CN110167787B - 用于提供电网支持的站的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种站，包括：控制电路；耦合到AC电网的双向接口；负载和用于耦合到负载的布置中的一者，该负载向该站呈现时变电能消耗；以及耦合到双向接口的多个基于飞轮的电存储单元，其中该控制电路被布置成：在由该站汲取的功率小于第一阈值、并且该多个基于飞轮的电存储单元未被完全充电的情况下，对该多个基于飞轮的电存储单元中的至少一者进行充电；并且在由该站汲取的功率大于第二阈值、并且该多个基于飞轮的电存储单元未被完全放电的情况下，从该多个基于飞轮的电存储单元中的至少一者提供电能。

Description

用于提供电网支持的站的系统和方法
技术领域
本发明涉及管理从AC电网的电功率汲取的领域，尤其涉及一种用于支持具有板载能量存储能力以及随时间变化的相关联负载的站的方法和系统，同时提供电网辅助服务，诸如子电网的过度使用/使用不足的阱/源。
背景技术
插入式电动车辆(EV)越来越受欢迎，从而导致来自电网的电力需求增加。提供了EV快速充电站(EVFCS)，该EVFCS可以快速地对这种插入式 EV充电，然而，它们从电网的功率汲取可提供大的负载波动，这可能导致可用功率与EVFCS所需的功率之间的失配。
在过去几年中，电功率分配经历了剧烈的变化。在过去，单个供应商负责生产电力并递送给最终客户，而目前生产、传输和分配通常是分开的并且可由不同方处置。欧盟委员会为了实现对市场的各个部分的适当监管，已经定义了电能市场的分层定义，即：发电机(PG)；传输服务运营商(TSO)；以及配电服务运营商(DSO)。PG负责发电；TSO负责将电力从GSO传送到配电点；而DSO负责操作、确保维护并在必要时开发给定区域中的配电系统，并在适用的情况下负责与其他系统相互连接，并确保系统的长期能力以满足电力分配的合理需求。本质上，DSO将电力从配电点分配给最终消费者。
在此种系统中，由于涉及多个独立的参与者，因此维持发电、配电和消耗之间的平衡更加复杂。适当的计划确保可以利用低成本提供方法。然而，超出计划的需求、以及低于计划的需求确实发生。计划的这些差异引起可能相当大的成本，并且因此收取的费用高得多。
上述2个的组合导致对于EVFCS有问题的情况，EVFCS不能准确地预测它们呈现给DSO的精确负载。该问题的一个解决方案是为EVFCS提供板载电存储能力，这使得EVFCS能够向DSO提供恒定的预定负载，同时响应于该板载电存储能力而处置由EV的不可预测的到达和充电所呈现的波动。各种类型的板载电存储在本领域已知，包括电容器和飞轮。在题为“Magnetically Coupled Flywheel(磁耦合飞轮)”的国际申请公开WO2014/020593中教导了一种这样的飞轮，其全部内容通过援引纳入于此。
然而，DSO可能经历由其他消费者引起的负载平衡差异，并且如果EVFCS 可以继续为进入的电动车辆提供服务，这可能为EVFCS提供机会，同时协助 DSO处理负载平衡差异。遗憾的是，现有技术未提供这种解决方案。
发明内容
概述
因此，主要目的是要克服现有技术中的至少一些缺点。在某些实施例中，这是通过一种站来完成的，该站包括：控制电路；用于耦合到AC电网的双向接口；负载和用于耦合到负载的布置中的一者，该负载向该站呈现时变电能消耗；以及耦合到双向接口的多个基于飞轮的电存储单元，其中该控制电路被布置成：在由该站汲取的功率小于第一阈值、并且该多个基于飞轮的电存储单元未被完全充电的情况下，对该多个基于飞轮的电存储单元中的至少一者进行充电；并且在由该站汲取的功率大于第二阈值、并且该多个基于飞轮的电存储单元未被完全放电的情况下，从该多个基于飞轮的电存储单元中的至少一者提供电能。
在一个进一步实施例中，第一阈值是最大值减去预定量，并且第二阈值是该最大值加上该预定量。在另一进一步实施例中，控制电路被进一步布置成：在对该多个基于飞轮的电存储单元中的至少一者进行充电时，确保由该站汲取的功率小于最大值。
在一个进一步实施例中，在从该多个基于飞轮的电存储单元中的该至少一者提供功率的情况下，控制电路被进一步布置成：确保可从该多个基于飞轮的电存储单元中的该至少一者提供的功率量足以确保由该站汲取的功率小于或等于第二阈值。
在一个进一步实施例中，在由该站汲取的功率大于第二阈值、并且该多个基于飞轮的电存储单元被完全放电的情况下，控制电路被进一步布置成输出信号以减小由负载汲取的功率。在又一个进一步实施例中，负载包括插入式电动车辆，并且其中，该站包括以下一者：被布置成用于耦合到插入式电动车辆的DC/DC充电单元；以及被布置成用于耦合到插入式电动车辆的AC/DC充电单元。在又一进一步实施例中，信号被布置成禁用负载。
独立地，本文的实施例提供了一种控制站的方法，该站具有板载电存储并具有负载和用于耦合到负载的布置中的一者，该负载向该站呈现时变电能消耗，该方法包括：确定由该站从AC电网汲取的功率量；在由该站汲取的功率小于第一阈值、并且板载电存储未被完全充电的情况下，对板载电存储进行充电；以及在由充电站汲取的功率大于超额的第二阈值、并且板载电存储未被完全放电的情况下，从板载电存储提供电能。
在一个进一步实施例中，第一阈值是最大值减去预定量，并且第二阈值是该最大值加上该预定量。在另一进一步实施例中，该方法进一步包括：在对板载电存储进行充电时，确保由该站汲取的功率小于最大值。
在一个进一步实施例中，在从板载电存储提供功率的情况下，确保从板载电存储提供的功率量足以确保由该站汲取的功率小于或等于第二阈值。在又一个进一步实施例中，在由该站汲取的功率大于第二阈值、并且板载电存储被完全放电的情况下，输出信号以减小由负载汲取的功率。在又一个进一步实施例中，负载是以下一者：被布置成用于耦合到插入式电动车辆的DC/DC充电单元；以及被布置成用于耦合到插入式电动车辆的AC/DC充电单元。在又一进一步实施例中，所输出的信号被布置成禁用负载。
独立地，本文的实施例提供了一种站，该站包括：控制电路；用于耦合到AC电网的双向接口；以及耦合到双向接口的多个(N个)基于飞轮的电存储单元，其中，该控制电路被布置成：确定量Preq的电功率需求；确定所允许的波纹电流的最大量；确定来自该多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的每一者的可用功率；选择该多个基于飞轮的电存储单元中具有最高所确定可用功率的M+1个基于飞轮的电存储单元，以使得来自该多个基于飞轮的电存储单元中的所选M个基于飞轮的电存储单元的可用功率小于Preq，并且使得来自该多个基于飞轮的电存储单元中的所选M+1个基于飞轮的电存储单元的可用功率大于或等于Preq；确定针对该多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的每一者的期望输出电流变化；减小该多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的一个电存储单元的输出电流，针对该一个电存储单元，该确定指示至多达所确定的最大波纹电流的负的期望变化；增加该多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的一个电存储单元的输出电流，针对该一个电存储单元，该确定指示至多达所确定的最大波纹电流的正的期望变化；将该多个(N个)基于飞轮的电存储单元的输出电流与所确定的期望变化进行比较；以及重复该减小、增加和比较，直至针对该多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的每一者所确定的期望输出电流变化被实现。
在一个进一步实施例中，双向接口包括双向AC/DC转换器，并且其中，该站进一步包括：AC/DC充电单元和DC/DC充电单元中的至少一者，该至少一者耦合到一个双向AC/DC转换器并且被布置成用于耦合到插入式电动车辆。在另一进一步实施例中，控制电路进一步与配电服务运营商处于通信，该控制电路被布置成：响应于来自配电服务运营商的第一请求而向AC电网提供功率，以及响应于来自配电服务运营商的第二请求而从AC电网汲取功率，并且其中，控制电路被进一步布置成在以下各项之间分配该多个(N个)基于飞轮的电存储单元的存储能力：第一部分，该第一部分被分配用于向该至少一个AC/DC 充电单元或DC/DC充电单元提供功率；第二部分，该第二部分被分配用于从 AC电网吸收电能；以及第三部分，该第三部分被分配用于向AC电网提供电能。在又一个进一步实施例中，第一部分、第二部分和第三部分是响应于历史数据来分配的。
