CN113767545B - 供电装置及其网络 - Google Patents

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Abstract

公开了一种供电装置和供电网络，该供电网络包括与网络控制器进行数据通信并且进行功率互连的多个联网的供电装置。所述多个联网装置功率连接，使得一个联网装置构造为另一个联网装置或其他联网装置的第二电源，其中，所述网络控制器构造为从所述网络的每个成员装置收集充电状态信息，在每个联网装置提供可供用户选择的可用的充电速度选项，并且根据所选的充电速度选项和所述充电状态信息来选择功率输出方案。

Description

供电装置及其网络
技术领域
本公开涉及一种供电装置，并且更特别地涉及对诸如电动汽车(“EV”)等移动设备进行充电的充电装置及其网络。
背景技术
电能被认为是相对绿色的，并且已经日益用于替代化石燃料以给诸如车辆等移动机器的操作提供动力。由电能提供动力的移动机器通常具有储存电能的移动能量库并且使用储存的电能来操作移动机器。移动能量库需要不时充电以便补充储存的能量，以确保移动机器的持续操作。现代电动移动机器通常具有机载电路(on-board circuitries)以便于以不同的充电速度对机载储存能量进行补充。例如，
Figure BDA0003328749640000011
可以在120V和15A-20A时以1.4kW的1级速率进行补充(即，充电)，在240V和高达80A时以3.7kW-17.2kW的2级速率进行补充，并且在480V和300A时以140kW进行补充。IEC6185-1规定了多个充电模式，包括：第一模式(IEC模式1)，其经由对于BS1363为13A的标准插座出口来提供充电电流；第二模式(IEC模式2)，其提供高达32A的充电电流；第三模式(IEC模式3)，其提供高于模式2的充电电流，例如，在220V(7kW)或380V(12kW)时为32A或者在380V(24kW)时为63A；以及第四模式，其在20kW和120kW之间。CHAdeMO 2.0规范允许通过1000V、400A的直流电(DC)来进行高达400kW的充电。
移动机器通常在充电站处补充机载储存能量，并且充电站通常与电网连接。电网提供持续的电能供应，但是通常需要预先批准并且永久安装在固定位置处的供电基础设施。在供电不受诸如电池等电能库的储存容量限制的意义上，电网能够提供持续(或“无限”)的电能供应。
随着电动汽车的日益普及，现在许多停车场都安装有充电站，例如，在居民区、办公区和诸如购物中心等商业区中的停车场。据观察，大多数停车场的充电站不总是在使用中，并且因此期望增强充电站的效用。
发明内容
公开了一种供电装置，该供电装置包括电池组件、控制电路和功率电路。供电装置可以构造为对诸如电动汽车等移动负载进行充电的充电站。
所述控制电路包括控制器、数据通信前端、用户界面前端和电池管理电路。
所述控制器构造成与所述电池管理电路配合以形成电池管理系统，以确定和收集包括所述电池组件的充电状态的电池参数，并且从可用于从所述装置输出功率的多个功率输出方案中选择功率输出方案。
所述功率电路包括：功率输入电路，其包括构造为与第一电源连接的第一输入电路以及构造为与第二电源连接的第二输入电路，所述第一电源和所述第二电源是分离并且独立的电源；充电电路，其构造为从所述第一输入电路接收功率以对所述电池组件充电；以及功率输出电路，其构造成从所述装置输出功率。
所述功率电路可操作为通过多个功率分量的选择性组合或者从所述多个功率分量中选择一个功率分量来限定多个功率输出方案，以从所述装置输出功率；在接收到包含第一充电速度的机器指令时，所述功率电路可操作为对选自功率分量的组的两个或以上的功率分量进行组合以用于从所述装置输出功率，所述功率分量的组包括作为归因于所述第一电源的功率分量的第一功率分量P1、作为归因于所述第二电源的功率分量的第二功率分量P2、以及作为归因于所述电池组件的功率分量第三功率分量P3，所述电池组件是储存能量源。
公开了一种供电网络，该供电网络包括与网络控制器进行数据通信并且处于功率连接的多个联网装置(networked apparatus)。
联网装置是根据本公开的供电装置，。
多个联网装置功率连接，使得一个联网装置构造为另一个联网装置或其他联网装置的第二电源，其中，所述网络控制器构造为从所述网络的每个成员装置收集充电状态信息，在每个联网设备上提供可供用户选择的充电速度选项，并且根据所选的充电速度选项和所述充电状态信息来选择功率输出方案。
公开了一种操作多个供电装置的方法。供电装置与网络控制器连接以形成联网的充电站集群。每个供电装置是包括电池组件、功率电路和控制电路的成员装置。所述功率电路包括与第一电源连接以便以第一功率速率接收第一功率分量的第一功率输入部、与第二电源连接以便以第二功率速率接收第二功率分量的第二功率输入部，并且所述功率储存组件具有储存能量水平，并且当所述储存能量水平高于输出阈值时所述功率储存组件构造成以第三功率速率输出第三功率分量。所述网络控制器从多个功率输出模式中选择功率输出模式以用于从成员装置的功率输出部输出功率。所述多个功率输出模式至少包括其中所述输出功率归因于所述第一功率分量、所述第二功率分量和/或所述第三功率分量的组合的输出模式。
附图说明
本公开包括实施例和示例的描述并且参照附图进行说明，其中：
图1是本公开的供电装置的框图，
图1A是本公开的示例性供电装置的框图，
图1B是本公开的示例性供电装置的框图，
图1C是图1的装置的示例性输入电路部的框图，
图2A和图2B是本公开的示例性供电装置的示意框图，
图3是示出本公开的示例性装置的示例性操作流程的流程图，
图4是示出根据本公开的示例性供电网络的示意框图，并且
图5是示例性供电装置100的示意图。
具体实施方式
如图1所示，根据本公开的供电装置100包括功率储存组件120以及功率和控制电路(power-and-control circuitry)140。功率储存组件120设计为储存从装置外部接收的功率，并且当外部负载与装置连接时向该负载输出功率。功率和控制电路140是包括功率电路和控制电路的电路集合。功率电路和控制电路配合以管理和控制装置100的操作。功率储存组件120以及功率和控制电路140为电互连的。功率电路包括与外部电源连接的功率输入部和向外部负载输出功率的功率输出部。
功率电路设计为便于诸如功率流动操作(power flow operation)等功率密集操作，例如，为外部功率流入装置提供一个或多个功率路径，为功率流过装置然后流出装置提供一个或多个功率路径，并且为功率在装置内流动提供功率路径。为了便于功率流动操作，功率电路通常包括与装置的功率输入部连接的功率输入电路、与装置的功率输出部连接的功率输出电路、对功率储存组件120进行充电的充电电路、功率处理电路以及其它功率处置电路。功率处理电路可以包括一个或多个功率转换器、一个或多个功率加法器或一个或多个组合器和/或功率调节器。功率转换器可以包括以下一个或多个的组合：一个或多个AC-AC(交流-交流)转换器、一个或多个AC-DC(交流-直流)转换器、一个或多个DC-DC(直流-直流)转换器和/或DC-AC(直流-交流)转换器。功率输入电路可以包括开关电路SW1并且功率输出电路可以包括开关电路SW2。本文的开关电路可以包括电子开关、机械开关或机电开关或其组合。
