序测试。

尽管充电站的所有者所实施的配置对于充电站被反复用于仅对单个车辆充电的环境和情况(即，个人或住宅用途)是可行的，但是应认识到，当充电站是公共充电站时，这种配置可能存在问题并且/或者低效。也就是说，由于公共充电站被许多不同类型的车辆(即，需要标准充电的车辆以及仅需要简化充电的车辆这两者)使用，因此充电站无法简单地配置一次并且保留在此配置下，因为某些车辆将不符合所采用的测试，并且将无法使用充电站为其车辆再充电，因为充电站被配置成提供简化充电，而仅运行导频二极管测试将无法提供更高的电流充电。尽管对频繁重新配置充电站的一种可能变通方案是简单地禁用导频二极管测试和定序测试这两者，但是以此方式配置充电站是不可取的，因为它可能潜在地允许充电站的误用并且包括安全性。

因此，需要提供一种采用预充电测试以防止充电站的误用的充电站及其操作方法。进一步需要使充电站执行的这种测试以自动方式执行，以便能够对多种电动车辆类型的充电，同时保持与充电操作相关联的安全性和效率。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种用于对包括一个或多个储能装置以及具有导频二极管的车辆控制电路电动车辆充电的充电站。所述充电站包括可用于向所述电动车辆上的所述一个或多个储能装置提供再充电电力的电源、以及被配置成控制从所述电源到所述电动车辆的能量传送的充电装置。所述充电装置被配置成向所述电动车辆的车辆控制电路提供控制导频信号(pilot signal)，其中在所述电动车辆连接到所述充电站时由所述车辆控制电路接收所述控制导频信号。所述充电装置还被配置成在所述电动车辆连接到所述充电站时测量所述控制导频信号的电压电平；基于所述控制导频信号的测得的电压电平执行选定的预充电测试例程；并且在符合所执行的所述选定的预充电测试例程时，启用从所述电源对所述电动车辆的充电。

根据本发明的另一方面，一种用于授权使用电动车辆充电站的预充电测试方法由所述电动车辆充电站的充电装置执行。所述方法包括：在检测到负载连接到所述电动车辆充电站时向所述负载提供控制导频信号；以及基于所述控制导频信号确定负载充电周期的状态，所述负载充电周期包括至少状态A、状态B和状态C，它们各自由不同的控制导频信号电压电平限定。所述方法还包括：在所述负载连接到所述电动车辆充电站时，如果所述充电周期从状态A转到状态B，则执行导频定序测试；在所述负载连接到所述电动车辆充电站时，如果所述充电周期从状态A转到状态C，则执行导频二极管测试；以及在完成并且符合所执行的所述导频定序测试或所述导频二极管测试中的一者时，启用从所述电动车辆充电站对所述负载的充电。

根据本发明的又一方面，提供一种用于对电动车辆充电的充电站。所述充电站包括：状态驱动电路，所述状态驱动电路被配置成生成控制导频信号并且将其提供给所述电动车辆的车辆控制电路；检测电路，所述检测电路被配置成响应于将所述控制导频信号提供给所述车辆控制电路而测量所述控制导频信号的电压电平；以及处理器，所述处理器编程成：基于所述控制导频信号的测得的电压电平来确定与所述电动车辆相关联的充电状态；如果所述控制导频信号的所述电压电平处于第一电压电平，则执行第一预充电测试例程，或者如果所述控制导频信号的所述电压电平处于第二电压电平，则执行第二预充电测试例程；并且在完成并且符合所执行的所述第一预充电测试例程或者所述第二预充电测试例程中的一者时，启用从所述充电站对所述电动车辆的充电。

技术方案1.一种用于对包括一个或多个储能装置以及具有导频二极管的车辆控制电路的电动车辆充电的充电站，所述充电站包括：

可用于向所述电动车辆上的所述一个或多个储能装置提供再充电电力的电源；以及

充电装置，所述充电装置被配置成控制从所述电源到所述电动车辆的能量传送，所述充电装置被配置成：

向所述电动车辆的车辆控制电路提供控制导频信号，其中在所述电动车辆连接到所述充电站时由所述车辆控制电路接收所述控制导频信号；

在所述电动车辆连接到所述充电站时测量所述控制导频信号的电压电平；

基于所述控制导频信号的测得的电压电平执行选定的预充电测试例程；并且

在符合所执行的所述选定的预充电测试例程时，启用从所述电源对所述电动车辆的充电。

技术方案2.根据技术方案1所述的充电站，其中所述充电装置进一步被配置成：

基于所述控制导频信号的所述测得的电压电平确定与所述电动车辆相关联的充电状态；

如果所述控制导频信号的所述电压电平处于第一电压电平，则执行第一预充电测试例程，或者如果所述控制导频信号的所述电压电平处于第二电压电平，则执行第二预充电测试例程；并且

