CN114516275B - 交流和直流电力的电动车辆供电设备充电系统 - Google Patents

交流和直流电力的电动车辆供电设备充电系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了交流和直流电力的电动车辆供电设备充电系统。电动车辆供电设备（EVSE）充电系统能够分别向插电式电动车辆（PEV）的AC电压总线和DC电压总线同时输送直流（AC）和交流（DC）电力二者。组合的充电系统（CCS）联接器或者单独的成对AC和DC联接器提供在EVSE的车辆连接头和PEV的入口之间的连接。EVSE被构造成向被连接到PEV时的车辆同时供给AC和DC电力。当被连接到PEV的充电入口时，EVSE联接器有助于在PEV和EVSE充电系统之间的通信。AC电压总线与PEV的连接受到一个或更多个继电器的控制，而DC电压总线与PEV的连接受到非车载充电模块（OBCM）的操作的控制。

Description

交流和直流电力的电动车辆供电设备充电系统
技术领域
本公开大体涉及用于向电动车辆同时提供交流（AC）和直流（DC）电力的电动车辆供电设备（EVSE）充电系统和方法。
背景技术
混合电动车辆使用高电压电池作为能量存储装置以便给一个或更多个电机供电并且从而单独地或与内燃发动机结合地将转矩传递到车辆的动力传动系。术语“插电式电动车辆（PEV）”描述了能够通过将车辆连接到EVSE充电系统来充电的任意车辆（例如电池电动、混合电动等等）。在PEV和EVSE充电系统之间的连接允许将AC或DC电能传递到PEV（例如当给PEV的高电压电池再次充电时）和从PEV向外部负载传递电能。高电压电池是DC电力装置并且需要在用于其的PEV上安装AC/DC电力转换设备，以便接受AC电力。大电力充电需要使用重型且复杂的系统来给PEV充电，因此AC充电通常被限制在PEV上，以限制成本、质量和复杂性。PEV通常配备有AC和DC充电能力，但是不能够同时接受AC和DC电力，从而导致在充电事件期间不能够利用充电设备。如果车载AC充电设备和非车载DC充电设备可以并行作用，则最小化了在高电力下给PEV充电所需的总充电设备。为此原因，希望研发一种EVSE充电系统，其能够将AC和DC电力二者输送到PEV，因为这种优化为总的能量传输系统成本和车辆质量、体积和复杂性提供了益处。
发明内容
本公开描述了一种电动车辆维护设备（EVSE）充电系统。在本公开的一方面，EVSE充电系统包括可连接到AC电源的EVSE AC电压总线和被构造成被连接到车辆（例如插电式电动车辆（PEV））的充电端口的至少一个联接器。联接器被构造成向车辆同时供给交流（AC）电力和直流（DC）电力。当联接器被连接到车辆的充电端口时联接器在车辆和EVSE充电系统之间建立通信；EVSE AC电压总线选择性地连接到联接器。EVSE充电系统包括被电连接到EVSE AC电压总线的非车载充电模块（OBCM）。OBCM被构造成将AC电力转换成DC电力。OBCM被电连接在联接器和AC电源之间。EVSE充电系统包括被电连接到联接器的EVSE DC电压总线和被连接在AC电源和联接器之间的至少一个继电器。继电器具有闭合状态和断开状态。EVSE充电系统被构造成当至少一个继电器处于闭合状态时通过联接器向车辆同时提供AC电力和DC电力。EVSE充电系统被构造成当至少一个继电器处于断开状态时通过联接器向车辆仅提供DC电力。EVSE充电系统包括被联接到继电器的EVSE控制器。
EVSE控制器被编程为：确定车辆和EVSE充电系统二者是否与同时进行AC和DC充电相兼容；以及响应于确定车辆和EVSE充电系统二者与同时进行AC和DC充电相兼容，命令所述至少一个继电器切换到闭合状态以便通过联接器向车辆同时提供AC电力和DC电力。
不管所述至少一个继电器处于断开状态还是闭合状态，EVSE DC电压总线均可以被电连接到联接器。OBCM和继电器可以并联电连接，以便当所述至少一个继电器处于闭合状态时通过联接器向车辆同时提供AC电力和DC电力。
EVSE充电系统可以进一步包括被电连接到EVSE AC电压总线和EVSE DC电压总线的能量管理模块。能量管理模块用作车辆至家（V2H）系统或者车辆至电网（V2G）系统以便使得车辆能够用作电源。能量管理模块包括被电连接到EVSE AC电压总线的变流器，并且变流器被构造成将DC电压转换成AC电压。
EVSE充电系统可以进一步包括被电连接到EVSE DC电压总线的电池组模块。电池组模块包括被电连接到EVSE DC电压总线的DC-DC转换器。电池组模块进一步包括被电连接到DC-DC转换器的多个电池单元，DC-DC转换器被电联接在联接器和所述多个电池单元之间。DC-DC转换器被构造成将通过联接器接收的电压输出从第一电压输出改变成与所述多个电池单元相兼容的第二电压输出。