为了设计路径以便于功率流动，功率电路可以包括功率路径、功率开关、功率开关电路、功率路由器和/或功率路由电路。
控制电路设计为控制和管理装置的功率密集操作以及非功率密集操作。例如，控制电路可以构造成操作功率路由器以控制功率流动方向和/或功率输入和功率输出组合，构造成控制功率储存组件的充电和放电，构造成控制输入和输出电压，构造成控制功率转换器的输入和输出电流和/或电压，和/或构造成控制功率调节器的输入和/或输出电压。
非功率密集控制和管理操作的示例包括信令(signaling)、数据通信、定时、触发、感测和监测、切换和/或用户交互。为了便于控制和管理操作，控制电路通常包括控制器和外围电路。控制器可以是固态控制器，诸如包括一个或多个微处理器的基于微处理器的控制器等。基于微处理器的控制器可以包括固态存储器和一个或多个硬盘驱动器。固态存储器可以包括诸如ROM和/或EPROM等非易失性存储器和诸如RAM等易失性存储器。多个微处理器可以构造为固态处理器集群或多个独立的固态处理器。在一些实施例中，微处理器可以包括主处理器和/或从处理器。在示例性实施例中，控制器可以是包括诸如可编程逻辑阵列(“PLA”)等逻辑阵列的基于逻辑设备的控制器。在示例性实施例中，控制器可以包括微处理器或微处理器逻辑设备以及逻辑设备。控制器可以形成在印刷电路板(PCB)或多个PCB上。在示例性实施例中，该装置包括刚性主壳体，并且功率储存组件120以及功率和控制电路140安装在主壳体内部。
为了便于控制和管理装置操作，外围电路可以包括：诸如包括信号接收器和信号发射器的信号电路等非功率密集电路、包括数据通信电路和数据总线的数据通信前端(“COM”)、定时电路、触发电路、感测和监测电路、开关电路、包括易失性和非易失性固态存储器的数据存储设备、和/或诸如触摸面板、近场通信(“NFC”)传感器等用户界面(“UI”)设备。
为了便于控制和管理功率储存组件，包括充电和放电操作，主控制器可以构造成与外围电路配合以形成管理系统，该管理系统可以包括子系统，诸如执行功率管理功能的功率管理系统(“PMS”)、执行电池管理功能的电池管理系统(“BMS”)和/或执行诸如使用授权、支付授权等用户相关管理功能的使用管理系统(“UMS”)。
本文的非功率密集电路是指该电路设计为在显著小于装置的额定功率的功率下工作，例如，根据经验小于额定功率(可以是额定输入功率或额定输出功率)的0.001％、0.05％或0.01％。本文的非功率密集电路通常是非电流密集电路。如果在正常操作期间在电路中流动的电流显著小于装置的额定电流，例如，根据经验小于额定电流(可以是额定输入电流或额定输出电流)的0.001％、0.05％或0.1％，则电路或操作为非电流密集。
除非上下文另有要求，否则本文中的术语“功率”是指电功率，本文中的术语“连接起来”是指物理和电连接，并且术语“连接”是指物理和电连接。尽管术语“功率”是指每单位时间的能量，但是本文中的术语“功率”还指根据一般公众的常规使用的能量。因此，除非上下文要求严格区分，否则本文中的术语“能量”和“功率”具有相同含义并且可以互换使用。
根据本公开的供电装置100的实施例在图1A中示出为示例性供电装置100A。装置100A包括作为功率储存组件120的示例的电池组件122。装置100A的功率电路包括第一功率输入部A、第二功率输入部B、功率转换器144、功率加法器146、功率输出部1和图中未示出的其它支持电路。装置100A的控制电路包括控制器142、通信前端(Com)、用户交互(UI)前端和诸如图中未示出的感测电路等其它支持电路。控制器142与支持电路配合以形成BMS。BMS构造成监测电池组件的参数，包括例如温度、电压、电流、充电和/或放电的持续时间、健康状态(SoH)和充电状态(SoC)。功率加法器146包括功率求和电路，使得与功率加法器的输入部连接的功率可以选择性相加，以便通过功率输出电路输出。
功率输出部1是第一功率输出端口。功率输出端口(或简称为“功率输出部”)构造成从装置的功率输出电路输出功率。供电装置100可以具有作为可选功率输出部的第二功率输出部(输出部2)。第二功率输出部可以与功率输出电路的输出端口连接，该功率输出端口与向第一功率输出部提供输出功率的输出端口隔离，或者可以与第一功率输出端口共享公共输出端口。当第一功率输出部被占用时，第二功率输出部可以用于向另一移动负载供电，或者当另一供电装置或其它供电装置与供电装置的网络连接时，第二功率输出部向另一供电装置或其它供电装置供电。如图2A和图2B所示，装置100、100A、100B可以具有或不具有第二功率输出部(即，输出部2)。
电池组件与功率输入端口(即输入部A)连接。功率输入端口(或简称为“功率输入部”)构造成接收外部功率并且通过装置的功率输入电路来供给所接收的功率。当输入部A与运行的电源连接(running power source)时，为电池组件122进行充电的功率供应至电池组件。电池组件还与功率转换器的输入部连接。功率加法器与功率转换器、输入部B、输出部1和输出部2(在输出部2为可用的情况下)连接。功率转换器和输入部B与功率加法器的输入部连接，而一个或多个输出部(输出部1加上输出部2(在输出部2为可用的情况下))与功率加法器的一个或多个输出部连接。
可充电电池通常具有最大工作电压(Vcell_max或简称为最大电压)、最小电压(Vcell_min或简称为最小电压)和标称电压(Vcell)。电池组件具有E kwh的可用能量容量，该可用能量容量为在Vmax时的最大储存能量Emax和在Vmin时的最小储存能量Emin之差，其中Vmax和Vmin分别为电池组件的最大工作电压和最小工作电压。SoC表示为占电池组件最大储存能量的百分比，并且电池组件在Emax时具有100％的SoC。
BMS通常构造成执行电池管理功能，包括根据规定的充电方案对电池组件进行充电、对电池参数进行监测、防止电池在高于Vcell_max时过度充电、防止电池在低于Vcell_min时过度放电、对例如总储存能量或可用能量的储存能量的状态进行监测。例如，nSmP电池组件具有nVcell的标称电压和n×m×Ecell的储存能量，其中Ecell是电池的能量储存容量。
图1B中示出了作为示例性供电装置100B的供电装置100的实施例。除了通过可切换功率路由器148将装置100B的功率转换器和电池组件互连之外，供电装置100B与供电装置100A基本相同。本文与供电装置100A相关的描述通过引用并入此处，并且经适当修改后应用于装置100B。可切换功率路由器限定多个功率路径，包括从输入部A至电池组件的第一路径、从电池组件至功率转换器的第二路径、以及从输入部A至功率转换器的第三路径。可切换功率路由器由控制器控制，并且控制器构造成选择多个功率路径中的一个或多个。例如，控制器可以操作为切换功率路由器，使得功率仅在第一路径中流动、仅在第二路径中流动、仅在第三路径中流动、或者在第二路径和第三路径中均流动。在一些实施例中，电池组件包括内置的切换电路，并且可切换功率路由器可以合并为电池组件的一部分，在这种情况下，供电装置100B可以认为是供电装置100A的示例性实施例。功率加法器146可以形成为功率加法器模块，或者可以包括分布在不同模块中的多个功率加法器部件。在示例性实施例中，部件可以包括例如分布在功率电路模块上和/或其它位置的多个求和电路(summingcircuitries)。功率路由器148可以形成为功率路由器模块，或者可以包括分布在不同模块中的多个功率路由部件。功率加法器146的分立电路和/或功率路由器148的分立电路可以分布在功率电路模块内部、电池模块内部、功率电路模块的部分内部和电池模块的部分内部、和/或在装置主壳体的部分内部以及功率电路模块外部和电池模块外部、或其它位置。