在完成并且符合所执行的所述第一预充电测试例程或所述第二预充电测试例程中的一者时，启用从所述电源对所述电动车辆的充电。

技术方案3.根据技术方案2所述的充电站，其中所述第一电压电平为约9V，其中所述控制导频信号的约9V电压电平表明开关存在于所述车辆控制电路中并且断开。

技术方案4.根据技术方案3所述的充电站，其中所述第一预充电测试例程包括遵守状态A-->状态B-->状态C序列的导频定序测试，其中所述控制导频信号的所述电压电平在每个状态之间变化。

技术方案5.根据技术方案4所述的充电站，其中在执行所述导频定序测试时，所述充电装置被配置成：

振荡提供给所述车辆控制电路的所述控制导频信号，其中所述振荡控制导频信号使所述车辆控制电路中的所述开关闭合；

在所述车辆控制电路中的所述开关闭合时测量所述控制导频信号的所述电压电平；

如果所述控制导频信号的所述电压电平处于第三电平，则使所述充电装置中的接触器闭合，以便启用从所述电源对所述电动车辆的充电；

否则，宣布故障条件并且禁用从所述电源对所述电动车辆的充电。

技术方案6.根据技术方案5所述的充电站，其中所述第三电压电平是约3V或约6V。

技术方案7.根据技术方案2所述的充电站，其中所述第二电压电平为约3V或约6V，其中所述控制导频信号的约3V或6V电压电平表明所述车辆控制电路包括其中没有开关的简化车辆控制电路。

技术方案8.根据技术方案7所述的充电站，其中所述第二预充电测试例程包括遵守状态A-->状态C序列的导频二极管测试，其中所述控制导频信号的所述电压电平在每个状态之间变化。

技术方案9.根据技术方案8所述的充电站，其中在执行所述导频二极管测试时，所述充电装置被配置成：

向所述车辆控制电路提供电压为-12V的控制导频信号；

响应于将所述控制导频信号提供给所述车辆控制电路而测量所述控制导频信号的所述电压电平；

如果所述控制导频信号的所述电压电平保持在约-12V，则振荡提供给所述车辆控制电路的所述控制导频信号并且使所述充电装置中的接触器闭合；

否则，宣布故障条件并且禁用从所述电源对所述电动车辆的充电。

技术方案10.根据技术方案9所述的充电站，其中所述充电装置被配置成以等于16A充电电平的工作周期振荡所述控制导频信号。

技术方案11.根据技术方案2所述的充电站，其中所述充电装置被配置成在所述电动车辆连接到所述充电站时，如果所述控制导频信号的所述电压电平不处于所述第一电压电平或所述第二电压电平中的任一者，则宣布故障条件并且禁用从所述电源对所述电动车辆的充电。

技术方案12.根据技术方案1所述的充电站，其中所述充电装置包括：

状态驱动电路，所述状态驱动电路被配置成生成所述控制导频信号；

检测电路，所述检测电路被配置成响应于将所述控制导频信号提供给所述车辆控制电路而测量所述控制导频信号的所述电压电平；以及

处理器，所述处理器被配置成向所述状态驱动电路提供命令以控制所述控制导频信号的生成并且启用和禁用从所述电源对所述电动车辆的充电。

技术方案13.一种用于授权使用电动车辆充电站的预充电测试的方法，所述方法由所述电动车辆充电站的充电装置执行，并且包括：

在检测到负载连接到所述电动车辆充电站时向所述负载提供控制导频信号；

基于所述控制导频信号确定负载充电周期的状态，所述负载充电周期包括至少状态A、状态B和状态C，它们各自由不同的控制导频信号电压电平限定；

在所述负载连接到所述电动车辆充电站时，如果所述充电周期从状态A转到状态B，则执行导频定序测试；

在所述负载连接到所述电动车辆充电站时，如果所述充电周期从状态A转到状态C，则执行导频二极管测试；以及

在完成并且符合所执行的所述导频定序测试或所述导频二极管测试中的一者时，启用从所述电动车辆充电站对所述负载的充电。

技术方案14.根据技术方案13所述的方法，其中当所述控制导频信号电压电平处于约9V时，所述充电周期处于状态B，所述9V控制导频信号电压电平表明所述负载包括车辆控制电路，所述车辆控制电路包括处于断开状态的开关，从而以16A或更高充电电平提供对所述负载的充电。

技术方案15.根据技术方案14所述的方法，其中执行所述导频定序测试包括：

振荡提供给所述车辆控制电路的所述控制导频信号，其中所述振荡控制导频信号使所述开关闭合；

在闭合所述车辆控制电路开关时测量所述控制导频信号电压电平；

在闭合所述车辆控制电路开关时，如果所述测得的控制导频信号电压电平处于约6V，则使所述电动车辆充电站中的接触器闭合，从而启用对所述负载的充电；

否则，宣布故障条件并且禁用通过所述电动车辆充电站对所述负载的充电。

技术方案16.根据技术方案13所述的方法，其中当所述控制导频信号电压电平处于约6V时，所述充电周期处于状态C。

技术方案17.根据技术方案16所述的方法，其中当所述负载充电周期从状态A跳到状态C时，所述6V控制导频信号电压电平表明所述负载包括其中没有开关的简化车辆控制电路，从而以16A或更高充电水平提供所述负载的充电；并且