在一个进一步实施例中，该站进一步包括：被布置成用于耦合到插入式电动车辆的DC/DC充电单元，并且其中，双向接口包括双向AC/DC转换器，该多个基于飞轮的电存储单元中的每一者耦合到共用DC总线，以向DC/DC 充电单元提供功率，以及向双向AC/DC转换器提供功率或从双向AC/DC转换器接收功率。在又一个进一步实施例中，该站进一步包括：电压传感器，该电压传感器耦合到共用DC总线并且与控制电路处于通信；电流传感器，该电流传感器耦合到DC/DC充电单元并且与控制电路处于通信；以及功率传感器，该功率传感器耦合到双向AC/DC转换器并且与控制电路处于通信，控制电路被布置成：响应于耦合到双向AC/DC转换器的功率传感器而确定由该站汲取或从该站提供的功率量。
在一个进一步实施例中，该站进一步包括：被布置成用于耦合到插入式电动车辆的AC/DC充电单元，并且其中，双向接口包括双向AC/DC转换器， AC/DC充电单元耦合到该站的共用节点，该多个基于飞轮的电存储单元中的每一者耦合到共用DC总线，以向双向AC/DC转换器提供功率或从双向AC/DC 转换器接收功率。被耦合在AC电网与共用节点之间的第一功率传感器，该第一功率传感器与控制电路处于通信；以及被耦合在共用节点与双向AC/DC转换器之间的第二功率传感器，该第二功率传感器与控制电路处于通信。在又一个进一步实施例中，控制电路被进一步布置成：确定要存储的功率量Pavail；确定所允许的波纹电流的最大量；确定来自该多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的每一者的可用功率存储；选择该多个基于飞轮的电存储单元中具有最低所确定可用功率的M+1个基于飞轮的电存储单元，以使得来自该多个基于飞轮的电存储单元中的所选M个基于飞轮的电存储单元的可用功率大于Pavail，并且使得来自该多个基于飞轮的电存储单元中的所选M+1个基于飞轮的电存储单元的可用功率小于或等于Pavail；确定针对该多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的每一者的期望输出电流变化；增加该多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的一个电存储单元的输出电流，针对该一个电存储单元，该确定指示至多达所确定的最大波纹电流的正的期望变化；减小该多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的一个电存储单元的输出电流，针对该一个电存储单元，该确定指示至多达所确定的最大波纹电流的负的期望变化；将该多个(N个)基于飞轮的电存储单元的输出电流与所确定的期望变化进行比较；以及重复该增加、减小和比较，直至针对该多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的每一者所确定的期望输出电流变化被实现。
在一个进一步实施例中，控制电路进一步与配电服务运营商处于通信，控制电路被布置成：响应于来自配电服务运营商的第一请求而向AC电网提供功率，以及响应于来自配电服务运营商的第二请求而从AC电网汲取功率。
独立地，本文的实施例提供了一种控制多个(N个)基于飞轮的电存储单元的方法，该方法包括：确定对于量Preq的电功率需求；确定所允许的波纹电流的最大量；确定来自该多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的每一者的可用功率；选择该多个基于飞轮的电存储单元中具有最高所确定可用功率的M+1个基于飞轮的电存储单元，以使得来自该多个基于飞轮的电存储单元中的所选M个基于飞轮的电存储单元的可用功率小于Preq，并且使得来自该多个基于飞轮的电存储单元中的所选M+1个基于飞轮的电存储单元的可用功率大于或等于Preq；确定针对该多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的每一者的期望输出电流变化；减小该多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的一个电存储单元的输出电流，针对该一个电存储单元，该确定指示至多达所确定的最大波纹电流的负的期望变化；增加该多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的一个电存储单元的输出电流，针对该一个电存储单元，该确定指示至多达所确定的最大波纹电流的正的期望变化；将该多个(N个)基于飞轮的电存储单元的输出电流与所确定的期望变化进行比较；以及重复该减小、增加和比较，直至针对该多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的每一者所确定的期望输出电流变化被实现。
在一个进一步实施例中，该方法进一步包括：响应于来自配电服务运营商的第一请求而向AC电网提供功率；响应于来自配电服务运营商的第二请求而从AC电网汲取功率；以及在以下各项之间分配该多个(N个)基于飞轮的电存储单元的存储能力：第一部分，该第一部分被分配用于向至少一个AC/DC 充电单元或DC/DC充电单元提供功率；第二部分，该第二部分被分配用于从 AC电网吸收电能；以及第三部分，该第三部分被分配用于向AC电网提供电能。在又一个进一步实施例中，第一部分、第二部分和第三部分是响应于历史数据来分配的。
在一个进一步实施例中，该方法进一步包括：确定要存储的功率量Pavail；确定所允许的波纹电流的最大量；确定来自该多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的每一者的可用功率存储；选择该多个基于飞轮的电存储单元中具有最低所确定可用功率的M+1个基于飞轮的电存储单元，以使得来自该多个基于飞轮的电存储单元中的所选M个基于飞轮的电存储单元的可用功率大于Pavail，并且使得来自该多个基于飞轮的电存储单元中的所选M+1个基于飞轮的电存储单元的可用功率小于或等于Pavail；确定针对该多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的每一者的期望输出电流变化；增加该多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的一个电存储单元的输出电流，针对该一个电存储单元，该确定指示至多达所确定的最大波纹电流的正的期望变化；减小该多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的一个电存储单元的输出电流，针对该一个电存储单元，该确定指示至多达所确定的最大波纹电流的负的期望变化；将该多个(N个)基于飞轮的电存储单元的输出电流与所确定的期望变化进行比较；以及重复该增加、减小和比较，直至针对该多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的每一者所确定的期望输出电流变化被实现。
在一个进一步实施例中，该方法进一步包括：响应于来自配电服务运营商的第一请求而向AC电网提供功率；以及响应于来自配电服务运营商的第二请求而从AC电网汲取功率。在另一进一步实施例中，该方法进一步包括：响应于来自配电服务运营商的第一请求而向AC电网提供功率；以及响应于来自配电服务运营商的第二请求而从AC电网汲取功率。
独立地，本文的实施例提供了一种站，该站包括：控制电路；第一和第二双向转换器，每个双向转换器与控制电路处于通信，每个双向转换器被布置成在其相应的第一端口耦合到插入式电动车辆，每个双向转换器具有共用耦合的相应第二端口，其中，控制电路被布置成：从耦合到第一双向转换器的第一端口的第一插入式电动车辆汲取电能；以及将所汲取的电能中的至少一些电能提供给耦合到第二双向转换器的第一端口的第二插入式电动车辆。