如图1C所示，装置100、100A、100B的输入部B是功率输入电路的一部分，并且可以包括多个可切换输入部S1、S2、……、Sn。可切换输入部中的每一个具有可切换功率路径，该可切换功率路径通过控制器(例如经由控制总线)在打开状态(断开或不导电)和闭合状态(导电)之间控制。可切换输入部可以选择性激活以将一个外部电源连接至输入部B或同时将多个外部电源连接至输入部B，使得输入至功率加法器146的功率可以包括归因于一个外部电源或选定的多个外部电源的功率分量。可切换功率路径中的每一个具有功率开关SW，并且多个功率开关可以选择性操作以选择性激活可切换功率路径中的一个或多个功率路径。
装置100构造成可以在空闲状态和输出状态下操作。当处于空闲状态时，装置构造成使得从输入部A接收的输入功率储存在功率储存组件120中，直到功率储存组件120充满电，并且该装置不向与该装置的输出部连接的外部负载供应输出功率。当处于输出状态时，该装置构造成以多个输出模式中的一个操作，使得通过该装置能够将输出功率输送至与该装置的输出部连接的外部负载。
装置100构造为初始化成空闲状态，并且在进入功率输出状态之前保持在空闲状态。当控制器接收到并且确认功率输出的授权请求时，或者当控制器在空闲状态下接收到供电指令时，装置100进入功率输出状态。装置100构造成当所有确认的功率输出请求已经得到执行、完成或结束时返回至空闲状态。当装置是供电网络的成员时，供电指令可以是由主控制器或网络控制器发送的机器指令。
在第一示例性应用中，装置的输入部A与作为带电电源的第一电源连接，而输入部B不与带电电源连接。在第一示例性应用中，多个输出模式包括：第一模式(或模式1)，其中可用输出功率仅归因于第一电源；第二模式(或模式2)，其中可用输出功率是仅归因于功率储存组件120的第三功率分量P3；以及第三模式(或模式3)，其中可用输出功率归因于第一电源和储存功率(该储存功率归因于功率储存组件120)两者。本文中的带电电源是指导通的电源，并且非带电电源是指未导通的电源。本文中的带电电源和非带电电源还分别称为有源电源和无源电源(non-active power source)。
在第二示例性应用中，装置的输入部A与输送第一功率分量P1的第一电源连接，并且输入部B与输送第二功率分量P2的第二电源连接，第一电源和第二电源均为带电电源。在第二示例性应用中，装置的功率输出包括(如下表所述)：
第一模式(模式1)，其中可用输出功率仅归因于第一功率分量P1；第二模式(模式2)，其中可用输出功率仅归因于第三功率分量P3；以及第三模式(模式3)，其中可用输出功率仅归因于第一功率分量P1和第三功率分量P3；第四模式(模式4)，其中可用输出功率归因于第一功率分量P1、第二功率分量和第三功率分量P3；第五模式(模式5)，其中可用输出功率归因于第一功率分量P1、第二功率分量而不归因于第三功率分量P3；第六模式(模式6)，其中可用输出功率归因于第二功率分量、第三功率分量P3，而不归因于第一功率分量P1；以及第七模式(模式7)，其中可用输出功率仅归因于第二功率分量P2。
表1
Figure BDA0003328749640000091
Figure BDA0003328749640000101
装置100可以构造成根据图3的流程图进行操作。
在10处上电时，控制器142将执行存储的指令并且执行包括内部诊断检查、功率和功率连接检查、网络连接检查等启动程序组。在启动程序完成后，装置100进入空闲状态12并且准备接受供电请求并且向外部负载供电。当控制器接收到供电请求时，控制器将对装置100的功率状态和装置100连接的电源执行更新检查，并且在14处确定该请求是否可以接受。如果该请求可以接受，则控制器将在16处提供功率输出选项以供选择，例如通过UI前端由用户进行选择。可供选择的功率输出选项可以包括“快速充电”或“标准速率充电”的选项。如果控制器在16处检测到标准速率充电请求(或未检测到快速充电请求)，则控制器将在18处进行标准充电操作(模式3充电)。如果控制器在16处检测到快速充电请求，则控制器将在20处进行快速充电操作(模式1或模式2充电)。充电将持续到在22处的充电过程结束。
如图4所示，在示例性部署中，多个成员装置连接以形成供电装置的网络。网络的每个成员装置是本公开的供电装置。示例性网络包括示例性的多个(三个)示例性装置，即，第一装置100A1、第二装置100A2和第三装置100A3。成员装置100A1、100A2、100A3中的每一个是具有装置100A的示例性构造的供电装置，并且网络的成员装置100A1、100A2、100A3是功率互连的和数据互连的。
如图4所示，装置100A1、100A2、100A3中的每一个的输入部A与电源连接，装置100A1、100A2、100A3中的每一个的输入部B与网络的其它成员的输出部2连接(即，装置100A1、100A2、100A3中的每一个的输出部2与网络的其它成员的输入部B连接)，并且装置100A1、100A2、100A3中的每一个的输出部1构造成与外部负载连接。
网络包括用于网络的成员装置的管理和控制的网络控制器。每个成员装置与网络控制器数据连接并且与网络的一个或多个成员装置功率连接。网络控制器可以是位于装置外部的独立控制器，或者是构造为主控制器的成员装置的本地控制器。装置100可以构造为具有主控制器的主装置或具有从控制器的从装置。在装置100构造为主装置的情况下，该装置可以具有主控制器加上从控制器，或者仅具有用作本地控制器和网络控制器两者的主控制器。本地控制器是对装置的本地操作进行监测和控制的控制器，并且网络控制器对装置的本地操作进行监测和控制。在示例性网络中，装置100A1构造为主装置，并且装置100A2、100A3构造为从装置。主控制器和从控制器通过数据连接来进行数据通信，并且通过有线数据总线或通过无线通信前端加上内部数据总线可以便于数据通信。其中，网络具有独立的网络控制器，所有成员装置的本地控制器可以构造为从控制器。成员装置的本地控制器和本地支持电路可以配合以形成本地BMS以监测本地电池组件，并且主控制器可以与本地控制器配合以形成网络BMS。在一些实施例中，主控制器可以与本地支持电路配合以形成本地BMS和网络BMS两者。
网络控制器可以构造成提供功率输出选项以供用户选择。在示例性实施例中，功率输出选项可以包括以下选项中的一个或多个：充电功率选项、充电时间选项、充电速度选项、SoC选项。充电功率选项将使用户能够输入或选择要输出的例如以kWh为单位的特定功率。充电时间选项将使用户能够输入或选择要输出的例如以分钟或小时(h)为单位的特定时间。充电速度选项将使用户能够选择诸如“标准”、“快速”、“超快速”等一个或多个预设充电速度。SoC选项将使用户能够选择SoC百分比以结束充电。可以对选项进行组合。例如，网络控制器可以允许用户选择以下两个或以上的组合：充电功率选项、充电时间选项、SoC选项；和/或组合以下两个或以上的组合：充电速度选项、充电时间选项、SoC选项。
