CN110855168A - 车辆微电网即插即用电源插座面板 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了“车辆微电网即插即用电源插座面板”。一种车辆系统，包括：控制器，所述控制器被编程为经由通信信道从可互换插座面板接收电源插座数据，并且操作逆变器以根据所述电源插座数据经由电源接口向所述可互换插座面板供应电力。

Description

车辆微电网即插即用电源插座面板
技术领域
本申请总体上涉及一种用于操作具有可互换插座面板的车辆电力系统的系统。
背景技术
电动化车辆包括电源，诸如电池和发电机。电源用于推进并为车载系统提供电力。被提供给车载系统的功率是预定义的并且通常不能扩展到非车载装置。电动化车辆可以包括向外部装置提供有限功率。例如，车辆可以提供一个或多个12伏插座以向外部装置提供电力。然而，这些预定义电源插座对于可以从车辆接收功率的装置提供很小的灵活性。只能插入与12伏电源输出兼容的装置。典型车辆不支持外部装置的许多功率配置。
发明内容
一种车辆包括逆变器和壳体，所述壳体被配置为将插座面板可互换地联接到所述逆变器，每个插座面板限定包括目标电压和目标频率的功率规格。所述车辆还包括控制器，所述控制器被编程为响应于用第二插座面板替换第一插座面板而将所述逆变器的电压和频率输出改变为从所述第二插座面板接收的所述目标电压和所述目标频率。
所述控制器还可以被编程为向所述插座面板输出重置信号以用于重置被配置有断路器的插座面板中的所述断路器。所述控制器还可以被编程为从所述插座面板接收接地故障断续器电路的状态。所述插座面板可以接收多个功率输入，并且所述功率规格可以限定用于所述多个功率输入中的每一者的对应的目标电压和目标频率，并且所述控制器还可以被编程为操作所述逆变器使得所述逆变器的单独输出用于供应具有所述对应的目标电压和目标频率的所述多个功率输入。所述目标电压中的至少两者可以具有不同量值。所述功率规格可以限定目标直流(DC)电压量值，并且所述控制器可以被编程为操作所述逆变器以供应具有所述目标DC电压量值的功率。所述功率规格还可以限定电流极限值，并且所述控制器还可以被编程为操作所述逆变器使得由所述逆变器提供的电流不超过所述电流极限值。所述控制器还可以被编程为响应于所述功率规格限定所述逆变器不能满足的参数而将状态输出到所述插座面板以供显示。所述控制器还可以被编程为响应于所述功率规格限定所述逆变器不能满足的参数而操作所述逆变器不向所述输出面板提供任何功率。
一种车辆系统包括控制器，所述控制器被编程为经由通信信道从可互换插座面板接收功率规格，并且响应于用第二插座面板替换第一插座面板而操作逆变器以将由所述逆变器提供的功率的输出功率规格改变为从所述第二插座面板接收的所述功率规格。
所述功率规格可以包括目标电压和目标频率，并且所述控制器可以被编程为操作所述逆变器在所述目标电压和目标频率下向所述可互换插座面板供应电力。所述功率规格可以包括对所述逆变器供应多个电压输入的请求，并且所述控制器还可以被编程为操作所述逆变器使得所述逆变器的单独的相用于供应所述多个电压输入中的每一者。所述多个电压输入可以具有不同量值。所述功率规格可以包括目标DC量值，并且所述控制器可以被编程为操作所述逆变器以供应具有所述目标DC量值的功率。所述功率规格可以包括电流极限，并且所述控制器还可以被编程为操作所述逆变器使得由所述逆变器提供的电流不超过所述电流极限。所述控制器还可以被编程为响应于所述功率规格限定所述逆变器不能满足的参数而经由所述通信信道输出状态以在所述可互换插座面板上显示。
一种方法包括由控制器从插座面板接收限定目标电压和对应目标频率的功率规格，所述插座面板可互换地联接到与逆变器连通的壳体。所述方法还包括响应于第一插座面板被具有不同功率规格的第二插座面板替换，由所述控制器将所述逆变器的功率输出改变为从所述第二插座面板接收的所述目标电压和对应的目标频率。
所述方法还可以包括响应于所述功率规格限定所述逆变器不能满足的参数而由所述控制器输出指示所述逆变器不能满足所述功率规格的状态信号。所述方法还可以包括响应于所述功率规格限定所述逆变器可以满足的参数而由所述控制器输出信号以重置所述插座面板中的至少一个断路器。所述方法还可以包括响应于从所述插座面板接收到指示接地故障的状态指示器而由所述控制器操作所述逆变器以停止向所述插座面板输出功率。
附图说明
图1描绘了用于电动化车辆的可能配置。
图2描绘了用于与可互换插座面板对接的车辆系统的可能配置。
图3描绘了与可互换插座面板的可能电气连接接口的图。
图4描绘了可互换插座面板的第一可能电源插座配置。
图5描绘了可互换插座面板的第二可能电源插座配置。
图6描绘了描绘车辆系统的部件之间的电气连接的图。
图7是用于可互换插座面板与车辆之间的对接的可能操作序列的流程图。
具体实施方式
本文描述了本公开的实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅仅是示例并且其他实施例可以呈现各种和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节并不解释为限制性，而仅仅解释为用于教导所属领域技术人员以各种方式采用本发明的代表性基础。如所属领域一般技术人员将理解，参考任何一个附图示出并描述的各个特征可以与一个或多个其他附图中所示的特征相结合以产生未明确示出或描述的实施例。所示特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，特定应用或实施方式可以期望与本公开的教导一致的特征的各个组合和修改。