其中当所述负载充电周期从状态B转到状态C时，所述6V控制导频信号电压电平表明所述负载包括其中包括处于闭合状态的开关的车辆控制电路，从而以16A或更高充电水平提供所述负载的充电。

技术方案18.根据技术方案16所述的方法，其中执行所述导频二极管测试包括：

向所述负载提供具有-12V电压的控制导频信号；

响应于提供所述-12V控制导频信号而测量所述控制导频信号电压电平；

如果所述控制导频信号电压电平保持在约-12V，则振荡所述控制导频信号并且使所述电动车辆充电站中的接触器闭合；

否则，宣布故障条件并且禁用通过所述电动车辆充电站对所述负载的充电。

技术方案19.根据技术方案18所述的方法，其中作为所述导频二极管测试的一部分，当所述充电周期从状态A跳到状态C时，所述控制导频信号以等于16A充电电平的工作周期振荡。

技术方案20.一种用于对电动车辆充电的充电站，所述充电站包括：

状态驱动电路，所述状态驱动电路被配置成生成控制导频信号并且将其提供给所述电动车辆的车辆控制电路；

检测电路，所述检测电路被配置成响应于将所述控制导频信号提供给所述车辆控制电路而测量所述控制导频信号的电压电平；以及

处理器，所述处理器被编程成：

基于所述控制导频信号的所述测得的电压电平确定与所述电动车辆相关联的充电状态；

如果所述控制导频信号的所述电压电平处于第一电压电平，则执行第一预充电测试例程，或者如果所述控制导频信号的所述电压电平处于第二电压电平，则执行第二预充电测试例程；并且

在完成并且符合所执行的所述第一预充电测试例程或所述第二预充电测试例程中的一者时，启用从所述充电站对所述电动车辆的充电。

从以下具体实施方式和附图中各种其他特征和优势将变得显而易见。

附图说明

附图示出当前设想用于执行本发明的实施例。

在附图中：

图1是现有技术中已知的包括在电动车辆中的控制导频电路的方框图。

图2是现有技术中已知的包括在电动车辆中的简化控制导频电路的方框图。

图3是可用于本发明实施例的用于向电动车辆提供充电的示例性电动车辆充电站的方框图。

图4是示出根据本发明实施例的由图3所示电动车辆充电站执行以授权电动车辆的充电并且防止电动车辆充电站的误用的自动预充电测试方案的流程图。

具体实施方式

本发明的实施例涉及一种用于避免电动车辆充电站的误用的系统和方法。所述充电站执行自动确定的预充电测试程序以提供适应不同类型电动车辆，同时满足预期安全性和效率标准的灵活充电授权。

在许多实施例中，术语“电动车辆”用于指包括一个或多个用于推进的电动机的车辆。用于推进电动车辆的能量可以来自各种储能装置，例如但不限于车载可再充电电池、电容器和/或车载燃料电池。在一个实施例中，所述电动车辆是可以包括电动机和内燃机这两者的混合动力电动车辆。在另一个实施例中，电动车辆是可以仅包括用于推进的电动机的电动车辆。电动车辆可以捕获并且存储例如通过制动产生的能量。此外，一些电动车辆能够从电力插座(power receptacle)例如电力输出口(power outlet)对所述储能装置进行再充电。因此，本说明书中所使用的术语“电动车辆”可以指包括能够经由例如电网对其输送电能的储能装置的任何车辆。

首先参照图3，示出用于对电动车辆12充电的示例性系统10。在此示例性实施例中，系统10包括连接到电动车辆12的充电站14。电动车辆12包括连接到电动机18的至少一个储能装置16。储能装置16可以包括例如一个或多个电池、电容器、电感器等。在此示例性实施例中，电动车辆12包括连接到储能装置16的车辆控制电路20。车辆控制电路20与充电站14通信并且参与控制从充电站14到储能装置16的能量传送。在此示例性实施例中，并且如下文更详细描述，车辆控制电路20包括导频二极管22、电阻器24和26，以及开关装置28。电动车辆12上的导频二极管22预期是常规小型信号硅二极管，其中建议反向电压额定值为至少100V，因为此二极管直接暴露于电缆瞬变下。开关装置28可以是机械开关或继电器，或者替代地，可以是固态开关，例如FET。