在一个进一步实施例中，从第一插入式电动车辆汲取到第一双向转换器的共同耦合的第二端口的电能量基本上等于提供给第二双向转换器的共同耦合的第二端口的电能量。在另一进一步实施例中，第一和第二双向转换器中的每一者是双向DC/DC转换器，并且其中，该耦合是通过DC总线的。
在一个进一步实施例中，第一和第二双向转换器中的每一者是双向 AC/DC转换器。在又一个进一步实施例中，该站进一步包括电存储单元，其中，在从第一插入式电动车辆汲取到第一双向转换器的共同耦合的第二端口的电能量大于提供给第二双向转换器的共同耦合的第二端口的电能量的情况下，控制电路被布置成将电能差存储在电存储单元上。
在又一个进一步实施例中，该站进一步包括电存储单元，其中，在从第一插入式电动车辆汲取到第一双向转换器的共同耦合的第二端口的电能量小于提供给第二双向转换器的共同耦合的第二端口的电能量的情况下，控制电路被布置成从电存储单元提供电能差。在又一进一步实施例中，该站进一步包括至AC电网的连接，其中，在从第一插入式电动车辆汲取到第一双向转换器的共同耦合的第二端口的电能量大于提供给第二双向转换器的共同耦合的第二端口的电能量的情况下，控制电路被布置成将电能差提供给AC电网。
在又一个进一步实施例中，该站进一步包括至AC电网的连接，其中，在从第一插入式电动车辆汲取到第一双向转换器的共同耦合的第二端口的电能量小于提供给第二双向转换器的共同耦合的第二端口的电能量的情况下，控制电路被布置成从AC电网提供电能差。
独立地，本文的实施例提供了一种向插入式电动车辆提供电能的方法，该方法包括：从耦合到第一双向转换器的第一端口的第一插入式电动车辆汲取电能；以及将所汲取的电能中的至少一些电能提供给耦合到第二双向转换器的第一端口的第二插入式电动车辆。
在一个进一步实施例中，如在第一双向转换器的第二端口处确定的从第一插入式电动车辆汲取的电能量基本上等于如在第二双向转换器的第二端口处确定的提供给第二插入式电动车辆的电能量。在另一进一步实施例中，第一和第二双向转换器中的每一者是双向DC/DC转换器。
在一个进一步实施例中，第一和第二双向转换器中的每一者是双向 AC/DC转换器。在又一个进一步实施例中，在如在第一双向转换器的第二端口处确定的从第一插入式电动车辆汲取的电能量大于如在第二双向转换器的第二端口处确定的提供给第二双向转换器的共同耦合的第二端口的电能量的情况下，将电能差存储在相关联的电存储单元上。
在又一个更进一步实施例中，在如在第一双向转换器的第二端口处确定的从第一插入式电动车辆汲取的电能量小于如在第二双向转换器的第二端口处确定的提供给第二双向转换器的共同耦合的第二端口的电能量的情况下，从相关联的电存储单元提供电能差。在又一更进一步实施例中，在如在第一双向转换器的第二端口处确定的从第一插入式电动车辆汲取的电能量大于如在第二双向转换器的第二端口处确定的提供给第二双向转换器的共同耦合的第二端口的电能量的情况下，将电能差提供给耦合的AC电网。在又一更进一步实施例中，在如在第一双向转换器的第二端口处确定的从第一插入式电动车辆汲取的电能量小于如在第二双向转换器的第二端口处确定的提供给第二双向转换器的共同耦合的第二端口的电能量的情况下，从耦合的AC电网提供电能差。
独立地，本文的实施例提供了一种分配电存储单元中的存储的方法，该方法包括：对于多个历史时间段中的每一者，生成要被分配用于插入式电动车辆的电存储量、要被分配用于向AC电网提供电能的电存储量、以及要被分配用于存储来自AC电网的电能的电存储量的电存储的量；对于该多个历史时间段中的每一者，确定最优经济分配；以及对于将来时间段，根据所确定的最优经济分配来提供分配。
在一个进一步实施例中，该多个历史时间段是根据工作日、周末、节假日和季节中的至少一者来分隔的。在另一进一步实施例中，对个该多个历史时间段中的每一者，要被分配用于插入式电动车辆的电存储量、要被分配用于向 AC电网提供电能的电存储量、以及要被分配用于存储来自AC电网的电能的电存储量的和等于板载存储单元的总能量容量的100％。在另一进一步实施例中，根据所确定的最优经济分配来提供的分配的范围被限制在预定范围内。
独立地，本文的实施例提供了一种站，该站包括：控制电路；用于耦合到AC电网的双向接口；耦合到双向接口的多个电存储单元；以及AC/DC充电单元和DC/DC充电单元中的至少一者，该至少一者耦合到双向接口以用于耦合到AC电网并且被布置成用于耦合到插入式电动车辆，其中，控制电路被布置成：对于多个历史时间段中的每一者，生成要被分配用于插入式电动车辆的电存储量、要被分配用于向AC电网提供电能的电存储量、以及要被分配用于存储来自AC电网的电能的电存储量的潜在值的数组；对于该多个历史时间段中的每一者，确定最优经济分配；以及对于将来时间段，根据所确定的最优经济分配来提供分配。
在一个进一步实施例中，该多个历史时间段是根据工作日、周末、节假日和季节中的至少一者来分隔的。在又一个进一步实施例中，对个该多个历史时间段中的每一者，要被分配用于插入式电动车辆的电存储量、要被分配用于向AC电网提供电能的电存储量、以及要被分配用于存储来自AC电网的电能的电存储量的和等于该多个电存储单元的总能量容量的100％。在又一进一步实施例中，根据所确定的最优经济分配来提供的分配的范围被限制在预定范围内。
附加的特征和优点将从以下附图和描述中变得显而易见。
附图简述
为更好地理解本发明及展示可如何实施本发明，现仅作为示例对附图作出引用，在整个附图中，相同的标记指代对应的元素或部分。
现在具体参照附图，需要强调的是，所示的细节仅作为示例且出于对本发明的优选实施例的解说性讨论的目的，并且是为了提供对本发明的原理及概念性方面被认为是最有用且容易理解的描述而给出的。就这一点而言，未做出尝试以示出比基本理解本发明所需更为具体的本发明的结构细节，结合附图的描述使得本领域技术人员明了本发明的若干形式可如何在实践中实施。在附图中：
附图说明
图1A解说了经由双向AC/DC转换器耦合到AC电网的电动车辆快速充电站的实施例的高级框图，其中电动车辆经由DC/DC充电器进行充电；
图1B解说了经由双向AC/DC转换器耦合到AC电网的电动车辆快速充电站的实施例的高级框图，其中电动车辆经由AC/DC充电器进行充电；
图1C解说了图1B的电动车辆快速充电站的实现的进一步细节；
图2A解说了电存储单元的飞轮实施例作为流动至/自飞轮电存储单元的功率的函数的效率的图形；
图2B解说了来自电存储单元的飞轮实施例的作为充电状态的函数的最大可用功率的图形；
图3解说了图1A–1C的任何实施例的控制电路的离线优化方法的操作的高级流程图；
图4解说了图1A–1C的任何实施例的控制电路的操作以向AC电网或向 PEV提供电功率的高级流程图；
图5解说了图1A–1C的任何实施例的控制电路的操作以在其PEV充电需求小于约定汲取量时从AC电网汲取电功率的高级流程图；
图6解说了图1A–1C的任何实施例的控制电路的操作以使从AC电网汲取的电功率保持在预定范围内的高级流程图；
图7A解说了经由双向AC/DC转换器耦合到AC电网的电动车辆快速充电站的实施例的高级框图，其中第一电动车辆被布置成对第二电动车辆进行充电；以及
图7B解说了图7A的布置的操作方法的高级流程图以提供插入式车辆到插入式车辆充电。
具体实施方式
优选实施例的详细描述
在详细解释本发明的至少一个实施例前，需要理解的是，本发明在其应用中并不限于以下描述中阐述或附图中解说的构造细节和组件安排。本发明适用于其它实施例或者以各种方式被实践或实行。另外，需要理解的是，本文中所采用的措辞及术语是为了描述并且不应被视为限制。
关于快速充电站、特别是以及EVFCS具体描述了各实施例，然而，这并非意在以任何方式进行限制。各实施例同样适用于在与具有负载的交流电(AC) 电网连接时使用的能量存储站，该负载的能量消耗随时间变化。