图1描绘了可以被称为插电式混合动力电动车辆(PHEV)的电动化车辆112。插电式混合动力电动车辆112可以包括机械地联接到变速箱或混合动力变速器116的一个或多个电机114。电机114能够充当马达和发电机。另外，混合动力变速器116机械地联接到发动机118。混合动力变速器116可以机械地联接到差速器162，所述差速器被配置为调整驱动轴120的速度，所述驱动轴机械地联接到车辆112的驱动轮122。驱动轴120可以被称为驱动桥。在一些配置中，离合器可以被设置在混合动力变速器116与差速器162之间。当发动机118启动或关闭时，电机114可以提供推进和减速功能。电机114还可以充当发电机，并且可以通过回收通常在摩擦制动系统中作为热量而损耗的能量来提供燃料经济性益处。电机114还可以通过允许发动机118以更高效的速度操作并允许混合动力电动车辆112在发动机118在某些状况下关闭时以电动模式操作来减少车辆排放。电动化车辆112也可以是电池电动车辆(BEV)。在BEV配置中，可以不存在发动机118。在其他配置中，电动化车辆112可以是没有插电功能的全混合动力电动车辆(FHEV)。
电池组或动力电池(traction battery)124存储可以由电机114使用的能量。动力电池124可以提供高电压直流(DC)输出。接触器模块142可以包括一个或多个接触器，所述接触器被配置为在断开时将动力电池124与高电压总线152隔离并在闭合时将动力电池124连接到高电压总线152。高电压总线152可以包括用于携带通过高电压总线152的电流的功率和回路导体。接触器模块142可以与动力电池124集成。一个或多个电力电子模块126可以电耦合到高电压总线152。电力电子模块126也电耦合到电机114，并且提供在动力电池124与电机114之间双向传输能量的能力。例如，动力电池124可以提供DC电压，而电机114可以三相交流(AC)操作来起作用。电力电子模块126可以将DC电压转换为三相AC电流以操作电机114。在再生模式中，电力电子模块126可以将来自充当发电机的电机114的三相AC电流转换为与动力电池124兼容的DC电压。
除了提供用于推进的能量之外，动力电池124还可以为其他车辆电气系统提供能量。车辆112可以包括DC/DC转换器模块128，所述DC/DC转换器模块将来自高电压总线152的高电压DC输出转换为与低电压负载156兼容的低电压总线154的低电压DC电平。DC/DC转换器模块128的输出可以电耦合到辅助电池130(例如，12V电池)以对辅助电池130进行充电。低电压负载156可以经由低电压总线154电耦合到辅助电池130。一个或多个高电压电气负载146可以耦合到高电压总线152。高电压电气负载146可以具有相关联的控制器，所述控制器视需要操作并控制高电压电气负载146。高电压电气负载146的示例可以是风扇、电加热元件和/或空调压缩机。
电动化车辆112可以被配置为从外部电源136对动力电池124进行再充电。外部电源136可以与电插座连接。外部电源136可以电耦合到充电站或电动车辆供电装备(EVSE)138。外部电源136可以是由电力公共事业公司提供的配电网络或电网。EVSE 138可以提供电路和控制件来调节和管理电源136与车辆112之间的能量传输。外部电源136可以向EVSE138提供DC或AC电力。EVSE 138可以具有用于联接到车辆112的充电端口134的充电连接器140。充电端口134可以是被配置为将功率从EVSE 138传输到车辆112的任何类型的端口。充电端口134可以电耦合到车载功率转换模块或充电器132。充电器132可以调节从EVSE 138供应的功率以向动力电池124和高电压总线152提供适当的电压和电流电平。充电器132可以与EVSE 138对接以协调向车辆112的功率输送。EVSE连接器140可以具有与充电端口134的对应凹槽配合的引脚。替代地，被描述为电耦合或连接的各种部件可以使用无线电感耦合来传输功率。
电动化车辆112可以包括一个或多个车轮制动器144可以被提供用于使车辆112减速并防止车辆112的运动。车轮制动器144可以是液压致动的、电致动的或者它们的一些组合。车轮制动器144可以是制动系统150的一部分。制动系统150可以包括用于操作车轮制动器144的其他部件。为了简单起见，所述附图描绘了在制动系统150与车轮制动器144中的一者之间的单个连接。暗示了制动系统150与其他车轮制动器144之间的连接。制动系统150可以包括用于监测和协调制动系统150的控制器。制动系统150可以监测制动部件并控制车轮制动器144以便于车辆减速。制动系统150可以响应于驾驶员命令并且还可以自主地操作以实施诸如稳定性控制的特征。制动系统150的控制器可以实施当由另一个控制器或子功能请求时施加所请求的制动力的方法。
