CN114475304A - 便携式高压车辆充电系统 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了“便携式高压车辆充电系统”。一种用于电动车辆远程再充电的高压便携式充电系统，其包括：壳体；形成设置在所述壳体中的高压电池的电池单元阵列；以及设置在所述壳体中的低压电池。耦合器总成具有电线和车辆连接器，所述车辆连接器被配置为连接到车辆充电端口。开关布置由所述低压电池供电，并且被配置为当处于第一状况时将所述高压电池电连接到所述电线，并且当处于第二状况时使所述电线断电。

Description

便携式高压车辆充电系统
技术领域
本公开涉及电动车辆的远程再充电，并且更具体地，涉及用于远程再充电的高压便携式充电系统。
背景技术
电动车辆包括用于推进的至少一个电机。由电机产生的扭矩(或电力)可以通过变速箱传送到从动轮以推动车辆。牵引电池为电机供应能量。车辆的续航里程受牵引电池中存储的能量的量的限制。与其常规的同类产品一样，电动车辆在行程期间可能会耗尽能量，这在常规汽车中通常被称为燃料耗尽。与易于携带的汽油不同，电动车辆通常在永久性建筑(诸如充电站、私人住宅等)中充电。
发明内容
根据一个实施例，用于电动车辆远程再充电的高压便携式充电系统，其包括：壳体；形成设置在所述壳体中的高压电池的电池单元阵列；以及设置在所述壳体中的低压电池。耦合器总成具有电线和车辆连接器，所述车辆连接器被配置为连接到车辆充电端口。开关布置由低压电池供电，并且被配置为当处于第一状况时将高压电池电连接到电线，并且当处于第二状况时使电线断电。
根据另一个实施例，用于电动车辆远程再充电的高压便携式充电系统包括：壳体；高压电池，其具有多个电池单元；耦合器总成，其具有电线和车辆连接器，所述车辆连接器被配置为与车辆充电端口连接；以及开关布置，其被配置为当处于第一状况时将高压电池电耦合到电线并且当处于第二状况时将电线断电。控制器被编程为发送和接收待充电车辆的充电参数；从车辆接收开始充电的请求；并且响应于接收到开始充电的请求，命令开关布置到第一状况。
根据又一个实施例，用于电动车辆远程再充电的高压便携式充电系统包括：壳体；高压电池，其具有多个电池单元；耦合器总成，其具有电线；以及车辆连接器，其被配置为与车辆充电端口连接。DC/DC转换器电连接在电线和高压电池之间。DC/DC转换器被配置为修改从高压电池接收到的电压，并且将修改后的电压输出到电线。开关布置被配置为当处于第一状况时将高压电池与DC/DC转换器电连接并且在第二状况下将高压电池电隔离。低压电池连接到DC/DC转换器。DC/DC转换器被配置为将从高压电池接收到的电压降压到与低压电池兼容的电压，使得低压电池可以用高压电池充电。高压充电端口通过开关布置连接到高压电池。控制器被编程为响应于车辆连接器被插入车辆中，(i)发送和接收待充电车辆的充电参数，(ii)从车辆接收开始充电的请求，以及(iii)响应于接收到开始充电的请求，命令开关布置到第一状况；以及响应于外部充电器连接到高压充电端口，(i)向外部充电器发送开始充电的请求，以及(ii)命令开关布置到第一状况以对高压电池充电。
附图说明
图1是高压便携式充电系统的示意图。
图2是根据本公开的一个或多个实施例的便携式充电系统的高压电池的透视图。
图3是示出车辆和便携式充电系统之间的连接接口的图。
图4是根据本公开的另一个实施例的高压便携式充电系统的无线通信模块和耦合器总成的示意图。
图5是用高压便携式充电系统为车辆充电的算法的流程图。
图6是为高压便携式充电系统再充电的算法的流程图。
具体实施方式
本文中描述本公开的实施例。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；一些特征可能被夸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细节和功能细节不应解释为限制性的，而仅应解释为用于教导本领域技术人员以各种形式利用本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解，参考附图中的任一附图示出和描述的各个特征可以与一个或多个其他附图中示出的特征组合以产生未明确地示出或描述的实施例。所示特征的组合提供典型应用的代表性实施例。然而，对于特定的应用或实施方式，可能期望与本公开的教导一致的对特征的各种组合和修改。