电动车辆12通过充电线管(charging conduit)30连接到充电站14，所述充电线管被配置成从充电站14向车辆12输送电力。充电线管30可以经由连接器34在充电插座32处连接到车辆12，根据一个实施例，所述连接器可以是符合SAE J1772标准的五叉(未示出)连接器，其中例如，触点1和2用于交流电线、触点3用于设备接地、触点4用于控制导频信号(状态电压和基准信号)，并且触点5用于接近检测。根据一个实施例，充电线管30可以包括用于向储能装置16和/或车辆12内的任何其他部件供应电能的至少一个导线(conductor)，以及用于将信息发送到车辆控制电路20和/或车辆12内的任何其他部件并且/或者从其接收信息的至少一个导线。附加地或替代地，充电线管30可以包括电缆，所述电缆具有用于向车辆12供应电力的一个或多个导线，而没有用于向/从车辆12传送信息的单独专用导线。在所述实施例中，信息可以嵌入在通过充电线管30在车辆充电站14与车辆12之间传输的一个或多个电力信号中。

在示例性实施例中，充电站14包括电源36以及连接到电源36的充电装置38。如所示，充电装置38包括处理器44、连接到处理器44的状态驱动电路46、以及连接到处理器44和状态驱动电路46中的每一者的检测电路48。处理器44包括存储器50，存储器50可以与处理器44集成一体或者在其他充电装置实施例中与处理器44分开。状态驱动电路被配置成向节点A提供控制导频电压信号，以便向车辆控制电路20提供状态电压。在示例性实施例中，状态驱动电路46被配置成向节点A提供+/-12V，其中状态驱动电路46包括用于向节点A提供+12V的正电压支路52，以及用于向节点A提供-12V的负电压支路54。如所示，正电压支路52和负电压支路54大体上平衡，使得每个支路52和54对来自处理器44的状态电压命令的响应时间大体上相同。

在示例性实施例中，充电装置38被配置成基于与电动车辆12相关联的充电状态来控制从电源36到电动车辆12的能量传送(例如通过接触器51的断开/闭合)，其中这种充电状态通过执行下文称为“导频定序测试”和/或“导频二极管测试”的测试来确定/确认。控制能量传送之前，充电装置38基于在充电站14与电动车辆12之间提供并且受充电站14和电动车辆12中的每一者影响的状态电压来确定与电动车辆12相关联的充电周期状态。更确切地说，所述状态电压是受充电装置38和/或车辆12影响以指示与电动车辆12相关联的充电周期状态的电压。在此示例性实施例中，检测电路48检测状态电压，并且处理器44基于检测到的状态电压确定与电动车辆12相关联的充电状态。

通常由例如SAE J1772限定的不同电动车辆充电周期状态由导频信号的不同电压来表示，包括：由12伏特表示的状态A(电动车辆未连接)、由9伏特表示的状态B(电动车辆已连接但未准备好接受能量，其中可能存在子状态B1和B2，如将稍后所述)、由6伏特表示的状态C(电动车辆已连接、准备接受能量，并且不需要室内充电区域通风)、由3伏特表示的状态D(电动车辆已连接、准备好接受能量，需要室内充电区域通风)、由0伏特表示的状态E(充电站已断开、公用电源不可用，或者其他充电站问题)、以及由-12伏特表示的状态F(充电站不可用，或者其他充电站问题)。关于上述电压，可以认识到所述规定值是近似电压，并且在实践中，标准允许存在偏离所述指定/标称值十分之几伏特(例如，最高达+/-0.7V)的容差，即，电压可以等于或大体上等于所规定的值0V/3V/6V/9V/12V，使得不需要更昂贵/精确的部件。

在充电站14的操作中，处理器44向状态驱动电路46提供状态电压命令，状态电压命令可以为高(例如，0V)或低(例如，5V)。如果不存在提供低状态电压命令的条件(例如，错误、故障、测试等)，处理器44提供高状态电压命令，致使状态驱动电路46向节点A提供+12V控制导频电压信号。根据本发明的实施例，在电动车辆12连接到充电站14时，处理器44确定适当的预充电测试方案以用于确保可以安全地提供充电，如下文中将更详细说明，其中下文首先将更详细地说明可以被处理器44执行的导频定序测试和导频二极管测试。

在执行导频定序测试时，所述定序测试从电动车辆12未连接到充电站14的状态(状态A)转到车辆12已连接到充电站14的状态。在此连接时，二极管22和电阻器24连接到充电装置38，并且当状态电压命令为高时，节点A处的状态电压因此从+12V降低到+9V。处理器44进而确定车辆12已连接到充电站104，但未准备好接受能量(状态B)。一旦处理器44确定车辆12已连接到充电站14，处理器44就向状态驱动电路46提供PWM状态电压命令以启动从充电站14到车辆12的能量传送。在此示例性实施例中，PWM状态电压命令使状态驱动电路(通过振荡器56)生成控制导频电压信号，所述控制导频电压信号以等于16A充电电平的工作周期振荡，其中例如，导频电压信号为+9V、-12V、1KHz方波。所述振荡信号的频率用于验证兼容的电动车辆12与充电站14之间的连接，其中车辆通过车辆控制电路20闭合开关28，以将电阻器24与电阻器26并联来对正确频率信号做出响应。电阻器24和26的并联组合用作上述分压器。所得的状态电压为6V或者3V中的任一者，其中6V表明车辆12已连接并且准备好在不执行通风的情况下接收能量，并且3V表明车辆12已连接并且准备好在执行通风的情况下接收能量。如上所述，检测电路48检测状态电压，并且处理器44确定与电动车辆12相关联的充电状态，并且如果确定存在6V/3V信号，则可以闭合接触器51以启用充电(状态C)。