车辆112中的电子模块可以经由一种或多种车辆网络进行通信。车辆网络可以包括用于通信的多个信道。车辆网络的一个信道可以是串行总线，诸如控制器局域网(CAN)。车辆网络的信道中的一者可以包括由电气电子工程师协会(IEEE)802系列标准限定的以太网。车辆网络的附加信道可以包括模块之间的离散连接并且可以包括来自辅助电池130的功率信号。可以通过车辆网络的不同信道传输不同的信号。例如，视频信号可以通过高速信道(例如，以太网)传输，而控制信号可以通过CAN或离散信号传输。车辆网络可以包括有助于在模块之间传输信号和数据的任何硬件和软件部件。车辆网络未在图1中示出，但是这可以暗示车辆网络可以连接到存在于车辆112中的任何功率模块。可以存在车辆系统控制器(VSC)148以协调各种部件的操作。注意，本文中描述的操作和程序可以在一个或多个控制器中实施。可以被描述为由特定控制器实施的特征的实施方式不一定限于该特定控制器的实施方式。功能可以分布在经由车辆网络通信的多个控制器之间。
车辆112可以包括用户界面164以便与驾驶员对接。用户界面164可以包括显示元件，诸如灯或液晶显示器(LCD)模块。显示元件可以包括触摸屏。用户界面164还可以包括输入装置，诸如开关、按钮或触摸屏输入。
车辆112可以配置为对外部装置提供电力。车辆112还可以包括微电网系统160。微电网系统160可以是被配置为向一个或多个外部装置166提供电力的车辆系统。微电网系统160可以从高电压总线152和动力电池124接收功率。微电网系统160可以包括功率转换电路以为连接到微电网系统160的外部装置生成输出电压和电流。
图2描绘了微电网系统160的可能图。微电网系统160可以包括向逆变器204提供电力的DC/DC功率转换器202。在一些配置中，DC/DC功率转换器202的功能可以由对低电压总线154供电的DC/DC转换器模块128提供。逆变器204可以被配置为将DC电压输入转换为交流(AC)电压输出。DC/DC功率转换器202可以被配置为将动力电池124的电压电平调整为由逆变器204使用的电压电平。逆变器204可以被配置为提供一个或多个电压输出。例如，逆变器204可以被配置为提供三个电压输出(例如，三相逆变器)。在一些配置中，微电网系统160可以被配置为利用车辆中的现有DC/DC转换器和逆变器(例如，DC/DC转换器模块128和电力电子模块126)。微电网系统160可以包括控制器208。控制器208可以被配置为操作微电网系统160的部件，所述部件包括DC/DC转换器202和逆变器204。控制器208可以与逆变器204集成。在一些配置中，控制器208可以被实施为与其他部件分布或集成在一起的多个控制器。
DC/DC功率转换器202可以包括电耦合到高电压总线152和动力电池124的输入。DC/DC功率转换器202可以被配置为将高电压总线152的电压电平转换为逆变器204的所需电压输入电平。DC/DC功率转换器202可以包括旁路模式，其中高电压总线的电压被传输到逆变器204的输入。DC/DC功率转换器202可以包括被布置和控制以输出所需电压电平的开关装置和电路元件。开关装置可以由控制器(例如，控制器208)控制，所述控制器根据所需功率输出对切换进行排序。DC/DC功率转换器202可以包括升压操作模式，所述升压操作模式输出大于高电压总线152的电压的电压。DC/DC功率转换器202可以包括降压操作模式，所述升压操作模式输出小于高电压总线152的电压的电压。
逆变器204可以被配置为提供一个或多个电压/电流输出。逆变器204可以被配置为将DC电压输入转换为一个或多个AC电压输出。逆变器204可以是被配置为提供三个AC电压/电流波形的三相逆变器。逆变器204可以包括功率开关电路，所述括功率开关电路包括多个开关装置。开关装置可以是绝缘栅双极结型晶体管(IGBT)或其他固态开关装置。开关装置可以被配置为选择性地将高压总线152的正端子和负端子耦合到逆变器功率输出的每个端子或桥臂。功率开关电路内的开关装置中的每一者可以具有并联连接的相关联的二极管以在开关装置处于非导通状态时提供用于感应电流的路径。开关装置中的每一者可以具有用于控制相关联的开关装置的操作的控制端子。控制端子可以电耦合到控制器。控制器可以包括用于驱动并监测控制端子的相关联电路。例如，控制端子可以耦合到固态开关装置的栅极输入。
逆变器204的每个桥臂可以包括第一开关装置，所述第一开关装置选择性地将HV总线正端子耦合到相关联的输出端子。第一个二极管可以与第一开关装置并联耦合。第二开关装置可以选择性地将HV总线负端子耦合到相关联的输出端子。第二个二极管可以与第二开关装置并联耦合。每个逆变器输出桥臂可以类似地配置。为了提供DC电压输出，可以连续地激活第一开关装置。
控制器(例如，208)可以被编程为操作开关装置以控制逆变器输出处的电压和电流。控制器208可以操作开关装置，使得每个逆变器输出在特定时间仅耦合到HV总线正端子或HV总线负端子中的一者。各种功率输出算法和策略可用于在控制器208中实施。控制器208可以接收识别所需电压和电流输出波形的功率规格数据。例如，逆变器输出可以通过电压量值、电流量值和频率来表征。控制器208可以被编程为操作逆变器204以实现所需电压和电流输出波形。控制器208可以实施开环和/或闭环策略以实现结果。控制器208可以利用脉冲宽度调制(PWM)栅极信号来操作开关装置。