车辆正在从内燃发动机转向电动化以减少污染。电动车辆包括为驱动轮提供动力的一个或多个马达。马达可由牵引电池供电。牵引电池或电池组存储可由电动马达使用的能量。牵引电池通常从牵引电池内的一个或多个电池单元阵列(有时称为电池单元堆)提供高压(HV)直流(DC)输出。本文使用的“高压”是指大于或等于50伏DC和60伏AC。电池单元阵列可包括一个或多个电池单元。电池单元(诸如方形、软包、圆柱形或任何其他类型的单元)将所存储的化学能转换成电能。单元可包括壳体、正电极(阴极)和负电极(阳极)。电解质可允许离子在放电期间在阳极与阴极之间移动，然后在再充电期间返回。端子可允许电流流出单元以供车辆使用。
与汽油同类产品一样，电动车辆具有的续航里程有限，并且必须定期充电，以防止电池过度消耗。车辆12可由连接到外部电源的充电站(诸如电动车辆供电装备(EVSE))充电。外部电源可以是如由电力公用事业公司提供的配电网络或电网。EVSE可以通过电线和插入电动车辆上的匹配充电端口的连接器接收电力和传送接收到的电力。作为一个示例，外部电力可以是在充电端口处接收到的AC电力，所述AC电力被位于电动车辆内的车载充电器转换成DC电力。然后，车载充电器可以操作以对牵引电池充电。替代地，车载充电器可以位于电动车辆外部的EVSE中。
像汽油动力车辆一样，电动车辆也有可能在行程中耗尽能量，从而陷入困境。因此，需要一种便携式充电系统，其能够向车辆牵引电池提供足够的电荷，使得陷入困境的驾车者能够行驶到最近的可用充电系统，例如他们的家或商业充电站。便携式充电系统可以包括：高压电池；连接器，其被配置为与车辆充电端口连接；以及电路，其被配置为将电力从便携式充电系统的高压电池传送到车辆的牵引电池以对牵引电池进行再充电。便携式充电系统可以是直流(DC)和/或交流(AC)。
在一些实施例中，便携式充电系统可能非常重(例如数百磅)，并且可以安装到车辆(诸如路边援助车辆)。例如，便携式充电系统可以固定在卡车的货厢中或商用货车的后部中。在其他实施例中，便携式充电系统可以更轻，允许人们用手推车、推车等移动便携式充电系统。通常，便携式充电系统的尺寸和重量决定了能量存储容量。也就是说，较重的便携式充电系统通常比较轻的充电系统存储更多千瓦时(kWh)的能量。这可以允许较大的充电系统更充分地为牵引电池充电和/或在便携式充电系统的单个充电器上为多于一辆电动车辆服务。
参考图1，便携式DC充电系统20可以包括壳体22，所述壳体22容纳各种电气装备。壳体22的外部是耦合器总成23，所述耦合器总成23包括连接器24，所述连接器24通过电缆26附接到壳体22。连接器24被配置为接收在车辆充电端口28内。车辆充电端口28被示为SAEJ1772型1 CCS AC和快速DC组合。当然，其他类型的车辆充电端口也是可用的，并且可能因车辆制造商、车型年份、原产国和其他标准而异。连接器24被示出为DC连接器，并且包括一对DC线30和信号线32。根据SAE J1772，信号线32可以是控制导频、接近导频和接地。
参考图1和图2，高压电池34设置在壳体22中。电池34可以是锂离子电池或其他化学物质。电池34可以包括托盘36，所述托盘36支撑至少一个电池阵列38。例如，托盘36可以支撑一对相邻的电池阵列38。至少一个电池阵列38包括多个堆叠的电池单元40。每个单元40可以包括壳体、正电极(阴极)和负电极(阳极)。电解质可允许离子在放电期间在阳极与阴极之间移动，然后在再充电期间返回。端子42可以允许电流流出单元以供车辆使用。当定位在具有多个电池单元的阵列中时，每个电池单元的端子可以与彼此相邻的相对的端子(正和负)对准，并且母线可以帮助促进多个电池单元之间的串联连接。电池单元也可以并联布置，使得类似的端子(正和正或负和负)彼此相邻。单元40可以是软包电池、方形电池、圆柱形电池或任何其他类型。单元40可以以线性布置堆叠以形成阵列。多个单元间隔物44可以与单元40交错。电池34可以包括一对正输出端子46和负输出端子48，所述一对正输出端子46和负输出端子48与充电系统20的电力电子装置连接。电池34可以具有至少5kWh的能量存储容量。电池34可以包括用于调节电池温度的热管理系统。例如，电池可以包括具有风扇和空气风道的空气冷却系统，或可以采用液体冷却剂系统。