EVSE充电系统可以进一步包括被电连接到AC电源的需给电表、转接开关和负载中心。转接开关被电连接在需给电表和负载中心之间，负载中心包括AC过流保护装置。AC过流保护装置中的至少一个可以是断路器。
OBCM可以是第一OBCM。EVSE充电系统可以进一步包括被电连接到EVSE AC电压总线和EVSE DC电压总线的全DC充电模块。全DC充电模块包括被电连接到EVSE AC电压总线和EVSE DC电压总线的第二OBCM。第二OBCM可与AC电源连接。第二OBCM被构造成将AC电力转换成DC电力以便向车辆仅提供DC电力。
EVSE控制器被编程为：在联接器连接到车辆时，开始在EVSE充电系统和车辆之间的通信；从车辆接收指示车辆与同时进行AC和DC充电相兼容的数据；以及响应于从车辆接收指示车辆与同时进行AC和DC充电相兼容的数据，向车辆传达指示EVSE准备状态以及电压容量的数据。
在EVSE控制器将指示EVSE准备状态和电压容量的数据传达给车辆之后，EVSE控制器被构造成从车辆接收指示准备状态和电压容量的数据。EVSE控制器被编程为：在联接器连接到车辆时，开始在EVSE充电系统和车辆之间的通信；从车辆接收指示车辆与同时进行AC和DC充电不兼容的数据；以及响应于从车辆接收指示车辆与同时进行AC和DC充电不兼容的数据，命令至少一个继电器切换到断开状态以便向车辆仅提供DC电力。
本公开进一步描述了一种向车辆同时提供DC电力和AC电力的方法。方法包括将电动车辆服务设备（EVSE）充电系统连接到车辆。EVSE充电系统包括可连接到AC电源的EVSEAC电压总线、被构造成连接到车辆的充电端口的至少一个联接器并且向车辆同时供给交流（AC）电力和直流（DC）电力。当联接器被连接到车辆的充电端口时联接器在车辆和EVSE充电系统之间建立通信。EVSE AC电压总线选择性地连接到联接器。EVSE充电系统进一步包括被电连接到EVSE AC电压总线的非车载充电模块（OBCM）。OBCM被构造成将AC电力转换成DC电力。OBCM被电连接在联接器和AC电源之间。EVSE充电系统包括被电连接到联接器的EVSE DC电压总线和被连接在AC电源和联接器之间的至少一个继电器。继电器具有闭合状态和断开状态。EVSE充电系统被构造成当继电器处于闭合状态时通过联接器向车辆同时提供AC电力和DC电力。EVSE充电系统被构造成当至少一个继电器处于断开状态时通过联接器向车辆仅提供DC电力。
该方法进一步包括：经由EVSE控制器确定车辆和EVSE充电系统二者是否与同时进行AC和DC充电相兼容；以及响应于确定车辆和EVSE充电系统二者与同时进行AC和DC充电相兼容，经由EVSE控制器命令所述至少一个继电器切换到闭合状态，以便通过CCS联接器向车辆同时提供AC电力和DC电力。
方法可以进一步包括使用AC电力或DC电力中的一个开始给车辆充电。方法可以进一步包括使用AC电力和DC电力继续给车辆充电。
本公开也描述了一种EVSE-车辆系统。EVSE-车辆系统包括EVSE充电系统和车辆。EVSE充电系统包括可连接到交流（AC）电源的EVSE AC电压总线、被电连接到EVSE AC电压总线的至少一个联接器和被电连接到EVSE AC电压总线的非车载充电模块。非车载充电模块被构造成将AC电力转换成直流（DC）电力。非车载充电模块被电连接在联接器和AC电源之间。EVSE充电系统进一步包括被电连接到联接器的EVSE DC电压总线和被连接在AC电源和联接器之间的至少一个继电器。一个或多个继电器具有闭合状态和断开状态。EVSE充电系统进一步包括被联接到所述至少一个继电器的EVSE控制器。EVSE控制器被编程为：确定车辆和EVSE充电系统二者是否与同时进行AC和DC充电相兼容；以及响应于确定车辆和EVSE充电系统二者与同时进行AC和DC充电相兼容，命令所述继电器切换到闭合状态以便通过联接器向车辆同时提供AC电力和DC电力。EVSE-车辆系统包括车辆。车辆包括充电端口。充电端口可连接到联接器以便同时使用AC电力和DC电力给车辆充电。
联接器被构造成被连接到车辆的充电端口并且向车辆同时供给交流（AC）电力和直流（DC）电力。当联接器被连接到车辆的充电端口时联接器在车辆和EVSE充电系统之间建立通信。EVSE AC电压总线选择性地连接到联接器。EVSE充电系统被构造成当继电器处于闭合状态时通过联接器向车辆同时提供AC电力和DC电力。EVSE充电系统被构造成当继电器处于断开状态时通过联接器向车辆仅提供DC电力。车辆包括被电连接到充电端口的车载充电模块。