逆变器204可以包括用于每个逆变器功率输出的电流传感器。电流传感器可以是电感式或霍尔效应装置，所述电感式或霍尔效应装置被配置为生成指示通过相关联电路的电流的信号。控制器208可以按预定采样率对电流传感器进行采样。
逆变器204可以包括一个或多个电压传感器。电压传感器可以被配置为测量流向逆变器204的输入电压，和/或逆变器204的输出电压中的一者或多者。电压传感器可以是电阻网络并且包括隔离元件以将高压电平与低电压系统分离。另外，逆变器204可以包括用于对来自电流传感器和电压传感器的信号进行缩放和滤波的相关联电路。
在一些配置中，DC/DC功率转换器202和逆变器204可以被集成为单个单元。整体功能可以保持如所描述的。最终结果是微电网系统160被配置为提供一个或多个功率输出。微电网系统160可以提供不同功率规格的功率输出。功率规格可以包括电压量值、电流量值和频率。控制器208可以被配置为操作DC/DC功率转换器202和/或逆变器204以实现具有所请求的功率规格的功率输出。微电网系统160可以支持用于不同插座面板210的各种不同的功率规格。微电网系统160可以被配置为提供具有一系列所需频率和所需AC/DC电压量值的功率。另外，微电网系统160可以被配置为支持具有不同功率规格的功率信号的同时输出(例如，支持具有不同量值的多个电压)。
微电网系统160可以包括插座接口206。插座接口206可以为插座面板210提供机械和电气接口。插座接口206可以包括壳体，所述壳体被配置为接纳插座面板210。壳体可以被配置为将插座面板210可互换地联接到逆变器204。壳体可以包括用于将插座面板210固定到壳体的机械连接点。插座面板210可以通过一个或多个紧固件和/或锁止机构固定。在一些配置中，壳体可以限定用于插入插座面板210的开口。开口和插座面板210的形状可以使得插座面板210仅在一个定向上配合到开口中。这种配置可以防止插座面板210不正确地安装到插座接口206中。在其他配置中，开口和插座面板210可以互补地键入或开槽，使得仅可以正确安装。
插座接口206还可以被配置为从逆变器204接收功率输出。插座接口206还可以被配置为将来自逆变器204的功率输出传输到插座面板210。例如，插座接口206可以包括壳体内的电路板，所述电路板具有用于路由信号和功率的导电迹线。插座接口206可以包括连接器或插孔以用于接纳插座面板210的配合连接器。连接器的导体可以电耦合到迹线以促进功率和数据信号传输到插座面板210和从插座面板传输功率和数据信号。连接器或插孔可以限定车辆电气系统与插座面板210之间的接口。
工业和家用系统通常使用通常可用的电源连接。例如，家庭应用通常使用120VAC电力。其他家庭应用可能使用240VAC电力。工业应用可以使用240V三相AC电力。插座面板210可以被设计成支持各种电源连接。可以限定标准以识别每种类型的电力连接的特定插头和连接器。插座面板210可以被配置有各种插座，所述插座提供具有不同特征参数的功率。
插座面板210可以被设计为可互换部件。也就是说，具有不同电源连接的插座面板可以交换进出插座接口206。为了促进面板互换性，在插座面板210与控制器208之间可以存在某种形式的通信。每个插座面板210可以提供具有预定功率规格的电源插座。插座面板210可以被配置为将指示功率规格的信息传输到控制器208。然后，控制器208可以操作车辆部件以实现功率规格。
控制器208可以实施支持特定值范围内的功率规格的一般控制策略。控制器208可以操作DC/DC转换器202和逆变器204以实现功率规格。在一些配置中，控制器208可以被编程为实施一组预定功率规格。例如，控制器208可以被编程为实施典型的家用电压和电流(例如，120VAC、240VAC、60Hz)。
图3描绘了具有电气连接接口302的插座面板300的可能连接器侧视图。电气连接接口302可以与插座接口206对接以电连接插座面板300与插座接口206之间的导体。例如，连接接口302可以物理地位于插座面板300的后表面上。连接接口302可以包括一个或多个电源连接304。电源连接可以被路由到插座面板300的插座。在该示例中，L1、L2和L3可以表示功率信号，N可以表示中性连接，并且G可以表示接地连接。电源连接304可以是与插座接口206的配合连接器对接的引脚或凹槽。电源连接304可以被称为功率传输终端。
电气连接接口302可以包括一个或多个信号或数据连接306。数据连接306可以被称为通信终端。例如，信号连接306可以包括用于插座面板300与控制器208之间的串行数据接口的导体。信号连接306可以是与插座接口206的配合连接器对接的引脚或凹槽。在一些配置中，信号连接306可以是与电源连接304分开的连接器的一部分。信号连接306可以包括用于作为插座面板300的一部分的电子装置的电源连接。例如，在一些配置中，信号连接306可以包括与车辆的低电压总线(例如，12V)的一个或多个连接。在其他配置中，用于插座面板300的电子装置的功率可以从电源连接304中导出，并且功率转换电路可以包括在插座面板300中。在一些配置中，通信接口可以是车辆网络的扩展(例如，CAN)。在一些配置中，通信接口可以是控制器208与插座接口206之间的专用通信信道。