返回参考图1，充电系统20的电力电子装置可以包括通过一个或多个接触器52可连接到电池34的DC/DC转换器50。DC/DC转换器50也与低压电池54电连接。低压(LV)电池54可以是12伏、24伏、48伏等。LV电池54是为充电系统20的控制器供电的低压系统的一部分，所述充电系统20包括电池控制器56和通信控制器58。低压系统还可以为人机接口(HMI)60供电。HMI 60可以包括显示器，例如触摸屏、按钮、拨号盘、开关、音频、传声器等，充电系统20还可以被配置为与远程装置(例如，手机)无线通信。例如，充电系统20可以具有相关联的应用程序，所述应用程序可以下载到用户的装置，例如手机。
HMI 60可以包括显示器，所述显示器显示充电参数，诸如从充电系统20传送到车辆的能量的量，例如kWh计数器、电压读数、电流读数、荷电状态、电池34的荷电状态(SOC)和车辆牵引电池的SOC。显示器还可以显示充电目标，例如牵引电池的SOC、传送的能量的kWh、计时器等。
充电系统20的控制器(诸如电池控制器56和通信控制器58)可以是更大的控制系统的一部分，并且可由车辆充电器中的各种其他控制器控制。因此，应理解，控制器56和58以及一个或多个其他控制器可以统称为“控制器”，其控制与车辆充电和高压电池34再充电相关的各种任务。控制器可以包括与各种类型的计算机可读存储装置或介质通信的微处理器或中央处理单元(CPU)。计算机可读存储装置或介质可包括例如呈只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和保活存储器(KAM)的易失性和非易失性存储装置。KAM是可用于在CPU断电时存储各种操作变量的持久性或非易失性存储器。计算机可读存储装置或介质可使用许多已知存储器装置中的任一种来实施，诸如PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电PROM)、EEPROM(电可擦除PROM)、快闪存储器或能够存储数据的任何其他电、磁性、光学或组合存储器装置，所述数据中的一些表示由控制器用于控制车辆的可执行指令。
控制器可以经由输入/输出(I/O)接口与各种传感器和致动器通信，所述输入/输出接口可以被实现为单个集成接口，所述单个集成接口提供各种原始数据或信号调节、处理和/或转换、短路保护等。替代地，可以在将特定信号供应给CPU之前使用一个或多个专用硬件或固件芯片来调节和处理所述特定信号。尽管未明确示出，但是本领域普通技术人员将认识到可由子系统中的每个内的控制器控制的各种功能或部件。
电池控制器56充当电池34的控制器，并且还可以包括电子监测系统，所述电子监测系统可以管理电池单元中的每个的电压、电力、电流、温度和荷电状态。电池34可以具有温度传感器，诸如热敏电阻或其他温度传感器。温度传感器可以与电池控制器56通信以提供温度数据。控制器56可以包括集成的电压和/或电流传感器。控制器56还被配置为执行电池维护，诸如电池单元平衡。
通信控制器58被编程为与车辆通信以便于车辆牵引电池的充电。控制器58可以通过连接器24(例如电力线通信)与车辆通信或通过WiFi、BLUETOOTH等与车辆无线通信。通信控制器58能够与车辆通信安全协议和充电协议，并且主动管理充电、执行闭环反馈控制和故障检测。充电系统20还可以包括电源64，所述电源64允许电池54使用AC电源(诸如墙壁插座)或DC电源充电。
参考图3，在一个或多个实施例中，充电系统20可以根据SAE J1772使用信号电路通过电力线通信与车辆通信。连接器24可以包括五个管脚、两个高压DC线管脚30a、30b和三个信号管脚32。信号管脚32包括接地管脚66、导频管脚68和接近管脚70。管脚可以是公管脚或母管脚。这些五个管脚与车辆上的五个对应管脚72连接。