图1A解说了EVFCS 10的实施例的高级框图，该EVFCS 10被布置成：为插入式电动车辆(PEV)80提供快速充电，EVFCS 10经由双向AC/DC转换器40耦合到AC电网15并与DSO 20处于通信。虽然解说了单个双向AC/DC 转换器40，但这并非意在以任何方式进行限制，并且可提供并行操作的多个双向AC/DC转换器40而不超出范围。EVFCS 10包括：控制电路30；功率传感器35；双向AC/DC转换器40；多个电存储单元50；多个电流传感器55；DC 总线60；电压传感器65；以及多个DC/DC充电单元70。每个电存储单元50 可由磁耦合的飞轮构成，但不限于此，并且如下面将进一步描述的，可纳入与电动机/发电机处于通信的伺服放大器。每个电存储单元50可具有与其相关联的功率转换器，以及如本领域技术人员已知的可任选的本地控制器(为简单起见未示出)，并纳入相应的电流传感器55。每个DC/DC充电单元70具有与其相关联的相应电流传感器55，并且双向AC/DC转换器40具有与其相关联的被布置成感测去往/来自DC总线60的电流的相应电流传感器55。DSO 20 或在专用连接上或经由因特网链路与控制电路30处于双向通信。控制电路30 与以下各项处于通信：功率传感器35；双向AC/DC转换器40；每个电存储单元50；每个电流传感器55；电压传感器65；以及每个DC/DC充电单元70；为简单起见各连接未示出。DC总线60连接电存储单元50、DC/DC充电单元 70和双向AC/DC转换器40中的每一者。双向AC/DC转换器40耦合到AC电网15，AC电网15的相关部分由DSO 20监督。每个DC/DC充电单元70被布置成耦合到PEV 80并为耦合的PEV 80提供快速充电。功率传感器35被布置成感测从AC电网15流动到EVFCS 10/从EVFCS 10流动到AC电网15的总功率，并且可被纳入双向AC/DC转换器40内。电压传感器65被布置成检测 DC总线60的电压电平。与相应电存储单元50相关联的每个电流传感器55被布置成感测流动至/自相应电存储单元50的电流量；并且与相应DC/DC充电器70相关联的每个电流传感器55被布置成感测流动至/自相应DC/DC充电器 70的电流量。电流传感器55可由霍尔效应传感器、磁通门变压器、感测电阻器或光纤电流传感器实现而不超出范围。
功率传感器35可由霍尔效应传感器、磁通门变压器、罗氏线圈、电流钳形表、感测电阻器或光纤电流传感器与电压传感器组合实现而不超出范围。功率传感器35可包括多个子传感器，每个子传感器被布置用于3相连接的相关联相位。电压传感器65可使用模数转换器来实现。在一个非限制性实施例中，功率传感器35由可从以色列耶路撒冷的SATEC有限公司获得的市售功率计型号PM135EH来实现。
控制电路30可以由微控制器、现场可编程门阵列、计算机、或专用集成电路、或此类元件的组合来实现而不超出范围。本文所描述的操作的方法可由控制电路30响应于存储在相关联存储器上的电可读指令而执行。
图1B解说了EVFCS 100的实施例的高级框图，该EVFCS 100被布置成：为PEV 80提供快速充电，EVFCS 100经由双向AC/DC转换器40耦合到AC 电网15并与DSO 20处于通信。虽然解说了单个双向AC/DC转换器40，但这并非意在以任何方式进行限制，并且可提供并行操作的多个双向AC/DC转换器40而不超出范围。EVFCS 100包括：控制电路30；多个功率传感器35；双向AC/DC转换器40；多个电存储单元50；多个电流传感器55；DC总线60；电压传感器65；以及多个AC/DC充电单元130。在一个非限制性实施例中，每个功率传感器35由可从以色列耶路撒冷的SATEC有限公司获得的市售功率计型号PM135EH实现。每个电存储单元50可由磁耦合的飞轮构成，但不限于此，并且如下面进一步描述的，可纳入与电动机/发电机处于通信的伺服放大器。每个电存储单元50可具有与其相关联的功率转换器，以及如本领域技术人员已知的可任选的本地控制器(为简单起见未示出)，并纳入相应的电流传感器55。AC电网15具有与其相关联的相应功率传感器35，并且双向AC/DC 转换器40具有与其相关联的相应功率传感器35、以及与其相关联的被布置成感测去往/来自DC总线60的电流的相应电流传感器55。DSO 20在专用连接上或经由因特网链路与控制电路30处于双向通信。控制电路30与以下各项处于通信：每个功率传感器35；双向AC/DC转换器40；每个电存储单元50；每个电流传感器55；电压传感器65；以及每个AC/DC充电单元130，为简单起见各连接未示出。DC总线60将每个电存储单元50连接到双向AC/DC转换器40。双向AC/DC转换器40耦合到AC电网15，AC电网15的相关部分由 DSO 20监督。每个AC/DC充电单元130在共用节点38处耦合到双向AC/DC 转换器40的AC侧，并且被布置成耦合到PEV 80并为耦合的PEV 80提供快速充电。与AC电网15相关联的功率传感器35有利地被耦合在AC电网15 与共用节点38之间以感测从AC电网15去往EVFCS 100/从EVFCS 100去往 AC电网15的功率。与双向AC/DC转换器40相关联的功率传感器35被耦合在共用节点38与双向AC/DC转换器40的AC侧之间，并提供与由AC/DC转换器40输入/输出的AC功率量有关的信息。
图1C解说了利用EVFCS 100与遥控中心220协作的系统200的实施例的高级框图，从而进一步突出显示了EVFCS 100的通信和控制的某些方面。系统200被解说为包括EVFCS100，然而，这并非意在以任何方式进行限制，并且EVFCS 100可由包括一个或多个电存储单元的站替代而不超出范围，该站耦合到AC电网，具有本地负载或至负载的可耦合连接，该负载的电能消耗随时间变化。控制电路30与每个功率传感器35、双向AC/DC转换器40、每个电存储单元50、每个电流传感器55、电压传感器65、以及每个AC/DC充电单元130之间的通信路径用点划线解说。进一步示出了至AC/DC充电单元130 的可任选连接。每个电存储单元50被解说为包括与相应电动机/发电机240处于通信的DC/AC转换器230。控制电路30经由通信云210与DSO 20和遥控中心220中的每一者处于通信。
在一个实施例中，电动机/发电机240包括安装在飞轮真空室外部的环形定子，以及容纳电动机转子的真空屏障杯，该电动机转子安装在飞轮真空室内的飞轮轴的顶部。如前面提到的国际申请公开WO2014/020593中所描述的，电动机转子经由真空屏障杯磁耦合到定子。DC/AC转换器230可以在伺服放大器中实现，诸如由以色列佩塔提科瓦(PetachTikva)的Servotronix销售的那些伺服放大器，并且可以在其中纳入相应的电流传感器55(未示出)。双向 AD/DC转换器40可以由加利福尼亚州Freemont的SolarEdge技术公司销售的转换器实现，并且可以在其中包括相应的电流传感器55和功率传感器35。遥控中心220从单个控制位置提供对多个EVFCS 100的遥控。
为了向随机数量的PEV 80提供快速充电，而不因呈现急剧变化的负载而干扰AC电网，每当来自与EVFCS 10和EVFCS 100中的每一者耦合的PEV 80 的需求小于预定量时，EVFCS 10和EVFCS 100中的每一者就将电能存储在电存储单元50中，从而向AC电网15提供固定负载。有利地，通过在AC电网 15与EVFCS 10、100之间提供双向转换，当AC电网15经历暂时过度需求状况时，可以从EVFCS 10、100向AC电网15提供功率。
为了高效地操作EVFCS 10、100，发明人分析了所选电存储单元50的存储能力。图2A解说了电存储单元的飞轮实施例的作为流动至/自飞轮电存储单元50的功率的函数的效率的图形，其中x轴将汲取自或提供给电存储单元50 的功率解说为可由电存储单元50处置的最大功率量的百分比，并且y轴将电动机加上该飞轮的驱动器的效率解说为理论最大效率的百分比。如可以看到的，效率随着功率电平单调增加，其中向下直至大约30％的功率电平经历高于80％的效率。在最大功率电平的大约20％以下效率快速下降。