在示例性应用中，装置100A1、100A2、100A3中的每一个的输入部A与持续电源连接。本文的持续电源(running power source)是指从非储存电源持续供电的电源。电池组件是储存电源的示例。AC(交流)主电源或AC主电源的整流输出是持续电源的示例。
网络构造成可以在空闲状态和有源功率输出状态(或简称“功率输出状态”)下操作。当处于空闲状态时，预期没有输出功率通过装置供应至移动负载，并且从装置100A1、100A2、100A3的输入部A接收的功率用于对功率储存组件120进行充电，直到所有功率储存组件120充满电。在空闲状态期间，网络不通过成员装置100A1、100A2、100A3的输出部1将功率输送至外部负载。在一些实施例中，主控制器可以构造成使得来自一个装置的过剩功率可以用于对网络中的另一装置充电。例如，当第一装置100A1的本地电池组件充满电时，从装置100A1的输入部A接收的功率是过剩功率，该过剩功率可从装置100A1的第二功率输出部(输出部2)输送至第二装置100A2的第二功率输入部(输入部B)以对仍需要充电的装置100A2的电池组件进行充电。在示例性实施例中，如果目标成员装置的SoC低于储存阈值，例如低于30％、40％、50％等，则成员装置的过剩功率可以输出至另一成员装置或其它成员装置。
当网络处于功率输出状态时，联网装置100A1、100A2、100A3中的每一个将以多个输出模式中的一个操作。当处于联网构造时，可用于从处于模式1、2和3的装置的输出部1输出的输出功率不包括从输入部B接收的归因于第二功率分量P2的功率，并且模式4至7中的每一个包括归因于第二功率分量P2的功率。输出模式1至7是示例性模式，并且在装置处可用的实际模式取决于功率电路以及控制器的构造，并且可以在现场构造。换言之，在不失一般性的情况下，某个或某些输出模式在某些装置中为可用的，但在其它装置中为不可用的。在示例性实施例中，独立非联网装置可以与第二电源连接，并且模式4至7中的一些或全部也可以为可用的。
在如图4所示的示例性网络构造中，一个装置的输入部A与持续电源连接并且输入部B与网络的其它装置100A1、100A2、100A3的输出部1连接。在示例性网络中，示例性持续电源是整流三相(3Ф)AC电源，其中每个装置构造成从输入部A以第一输入功率速率P1(kw)接收充电功率、从输入部B以第二输入功率速率P2接收功率、在输出部1处以第一输出功率速率Po1输出功率并且在输出部2处以第二输出功率速率Po2输出功率。当装置的功率储存组件具有E kWh的可用能量容量时，需要从最小能量充电至最大能量的充电时间T，其中T＝E/Pc并且Pc是单位为kW的充电功率。出于大多数实际考虑，持续电源是以P1(kw)的恒定功率来无限期供应第一功率分量。
示例性网络构造为充电站的网络，并且每个装置都是构造为具有为电动汽车充电的EV充电枪的充电站的成员装置。本文中的充电枪是装置(或更具体地，装置的输出部1)的电连接器，以与EV进行可拆卸的电连接，反之亦然。该网络包括示例性的多个(三个)停车位，即CP1、CP2和CP3，并且每个停车位具有相应的指定EV充电装置。在示例中，充电装置100A1、100A2、100A3分别分配给CP1、CP2、CP3。
在示例性应用中，网络构造成在初始化之后进入空闲状态，并且保持空闲状态直到接收到将网络改变为在功率输出状态下操作的机器指令。在典型构造中，网络构造成当网络在空闲状态下接收并且确认功率输出的授权请求时，将网络操作状态从空闲状态改变为功率输出状态。当所有确认的功率输出请求已经得到执行、完成、中断或结束时，网络和网络的每个成员装置构造成返回至空闲状态。
在初始化时，网络将执行初始化检查。初始化检查可以包括网络控制器执行机器指令以收集网络数据、确定或确认网络连接和/或网络配置、和/或收集功率连接状态。为了便于网络数据收集，网络将与本地控制器进行数据通信。待收集的网络数据可以包括以下任意项中的一个或任意组合：网络中的成员装置的数量、成员装置的身份、每个成员装置的能量储存容量、每个成员装置的SoC、每个成员装置在输入部A处的供电状态、每个成员装置在输入部B处的连接状态、每个成员装置在输出部1处的连接状态、每个成员装置在输出部2处的连接状态、每个成员装置的操作状态、包括功率电路是否处于良好状态并且适于操作的一般电路条件。收集的网络数据中的大部分是成员装置的内部数据。收集的网络数据可以用于确定是否丢失任何旧成员装置，并且如果不存在旧成员或者如果当前成员装置未按配置进行功率连接或者未完全功率连接，则网络控制器可以发送维护警报。本文中的当前成员装置是指在线并且与网络控制器进行数据通信的装置。为了便于各个成员装置的内部数据的收集，网络控制器将需要建立数据链路，并且与当前成员装置的本地控制器进行数据通信。
操作状态提供每个成员装置是否适合操作的信息。如果成员装置的操作状态不适于操作，则网络控制器将发送警报信号并且根据检测到的问题采取适当的对策。例如，如果本地BMS报告成员装置的功率储存组件的故障，则成员装置的功率储存组件将被隔离和禁用，成员装置将停止操作并从激活装置的列表中移除。本文中的激活装置是指适于并且准备好进行功率输出操作的成员装置。
在完成网络初始化之后，网络将处于空闲状态。在空闲状态时，网络例如以等时间间隔重复执行更新状态检查、收集更新状态数据、并且准备更新状态信息。更新的状态数据包括以下任意瞬时数据中的一个或组合：每个成员装置的SoC、每个成员装置在输入部A处的供电状态、每个成员装置在输入部B处的连接状态、每个成员装置在输出部1处的连接状态、每个成员装置在输出部2处的连接状态。网络还将提供每个成员装置的更新信息用于用户信息和输出功率配置。
在完成状态检查和数据收集之后，网络将收集的数据储存为空闲状态参数，并且准备在请求时以及在完成诸如选择成员装置、选择充电速度和/或充电时间、和/或支付或授权程序等服务参与程序时提供充电服务。在网络存储器上的空闲状态参数可以包括：储存的能量水平、电池组件健康状况、供电状态、激活装置的身份。
更新的信息可以显示在UI前端，并且可以包括关于成员装置中的每一个的可用性或其它方面的信息。如果成员装置指示为可用的，则网络还将提供关于哪些充电速度选项为可用的更新信息。可供用户选择的充电速度选项可以包括“标准”充电的基本选项加上诸如“快速”或“超快速”等更快充电速度选项。更快充电选项是否可供用户选择将取决于一组功率参数，例如成员装置的SoC、相邻成员装置的SoC以及在输出部1处的供电条件。
例如，如果所有成员装置的功率储存组件的SoC等于或低于Emin的最小储存能量，则只有成员装置在输入部A处的供电可以用于在输出部1处的服务输出，并且唯一可用的服务是“标准”充电。
例如，如果成员装置的SoC为100％，所有相邻成员装置的SoC等于或低于Emin的最小储存能量，则来自成员装置的输入部A的输入功率和成员装置的功率储存组件的储存能量可以用于在输出部1处的服务输出，可用的充电速度选项可以包括“快速”或“超快速”选项，这取决于成员装置的功率储存组件的储存容量。
例如，如果成员装置的一些但非全部处于100％SoC，则可用的充电速度选项可以包括“快速”或“超快速”选项，这取决于成员装置的功率储存组件的储存容量。当成员装置中的一些在100％SoC下充满电时，充满电的成员装置的剩余功率可以被路由至未充满电的成员装置以提供更多的充电速度选项。