车辆可以具有通过接触器78连接到车辆牵引电池的DC电力线74。车辆还可以具有AC电力线，所述AC电力线通过充电器82和接触器84连接到电池76。充电器82可以将AC电压转换成电池76所需的DC电压。所述操作可由一个或多个车辆控制器和充电系统20的控制器控制。车辆接触器选择性地将充电系统20的输出线86耦合到牵引电池76的端子。当不对牵引电池充电时，车辆接触器可以将电池76与充电系统20隔离。当需要连接到充电器输出线86时，接触器可以闭合以将电池34连接到充电系统20。接触器可以通过由一个或多个车辆控制器驱动的控制信号断开和闭合。接触器可以利用继电器型接触器或固态装置来实现所述功能。当充电连接器24未附接到充电端口28时，接触器可以断开。
连接器24连接到车辆充电端口28。充电系统20可以向车辆12提供一个或多个高电力线86。线可以是AC或DC。在所示示例中，线86是DC的，并且连接到车辆充电端口28的DC管脚。大功率线86可以提供用于高电压的线路和用于完成电路的返回路径。充电系统20能够经由接触器52将电池34连接到高电力线86和从高电力线86断开。接触器52可由控制器58驱动的控制信号90断开和闭合。接触器52可以利用继电器型接触器或固态装置来实现所述功能。控制信号90可以驱动继电器线圈以控制继电器。
除了高电力线86之外，充电系统20可以经由多个信号线与车辆介接，以帮助控制充电过程。信号线是低电力信号，其在充电系统20的控制模块58和车辆中的控制器之间提供接口。控制器58可以包括微处理器系统，所述微处理器系统具有处理输入值并且适当生成输出信号的能力。控制器可以包括适当的模数转换电路来测量信号的电压水平。
可以监测信号以确定连接器24是否连接到充电端口28。检测连接是重要的，因为它可以提供充电是可能的指示，并且还可以防止驾驶员在连接器24附接到车辆时开车离开。可以限定指示充电端口28和连接器24之间的接合状态的接近信号92。由控制器58测量的接近输入92的电压可以基于电路中各种电阻的配置而变化。
除了信号连接之外，连接器24还可以提供接地连接94。接地连接94可以提供到充电系统20的接地连接96的路径。对应的车辆充电端口28连接可以连接到车辆的接地连接98。当连接器24插入充电端口28时，充电器接地96和车辆接地98可以处于共同水平。公共接地96允许两个控制器确定信号线(92、100)上的电压的相同水平。
车辆控制器输入端的接近检测输入92的电压作为由连接器24和车辆充电端口28中的电阻值创建的分压器网络的函数而变化。在未连接的情况下，接近信号92可以具有由电阻R4 102和电阻R5 104组成的分压电路相对于车辆接地98产生的电压。将在车辆控制器处测量的近似电压可以是5V*R5/(R5+R4)。此水平的电压可以指示充电端口28和充电系统20之间的脱离。
当连接器24安装在充电端口28中并且管脚已经接触时，电阻R6 106和R7 108可以与电阻R5 104并联。这改变了分压器网络并改变了在接近检测输入92处测量的电压。连接器24可以具有操作开关S3 110的按钮或闩锁。当插入或移除连接器24时，按钮或闩锁可以改变开关S3 110的状态。如果开关S3 110断开，则R6 106和R7 108的串联组合将与R5 104并联。如果开关S3 110闭合，则R6 106将与R5 104并联。在每种情况下，由控制器58测量的电压将改变水平。通过测量接近检测管脚70的电压，控制器58可以确定连接器24是否被附接以及开关S3 110的状态。
当连接器24物理连接到车辆充电端口28时，接近电路检测到电压降(例如从12V到9V)，指示充电系统20连接到车辆。这激活了控制导频电路100的振荡器(波形发生器)112。控制引导电路100用于控制充电系统20和车辆之间的充电过程。控制导频电路包括振荡器112，所述振荡器112被配置为例如以1千赫(kHz)占空比生成正负12伏脉宽调制(PWM)信号。在操作期间，占空比可改变。PWM信号在电线/端口上传输到车辆，并且由车辆控制器检测。
期望车辆和充电系统20监测导频信号100并且根据信号的状态做出响应。控制器58可以根据荷电状态将导频信号100连接到+12V、-12V或PWM输出的输出值。当连接器24与充电端口28接合时，控制器58可以将导频信号68管脚连接到+12V。当连接器24从充电端口28脱离时，车辆可以断开S2并且控制器56可以断开接触器52，以及其他任务。