图2B解说了来自每个飞轮电存储单元50的作为充电状态的函数的最大可用功率的图形，其中x轴以最大值的百分比来表示设备的充电状态，并且y 轴将最大可用功率表示为总可用功率的百分比。由此，随着每个飞轮电存储单元50的充电状态增加，可用功率量增加。飞轮的充电状态是转速的函数并且由此可以容易地监控。如可以看到，最大可用功率随着充电状态的增加而单调增加，其中当充电状态降至低于大约10％时最大可用功率急剧下降。由于功率线性取决于电动机的EMF电压，而EMF电压自身线性取决于飞轮的速度，因此当飞轮放电时，其递送功率的能力下降。飞轮的速度还与飞轮的剩余容量有关。在某些实施例中，飞轮电存储单元50的能量存储容量是3KWH，并且最大功率是15KW。
然而，从图2A可以看到，通过汲取在来自每个飞轮电存储单元50的最大可用功率附近的功率来达成高效率。由此，通过简单地在飞轮电存储单元50 之间均等地划分所需的总功率来利用来自多个飞轮电存储单元50的功率得到低效的解决方案。
如上面指示的，EVFCS 10、100双向地耦合到AC电网15，并且与DSO 20 处于双向通信。在DSO 20经历超出计划的需求的情况下，DSO 20优选地向控制电路30发送针对预定功率量的请求。控制电路30必须平衡来自DSO 20的请求与来自PEV 80的潜在需求，其中来自PEV 80的潜在需求与来自DSO 20 的需求无关。遥控中心220可操作用于管理针对多个EVFCS 10、100的需求以达成改善的财务结果。然而，要注意，来自DSO 20的需求优先地被视为高优先级，这是由于在某些情形中，对DSO 20供电的经济奖励预KWH显著大于对PVE 20进行充电的奖励。
EVFCS 10、100面临2种不同的不相关的需求：来自PVE 80的需求；以及来自DSO 20的任何请求。如上面指示的，来自可耦合到EVFCS 10、100的 PEV 80的需求随时间变化。在数学上，EVFSC 10、100处的可用电存储总量作为时间的函数可以在以下各项之间拆分：被保留用于PEV 80的百分比，被标示为C％(t)；被保留用于对来自DSO 20的请求供电的量，被标示为BC充电％(t)，以及响应于来自DSO 20的请求而被保留用于从AC电网15的能量吸收的附加量，被标示为BC放电％(t)。对于任何给定时间(t)，C％(t)、BC充电％(t)、以及BC放电％(t)这3项的和为100％。上述量是所分配的值，并且不一定是所利用或可用的值。例如，在已经为C％(t)分配70％的情况下，这意味着系统控制器30可以使用最多达EVFSC 10、100的总能量容量的70％以用于EV充电。当充电完成时，显然70％不再可用，直至单元再充电，而分配保持不变。
为了确定针对这种情形的最优响应，使未满足机会的值最小化，该值可以被表达为：
USSR(t)＝A(t)·∑EBC充电(1-SLBCS)+B(t)·∑Eev·(1-SLECV)+C(t)·∑EBC放电(1-SLECV) 式1
其中：
A(t)是对来自DSO 20的请求供电的经济价值，其可以用欧元/千瓦时(Euro/kWh)表达；
EBC是由所有连接的DSO 20请求的能量，其可以用kWh表达；
SLBCS是个体EVFCS 10、100所满足的总EBC的一部分；
B(t)是对来自到达的PEV 80的请求供电的经济价值，其可以用Euro/kWh表达； Eev是到达的PEV 80所请求的能量，其可以用kWh表达；以及
SLECV是个体EVFCS 10、100所满足的总Eev的一部分；
C(t)是对来自DSO 20的请求供电以吸收能量的经济价值，其可以用Euro/kWh 表达；
EBC放电是DSO 20的能量吸收请求，其可以用kWh表达；以及
SLBCS是个体单元10、100所满足的总EBC放电的一部分。
式1定义了未满足需求的值，并且由此最小化该式提供了最优经济价值。
在一个实施例中，如图3中所解说的，离线优化由控制电路30执行。在状态1000中，记录历史，并将其划分成预定时隙。在阶段1010中，对于每个历史时隙，针对C％(t)和BC充电％(t)和BC放电％(t)的值的数组来计算USSR的值。在阶段1020中，计算针对历史时隙的USSR的最小值，并将其用作最速下降优化算法的起始点以找到最优值。在可任选阶段1030中，分别针对工作日、周末、节假日、以及在各个季节重复上述阶段。在阶段1040中，阶段1020-1030 的图表被存储并且接下来被利用以响应于来自DSO 20和PEV 80的需求而分配能量。由此，根据DSO 20与PEV 80之间的预期最大经济价值来分配EVFCS 10、100的所存储能量容量的100％。
已经在未向C％(t)和BC充电％(t)和BC放电％(t)提供限制的实施例中描述了上文，然而，这并非意在以任何形式进行限制。在另一实施例中，C％(t)和BC充电％(t)和 BC放电％(t)中的每一者被限制成仅允许预定范围的可接受值，如可任选阶段1050 中所解说的。这种限制将阻止向DSO 20分配能量以排除PEV 80。如上面指示的，已经关于EVFCS特别描述了上文，然而，这并非意在以任何方式进行限制。EVFCS可由包括一个或多个电存储单元的站替代而不超出范围，该站耦合到AC电网，具有本地负载或至负载的可耦合连接，该负载的电能消耗随时间变化。
返回参照图2A、2B，发明人已认识到，为了使用多个基于飞轮的电存储单元50来高效地支持负载，保持至每个电存储单元50的高百分比功率负载是重要的。由此，简单地在基于飞轮的电存储单元50之间均等地划分任何需求得到次优的解决方案。
图4解说了站的控制电路30的操作的高级流程图，以响应于来自DSO 20 的请求而将电能从多个基于飞轮的电存储单元50提供给AC电网15，或者分别通过DC/DC充电单元70或AC/DC充电单元130提供给PEV 80，PEV 80 表示可耦合的时变负载的实施例。在阶段2000中，控制电路30接收具有相关联的最大纹波量的功率请求，其中请求功率被标示为“Preq”，并且最大纹波量被标示为“ΔP”。Preq可以是正值或负值，这取决于需要执行对基于飞轮的电存储单元50的充电还是放电。ΔP可以针对系统预先确定，或者可以连同请求一起提供，但不限于此。可以针对每个需求利用不同的纹波量，例如通过 DC/DC充电单元70，或者AC/DC充电单元130，可以分别具有与其相关联的第一最大纹波量，并且AC电网15可以具有与其相关联的不同纹波量。进一步设置定时器以确保在操作期间有规律地重复图4的操作。在一个实施例中，阶段2000的定时器被设置为1分钟。
在阶段2010中，所有基于飞轮的电存储单元50被扫描以确定可从N个相关联的基于飞轮的电存储单元50中的每一者获得的当前可用最大功率。在数学上，对于基于飞轮的电存储单元50，在特定时间点来自飞轮“j”的最大可用功率量被确定为：
Pmaxj＝Imaxj*Kej*ωj*0.87 式2
其中Imaxj是飞轮“j”的最大峰值电流值，Kej是飞轮“j”的电动发电机EMF 常数，并且ωj是飞轮“j”的以PRM计的当前飞轮转速。由此，对于给定的基于飞轮的电存储单元50，Pmaxj随着ωj变化，因为Imaxj和Kej两者都是恒定的。
在阶段2020中，飞轮按功率降序排序。要理解，阶段2020不是严格要求的，并且在本文中为了理解简单起见而进行描述。在阶段2030中，按功率降序来选择M+1个基于飞轮的电存储单元50，使得：
Figure BDA0002104448060000181
从式3要理解，M个飞轮被选择为在其相应Pmax下操作，而飞轮M+1 可在小于Pmax下操作。确定M+1个所选基于飞轮的电存储单元50中的每一者所需的电流。从式3显而易见的是，对于基于飞轮的电存储单元50 1到M，将从中汲取的电流I将等于相应基于飞轮的电存储单元50的Imax，并且将从基于飞轮的电存储单元M+1汲取的电流I可小于相应的Imax。
为了避免超过阶段2000的预定最大ΔP，在阶段2040中，针对每个基于飞轮的电存储单元50确定预期的电流变化，被标示为“ΔIj”。至今为止在供应功率的一些基于飞轮的电存储单元50的功率汲取现在可能被禁用，而M+1 个所选基于飞轮的电存储单元50现在将接收启用命令。电流变化可以是正的或负的。利用式2，将阶段2000的ΔP转换成最大允许的波纹电流，被标示为“ΔImax”。