例如，如果所有成员装置的SoC都是100％，则所有充电速度选项都可供使用选择。
没有对标准充电、快速充电或超快速充电的分类进行严格规定。当前公认的标准是，从最小储存能量Emin到最大储存能量Emax的充电时间为1小时(1C速率)或低于1小时则视为超快速，从最小储存能量到最大能量的充电时间为6小时到10小时则视为慢速或标准充电，并且介于“超快速”和“标准”充电所需的充电时间之间的充电时间则视为“快速”或“更快”充电。
当用户在网络处于空闲状态下操作UI前端以请求对与所选的激活成员装置连接并且已经选择了充电速度选项的目标负载进行充电时，网络控制器在检测到充电服务请求时将检测在输出部1处的电连接条件，并且与目标负载的BMS进行数据通信。当已经建立网络和目标负载之间的数据通信时，网络将执行准入可行性检查以确定目标负载是否适于充电，并且如果适合充电，则收集目标负载的SoC、目标负载的充电电流限制、所需充电电压和其它相关参数。网络还可以收集目标负载的身份信息为可用的身份信息。
如果在输出部1处和目标负载处的电连接条件适合装置的功率输出，则网络将在准入程序完成时进入功率输出状态，并且由所选的激活装置向目标负载供应输出功率，直到充电完成。准入程序可以包括支付、授权和/或其它准入手续。
在处于功率输出状态时，网络例如以等时间间隔来重复执行状态检查，以便收集更新的状态数据并且准备诸如充电功率、充电进度和/或剩余充电时间等更新的状态信息。由于成员装置的瞬时能量储存和使用能够影响在其它成员装置处可用的充电速度选项，所以网络还将提供每个成员装置的更新信息以用于用户信息和输出功率配置。
当用户在网络处于功率输出状态的情况下操作UI前端以请求对与所选激活装置连接并且已经选择了充电速度选项的目标负载进行充电时，网络将执行准入可行性检查，以执行准入程序，并且当圆满完成准入可行性检查和准入程序时开始从输出部1向目标负载输出功率。
当充电完成或者来自成员装置的功率输出结束时，除非存在处于功率输出状态并且处于功率输出操作中的另一成员装置，否则所选的激活装置将返回至空闲状态，并且网络将返回至空闲状态。
一种装置可以构造成使用从多个功率输出模式中选择的输出模式以不同的充电速度选项输出功率。在示例性实施例中，控制器可以构造成根据请求的充电速度选项和功率参数来设计功率输出模式。
例如，除非在输出部1处的供电中断，否则输出模式1可以设定为标准速率充电的默认输出模式。在输出部1处的供电中断时，装置将切换至输出模式2、6或7以继续功率输出。如果在输出部1处的供电中断并且本地电池组件的SoC处于Emin，则第二电源仍然是唯一带电电源，并且装置将必须切换至输出模式7，以保持向外部负载的功率输出。
例如，输出模式2或3可以设定为快速充电的默认模式。然而，如果本地电池组件(即，所选装置的电池组件)的SoC低于快速充电能量阈值或低于所请求的快速充电所需的快速放电率阈值(例如，本地电池组件不具有足以完成请求的快速充电的可用能量或足够快速以满足特定快速充电请求的充电时间要求的放电率)，则控制器根据功率分量的放电能量和功率条件将选择输出模式4至7中的一个作为用于快速充电的替代输出模式。
例如，输出模式4可以设定为超快速充电的默认输出模式。然而，如果本地电池组件的SoC低于超快速充电能量阈值或低于请求的超快速充电所需的超快速放电率阈值(例如，本地电池组件不具有足以完成请求的超快速充电的可用能量或足够快速以满足特定超快速充电请求的充电时间要求的放电率)，则控制器将选择输出模式5作为超快速充电的替代输出模式。另一方面，如果当请求超快速充电时，第一功率分量(即，在示例中的输出部1处的供电)为不可用，则控制器将选择输出模式6作为超快速充电的替代输出模式。
由于控制器要不时地执行状态更新检查，所以控制器在做出充电请求之前、之时和之后已经更新了关于功率分量中的每一个的功率和能量状态的信息，控制器将根据更新的状态检查的结果选择替代的输出功率模式或从输出模式改变为另一输出模式，例如从默认模式改变为替代模式或从一个替代模式改变为另一个替代模式。
例如，如果所有成员装置的所有功率储存组件的SoC处于Emin的最小储存能量或低于最小储存能量，则只有输出模式2、3、4、6可用于快速充电或更快速充电。
另一方面，如果在输出部1处不存在带电输入功率，则所选充电站的本地电池组件处于100％SoC，相邻的功率储存组件中的一些或全部具有100％SoC，输出模式2、6、7可用于输出模式选择。
通常，如果在输出部1处的供应正常，本地电池组件处于100％SoC，并且处于空闲状态的相邻装置的至少一些的电池组件的SoC处于100％SoC，则输出模式1至7可用于功率输出。
所使用的实际功率输出模式是装置的内部操作，并且通常对于用户为不可见。
通常，功率输出模式由控制器根据所选或请求的充电速度选项以及网络的功率和能量分配状态来进行选择。
在电池组件具有E(kwh)的可用储存能量容量并且需要在P1处充电q小时，以使电池组件的能量从Emin达到Emax的情况下，最大可用能量E＝qP1，其中q为正实数。在示例性实施例中，装置的输入部A与具有恒定功率P1(kw)的电源连接，电池需要q小时来充电。电池组件具有PDischarge_max的最大可使用放电率(或简称最大放电率)。最大可使用放电率是电池组件在整个操作时间内保持安全操作(例如，不过热)的功率放电率。功率储存装置的最大可用能量E和最大放电率PDischarge_max通过关系式E＝TPDischarge_max进行关联，其中T为正实数并且时间单位为小时。因此，具有E的储存能量的功率储存组件将足够提供以持续T(小时)、最大放电率PDischarge_max的输出功率。其中PDischarge_max＝rP1，T＝q/r，r为正实数。一般来说，q/r的较高比率将意味着更大功率和更灵活的供电装置100。然而，q取决于功率储存组件的最大能量储存容量，该值较高通常意味着体积更大并且成本更高的组件。一般来说，q值大于或等于2、r值大于或等于2并且T值大于0.5将提供良好的入门级供电装置100。
在网络具有N个联网的供电装置100的情况下(N为自然数)，可用于从网络输出的总最大功率PT将是(r+1)(N)P1。虽然电池组件可以以最大放电率放电，但始终优选低于最大值的放电率以确保延长使用寿命，并且通过BMS来控制电池组件的实际功率放电率。在示例性网络中，第二电源输入部(输入部B)与成员装置的输出部2s连接，在输入部B处的最大可能可用输入功率输入是(r+1)(N-1)P1，并且通常P1≤P2<(r+1)(N-1)P1。
许多电池组件由电池模块组装而成，并且每个电池模块通常包括多个串联连接的n个电池(nS)和多个并联连接的m个电池(mP)。EV的很多电池模块都是由例如18650尺寸的锂电池的锂电池组装而成。示例性18640锂电池具有约4.1V的Vmax、约2.65V的Vmin、约3.6V的标称电压、2.55Ah的标称容量、10A的最大放电电流。在n＝14的情况下的示例性nS电池组件具有50.4V的标称电压以及37.1V和57.4V之间的电压范围。示例性电池组件包括多个串联的示例性的七个电池模块，使得电池组的电压在Vmin和Emin时的260V与Vmax和Emax时的401.8V之间变化，并且可使用的能量容量为14kWh。由将电池电压转换和/或调节为与要求充电的EV的具体要求相适应的输出电压的功率转换器144限定输出部1处的输出电压。典型EV的充电电压要求在450V-500V的范围内。