一旦连接器24与车辆充电端口28接合，源自控制器58的+12V可以被提供给车辆导频信号电路。当连接器24接合并且连接到充电端口28时，连接器处的导频信号100电压可由电阻R1 114和电阻R3 116相对于接地96形成的分压器来限定。产生的电压可以向车辆控制器和控制器58指示连接器24连接到充电端口28，并且表示有效的导频信号100。在正常条件下，接近检测信号92可以指示相同的接合状态。
响应于正在建立的连接，车辆控制器可以闭合开关S2 118，所述开关S2 118将电阻R2 120与电阻R3 116并联。开关S2 118通常可以是断开的。可由车辆控制器经由控制信号来控制开关S2 118。如果车辆控制器确定车辆已准备好接受来自充电系统20的能量，则车辆控制器应闭合开关S2 118。闭合开关S2 118通过将电阻R2 120与电阻R3 116并联来改变由R1 114和R3 116形成的分压器，并且可以改变导频信号100的电压水平。控制器58可以监测控制导频100的电压水平，以基于电压测量来确定导频信号100的当前状态。
一旦确定车辆准备好接受来自充电系统20的能量，控制器58就可以向导频线100提供具有限定频率的PWM信号。PWM信号的占空比可以与充电系统20能够提供的电流量成比例。当PWM信号的频率和占空比在预定义极限内时，导频信号100可以被认为是有效的。一旦车辆准备好接受来自充电系统20的能量，用于向车辆提供电力的接触器52就可以闭合。
SAE J1772只是电力线通信和管脚配置的一个示例标准。其他标准也是可用的，并且这些标准可以用于充电系统20。充电系统20还可以包括用于与车辆通信和管理充电的独特电路。
参考图4，在一个或多个替代实施例中，充电系统也可以使用诸如BLUETOOTH和/或WiFi的无线通信与车辆通信。例如，高压便携式充电系统150可以包括无线收发器152(例如，BLUETOOTH模块、ZIGBEE收发器、Wi-Fi收发器、IrDA收发器、RFID收发器等)，其被配置为与待充电车辆的兼容无线收发器通信。无线收发器电连接到充电系统150的通信控制器154。通信控制器154被配置为经由收发器152发送和接收车辆数据。当使用无线通信代替电力线通信时，车辆连接器156不需要信号管脚。(尽管在一些实施例中，充电系统可以在电力线通信和无线通信两者上进行通信)。因此，连接器156可以仅包括两个高压管脚158和一个接地管脚160。
由充电系统20的控制器执行的控制逻辑或功能可由一个或多个图中的流程图或类似图来表示。这些附图提供了可以使用一种或多种处理策略(例如，事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等)来实施的代表性控制策略和/或逻辑。因此，示出的各种步骤或功能可以按示出的序列执行、并行地执行，或者在一些情况下被省略。尽管没有总是明确示出，但是本领域普通技术人员将认识到，根据所使用的特定处理策略，可以重复执行示出的步骤或功能中的一个或多个。类似地，处理次序不一定是实现本文所述的特征和优点所必需的，而是为了易于说明和描述而提供的。控制逻辑可以主要以由基于微处理器的控制器执行的软件实现。当然，根据特定应用，控制逻辑可以在一个或多个控制器中以软件、硬件或软件与硬件的组合实现。当以软件实施时，控制逻辑可以提供在一个或多个计算机可读存储装置或介质中，所述计算机可读存储装置或介质存储有表示由计算机执行以控制车辆或车辆子系统的代码或指令的数据。计算机可读存储装置或介质可以包括利用电存储、磁性存储和/或光学存储来保存可执行指令和相关联校准信息、操作变量等的多种已知物理装置中的一种或多种。
图5示出了用高压便携式充电系统为车辆充电的控制的流程图200。所述控制可以符合ISO标准15118。在操作202处，便携式充电系统被打开。在操作204处，便携式充电系统的连接器被插入车辆充电端口。在操作206处，在便携式充电系统的一个或多个控制器和车辆的一个或多个控制器之间建立通信。在操作208处，初始化信号被发送到车辆以唤醒车辆控制器。在一个或多个电力线通信实施例中，初始化信号通过导频电路发送。在一个或多个无线通信实施例中，初始化信号经由无线收发器发送。在操作210处，便携式充电系统的控制器向车辆控制器发送数据和从车辆控制器接收数据以传输充电特性。数据可能包括安全协议、充电参数、闭环控制和故障检测。充电参数可以包括电池电压、充电器和车辆的峰值电力限制、充电系统的高压电池和牵引电池的电池容量等。操作210的通信还包括与启动充电相关的数据。例如，便携式充电系统的控制器可以从车辆接收开始充电的请求(充电就绪信号)。在操作212处，响应于开始充电的请求，便携式充电系统闭合其接触器，以将高压电池电连接到DC/DC转换器和连接器。尽管不是必需的，但是在一些实施例中，特别是如果不包括DC/DC，充电系统可以包括用于闭合接触器的初始化序列。例如，充电系统可以包括具有预充电接触器的预充电电路，所述预充电接触器被闭合以在闭合主接触器之前给总线通电。