处理器44不执行定序二极管测试，而是可以确定仅需要导频二极管测试，而不存在任何定序要求。在节点A处的状态电压在车辆12连接到充电站14时从+12V降低到+6V的情况下，处理器44可以确定仅需要简化充电(即，从状态A跳到状态C，而不存在定序要求)。因此，基于节点A处的+6V状态电压，处理器44执行自测试以检查适当/兼容的电动车辆12。确切地说，处理器44执行导频二极管测试，所述导频二极管测试使状态驱动电路46向节点A提供-12V。同时，正电压支路52断开以停止向节点A提供+12V。如图3所示，车辆控制电路20包括二极管22，二极管22阻断节点A处的-12V状态电压。因此，电阻器24不允许用作带有状态驱动电路46(即状态驱动电路中的电阻器)的分压器。结果，尽管连接到车辆12，但是由状态驱动电路46提供的-12V状态电压保持为-12V。处理器44又接收-12V检测信号并且确认-12V测试通过。相反，如果没有接收到-12V检测信号，则处理器44识别故障条件。由充电装置执行的导频二极管测试因此确保适当的电动车辆(包括导频二极管22)连接到充电站14并且导频二极管22处于工作状态，从而有助于避免充电站14的误用，例如试图从充电站14对车辆12以外的装置充电。除了-12V检测测试之外，所述自测试还可以包括一个或多个其他测试，例如但不限于接地故障测试。

因此，如上所述，充电装置38操作以基于与电动车辆12相关联的充电周期状态来控制从电源36到电动车辆12的能量传送，其中充电装置38提供用于执行以下功能中的一个或多个功能的控制导频信号：验证电动车辆是否存在并且连接到充电站14、允许电源36的通电/断电、将可用供应电流传送到电动车辆12、以及监测地面的存在。

在典型充电站的操作中，应认识到，充电站通常默认在启用对电动车辆的充电之前采用导频二极管测试和导频定序测试这两者，但是应认识到，在某些情况下，执行这两个测试对于启用充电而言不是必需的。也就是说，IEC标准规定抽取电流小于16A的较小型电动车辆使用“简化控制导频电路”，并且对于这种车辆而言不需要执行定序测试，以便可以替代地执行“简化充电”。尽管充电站能够配置成允许手动禁用/由所有者指定禁用定序测试和导频二极管测试中的一者或两者，但是这种配置可能存在问题和/或低效。首先，当充电站是公共充电站时，应认识到许多不同类型的车辆(即，需要标准充电的车辆以及仅需要简化充电的车辆两者)可以利用充电站，使得需要频繁地手动重新配置充电站，或者替代地，某些车辆不符合目前使用的测试/配置，因此无法使用此充电站。其次，如果定序测试和导频二极管测试这两者均简单地被禁用，则充电站14可能被潜在误用(即，对不符合要求的车辆/设备充电)并且可能损害安全性。

鉴于上述情况，充电站14的示例性实施例包括由此执行的自动测试方案或技术，所述充电站借此基于请求从充电站充电的电动车辆的指定要求和规格选择性地执行定序测试或导频二极管测试。现在参照图4，其中示出对于这种自动测试方案或技术的技术60。尽管技术60参照充电站14进行描述，但是应认识到，技术60不限于充电站14并且可以用于其他充电站实施例。在描述技术60时，返回参照图3来说明充电站14的部件，因为应认识到，技术60将由充电站14的充电装置38来实施。处理器44、状态驱动电路46和检测电路48可以执行涉及状态电压生成和检测以及充电状态识别和验证的一个或多个步骤，以便于实施技术60。