在阶段2050中，控制电路30向阶段2040中的已被确定为具有负ΔIj的一个基于飞轮的电存储单元50发送减小电流命令，以将其电流减小不超过ΔImax。在具有负ΔIj的基于飞轮的电存储单元50的ΔIj小于ΔImax的情况下，控制电路30发送命令以将电流减小ΔIj。
在阶段2060中，控制电路30向阶段2040中的已被确定为具有正ΔIj的一个基于飞轮的电存储单元50发送增加电流命令，以将其电流增加不超过ΔImax。在具有正ΔIj的基于飞轮的电存储单元50的ΔIj小于ΔImax的情况下，控制电路30发送命令以将电流增加ΔIj。
在阶段2070中，将阶段2050-2060中的变化与阶段2040的所确定变化进行比较。在阶段2040的变化未完成的情况下，控制返回到阶段2050。
在阶段2040的变化完成的情况下，在阶段2080中，阶段200的定时器被检查。在定时器还未期满的情况下，重复阶段2080。在阶段2000的定时器已期满的情况下，控制返回到阶段2000。
虽然在本文中使用术语计算，但这不一定需要实时数学计算，并且本文中使用术语计算的任何地方具体包括使用具有预先计算的值的查找表。由此意在包括任何确定方法。
图5解说了控制电路30的操作的高级流程图，以响应于所分配的功率汲取量与PEV80的需求之间的差(即，在EVFCS 10、100被约定或被允许获得预定功率量、而其PEV充电需求小于该量的情形中)而将电能从AC电网15 汲取到基于飞轮的电存储单元50。如上面指示的，关于EVFCS 10、100特别描述了操作，然而，这并非意在以任何方式进行限制。EVFCS 10、100可由包括一个或多个电存储单元的站替代而不超出范围，该站耦合到AC电网，具有本地负载或至负载的可耦合连接，该负载的电能消耗随时间变化。
在阶段3000中，控制电路30识别失衡，并确定要存储的具有相关联的最大波纹量的可用功率量，其中可用功率量被标示为“Pavail”并且最大波纹量被标示为“ΔP”。ΔP可以针对系统预先确定，或者可以由DSO 20周期性地提供，但不限于此。进一步设置定时器以确保在操作期间有规律地重复图5的操作。在一个实施例中，阶段3000的定时器被设置为1分钟。
在阶段3010中，所有基于飞轮的电存储单元50被扫描以确定可从N个相关联的基于飞轮的电存储单元50中的每一者获得的当前可用最大功率，如上面关于式2所描述的。
在阶段3020中，飞轮按功率升序排序。要理解，阶段3020不是严格要求的，并且在本文中为了理解简单起见而进行描述。在阶段3030中，按功率升序来选择M+1个基于飞轮的电存储单元50，使得：
Figure BDA0002104448060000191
从式4要理解，M个飞轮被选择为在其相应Pmax下操作，而飞轮M+1 可在小于Pmax下操作。确定提供给M+1个所选基于飞轮的电存储单元50中的每一者所要求的电流。从式4显而易见的是，对于基于飞轮的电存储单元50 1到M，将输入其中的电流I将等于相应基于飞轮的电存储单元50的Imax，并且将输入到基于飞轮的电存储单元M+1的电流I可小于相应的Imax。
为了避免超过阶段3000的预定最大ΔP，在阶段3040中，针对每个基于飞轮的电存储单元50确定预期的电流变化，被标示为“ΔIj”。电流变化可以是正的或负的。利用式2，将阶段2000的ΔP转换成最大允许的波纹电流，被标示为“ΔImax”。
在阶段3050中，控制电路30向阶段3040中的已被确定为具有正ΔIj的一个基于飞轮的电存储单元50发送增加电流命令，以将其电流增加不超过ΔImax。在具有正ΔIj的基于飞轮的电存储单元50的ΔIj小于ΔImax的情况下，控制电路30发送命令以将电流增加ΔIj。
在阶段3060中，控制电路30向阶段3040中的已被确定为具有负ΔIj的一个基于飞轮的电存储单元50发送减小电流命令，以将其电流减小不超过ΔImax。在具有负ΔIj的基于飞轮的电存储单元50的ΔIj小于ΔImax的情况下，控制电路30发送命令以将电流减小ΔIj。
在阶段3070中，将阶段3050-3060中的变化与阶段3040的所确定变化进行比较。在阶段3040的变化未完成的情况下，控制返回到阶段3050。
在阶段3040的变化完成的情况下，在阶段3080中，阶段3000的定时器被检查。在定时器还未期满的情况下，重复阶段3080。在阶段3000的定时器已期满的情况下，控制返回到阶段3000。
图6解说了图1A–1C的任何实施例的控制电路的操作以使从AC电网汲取的电能保持在预定范围内的高级流程图。在阶段4000，控制电路30接收最大功率汲取值(被标示为PDMAX)，可任选地具有滞后阈值。在一个实施例中，如在阶段4090所示，滞后阈值均匀地被定义为分别比PDMAX高一量ΔPDMAX和比PDMAX低一量ΔPDMAX。在此类实施例中，PDMAX表示可以由站(诸如EVFCS 10、100)从AC电网15汲取的在阈值窗口内的最大功率，即，PDMAX是目标值，针对该目标值可以容忍+/-ΔPDMAX的范围。这已经用单个滞后阈值ΔPDMAX进行解释，然而，这并非意在以任何方式进行限制。针对高于PDMAX的阈值和低于PDMAX的阈值可以提供不同的阈值而不会超出范围。值PDMAX、较高和较低阈值、和/或ΔPDMAX在初始安装时可以固定，或者可以根据从DSO 20接收的信息随时间变化。如上面指示的，使用滞后阈值是可任选的。
在阶段4010中，控制电路30将从AC电网15汲取的功率确定为PDRAW。在EVFCS 10的实施例中，PDRAW可以从功率传感器35输入，并且在EVFCS 100的实施例中，PDRAW可以从与AC电网15相关联的功率传感器35输入。
在阶段4020中，将PDRAW与值THRESHOLD1(阈值1)进行比较，在一个实施例中，阈值1被设置为等于PDMAX–ΔPDMAX。在PDRAW小于阈值1的情况下，在阶段4030中，与控制电路30相关联的电存储单元50被轮询以确定是否每个电存储单元50被完全充电。在至少一个电存储单元50未被完全充电的情况下，在阶段4040中，控制电路30使得该至少一个未被完全充电的电存储单元能够从AC电网15汲取电能，由此增加存储在其上的电能。控制电路30确保电存储单元50以某一速率被充电，以确保PDRAW(其现在包括用于对至少一个电存储单元50进行充电的功率汲取)不超过PDMAX。在阶段4030中，所有电存储单元50被完全充电的情况下，EVFCS 10、100不能增加其功率汲取，并且重复阶段4000。阈值1由此表示较低阈值，并且当 PDRAW小于阈值1时，可以从AC电网15汲取额外电能以对至少一个电存储单元50进行充电。
在阶段4020中PDRAW不小于阈值1的情况下，在阶段4050中，将 PDRAW与THRESHOLD2(阈值2)进行比较，在一个实施例中，阈值2等于PDMAX+ΔPDMAX。如果PDRAW不大于阈值2，则PDRAW在由阈值1 和阈值2表示的滞后窗口内，并且重复阶段4000。在此类实施例中，允许可以汲取的最大量暂时超过PDMAX，只要汲取的量不超过阈值2，要理解的是，PDMAX是设置值，并且不一定是物理绝对最大值。如本领域技术人员将理解的，阈值2>阈值1。阈值2由此表示较高阈值，并且当PDRAW大于阈值2 时，从AC电网15汲取的电能应当减小，优选地通过从至少一个电存储单元 50汲取电能来减小。
在阶段4050中PDRAW大于阈值2的情况下(即，经历过度汲取状况)，在阶段4060中，与控制电路30相关联的电存储单元50被轮询以确定至少一个电存储单元50是否能够供应电能。在阶段4060中至少一个电存储单元50 能够供应电能的情况下，在阶段4070中，从能够供应电能的该至少一个电存储单元50为EVFCS 10、100的负载提供电能，同时监视PDRAW以确保 PDRAW小于或等于阈值2。这种负载可由具有所连接车辆的DC/DC充电单元 70或AC/DC充电单元130表示。有利地，不需要与DC/DC充电单元70或 AC/DC充电单元130的通信。