一旦充电系统的接触器闭合，电力就开始从充电系统的高压电池流向车辆的牵引电池。在操作214处，便携式充电系统的一个或多个控制器基于充电参数调制电力流。例如，充电系统的控制器可以控制DC/DC转换器来调节提供给充电系统的高压管脚的电压。DC/DC转换器可以提升由高压电池提供的电压以在与车辆更兼容的更高压下输送电力。
便携式充电系统对牵引电池的充电通常不是完全充电，而是部分充电，意图为车辆提供足够的能量使其回家或到达最近的可用充电站。为此所需的能量将根据车辆的特性和陷入困境的车辆到最近可用充电源的距离而变化。利用便携式充电系统对车辆的充电可以持续特定的持续时间，直到牵引电池达到特定的SOC或电压、预定的能量的量(kWh)等。这些参数中的一者或多者可以用作结束充电的目标。例如，充电可以响应于定时器到期、牵引电池达到目标SOC、牵引电池达到目标电压、能量计数器达到目标能量(例如，kWh计数器达到阈值)或充电系统的SOC小于或等于阈值而结束。在操作216处，响应于达到充电目标，跟踪目标并且充电结束。
一旦达到充电目标，在操作218处，充电系统开始关机序列，所述关机序列包括断开接触器以将充电系统的高压电池与连接器的管脚电断开。一旦充电结束，显示器可以显示充电的摘要。例如，显示器可以显示传送的能量的量、充电的平均电压、充电的峰值电压、充电的持续时间以及充电系统的高压电池的当前SOC。此信息可用于路边援助公司确定充电事件的货币补偿。在操作222处，便携式充电系统被关闭，并且连接器从车辆移除。
返回参考图1，充电系统20可以具有高压充电端口240，以实现高压电池34的更快充电。高压充电端口240可以是DC兼容、AC兼容或两者的组合。在所示实施例中，充电端口240包括DC管脚242和AC管脚244。这允许充电系统20与DC充电站和AC充电站兼容。DC管脚是DC电路246的一部分，所述DC电路将DC管脚242连接到接触器52上游的高压总线248。由于DC充电与DC电池34兼容，因此管脚242可以在不需要逆变器或其他装置的情况下直接连接到高压总线248。相比之下，AC管脚244需要相关联的充电器250，所述相关联的充电器250将充电站的AC电力转换成与电池兼容的DC电力。充电端口240可以根据一个或多个标准，诸如SAE J1772类型1CCS AC和快速DC组合。
充电操作可由一个或多个控制器控制，诸如电池控制器56。接触器252选择性地将充电器250的输出线254耦合到电池34的端子。当不为电池34充电时，接触器252可以将电池34与充电器250隔离。当需要连接到充电器输出线254时，接触器可以闭合以将电池34连接到充电器250。接触器可以通过由一个或多个控制器(诸如控制器56)驱动的控制信号断开和闭合。接触器可以利用继电器型接触器或固态装置来实现所述功能。当充电连接器未附接到充电端口240时，接触器可以断开。
充电系统20可以无线地或通过电力线通信与充电站通信。例如，充电系统20可以根据SAE J1772与充电站通信。这里，充电端口240可以包括接地管脚256、接近管脚258和导频控制管脚260。在一些实施例中，可以省略接近管脚和相关联电路。充电系统20的通信控制器58可以包括用于充电端口240的另一个导频控制电路。所描述的电路可以类似于上述导频控制电路。
图6示出了用于对便携式充电系统20再充电的示例控制的流程图270。在操作272中，充电插头被接收在便携式充电系统的高压充电端口内。一旦建立了通信和充电参数，就在操作274处开始电池充电。在电池充电期间，可以使用平衡电路来平衡电池单元。如上所描述的，可在充电期间监测电池的各种参数，以确定充电何时完成。一旦这些参数指示完全充电，充电在操作276处结束。然后，在操作278处，可以移除充电电缆。类似的过程可以用于使用低压AC电源64为电池充电。