如图4所示，技术60从处于状态A的步骤62开始，其中电动车辆12与充电站14断开。在此期间，处理器44向状态驱动电路46提供高状态电压命令(即“控制导频信号”)，致使状态驱动电路46向节点A提供+/-12V。只要+12V控制导频信号再次被检测电路48接收到(即，+12V检测信号)，处理器44就确定没有电动车辆或其他负载连接到充电站14。在步骤64中，电动车辆12连接到充电站14，在此期间，充电站14继续经由状态电压电路46向电动车辆12提供控制导频电压信号。应认识到，充电站14能够通过感测电阻器24的电阻来确定连接器34完全插入车辆插座32中并且适当地连接到电动车辆12，因为电阻器24将致使检测电路48所感测到的检测信号电压下降。因此，在控制导频检测信号的电压下降时，然后在步骤66中确定节点A处由于电动车辆12的连接而存在特定状态电压。确切地说，确定节点A处的所得状态电压是6V还是9V，其中应认识到，节点A处存在的电压部分地基于电动车辆12以及包括在其中的车辆控制电路20的配置来确定。也就是说，对于抽取电流小于16A的较小型电动车辆，应认识到，与抽取电流高于16A并且包括作为车辆控制电路20一部分的开关28的电动车辆12相比，开关28可以被排除在车辆控制电路20之外(即，简化控制导频电路)。因此，在步骤66中测量/确定的节点A处的控制导频电压将基于连接到充电站14的电动车辆12的类型而变化，其中对于抽取电流高于16A的较大型电动车辆，节点A处存在9V(由于其中的开关28在此阶段断开)，并且对于抽取电流小于16A的较小型电动车辆，节点A处存在6V(或者对于状态D充电而言，3V)(由于其中没有开关28，相等于闭合的开关)。节点A处电压的所述不同基于车辆控制电路20中的电阻器24和26是否并联连接以用作分压器，其中断开的开关28的存在或者没有开关来指示是否存在这种并联连接。

如果在步骤66中确定节点A处存在6V(或3V)状态电压，如在68所示，则技术60继续执行步骤70，即识别抽取电流小于16A的较小型电动车辆连接到充电站14，使得可以执行简化充电以对电动车辆12充电。也就是说，在简化充电中，将执行阶段A-->阶段C跳跃序列，而不是典型的阶段A-->阶段B-->阶段C定序。基于确定可以采用简化充电技术对电动车辆12充电，应认识到，不需要执行导频定序测试，因此技术60继续执行步骤72，即仅执行导频二极管测试。如上所述，处理器44通过使状态驱动电路46经由负电压支路54向节点A提供-12V来执行导频二极管测试(其中正电压支路52断开以在提供-12V的同时停止向节点A提供+12V)。假设车辆控制电路20中的二极管22正常工作，二极管22用于阻断节点A处的-12V状态电压，并且电阻器24不允许用作带有状态驱动电路(即，状态驱动电路中的电阻器)的分压器。因此，尽管连接到车辆12，但是由状态驱动电路46提供的-12V状态电压保持为-12V。

因此，在步骤72中运行导频二极管测试时，在步骤74中确定电动车辆是否已通过导频二极管测试。如果二极管22用于阻断节点A处的-12V状态电压，则处理器44进而接收-12V检测信号并且确认-12V导频二极管测试通过，如在76所示。因此，技术60进行到步骤78，其中状态驱动电路46用于振荡控制导频信号，以此表明充电站14准备好对电动车辆12提供充电。也就是说，处理器44使状态驱动电路46(即其振荡器56)提供PWM状态电压命令以启动从充电站14到车辆12的能量传送。在此示例性实施例中，PWM状态电压命令以等于16A充电电平的工作周期例如以1kHz振荡。在步骤80中，充电站14之后闭合充电装置38中的接触器51，使得可以从充电站14对电动车辆12提供充电电力，因此进入状态C。实际上，充电站14因此能够从状态A直接进入状态C，同时仅执行导频二极管测试并且在小于16A下执行电动车辆的简化充电。

如果在步骤74中，-12V检测信号未被节点A处的工作二极管22阻断，则处理器44将不接收-12V检测信号，并且处理器44确定导频二极管测试未通过，如在82所示。因此，在步骤84中识别故障状态，并且禁用通过充电站14对电动车辆的充电，因此进入状态F。

仍然参照图4，并且返回参照步骤66，如果在步骤66中确定节点A处存在9V状态电压，如在86所示，则技术60继续执行步骤88，即识别抽取电流大于16A的较大型电动车辆连接到充电站14，使得需要执行常规充电定序(即，非简化充电)来对电动车辆12充电。基于确定应采用常规充电技术来对电动车辆12充电，应认识到，应遵循典型的阶段A-->阶段B-->阶段C定序并且需要执行定序测试，因此技术60继续执行步骤88，即确定状态驱动电路46应相应地提供控制导频信号，其中应认识到，在步骤88中，充电电动车辆12当前处于状态B(未准备好接受充电)，即，阶段B1。在步骤90中，作为定序测试的一部分，处理器44使状态驱动电路46(即，其振荡器56)振荡控制导频信号并且提供PWM状态电压命令以启动从充电站14到车辆12的能量传送，使得充电电动车辆12进入阶段B2。在此示例性实施例中，PWM状态电压命令以1kHz振荡。

当在控制导频信号的振荡下启动能量传送时，在步骤92中车辆控制器20闭合开关28。开关28的闭合将电阻器24与电阻器26并联，以便指示电动车辆准备接受来自充电站的能量。也就是说，在开关28闭合时，电阻器24和26的并联组合用作上述分压器，使得状态电压下降到6V或者3V，其中6V表明车辆12已连接并且准备好在不通风的情况下接收能量，并且3V表明车辆12已连接并且准备好在通风的情况下接收能量。在步骤92中，处理器44检查控制导频电压以验证此控制导频电压处于预期的6V或3V电平中的一者，其表明电动车辆12准备好并且能够接受来自充电站14的充电电力。