在阶段4060中没有电存储单元50能够供应电能的情况下，在阶段4080 中，控制电路30输出标志以指示需要减小PDRAW。此类标志可以用信号通知操作者断开至少一个PEV80。替换地，在控制电路30与DC/DC充电单元 70或AC/DC充电单元130之间提供简单的1比特通信的情况下，控制电路30 可分别禁用一个或多个DC/DC充电单元70或AC/DC充电单元130，直至 PDRAW被减小到低于或等于阈值2。控制电路30随后可继续监视PDRAW，并且在分别禁用单个DC/DC充电单元70或AC/DC充电单元130未将PDRAW 减小到低于或等于阈值2的情况下，可以禁用附加的DC/DC充电单元70或 AC/DC充电单元130。仅在PDRAW被减小到低于阈值1之后才重新启用功率。
替换地，在对DC/DC充电单元70或AC/DC充电单元130的更详细控制可用的情况下，可以通过命令相应DC/DC充电单元70或AC/DC充电单元130 将其汲取减小预定量、或将其汲取保持低于预定值来减小功率汲取。
图7A解说了电动车辆快速充电站200的实施例的高级框图，其中第一电动车辆被布置成对第二电动车辆进行充电。电动车辆快速充电站200如上面关于电动车辆快速充电站10所描述的来布置，不同之处在于使用双向转换器210 来替代DC/DC充电单元70。图7B解说了图7A的布置的操作方法以提供插入式车辆到插入式车辆充电的高级流程图，这两幅图一起进行描述。图7A–7B 特别关于电动车辆进行描述，然而，这意指解说性实施例，并非意在以任何方式进行限制。
电动车辆快速充电站200可如上面关于电动车辆快速充电站100所描述的那样操作，并且另外可将从第一PEV 80汲取的电能提供给第二PEV 80。第一 PEV 80被配置有经由其充电端口向其所连接的相应双向DC/DC转换器210的第一端口提供电能的能力。这种布置对于车辆到电网技术领域的技术人员是熟知的，并且为简洁起见将不再进一步描述。
响应于来自控制电路30的相应信号，并且如阶段5000中所解说的，耦合到第一PEV80的双向转换器210被布置成：通过相应双向转换器210的第一端口从第一PEV 80汲取电能，并通过相应双向转换器210的第二端口将所汲取的电能提供给DC总线60，如由相应箭头所示。进一步响应于来自控制电路 30的相应信号，并且如阶段5010中所解说的，耦合到第二PEV 80的双向转换器210被布置成：通过相应双向转换器210的第二端口从DC总线60汲取电能，并通过相应双向转换器210的第一端口将所汲取的电能提供给第二PEV 80，由此从第一PEV 80的板载存储对第二PEV 80进行充电，如由相应箭头所示。
在一个实施例中，如可任选阶段5020中所解说的，从第一PEV 80提供给DC总线60的电能量与从DC总线70汲取的要提供给第二PEV 80的电能量基本上相等，并且由此在仍然对第二PEV 80进行充电时，未从AC电网15 或从电存储单元50汲取电能。由于每个双向DC/DC转换器210经历一定量的损耗，因此对电能量任何确定优选地在其相应第二端口处进行确定，如由相应的电流传感器55所确定的。
在另一实施例中，如在可任选阶段5030中所解说的，从第一PEV 80提供给DC总线60的电能量小于从DC总线60汲取的要提供给第二PEV 80的电能量，并且由此对第二PEV 80进行充电所需要的能量差从AC电网15和/ 或从电存储单元50汲取。
在另一实施例中，如在可任选阶段5040中所解说的，从第一PEV 80提供给DC总线60的电能量大于从DC总线60汲取的要提供给第二PEV 80的电能量，并且由此能量差被存储在电存储单元50上、和/或提供给AC电网15。
上文已关于电动车辆快速充电站10的修改进行了描述，其中每个双向转换器210是DC/DC转换器，如可任选阶段5050中所解说的，然而，这并非意在以任何方式进行限制。类似地，可通过使用双向AC/DC转换器替代AC/DC 充电单元130来修改电动车辆快速充电站100，如可任选阶段5060中所解说的。
将领会，为清楚起见，在分开的实施例的上下文中所描述的本发明的某些特征也可以在单个实施例中组合提供。相反，为了简洁起见在单一实施例的上下文中描述的本发明的各个特征还可单独地或者以任何合适的子组合被提供。在本申请的权利要求书中以及在本发明的说明书中，除了上下文由于明确语言或必要暗示而要求的情况下，单词“包括”或者诸如“包含”或“含有”之类的变体是在包含性意义上使用的，即，为了指示所述特征的存在而不排除在本发明各种实施例中进一步特征的存在或添加。
除非另行定义，否则在本文中所使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员所通常理解的相同的含义。虽然类似于或等同于本文中所描述的方法可以用于实践或测试本发明，但是本文中描述了合适的方法。
本文中所提及的所有公开、专利申请、专利和其他参考通过援引本整体纳入于本文中。在冲突的情况下，将以包括定义的本专利说明书为准。另外，所述材料、方法和示例仅仅是解说性的，并非旨在进行限制。并未作出任一文献构成现有技术的承诺。文献的讨论声明了其作者的论点，申请人保留质疑所引用的文档的准确性和相关性的权利。将会清楚理解，尽管在此引用了多个现有技术，但该引用并不构成这些文档的任一者在任一国家形成公知常识的一部分的许可。
本领域技术人员将会领会，本发明并不限于上文中所具体示出和描述的部分。相反，本发明的范围由所附权利要求书定义，并且包括上文描述的各种特征的组合和子组合，以及在阅读上述描述后本领域技术人员将作出的变化和修改。

Claims (14)

1.一种站，包括：
控制电路；
用于耦合到AC电网的双向接口；以及
耦合到所述双向接口的多个(N个)基于飞轮的电存储单元，
其中，所述控制电路被布置成：
确定量Preq的电功率需求；
确定所允许的波纹电流的最大量；
确定来自所述多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的每一者的可用功率；
选择所述多个基于飞轮的电存储单元中具有最高所确定可用功率的M+1个基于飞轮的电存储单元，以使得来自所述多个基于飞轮的电存储单元中的所选M个基于飞轮的电存储单元的可用功率小于Preq，并且使得来自所述多个基于飞轮的电存储单元中的所选M+1个基于飞轮的电存储单元的可用功率大于或等于Preq；
确定针对所述多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的每一者的期望输出电流变化；
减小所述多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的一个电存储单元的输出电流，针对所述一个电存储单元，所述确定指示至多达所确定的最大波纹电流的负的期望变化；
增加所述多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的一个电存储单元的输出电流，对于所述一个电存储单元，所述确定指示至多达所确定的最大波纹电流的正的期望变化；
将所述多个(N个)基于飞轮的电存储单元的输出电流与所确定的期望变化进行比较；以及
重复所述减小、增加和比较，直至针对所述多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的每一者所确定的期望输出电流变化被实现。
2.如权利要求1所述的站，其特征在于，所述双向接口包括双向AC/DC转换器，并且其中，所述站进一步包括：
AC/DC充电单元和DC/DC充电单元中的至少一者，所述至少一者耦合到所述其中一个双向AC/DC转换器并且被布置成用于耦合到插入式电动车辆。
3.如权利要求2所述的站，其特征在于，所述控制电路进一步与配电服务运营商处于通信，所述控制电路被布置成：响应于来自所述配电服务运营商的第一请求而向所述AC电网提供功率，以及响应于来自所述配电服务运营商的第二请求而从所述AC电网汲取功率，并且其中，所述控制电路被进一步布置成在以下各项之间分配所述多个(N个)基于飞轮的电存储单元的存储能力：
第一部分，所述第一部分被分配用于向所述至少一个AC/DC充电单元或DC/DC充电单元提供功率；
第二部分，所述第二部分被分配用于从所述AC电网吸收电能；以及
第三部分，所述第三部分被分配用于向所述AC电网提供电能。
4.如权利要求3所述的站，其特征在于，所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分是响应于历史数据来分配的。