尽管上文描述了示例性实施例，但这些实施例并不意图描述权利要求所涵盖的所有可能形式。在说明书中使用的词语是描述词语而非限制性词语，并且应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以做出各种改变。如先前所述，各种实施例的特征可以组合以形成可能未明确描述或示出的本发明的另外的实施例。尽管各个实施例就一个或多个期望的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现方式，但本领域普通技术人员应认识到，可以折衷一个或多个特征或特性来实现期望的整体系统属性，这取决于具体应用和实现方式。这些属性可以包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、大小、可维护性、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不如其他实施例或现有技术实现方式期望的实施例处在本公开的范围内，并且对于特定应用来说可能是期望的。
根据本发明，提供了一种用于电动车辆远程再充电的高压便携式充电系统，其具有：壳体；形成设置在壳体中的高压电池的电池单元阵列；耦合器总成，其包括电线和车辆连接器，所述车辆连接器被配置为连接到车辆充电端口；低压电池，其设置在壳体中；以及开关布置，其由所述低压电池供电并且被配置为当处于第一状况时将所述高压电池电连接到所述电线并且当处于第二状况时使所述电线断电。
根据实施例，本发明的特征还在于DC/DC转换器，其被配置为增加或降低高压电池的电压。
根据实施例，开关布置还被配置为当处于第一状况时将高压电池电连接到DC/DC转换器并且当处于第二状况时隔离电池。
根据实施例，开关布置包括至少一个接触器。
根据实施例，本发明的特征还在于通信控制器，其被配置为发送和接收车辆数据。
根据实施例，通信控制器包括导频控制电路，所述导频控制电路被配置为基于电压读数来检测与车辆的连接。
根据实施例，连接器包括一对高压电源管脚和作为导频控制电路一部分的导频管脚。
根据实施例，连接器还包括接地管脚和接近管脚。
根据实施例，本发明的特征还在于电池控制器，其被配置为监测电池的电压并且执行电池单元的平衡。
根据实施例，电池是锂离子电池。
根据实施例，本发明的特征还在于由低压电池供电的控制器。
根据实施例，本发明的特征还在于：AC电源；以及DC/DC转换器，其被配置为增加或降低AC电源的电压。
根据实施例，本发明的特征还在于：充电端口，其包括一对高压DC管脚、接地管脚和至少一个信号管脚，其中当开关布置处于第一状况时，DC管脚电连接到电池，并且当开关单元处于第二状况时，管脚与电池电断开。
根据实施例，本发明的特征还在于：充电器；第二开关布置，其被配置为当处于第一状况时将高压电池电连接到充电器并且在第二状况时将高压电池从充电器电断开；电池控制器；以及充电端口，其包括电连接到充电器的一对AC管脚、接地管脚和电连接到电池控制器的至少一个信号管脚。
根据实施例，本发明的特征还在于：无线收发器；以及通信控制器，其被配置为经由无线收发器无线发送和接收车辆数据，所述通信控制器被编程为：从车辆接收车辆的牵引电池的参数，向车辆发送高压电池的参数，以及从车辆接收开始充电的请求。
根据实施例，本发明的特征还在于：显示器，其被配置为显示从高压电池传送到车辆的能量的量。
根据本发明，提供了一种用于电动车辆远程再充电的高压便携式充电系统，其具有：壳体；高压电池，其包括多个电池单元；耦合器总成，其包括电线和车辆连接器，所述车辆连接器被配置为与车辆充电端口连接；开关布置，其被配置为当处于第一状况时将所述高压电池电连接到所述电线并且当处于第二状况时使所述电线断电；以及控制器，其被编程为：发送和接收待充电车辆的充电参数；从车辆接收开始充电的请求；并且响应于接收到开始充电的请求，命令开关布置到第一状况。
根据实施例，控制器还被编程为响应于达到充电目标而命令开关布置到第二状况。
根据实施例，本发明的特征还在于DC/DC转换器，其被配置为增加或降低高压电池的电压。