如果在步骤92中的检查指示控制导频电压以验证其处于预期的6V或3V电平中的一者，如在94所示，则技术继续执行步骤80，其中充电站14之后闭合充电装置38中的接触器51，使得可以从充电站14向电动车辆12提供充电电力，因此进入状态C。相反，如果在步骤92的检查表明控制导频电压不处于预期的6V或3V电平中的一者，如在96所示，则技术继续执行步骤84，其中处理器44确定充电站14和/或电动车辆中存在故障条件。因此在步骤98中宣布故障条件，并且禁用通过充电站14对电动车辆12的充电，因此进入状态F。

仍然参照图4，并且再次返回到步骤66，如果在步骤66中确定节点A处既不存在6V状态电压也不存在9V状态电压，如在98所示，则技术60直接继续执行步骤84，其中处理器44确定充电站14和/或电动车辆中存在故障条件。因此在步骤84中宣布故障条件，并且禁用通过充电站14对电动车辆12的充电，因此进入状态F。

有利地，本发明的实施例因此提供一种避免电动车辆充电站在对电动车辆提供充电电力时被误用的电动车辆充电站及其操作方法。由充电站执行的自动预充电测试程序提供适应不同类型的电动车辆以及提供交流充电或直流充电中的任一者，同时满足预期安全性和效率标准的灵活充电授权。所述充电站对请求充电的电动车辆执行自动检查，并且基于此检查确定用于授权/启用对电动车辆的充电的适当预充电测试程序。

本说明书中所描述的方法、系统和设备的技术效果是提供一种由计算机实施的技术，包括：识别连接到充电站并且请求从其执行充电的电动车辆的参数；基于所识别的参数自动确定用于授权/启用对所述电动车辆的充电的适当预充电测试程序；并且确保符合选定的预充电测试程序以确认可以进行对所述电动车辆的充电。

因此，根据本发明实施例，提供一种用于对包括一个或多个储能装置以及具有导频二极管的车辆控制电路的电动车辆充电的充电站。所述充电站包括可用于向所述电动车辆上的所述一个或多个储能装置提供再充电电力的电源、以及被配置成控制从所述电源到所述电动车辆的能量传送的充电装置。所述充电装置被配置成向所述电动车辆的车辆控制电路提供控制导频信号，其中在所述电动车辆连接到所述充电站时由所述车辆控制电路接收所述控制导频信号。所述充电装置还被配置成在所述电动车辆连接到所述充电站时测量所述控制导频信号的电压电平；基于所述控制导频信号的测得的电压电平执行选定的预充电测试例程；并且在符合所执行的所述选定的预充电测试例程时，启用从所述电源对所述电动车辆的充电。

根据本发明的另一实施例，一种用于授权使用电动车辆充电站的预充电测试方法由所述电动车辆充电站的充电装置执行。所述方法包括：在检测到负载连接到所述电动车辆充电站时向所述负载提供控制导频信号；以及基于所述控制导频信号确定负载充电周期的状态，所述负载充电周期包括至少状态A、状态B和状态C，它们各自由不同控制导频信号电压电平限定。所述方法还包括：在所述负载连接到所述电动车辆充电站时，如果所述充电周期从状态A转到状态B，则执行导频定序测试；在所述负载连接到所述电动车辆充电站时，如果所述充电周期从状态A转到状态C，则执行导频二极管测试；以及在完成并且符合所执行的所述导频定序测试或所述导频二极管测试中的一者时，启用从所述电动车辆充电站对所述负载的充电。

根据本发明的又一实施例，提供一种用于对电动车辆充电的充电站。所述充电站包括：状态驱动电路，所述状态驱动电路被配置成生成控制导频信号并且将其提供给所述电动车辆的车辆控制电路；检测电路，所述检测电路被配置成响应于将所述控制导频信号提供给所述车辆控制电路而测量所述控制导频信号的电压电平；以及处理器，所述处理器被编程成：基于所述控制导频信号的测得的电压电平来确定与所述电动车辆相关联的充电状态；如果所述控制导频信号的所述电压电平处于第一电压电平，则执行第一预充电测试例程，或者如果所述控制导频信号的所述电压电平处于第二电压电平，则执行第二预充电测试例程；并且在完成并且符合所执行的所述第一预充电测试例程或者所述第二预充电测试例程中的一者时，启用从所述充电站对所述电动车辆的充电。

本说明书使用示例来公开本发明，包括最佳模式，同时还使所属领域中的任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统并且执行所包括的任何方法。本发明的专利保护范围由技术方案书限定，并且可以包括所属领域中的技术人员得出的其他实例。如果其他示例具有与技术方案书的字面意义并无不同的结构构件，或如果所述示例包括与技术方案书的字面意义无实质差别的等同结构构件，则这种其他示例也应在技术方案书的范围内。

Claims (10)