5.如权利要求1所述的站，其特征在于，进一步包括：
DC/DC充电单元，所述DC/DC充电单元被布置成用于耦合到插入式电动车辆，并且其中，所述双向接口包括双向AC/DC转换器，
所述多个基于飞轮的电存储单元中的每一者耦合到共用DC总线，以向所述DC/DC充电单元提供功率，并向所述双向AC/DC转换器提供功率或从所述双向AC/DC转换器接收功率。
6.如权利要求5所述的站，其特征在于，进一步包括：
电压传感器，所述电压传感器耦合到所述共用DC总线并且与所述控制电路处于通信；
电流传感器，所述电流传感器耦合到所述DC/DC充电单元并且与所述控制电路处于通信；以及
功率传感器，所述功率传感器耦合到所述双向AC/DC转换器并且与所述控制电路处于通信，所述控制电路被布置成：响应于耦合到所述双向AC/DC转换器的所述功率传感器而确定由所述站汲取或从所述站提供的功率量。
7.如权利要求1所述的站，其特征在于，进一步包括：
AC/DC充电单元，所述AC/DC充电单元被布置成用于耦合到插入式电动车辆，并且其中，所述双向接口包括双向AC/DC转换器，所述AC/DC充电单元耦合到所述站的共用节点，
所述多个基于飞轮的电存储单元中的每一者耦合到共用DC总线，以向所述双向AC/DC转换器提供功率或从所述双向AC/DC转换器接收功率；
被耦合在所述AC电网与所述共用节点之间的第一功率传感器，所述第一功率传感器与所述控制电路处于通信；以及
被耦合在所述共用节点与所述双向AC/DC转换器之间的第二功率传感器，所述第二功率传感器与所述控制电路处于通信。
8.如权利要求1、2、5-7中任一项所述的站，其特征在于，所述控制电路被进一步布置成：
确定要存储的功率量Pavail；
确定所允许的波纹电流的最大量；
确定来自所述多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的每一者的可用功率存储；
选择所述多个基于飞轮的电存储单元中具有最低所确定可用功率的M+1个基于飞轮的电存储单元，以使得来自所述多个基于飞轮的电存储单元中的所选M个基于飞轮的电存储单元的可用功率大于Pavail，并且使得来自所述多个基于飞轮的电存储单元中的所选M+1个基于飞轮的电存储单元的可用功率小于或等于Pavail；
确定针对所述多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的每一者的期望输出电流变化；
增加所述多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的一个电存储单元的输出电流，对于所述一个电存储单元，所述确定指示至多达所确定的最大波纹电流的正的期望变化；
减小所述多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的一个电存储单元的输出电流，对于所述一个电存储单元，所述确定指示至多达所确定的最大波纹电流的负的期望变化；
将所述多个(N个)基于飞轮的电存储单元的输出电流与所确定的期望变化进行比较；以及
重复所述增加、减小和比较，直至针对所述多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的每一者所确定的期望输出电流变化被实现。
9.如权利要求1、2、5-7中任一项所述的站，其特征在于，所述控制电路进一步与配电服务运营商处于通信，所述控制电路被布置成：响应于来自所述配电服务运营商的第一请求而向所述AC电网提供功率，以及响应于来自所述配电服务运营商的第二请求而从所述AC电网汲取功率。
10.一种控制多个(N个)基于飞轮的电存储单元的方法，包括：
确定量Preq的电功率需求；
确定所允许的波纹电流的最大量；
确定来自所述多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的每一者的可用功率；
选择所述多个基于飞轮的电存储单元中具有最高所确定可用功率的M+1个基于飞轮的电存储单元，以使得来自所述多个基于飞轮的电存储单元中的所选M个基于飞轮的电存储单元的可用功率小于Preq，并且使得来自所述多个基于飞轮的电存储单元中的所选M+1个基于飞轮的电存储单元的可用功率大于或等于Preq；
确定针对所述多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的每一者的期望输出电流变化；
减小所述多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的一个电存储单元的输出电流，对于所述一个电存储单元，所述确定指示至多达所确定的最大波纹电流的负的期望变化；
增加所述多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的一个电存储单元的输出电流，对于所述一个电存储单元，所述确定指示至多达所确定的最大波纹电流的正的期望变化；
将所述多个(N个)基于飞轮的电存储单元的输出电流与所确定的期望变化进行比较；以及
重复所述增加、减小和比较，直至针对所述多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的每一者所确定的期望输出电流变化被实现。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包括：
响应于来自配电服务运营商的第一请求而向AC电网提供功率；
响应于来自所述配电服务运营商的第二请求而从所述AC电网汲取功率；以及
在以下各项之间分配所述多个(N个)基于飞轮的电存储单元的存储能力：
第一部分，所述第一部分被分配用于向至少一个AC/DC充电单元或DC/DC充电单元提供功率；
第二部分，所述第二部分被分配用于从所述AC电网吸收电能；以及
第三部分，所述第三部分被分配用于向所述AC电网提供电能。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分是响应于历史数据来分配的。
13.如权利要求10-12中任一项所述的方法，其特征在于，进一步包括：
确定要存储的功率量Pavail；
确定所允许的波纹电流的最大量；
确定来自所述多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的每一者的可用功率存储；
选择所述多个基于飞轮的电存储单元中具有最低所确定可用功率的M+1个基于飞轮的电存储单元，以使得来自所述多个基于飞轮的电存储单元中的所选M个基于飞轮的电存储单元的可用功率大于Pavail，并且使得来自所述多个基于飞轮的电存储单元中的所选M+1个基于飞轮的电存储单元的可用功率小于或等于Pavail；
确定针对所述多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的每一者的期望输出电流变化；
增加所述多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的一个电存储单元的输出电流，对于所述一个电存储单元，所述确定指示至多达所确定的最大波纹电流的正的期望变化；
减小所述多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的一个电存储单元的输出电流，对于所述一个电存储单元，所述确定指示至多达所确定的最大波纹电流的负的期望变化；
将所述多个(N个)基于飞轮的电存储单元的输出电流与所确定的期望变化进行比较；以及
重复所述增加、减小和比较，直至针对所述多个(N个)基于飞轮的电存储单元中的每一者所确定的期望输出电流变化被实现。
14.如权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包括：
响应于来自配电服务运营商的第一请求而向AC电网提供功率；以及
响应于来自所述配电服务运营商的第二请求而从所述AC电网汲取功率。
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