假设电池组具有的q值为2小时并且r值为4，使得E＝2P1 hours，并且PDischarge_max＝4P1，并且第一电源为P1＝7kW(例如，在每相220V和31A时)时的整流三相持续电源，电池组件将需要2小时以从Emin充电至Emax，但可以在0.25小时的最短时间内放电。
例如，当选择输出模式3时，可以从电池组件输出的最大充电功率为4P1，并且归因于第一电源的充电功率为P1。因此，尽管控制器可以将输出功率速率调节至远低于最大值，但可以由装置供应的最大充电功率为5P1。
当选择输出模式4时，尽管控制器可以仅将输出率调整为远低于最大值，但可以由装置供应的最大充电功率为5P1+P2，其中P2是归因于相邻供电装置的功率。P2的理论最大值为5(N-1)P1，其中N为网络中成员装置的数量。对于图4的示例，N＝3并且从装置输出的最大功率可以是5N(＝15)P1，即网络的总最大可用功率输出PT。下表2列出了最大输出功率和形成输出功率的功率分量之间的关系。
表2
Figure BDA0003328749640000191
一般来说，q值在2和12之间将取得良好平衡。例如，q的值＝2适于具有较短空闲时间的繁忙停车场，而较大q值(例如q＝10)则适于具有较长空闲时间的办公室停车场。在装置100位于具有三相供电的位置的情况下，网络可以包括三个成员装置或子网络集群，每个子网络具有三个成员装置以最大限度地利用三相供电。
当然，N可以大于或小于3，在不失一般性的情况下，电池组件的能量储存容量qP1可以增加或减少。N的值不具有理论限制并且网络具有高度可扩展性。一般来说，N可以在对于个人停车场所有者而言的1与对于中型停车场所有者而言的2至10之间，并且N对于大型停车场的经营者而言可以大于100。实际上，在输入部B处的可切换路径的最大数量可以对单个网络施加N的实际限制。
假设网络处于空闲状态并且第一EV(例如在CP1处)请求充电。网络控制器在完成准入程序后将根据要求的充电速度开始向第一EV供应充电功率PCP1。当第一EV充电时，新来者可用的最大充电功率为网络的总最大可用功率输出PT减去供应给第一EV的充电功率PCP1，并且网络控制器将根据瞬时可用的总充电功率(即PT-PCP1)向其它成员装置提供可用的充电选项。
当第一EV充电时，第二EV(例如在CP2处)请求充电。网络控制器在完成准入程序后将根据要求的充电速度开始向第二EV供应充电功率PCP2。在第一EV和第二EV正在充电时，新来者可用的最大充电功率将是网络的总最大可用功率输出PT减去供应给第一EV和第二EV的充电功率(即PCP1+PCP2)，并且网络控制器将根据瞬时可用的总充电功率(即PT-PCP1-PCP2)向其它成员装置提供可用的充电选择。
当第三EV请求充电时(例如在CP3)，网络控制器将根据网络剩余的总最大电力类似地提供充电速度选项。
当第一EV和/或第二EV和/或第三EV已经完成充电并且没有新的车辆充电请求时，网络将恢复至空闲状态。
当车辆正在充电并且充电站变得可用时，网络将不返回至空闲状态并且将保持在功率输出状态，直到所有充电状态都不向EV输出充电功率。
随着车辆的来往，网络总最大可用充电功率可能降至低于原始最大值，并且网络控制器将需要更新，并且网络控制器将根据更新的最大可用充电功率和功率分布来确定可用的充电速度选项和要使用的最佳输出模式。
在示例性实施例中，将功率储存组件120和功率和控制电路140机架安装(rack-mounted)在机柜(例如，钢柜)内部。功率储存组件120包括多个电池模块，并且每个电池模块安装在电池机架上。功率电路和控制电路分别安装在配电机架(power rack)和控制器机架上。主装置的功率电路包括在其功率输入电路中的三相AC/DC转换器，其中一个整流相用作主装置的第一电源，并且两个整流相用于输出至相邻装置。示例性从装置构造成在输入部A处从主装置接收供电并且具有DC功率输入电路。
如图5所示，示例性装置100包括：控制电路，其布置在控制模块152中；功率电路，其布置在包括第一功率电路模块154A和第二功率电路模块154B的功率电路模块中；电池组件，其布置在多个互连的电池模块122-1至122-7中；以及UI前端，其包括NFC前端158A和显示器158B；例如由钢和/或铝制成的柱式机柜160的主壳体；以及安装在机柜160上的功率输出端口(输出部1)。机柜具有顶端、底端以及与顶端和底端相配合以限定机柜隔间的周壁。模块以竖直顺序机架安装以形成模块堆叠和柱式充电站以使横截面或基部面积最小化。电池组件较为沉重并且形成堆叠的底部。控制电路形成堆叠的顶部，并且功率电路介于控制电路和电池组件之间。NFC前端和显示器安装在机柜的顶端上或顶端附近，并且在约普通成人的视线水平处，例如，在地面上方1.6m和2m之间。
示例性装置构造为主装置100A1。第一功率电路模块包括三相AC-DC功率转换器。三相AC-DC功率转换器具有三个DC功率输出部。当装置100A1部署在网络中时，三个输出部构造成向包括自身在内的三个装置供电。当装置100A1部署在独立(即，非联网)环境中时，DC输出部中的一个、两个或全部可以构造成向自身供电。第二功率电路模块包括DC-DC转换器、功率路由器、功率加法器以及诸如功率稳定器、开关电路、功率入口和功率出口等外围功率电路。功率入口和功率出口包括第一功率入口、第二功率入口、第一功率出口以及可选的第二功率出口。模块上的第一功率输出部与安装在机柜上的输出部1连接。在装置构造成对不同移动负载进行充电的充电站的情况下，装置的主功率输出部构造为给不同移动负载重复充电。不同移动负载的重复充电需要与不同移动负载重复连接和重复断开，并且这种重复连接和断开可能在主功率输出部上重复引起机械应力和张力。将输出部1安装为中间端口减轻了功率模块上的直接机械应力和张力，并且因此是优选的。模块的其它功率输入部和出口以其它方式构造成永久电连接，并且可以不需要机柜上的中间连接。另一方面，连接面板可以安装在机柜上，以使永久电连接更好组织。控制模块包括主控制器、本地BMS和执行网络控制和AC-DC功率转换器的控制所需的外围电路。NFC前端158A为用户提供用户界面以诸如实现电子无线支付等与装置的交互，并且显示器158B可以是构造为提供可视显示以便于用户机器交互的人机界面(HMI)的触摸面板。
在装置构造为从装置而非主装置的情况下，该装置构造为包括单个功率电路模块(不包括DC-DC转换器的模块)和具有从控制器而非主控制器的控制模块的基本装置。
电池组件的电压随电池组件的储存能量水平的变化而变化。电池组件从当电池组件完全放电至电池组件设定的工作最小值时在Emin处的电压Vmin改变为当储存能量完全充电至电池组件设定的最大值时在Emax处的电压Vmax。当电池组件要输出储存功率时，电池组件的电压随储存能量水平的下降而下降。当电池组件充电时，电池组件的电压随储存能量水平的上升而上升。由于电池组件是具有在操作周期内在Vmin和Vmax之间为可变的电池组件电压的可变电压设备，所以装置可以包括诸如电压调节器等稳压装置，以提供稳定的功率输出。
在一些实施例中，电池组件包括：内置开关电路，其构造成设计功率输入路径以及与功率输入路径隔离的功率输出路径；以及输出稳压电路，其将电池组件的输出电压调节为例如与在输入部A处的电压相同的电压。