1.一种用于对包括一个或多个储能装置以及具有导频二极管的车辆控制电路的电动车辆充电的充电站，所述充电站包括：

可用于向所述电动车辆上的所述一个或多个储能装置提供再充电电力的电源；以及

充电装置，所述充电装置被配置成控制从所述电源到所述电动车辆的能量传送，所述充电装置被配置成：

向所述电动车辆的车辆控制电路提供控制导频信号，其中在所述电动车辆连接到所述充电站时由所述车辆控制电路接收所述控制导频信号；

在所述电动车辆连接到所述充电站时测量所述控制导频信号的电压电平；

基于所述控制导频信号的测得的电压电平执行选定的预充电测试例程；并且

在符合所执行的所述选定的预充电测试例程时，启用从所述电源对所述电动车辆的充电。

2.根据权利要求1所述的充电站，其中所述充电装置进一步被配置成：

基于所述控制导频信号的所述测得的电压电平确定与所述电动车辆相关联的充电状态；

如果所述控制导频信号的所述电压电平处于第一电压电平，则执行第一预充电测试例程，或者如果所述控制导频信号的所述电压电平处于第二电压电平，则执行第二预充电测试例程；并且

在完成并且符合所执行的所述第一预充电测试例程或所述第二预充电测试例程中的一者时，启用从所述电源对所述电动车辆的充电。

3.根据权利要求2所述的充电站，其中所述第一电压电平为约9V，其中所述控制导频信号的约9V电压电平表明开关存在于所述车辆控制电路中并且断开。

4.根据权利要求3所述的充电站，其中所述第一预充电测试例程包括遵守状态A-->状态B-->状态C序列的导频定序测试，其中所述控制导频信号的所述电压电平在每个状态之间变化。

5.根据权利要求4所述的充电站，其中在执行所述导频定序测试时，所述充电装置被配置成：

振荡提供给所述车辆控制电路的所述控制导频信号，其中所述振荡控制导频信号使所述车辆控制电路中的所述开关闭合；

在所述车辆控制电路中的所述开关闭合时测量所述控制导频信号的所述电压电平；

如果所述控制导频信号的所述电压电平处于第三电平，则使所述充电装置中的接触器闭合，以便启用从所述电源对所述电动车辆的充电；

否则，宣布故障条件并且禁用从所述电源对所述电动车辆的充电。

6.根据权利要求2所述的充电站，其中所述第二电压电平为约3V或约6V，其中所述控制导频信号的约3V或6V电压电平表明所述车辆控制电路包括其中没有开关的简化车辆控制电路。

7.根据权利要求6所述的充电站，其中所述第二预充电测试例程包括遵守状态A-->状态C序列的导频二极管测试，其中所述控制导频信号的所述电压电平在每个状态之间变化。

8.根据权利要求7所述的充电站，其中在执行所述导频二极管测试时，所述充电装置被配置成：

向所述车辆控制电路提供电压为-12V的控制导频信号；

响应于将所述控制导频信号提供给所述车辆控制电路而测量所述控制导频信号的所述电压电平；

如果所述控制导频信号的所述电压电平保持在约-12V，则振荡提供给所述车辆控制电路的所述控制导频信号并且使所述充电装置中的接触器闭合；

否则，宣布故障条件并且禁用从所述电源对所述电动车辆的充电。

9.一种用于授权使用电动车辆充电站的预充电测试的方法，所述方法由所述电动车辆充电站的充电装置执行，并且包括：

在检测到负载连接到所述电动车辆充电站时向所述负载提供控制导频信号；

基于所述控制导频信号确定负载充电周期的状态，所述负载充电周期包括至少状态A、状态B和状态C，它们各自由不同的控制导频信号电压电平限定；

在所述负载连接到所述电动车辆充电站时，如果所述充电周期从状态A转到状态B，则执行导频定序测试；

在所述负载连接到所述电动车辆充电站时，如果所述充电周期从状态A转到状态C，则执行导频二极管测试；以及

在完成并且符合所执行的所述导频定序测试或所述导频二极管测试中的一者时，启用从所述电动车辆充电站对所述负载的充电。

10.一种用于对电动车辆充电的充电站，所述充电站包括：

状态驱动电路，所述状态驱动电路被配置成生成控制导频信号并且将其提供给所述电动车辆的车辆控制电路；

检测电路，所述检测电路被配置成响应于将所述控制导频信号提供给所述车辆控制电路而测量所述控制导频信号的电压电平；以及

处理器，所述处理器被编程成：

基于所述控制导频信号的所述测得的电压电平确定与所述电动车辆相关联的充电状态；

如果所述控制导频信号的所述电压电平处于第一电压电平，则执行第一预充电测试例程，或者如果所述控制导频信号的所述电压电平处于第二电压电平，则执行第二预充电测试例程；并且

在完成并且符合所执行的所述第一预充电测试例程或所述第二预充电测试例程中的一者时，启用从所述充电站对所述电动车辆的充电。