每个插座面板可以被设计成提供用于为外部装备供电的特定电源接口。因此，每个插座面板可以被设计成向外部装备供应特定电压和电流。插座面板可以包括用于通常可用的连接接口的插头或插座。图4描绘了可以是120VAC插座面板400的第一示例，所述插座面板被配置为提供电源插座，所述电源插座被配置为向外部装备提供120VAC电力。可以经由一个或多个电源插座406将功率输送到外部装备。电源插座406可以安装在插座面板400的表面上。例如，电源插座406可以安装在平行于连接接口302的表面(例如，前表面或顶表面)上。电源插座406可以是由商用或家用标准限定的标准插座。在该示例中，插座面板400被配置为提供四个120VAC电源插座406。注意，电源插座406可以被配置有接受特定配合连接器的端口。
插座面板400可以包括一个或多个状态指示器402。状态指示器402可以是灯或发光二极管(LED)，其被配置为提供插座面板400的状态的视觉指示。在一些配置中，状态指示器402可以提供不同颜色的光以指示不同的状态状况。例如，绿光可以指示插座面板400插入插座接口206并且电源可用。红光可以指示插座面板400插入插座接口206并且电源不可用。
插座面板400可以包括显示单元404。显示单元404可以是被配置为显示文本和图形的液晶显示器(LCD)。显示单元404可以被配置为提供更详细的状态信息。例如，状态可以显示指示电源插座406的电源可用性的消息。在一些配置中，状态可以显示关于所提供的功率的信息。例如，可以显示电压和电流电平。还可以显示异常状况的存在。
插座面板400可以包括控制电路，所述控制电路可以包括微处理器系统以操作插座面板400的部件。例如，控制电路可以被配置为操作状态指示器402和显示单元404。在一些配置中，插座面板400可以包括被配置为对一些特征提供用户界面的输入开关和/或按钮。
来自逆变器204的电源连接(经由插座接口206)可以被提供给电源插座406的导体。插座面板400可以将单个电源连接路由到电源插座406中的每一者。在一些配置中，插座面板400可以将不同的电源连接路由到电源插座406中的每一者。插座面板400可以被配置为限定功率信号(例如，L1、L2、L3、N、G)到电源插座406中的每一者的路由。对于每种类型的插座面板，所限定的特定路由可以是不同的。通过将功率分配在功率信号之间，可以平衡功率以确保不超过逆变器204的功率极限。
图5描绘了另一种可能的插座面板500。插座面板500可以被配置有第一组电源插座506和第二组电源插座508。第一组电源插座506可以是240VAC电源插座。第二组电源插座508可以是120VAC电源插座。插座面板500可以包括第一指示器502和第二指示器504。第一指示器502可以被配置为传达第一组电源插座506的状态。第二指示器504可以被配置为传达第二组电源插座508的状态。
在该示例中，功率信号L1和L2可以被限定为向第一组电源插座506提供电力。功率信号L3可以被限定为向第二组电源插座508提供电力。插座的路由和功率规格可以限定操作逆变器204的方式。
微电网系统可以被配置为使得当需要不同的功率配置时可以交换或更换插座面板。可以限定具有不同电源插座组合的插座面板(例如，图4、图5)。该特征为微电网系统提供了灵活性，因为许多插座面板可以被设计成具有不同的功率规格。可以限定许多附加的电源插座组合。插座面板可以被配置为可从插座接口206移除。在一些配置中，插座面板可以经由紧固件(例如，蝶形螺钉(thumb screw))固定到插座接口206。操作员可以交换插座面板以匹配将从微电网系统供电的装备。
如所讨论的，各种插座面板可以安装在插座接口206中。为了确保逆变器204输出正确的电压电平，系统可以从知道连接哪种类型的插座面板中受益。在逆变器提供固定输出电压的配置中，插座面板可以被键入，使得仅可以安装兼容的插座面板。每个插座面板可以被配置为提供与电气连接接口302的连接。每个插座面板可以被配置为根据需要利用来自电气连接接口302的功率和数据信号。然而，插座面板可以被配置为确保不超过由电气连接接口302限定的任何极限。例如，插座面板应被设计成不超过电气连接接口302中的每个信号的功率和电流极限。
图6描绘了微电网系统的可能电气连接图。插座面板600可以安装在插座接口中，使得建立插座面板600与逆变器204和控制器208之间的电气连接。逆变器输出可以被标记为L1、L2、L3、N和G，并且可以如前所述地起作用。在该示例中，中性连接(N)可以连接到第一插座端口602和第二插座端口604的中性连接。来自逆变器204的接地连接可以耦合到第一插座端口602和第二插座端口604的接地连接。逆变器204的L1连接可以通过第一断路器608耦合到第一插座端口602的电源连接。逆变器204的L2连接可以通过第二断路器606耦合到第二插座端口604的电源连接。断路器606、608可以被配置为当通过的电流超过阈值(例如，15安培)时断开电路。断路器606、608可以经由控制信号重置。也就是说，断路器606、608可以被配置为在控制信号达到重置状态时闭合。另外，断路器606、608可以被配置为提供指示断路器的断开/闭合状态的状态信号。