根据本发明，提供了一种用于电动车辆远程再充电的高压便携式充电系统，其具有：壳体；高压电池，其包括多个电池单元；耦合器总成，其包括电线和车辆连接器，所述车辆连接器被配置为与车辆充电端口连接；DC/DC转换器，其电连接在电线和高压电池之间，所述DC/DC转换器被配置为修改从高压电池接收到的电压并将修改后的电压输出到电线；开关布置，其被配置为当处于第一状况时将高压电池与DC/DC转换器电连接并且在第二状况下将高压电池电隔离；低压电池，其连接到DC/DC转换器，其中DC/DC转换器被配置为将从高压电池接收到的电压降压到与低压电池兼容的电压，使得低压电池可以用高压电池充电；高压充电端口，其通过开关布置连接到高压电池；以及控制器，其被编程为：响应于车辆连接器被插入车辆中，(i)发送和接收待充电车辆的充电参数，(ii)从车辆接收开始充电的请求，以及(iii)响应于接收到开始充电的请求，命令开关布置到第一状况，并且响应于外部充电器连接到高压充电端口，(i)向外部充电器发送开始充电的请求，以及(ii)命令开关布置到第一状况以对高压电池充电。

Claims (15)

1.一种用于电动车辆远程再充电的高压便携式充电系统，其包括：
壳体；
电池单元阵列，所述电池单元阵列形成设置在所述壳体中的高压电池；
耦合器总成，所述耦合器总成包括电线和车辆连接器，所述车辆连接器被配置为连接到车辆充电端口；
低压电池，所述低压电池设置在所述壳体中；以及
开关布置，所述开关布置由所述低压电池供电并被配置为当处于第一状况时将所述高压电池电连接到所述电线并且当处于第二状况时使所述电线断电。
2.如权利要求1所述的高压便携式充电系统，其还包括DC/DC转换器，所述DC/DC转换器被配置为增加或降低所述高压电池的电压。
3.如权利要求2所述的高压便携式充电系统，其中所述开关布置还被配置为当处于所述第一状况时将所述高压电池电连接到所述DC/DC转换器并且当处于所述第二状况时隔离所述电池。
4.如权利要求1所述的高压便携式充电系统，其中开关布置包括至少一个接触器。
5.如权利要求1所述的高压便携式充电系统，其还包括通信控制器，所述通信控制器被配置为发送和接收车辆数据。
6.如权利要求5所述的高压便携式充电系统，其中所述通信控制器包括导频控制电路，所述导频控制电路被配置为基于电压读数来检测与车辆的连接。
7.如权利要求6所述的高压便携式充电系统，其中所述连接器包括一对高压电源管脚和作为所述导频控制电路的一部分的导频管脚。
8.如权利要求7所述的高压便携式充电系统，其中所述连接器还包括接地管脚和接近管脚。
9.如权利要求5所述的高压便携式充电系统，其还包括电池控制器，所述电池控制器被配置为监测所述电池的电压并且执行所述电池单元的平衡。
10.如权利要求1所述的高压便携式充电系统，其还包括由所述低压电池供电的控制器。
11.如权利要求10所述的高压便携式充电系统，其还包括：
AC电源；以及
DC/DC转换器，所述DC/DC转换器被配置为增加或降低所述AC电源的电压。
12.如权利要求1所述的高压便携式充电系统，其还包括：
充电端口，所述充电端口包括一对高压DC管脚、接地管脚和至少一个信号管脚，其中当所述开关布置处于所述第一状况时，所述DC管脚电连接到所述电池，并且当所述开关单元处于所述第二状况时，所述管脚与所述电池电断开。
13.如权利要求1所述的高压便携式充电系统，其还包括：
充电器；
第二开关布置，所述第二开关布置被配置为当处于第一状况时将所述高压电池电连接到所述充电器并且在第二状况下将所述高压电池从所述充电器电断开；
电池控制器；以及
充电端口，所述充电端口包括电连接到所述充电器的一对AC管脚、接地管脚和电连接到所述电池控制器的至少一个信号管脚。
14.如权利要求1所述的高压便携式充电系统，其还包括：
无线收发器；以及
通信控制器，所述通信控制器被配置为经由所述无线收发器无线发送和接收车辆数据，所述通信控制器被编程为：
从车辆接收所述车辆的牵引电池的参数，
向所述车辆发送所述高压电池的参数；以及
从所述车辆接收开始充电的请求。
15.如权利要求1所述的高压便携式充电系统，其还包括：
显示器，所述显示器被配置为显示从所述高压电池传送到车辆的能量的量。
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