在示例性实施例中，功率转换器144包括第一电路部和第二电路部，第一电路部具有与电池组件连接或与电池输出路径连接的第一输入部，第二电路部具有与输入部A连接并且与第一输入部电隔离的第二输入部。第一电路部可以包括电压调节器，该电压调节器将电池组件的电压调节为适于在功率转换器处组合第一功率分量和第三功率分量以由功率转换器输出的电压。
在一些实施例中，例如，在装置构造成提供不同的输出电压以符合不同移动车辆的不同充电电压要求的实施例中，功率转换器构造为用于可变输出电压。可变输出电压例如可以为可编程的输出电压和/或由控制器从多个可用预设输出电压中可选择的输出电压。
在示例性实施例中，功率组合器146包括第一输入电路部和第二输入电路部，第一输入电路部具有与功率转换器144的输出部连接的第一输入部，第二输入电路部具有与输入部B连接并且与第一输入部电隔离的第二输入部。功率组合器146的第一电路部可以包括第一电压调节器，该第一电压调节器将功率转换器144的输出电压调节为适于在功率组合器处与来自输入部B的功率组合的电压或者适于在输出部1和/或输出部2处直接输出的电压。第二电路部可以包括第二电压调节器，该第二电压调节器将来自输入部B的功率分量的输出电压调节为适于在功率组合器处与来自功率转换器144的功率组合的电压或者适于在输出部1和/或输出部2处直接输出的电压。
在示例性实施例中，功率组合器146包括与输出部1连接的第一输出电路部以及与输出部2连接的第二输出电路部。第二输出电路部与第一输出电路部隔离，并且具有构造为用于可变或可调电压输出的电压调节器。
在示例性实施例中，功率转换器144包括：第一电路部，其具有与电池组件或电池的输出路径连接的第一输入部以及与功率组合器146的输入部连接的第一输出部；第二电路部，其具有与输入部A连接并且与第一输入部电隔离的第二输入部以及与第一输出隔离并且与功率组合器146的另一输入部连接的第二输出部；并且功率组合器具有：第一电压调节器和第二电压调节器，其调节来自功率路由器148的功率分量的电压以便在功率组合器146处组合；第三电压调节器，其将功率组合器146的输出电压调节为适于在输出部1处输出的电压；以及第四电压调节器，其将功率组合器146的输出电压调节为适于在输出部2处输出的电压。
在示例性实施例中，电池组件在其功率输出路径中包括电压调节器，使得功率转换器不需要提供电压调节器来调节归因于电池组件的功率分量的电压。
在输出部1、输出部2和输入部B处的一些或全部电压可以不同。
例如，当需要第一充电电压V1的第一EV由第一充电站充电、需要高于V1的第二充电电压V2的第二EV由第二充电站充电、以及需要高于V2的第三充电电压V3的第三EV由第三充电站充电时，在第一、第二和第三充电站的输出部1处的输出电压分别为V1、V2、V3，其中V1＜V2＜V3。
假设第二充电站具有备用功率来补充第一充电站，网络控制器可以控制第二充电站的功率组合器146，使得在第二充电站的输出部2处的输出电压为V1，而输出部1处的输出电压为V2。可替代地，网络控制器可以操作为控制第二充电站的功率组合器146，使得第二充电站的输出部2处的输出电压为V2，并且因此在第一充电站的输入部B处的输入电压为V2，并且控制第一充电站的功率组合器146的输入电路，使得第二电压调节器将V1的电压输出至第一充电站的功率组合器146。
在示例性操作中，第二充电站可以接收来自第三充电站的V3的输入功率，将V1的功率输出至第一充电站，并且在输出部1处输出V2的输出功率。
通过参照附图对示例和实施例的描述而做出本公开。示例、实施例和附图不旨在限制本公开的范围。例如，虽然示例性装置100的功率电路形成为在主壳体内机架安装的功率模块，但是功率电路可以例如利用主壳体内部和/或外部的部件来分布式安装。例如，功率输出电路的功率加法器等可以安装在主壳体的外部以形成适合于更灵活的网络功率连接的开关矩阵。

Claims (28)

1.一种供电装置，所述供电装置包括电池组件、控制电路和功率电路；
其中，所述控制电路包括控制器、数据通信前端、用户界面前端和电池管理电路；
其中，所述控制器构造成与所述电池管理电路配合以形成电池管理系统，以确定和收集包括所述电池组件的充电状态的电池参数，并且从可用于从所述装置输出功率的多个功率输出方案中选择功率输出方案；
其中，所述功率电路包括：
-功率输入电路，其包括构造为与第一电源连接的第一输入电路(A)以及构造为与第二电源连接的第二输入电路(B)，所述第一电源和所述第二电源是分离并且独立的电源；
-充电电路，其构造为从所述第一输入电路接收功率以对所述电池组件充电；以及
-功率输出电路，其构造成从所述装置输出功率；
其中，所述功率电路可操作为通过多个功率分量的选择性组合或者从所述多个功率分量中选择一个功率分量来限定多个功率输出方案，以从所述装置输出功率；
其中，所述功率电路可操作为，在接收到包含第一充电速度的机器指令时，从一个功率分量组中选取两个或以上的功率分量进行组合以从所述装置输出功率，所述功率分量组包括归因于所述第一电源的功率分量的第一功率分量(P1)、归因于所述第二电源的功率分量的第二功率分量(P2)、以及归因于所述电池组件的功率分量第三功率分量(P3)，所述电池组件是储存能量源；
其中，所述第二输入电路(B)的构置为可与另一个供电装置的功率输出电路連接，从而连接到所述第二电源以取得所述第二功率分量(P2)。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，在接收到包含慢于所述第一充电速度的第二充电速度的机器指令时，所述控制器构造为操作所述功率电路以仅选择所述第一功率分量以用于从所述装置输出功率。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述功率电路包括可切换功率组合器，所述可切换功率组合器能够在多个切换状态下操作以选择性组合所述多个功率分量以从所述装置输出，并且其中，通过所述功率组合器的切换操作对所述第一功率分量、所述第二功率分量和所述第三功率分量选择性组合。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述功率电路包括可切换功率组合器，所述可切换功率组合器能够在多个切换状态下操作以选择性组合所述多个功率分量以从所述装置输出，并且其中，通过所述功率组合器的切换操作对所述第一功率分量、所述第二功率分量和所述第三功率分量选择性组合。
5.根据前述权利要求1所述的装置，其中，所述第一输入电路包括可切换功率路由器，所述可切换功率路由器能够在多个路由状态下操作以限定多个功率路径，所述多个功率路径包括将所述第一输入电路与所述电池组件连接的第一功率路径、将所述电池组件与所述功率输出电路连接的第二功率路径、以及将所述第一输入电路与所述功率输出电路连接的第三功率路径。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述第一功率分量沿所述第一功率路径流动，并且所述第二功率分量沿所述第二功率路径流动。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述控制器构造为在多个路由状态下操作所述功率路由器，所述多个路由状态包括仅所述第一功率路径导通的第一路由状态、仅所述第二功率路径导通的第二路由状态、仅所述第三功率路径导通的第三路由状态以及所述第二功率路径和所述第三功率路径两者均导通的第四路由状态。