插座面板600可以包括插座面板控制器610。断路器606、608可以通过插座面板控制器610经由控制信号电重置，所述控制信号电连接到插座面板控制器610。插座面板控制器610可以包括用于激活和停用控制信号的接口电路。插座面板控制器610可以经由电气接口的信号和数据连接电连接到控制器208。插座面板控制器610可以被编程为经由电气接口传输和接收数据。例如，插座面板控制器610可以实施用于与控制器208通信的串行数据接口。可以建立通信协议以在插座面板控制器610与控制器208之间传输数据。
从插座面板控制器610传输的数据可以包括电源插座数据，所述电源插座数据包括插座面板的功率规格。功率规格可以包括目标电压量值和频率。功率规格可以包括电流极限。电流极限可以是对应于断路器606、608的额定电流的值。另外，功率规格可以包括电源类型。例如，电源类型可以是DC或AC。当插座面板600安装在插座接口206中时，插座面板控制器610可以将电源插座数据传输到控制器208。所述规格还可以包括用于电源连接中的每一者(例如，L1、L2、L3)的信息。每个电源连接可以与电压、频率和相位信息相关联。例如，在一些配置中，可以限定两个电源连接之间的相位差。电源插座数据可以限定电源连接和所需相位差。电源插座数据还可以包括使用哪些电源连接以及哪些电源连接不能用于插座面板的指示。
可以经由通信接口传输附加数据。插座面板控制器610可以被编程为从控制器208接收断路器重置信号。重置信号可以触发插座面板控制器610以将控制信号驱动到断路器606、608以闭合断路器并将功率信号连接到插座端口602、604。插座面板控制器610还可以将断路器的状态(例如，断开或闭合)传输到控制器208。
插座面板600或逆变器204可以包括接地故障断续器电路。接地故障断续器电路可以被配置为将流向电源引脚的电流与流出中性引脚的电流进行比较，并且如果电流相差超过预定量则断开电路。接地故障断续器电路可以与断路器606、608一起工作。在一些配置中，可以组合断路器和接地故障断续器电路。接地故障断续器电路也可以在逆变器204中实施。在断开电路之后，可以经由控制信号重置接地故障断续器电路。
插座面板控制器610可以被配置为驱动接地故障断续器电路的控制信号。插座面板控制器610可以将接地故障断续器电路的状态(例如，触发、未触发)传输到控制器208。在其中接地故障断续器电路在逆变器204中实施的配置中，控制器208可以将状态传输到插座面板控制器610。
插座面板可以被配置为支持各种电源连接和端口。所述系统的优点是插座面板可以被设计成支持各个国家的公共电气连接。插座面板将所需的功率要求传送给可以通过适当方式操作逆变器的车辆。由于插座面板可以是可互换的，因此微电网系统可以被配置为向插座面板提供各种功率信号。通过这种方式，插座面板被车辆即插即用。
可以在熄火时间段期间维持微电网系统160的操作。在此期间，可以由动力电池124提供电力。另外，可以在点火时间段期间维持微电网系统160的操作。在点火时间段期间，可以由动力电池124提供电力。在包括发动机的电动化车辆中，还可以通过电机114提供电力，所述电机可以操作为由发动机118供电的发电机。这允许微电网系统160可能长时间操作。微电网系统160可以用于建筑操作车辆中，所述建筑操作可能在可能无法获得电力的远程站点处需要多种电源插座。
控制器208可以被编程为根据从插座面板控制器610接收的功率规格来操作逆变器204。控制器208可以命令DC/DC转换器202和逆变器204的操作以实现具有指定功率配置的功率输出。例如，控制器208可以操作逆变器204以输出具有与由插座面板提供的功率规格匹配的量值和频率的AC电压。另外，控制器208可以操作逆变器204，使得逆变器204的功率输出具有由电源插座数据限定的所需相位差。控制器208可以命令DC/DC转换器202向逆变器204提供DC电压，所述DC电压允许逆变器204提供由插座面板提供的功率规格中指定的电压量值。控制器208可以使用电压和电流反馈来操作逆变器204以确保满足功率规格。
在一些配置中，插座面板控制器610可以是向控制器208提供信号的电路。电源插座数据可以用由控制器208解码的离散信号进行编码。例如，电源插座数据可以编码在可以识别十五种不同配置的四个数据引脚中。注意，可以包括附加数据引脚以扩展配置。此外，数据接口可以包括用于断路器和接地故障断续器电路的状态和重置的离散信号。
控制器208可以被编程为当插座面板用不同类型的插座面板交换和/或替换时管理系统。控制器208可以被编程为响应于用具有不同功率规格的第二插座面板替换第一插座面板而将由逆变器204输出的功率的功率规格改变为从第二插座面板接收的功率规格。控制器208还可以检测第一插座面板的移除并操作逆变器204以在移除第一插座面板之后在插入第二插座面板之前不提供电力。
一些插座面板可以被配置为接收多个功率输入，并且对应的功率规格可以限定多个功率输入的目标电压和目标频率。控制器208可以被编程为操作逆变器204，使得逆变器204的单独输出用于供应具有对应的目标值和目标频率的多个功率输入。对于多个功率输入中的每一者，目标电压和/或目标频率可以是不同的。
图7是用于管理微电网系统的可能操作序列的流程图700。在操作702处，可以执行用于启动微电网的指令。微电网启动可以包括在对插座面板加电或将插座面板插入到插座接口中时初始化部件。微电网启动可以包括在安装的插座面板与控制器208之间建立通信。在操作704处，插座面板可以将电源插座数据传输到控制器208。电源插座数据可以指示要提供给插座面板的功率配置。
在操作706处，控制器208可以接收和处理电源插座数据。电源插座数据可以包括功率规格，所述功率规格包括目标电压和目标频率。在操作708处，控制器208可以检查以确定电源插座数据是否与微电网系统兼容。例如，控制器208可以确定逆变器204是否能够提供具有所请求的功率规格的功率。控制器208还可以确定DC/DC转换器202是否能够向逆变器204提供适当的输入电平。如果请求与逆变器能力不兼容，则可以执行操作712。在操作712处，控制器208可以输出指示不兼容性的状态。例如，可以将状态发送到插座面板以进行显示(例如，灯或显示器)。状态还可以被发送到车辆的用户界面以在车辆内显示。
如果请求与逆变器能力兼容，则可以执行操作710。在操作710处，控制器208可以配置流向插座面板的功率输出以满足功率规格。控制器208可以配置逆变器204和DC/DC转换器202的操作参数以提供指定的功率输出。在操作714处，插座面板可以更新面板状态。例如，插座面板控制器可以从控制器208接收状态并且可以输出状态。例如，如果微电网系统正在运行，则插座面板可以点亮灯或在显示器上呈现状态信息。另外，插座面板可以重置断路器(如果存在)。在操作716处，进行检查以确定是否要关闭微电网。例如，系统可以检测是否从车辆移除插座面板。在其他示例中，插座面板可以包括用于启用和禁用操作的开关(例如，接通/关断开关)。如果要关闭微电网系统，则可以命令逆变器204停止输出功率。如果未检测到微电网关闭，则可以执行操作720并且可以从操作704开始重复所述序列。在操作720处，控制器208可以操作逆变器204和/或DC/DC转换器202以实现满足所请求的功率规格的功率输出。
本文所公开的过程、方法或算法可以提供给处理装置、控制器或计算机(可以包括任何现有的可编程电子控制装置或专用电子控制装置)/由其实施。类似地，所述过程、方法或算法可以存储为可以由控制器或计算机执行的呈许多形式的数据和指令，所述形式包括，但不限于，永久地存储在诸如ROM装置等不可写存储介质上的信息以及可变地存储在诸如软盘、磁带、CD、RAM装置以及其他磁性和光学介质等可写存储介质上的信息。所述过程、方法或算法还可以在软件可执行对象中实施。替代地，所述过程、方法或算法可以全部或部分使用合适的硬件部件(诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或其他硬件部件或装置)或硬件、软件和固件部件的组合来实施。
尽管上文描述了示例性实施例，但是并不希望这些实施例描述由权利要求涵盖的所有可能形式。用在说明书中的词语是描述性词语而不是限制性词语，并且应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以作出各种改变。如先前所述，各种实施例的特征可以进行组合以形成可以不明确描述或示出的本发明的另外的实施例。尽管各种实施例就一个或多个所需特性而言可能已经被描述为提供优点或优于其他实施例或现有技术实施方式，但是所属领域一般技术人员认识到，可以牺牲一个或多个特征或特性以实现所需整体系统属性，这取决于具体应用和实施方式。这些属性可以包括但不限于成本、强度、耐用性、生命周期成本、市场适销性、外观、包装、尺寸、服务能力、重量、可制造性、易组装性等。因此，就一个或多个特性而言，被描述为期望性不及其他实施例或现有技术实施方式的实施例不在本公开的范围之外并且对于特定应用可以为所期望的。
根据本发明，提供了一种车辆，所述车辆具有：逆变器；壳体，其被配置为将插座面板可互换地联接到所述逆变器，每个插座面板限定包括目标电压和目标频率的功率规格；以及控制器，其被编程为响应于用第二插座面板替换第一插座面板而将所述逆变器的电压和频率输出改变为从所述第二插座面板接收的所述目标电压和所述目标频率。
根据实施例，所述控制器还被编程为向所述插座面板输出重置信号以用于重置被配置有断路器的插座面板中的所述断路器。
根据实施例，所述控制器还被编程为从所述插座面板接收接地故障断续器电路的状态。
根据实施例，所述插座面板接收多个功率输入，并且所述功率规格限定用于所述多个功率输入中的每一者的对应的目标电压和目标频率，并且所述控制器还被编程为操作所述逆变器使得所述逆变器的单独输出用于供应具有所述对应的目标电压和目标频率的所述多个功率输入。
根据实施例，所述目标电压中的至少两者具有不同量值。
根据实施例，所述功率规格限定目标直流(DC)电压量值，并且所述控制器被编程为操作所述逆变器以供应具有所述目标DC电压量值的功率。
根据实施例，所述功率规格还限定电流极限值，并且所述控制器还被编程为操作所述逆变器使得由所述逆变器提供的电流不超过所述电流极限值。
根据实施例，所述控制器还被编程为响应于所述功率规格限定所述逆变器不能满足的参数而将状态输出到所述插座面板以供显示。