8.根据权利要求5所述的装置，其中，所述控制器构造为在多个路由状态下操作所述功率路由器，所述多个路由状态包括仅所述第一功率路径导通的第一路由状态、仅所述第二功率路径导通的第二路由状态、仅所述第三功率路径导通的第三路由状态以及所述第二功率路径和所述第三功率路径两者均导通的第四路由状态。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述功率电路包括具有功率输入部的功率转换器，并且所述功率路由器具有与所述功率转换器的所述功率输入部连接的功率输出部，并且其中，所述功率转换器具有与所述功率输出电路的功率输入部连接的功率输出部。
10.根据权利要求5所述的装置，其中，所述功率电路包括具有功率输入部的功率转换器，并且所述功率路由器具有与所述功率转换器的所述功率输入部连接的功率输出部，并且其中，所述功率转换器具有与所述功率输出电路的功率输入部连接的功率输出部。
11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述电池组件和所述第一输入电路与功率转换器连接，并且其中，所述第一功率分量和所述第二功率分量在进入所述功率输出电路之前通过所述功率转换器。
12.根据前述权利要求1至10中任一项所述的装置，其中，所述电池组件具有电池组件电压，并且所述功率电路包括功率转换器，所述功率转换器是具有有输入电压的输入侧和有输出电压的输出侧的DC-DC转换器，并且其中，所述DC-DC转换器的所述输入电压与所述电池组件电压相关。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述第二电源处于第二源电压，并且其中所述第二源电压与所述DC-DC转换器的所述输出电压相同。
14.根据前述权利要求1至10中任一项所述的装置，其中，所述控制器构造为在空闲状态或功率输出状态下操作所述装置；其中，在所述空闲状态下，所述控制器操作所述功率电路以仅对所述电池组件进行充电直到所述电池组件充满电；并且其中，在所述功率输出状态下，所述控制器响应包含充电速度参数的机器指令来操作所述功率电路以从所述装置输出功率。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述控制器将所述装置初始化为处于所述空闲状态，并且在接收到机器指令时将所述装置从所述空闲状态切换至所述功率输出状态，并且其中，所述控制器响应来自所述用户界面前端或来自所述通信前端的请求而产生所述机器指令。
16.根据前述权利要求1至10中任一项所述的装置，其中，所述控制器构造成在接收到轮询信号时通过所述数据通信前端输出所述电池组件的充电状态信息。
17.根据前述权利要求中1至10任一项所述的装置，其中，所述第一电源构造为以第一功率速率P1输送功率，并且所述第二电源构造为以第二功率速率P2输送功率；并且其中，P2≥jP1且j是大于或等于1的自然数。
18.根据前述权利要求1至10中任一项所述的装置，其中，所述第一电源构造为以第一功率速率P1输送功率，并且所述电池组件构造为以第三功率速率P3输送功率；并且其中，P3≥kP1且k是大于或等于1的自然数。
19.根据前述权利要求1至10中任一项所述的装置，其中，所述第一电源构造为以第一功率速率P1输送功率，并且所述电池组件具有能量储存容量E并且E≥qP1，其中q是优选大于2并且小于10的自然数，并且时间单位为小时。
20.根据前述权利要求1至10中任一项所述的装置，其中，所述第一电源是持续电源。
21.根据前述权利要求1至10中任一项所述的装置，其中，所述功率输出电路包括第一输出电路和第二输出电路，并且其中，所述第一输出电路包括输出连接器，所述输出连接器构造成与移动负载可拆卸连接以便于将功率从所述装置传输至所述移动负载，所述第二输出电路构置为可与另一个供电装置的第二输入电路連接，从而向所述另一个供电装置提供第二功率分量。
22.一种供电网络，所述供电网络包括与网络控制器进行数据通信的多个联网装置，每个联网装置是根据前述权利要求中任一项所述的供电装置，其中，所述多个联网装置功率连接，使得一个联网装置构造为另一个联网装置或其他联网装置的第二电源，其中，所述网络控制器构造为从所述网络的每个成员装置收集充电状态信息，为每个联网装置提供可供用户选择的可用的充电速度选项，并且根据所选的充电速度选项和所述充电状态信息来选择功率输出方案。
23.根据权利要求22所述的网络，其中，所述网络控制器构造成操作所述功率电路以设计多个功率输出模式，并且其中，所述功率电路可操作为对选自包括以下功率分量的功率分量组的两个以上的功率分量进行组合：作为归因于所述第一电源的功率分量的第一功率分量、作为归因于所述第二电源的功率分量的第二功率分量、以及作为归因于所述电池组件的功率分量第三功率分量，所述电池组件是储存能量源。
24.一种操作与网络控制器连接并且形成充电站集群的多个供电装置的方法，其中，每个供电装置是根据前述权利要求1至21中任一项所述的供电装置，其包括电池组件、功率电路和控制电路的成员装置；其中，所述功率电路包括与第一电源连接以便以第一功率速率接收第一功率分量的第一功率输入部、与第二电源连接以便以第二功率速率接收第二功率分量的第二功率输入部，并且所述功率储存组件具有储存能量水平，并且当所述储存能量水平高于输出阈值时所述功率储存组件构造成以第三功率速率输出第三功率分量；其中，所述方法包括所述网络控制器从多个功率输出模式中选择功率输出模式以用于从成员装置的功率输出部输出功率，并且其中，所述多个功率输出模式至少包括其中所述输出功率归因于所述第一功率分量、所述第二功率分量和/或所述第三功率分量的组合的输出模式；并且其中，所述多个功率输出模式包括所述充电站集群的一个供电装置向另一个供电装置提供所述第二功率分量。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述方法包括：所述网络根据接收到的充电速度选项指令并且参照所述电池组件的所述储存能量水平、所述第一功率速率和/或所述第二功率速率来选择功率输出模式，包括决定所述充电站集群的一个供电装置向另一个供电装置提供所述第二功率分量。
26.根据权利要求24或25所述的方法，其中，所述功率电路包括功率输入电路和功率输出电路，并且其中，所述方法包括所述网络控制器操作所述功率输入电路和所述功率输出电路以从一个功率输出模式改变为另一功率输出模式。
27.根据权利要求24或25所述的方法，其中，所述方法包括：所述网络控制器收集关于所述成员装置的所述功率储存组件的储存能量水平的数据，计算从所述网络输出的可用的储存能量，以及根据所述可用的储存能量来提供多个充电速度选项以供用户选择和/或从一个功率输出模式改变为另一功率输出。
28.根据权利要求24或25所述的方法，其中，所述方法包括所述网络控制器操作所述功率储存组件以便以第三功率速率输出所述第三功率分量，所述第三功率速率为所述第一功率速率的至少两倍。
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