根据实施例，所述控制器还被编程为响应于所述功率规格限定所述逆变器不能满足的参数而操作所述逆变器不向所述输出面板提供任何功率。
根据本发明，提供了一种车辆系统，所述车辆系统具有控制器，所述控制器被编程为经由通信信道从可互换插座面板接收功率规格，并且响应于用第二插座面板替换第一插座面板而操作逆变器以将由所述逆变器提供的功率的输出功率规格改变为从所述第二插座面板接收的所述功率规格。
根据实施例，所述功率规格包括目标电压和目标频率，并且所述控制器被编程为操作所述逆变器在所述目标电压和目标频率下向所述可互换插座面板供应电力。
根据实施例，所述功率规格包括对所述逆变器供应多个电压输入的请求，并且所述控制器还被编程为操作所述逆变器使得所述逆变器的单独的相用于供应所述多个电压输入中的每一者。
根据实施例，所述多个电压输入具有不同量值。
根据实施例，所述功率规格包括目标DC量值，并且所述控制器被编程为操作所述逆变器以供应具有所述目标DC量值的功率。
根据实施例，所述功率规格包括电流极限，并且所述控制器还被编程为操作所述逆变器使得由所述逆变器提供的电流不超过所述电流极限。
根据实施例，所述控制器还被编程为响应于所述功率规格限定所述逆变器不能满足的参数而经由所述通信信道输出状态以在所述可互换插座面板上显示。
根据本发明，一种方法包括由控制器从插座面板接收限定目标电压和对应目标频率的功率规格，所述插座面板可互换地联接到与逆变器连通的壳体，以及响应于第一插座面板被具有不同功率规格的第二插座面板替换，由所述控制器将所述逆变器的功率输出改变为从所述第二插座面板接收的所述目标电压和对应的目标频率。
根据实施例，本发明的特征还在于响应于所述功率规格限定所述逆变器不能满足的参数而由所述控制器输出指示所述逆变器不能满足所述功率规格的状态信号。
根据实施例，本发明的特征还在于响应于所述功率规格限定所述逆变器可以满足的参数而由所述控制器输出信号以重置所述插座面板中的至少一个断路器。
根据实施例，本发明的特征还在于响应于从所述插座面板接收到指示接地故障的状态指示器而由所述控制器操作所述逆变器以停止向所述插座面板输出功率。

Claims (15)

1.一种车辆，其包括：
逆变器；
壳体，其被配置为将插座面板可互换地联接到所述逆变器，每个插座面板限定包括目标电压和目标频率的功率规格；以及
控制器，其被编程为响应于用第二插座面板替换第一插座面板而将所述逆变器的电压和频率输出改变为从所述第二插座面板接收的所述目标电压和所述目标频率。
2.如权利要求1所述的车辆，其中所述控制器还被编程为向所述插座面板输出重置信号以用于重置被配置有断路器的插座面板中的所述断路器。
3.如权利要求1所述的车辆，其中所述控制器还被编程为从所述插座面板接收接地故障断续器电路的状态。
4.如权利要求1所述的车辆，其中所述插座面板接收多个功率输入，并且所述功率规格限定用于所述多个功率输入中的每一者的对应的目标电压和目标频率，并且所述控制器还被编程为操作所述逆变器使得所述逆变器的单独输出用于供应具有所述对应的目标电压和目标频率的所述多个功率输入。
5.如权利要求4所述的车辆，其中所述目标电压中的至少两者具有不同量值。
6.如权利要求1所述的车辆，其中所述功率规格限定目标直流(DC)电压量值，并且所述控制器被编程为操作所述逆变器以供应具有所述目标DC电压量值的功率。
7.如权利要求1所述的车辆，其中所述功率规格还限定电流极限值，并且所述控制器还被编程为操作所述逆变器使得由所述逆变器提供的电流不超过所述电流极限值。
8.如权利要求1所述的车辆，其中所述控制器还被编程为响应于所述功率规格限定所述逆变器不能满足的参数而将状态输出到所述插座面板以供显示。
9.如权利要求1所述的车辆，其中所述控制器还被编程为响应于所述功率规格限定所述逆变器不能满足的参数而操作所述逆变器不向所述输出面板提供任何功率。
10.一种车辆系统，其包括：
控制器，其被编程为经由通信信道从可互换插座面板接收功率规格，并且响应于用第二插座面板替换第一插座面板而操作逆变器以将由所述逆变器提供的功率的输出功率规格改变为从所述第二插座面板接收的所述功率规格。
11.如权利要求10所述的车辆系统，其中所述功率规格包括目标电压和目标频率，并且所述控制器被编程为操作所述逆变器在所述目标电压和目标频率下向所述可互换插座面板供应电力。
12.如权利要求10所述的车辆系统，其中所述功率规格包括对由所述逆变器供应多个电压输入的请求，并且所述控制器还被编程为操作所述逆变器使得所述逆变器的单独的相用于供应所述多个电压输入中的每一者。
13.如权利要求10所述的车辆系统，其中所述功率规格包括目标DC量值，并且所述控制器被编程为操作所述逆变器以供应具有所述目标DC量值的功率。
14.如权利要求10所述的车辆系统，其中所述功率规格包括电流极限，并且所述控制器还被编程为操作所述逆变器使得由所述逆变器提供的电流不超过所述电流极限。
15.如权利要求10所述的车辆系统，其中所述控制器还被编程为响应于所述功率规格限定所述逆变器不能满足的参数而经由所述通信信道输出状态以在所述可互换插座面板上显示。
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