车辆包括均被电连接到充电端口的车辆DC电压总线和车辆AC电压总线。车载充电模块被电连接到车辆AC电压总线。车载充电模块被构造成将AC电力转换成DC电力。车辆进一步包括被电连接到EVSE DC电压总线和车载充电模块的可再充电能量存储系统。可再充电能量存储系统被构造成存储电能。车辆进一步包括被电连接到所述可再充电能量存储系统的电机。车辆进一步包括车辆控制器。EVSE控制器被编程为当联接器被连接到车辆的充电端口时开始与车辆控制器通信。
本发明还公开了如下技术方案：
方案1. 一种电动车辆供电设备（EVSE）充电系统，包括：
能够连接到AC电源的EVSE AC电压总线；
能够连接到AC电源的EVSE DC电压总线；
至少一个联接器，其被构造成被连接到插电式电动车辆（PEV）的至少一个充电入口且向所述PEV同时供应交流（AC）电力和直流（DC）电力，其中，当所述至少一个联接器被连接到所述PEV的所述至少一个充电入口时，所述EVSE在所述PEV和所述EVSE充电系统之间建立通信；
被电连接到所述AC电压总线的非车载充电模块（OBCM），其中，所述OBCM被构造成将所述AC电力转换成所述DC电力，所述OBCM被电连接在所述至少一个联接器和所述AC电源之间；
被电连接到所述至少一个联接器的EVSE DC电压总线；
被连接在所述AC电源和所述至少一个联接器之间的至少一个继电器，其中，所述至少一个继电器具有闭合状态和断开状态，所述EVSE充电系统被构造成当所述至少一个继电器处于所述闭合状态时通过所述至少一个联接器向所述PEV同时提供所述AC电力和所述DC电力，其中，所述EVSE充电系统被构造成当所述至少一个继电器处于所述断开状态时通过所述至少一个联接器向所述PEV仅提供DC电力；
被联接到所述至少一个继电器的EVSE控制器；
其中，所述EVSE控制器被编程为：
确定所述PEV和所述EVSE充电系统二者是否与同时进行AC和DC充电相兼容；以及
响应于确定所述PEV和所述EVSE充电系统二者与同时进行AC和DC充电相兼容，命令所述至少一个继电器切换到所述闭合状态以便通过所述至少一个联接器向所述PEV同时提供AC电力和DC电力。
方案2. 根据方案1所述的EVSE充电系统，其中，不管所述至少一个继电器是处于所述断开状态还是所述闭合状态，所述EVSE DC电压总线均被电连接到所述至少一个联接器。
方案3. 根据方案1所述的EVSE充电系统，其中，所述OBCM和所述至少继电器被并联电连接，以便当所述至少一个继电器处于所述闭合状态时通过所述至少一个联接器向所述PEV同时提供AC电力和DC电力。
方案4. 根据方案1所述的EVSE充电系统，进一步包括被电连接到所述EVSE AC电压总线和所述EVSE DC电压总线的能量管理模块，其中，所述能量管理模块用作车辆至家（V2H）系统或者车辆至电网（V2G）系统以便使得所述PEV能够用作电源，并且所述能量管理模块包括被电连接到所述EVSE AC电压总线的变流器，并且所述变流器被构造成将DC电压转换成AC电压。
方案5. 根据方案1所述的EVSE充电系统，进一步包括被电连接到所述EVSE DC电压总线的电池组模块，其中，所述电池组模块包括被电连接到所述EVSE DC电压总线的DC-DC转换器，所述电池组模块进一步包括被电连接到所述DC-DC转换器的多个电池单元，所述DC-DC转换器被电联接在所述至少一个联接器和所述多个电池单元之间，并且所述DC-DC转换器被构造成将通过所述至少一个联接器被接收的电压输出从第一电压输出改变成与所述多个电池单元相兼容的第二电压输出。
方案6. 根据方案1所述的EVSE充电系统，进一步包括被电连接到所述AC电源的需给电表、转接开关和负载中心，其中，所述转接开关被电连接在所述需给电表和所述负载中心之间，所述负载中心包括AC过流保护装置，并且所述AC过流保护装置中的至少一个是断路器。
方案7. 根据方案1所述的EVSE充电系统，其中，所述OBCM是第一OBCM，并且所述EVSE充电系统进一步包括被电连接到所述EVSE AC电压总线和所述EVSE DC电压总线的全DC充电模块，所述全DC充电模块包括被电连接到所述EVSE AC电压总线和所述EVSE DC电压总线的第二OBCM，所述第二OBCM能够与所述AC电源连接，并且所述第二OBCM被构造成将所述AC电力转换成所述DC电力以便向所述PEV仅提供所述DC电力。
方案8. 根据方案1所述的EVSE充电系统，其中，所述EVSE控制器被编程为：
在所述至少一个联接器连接到所述PEV时，开始在所述EVSE充电系统和所述PEV之间的通信；
从所述PEV接收指示所述PEV与同时进行AC和DC充电相兼容的数据；以及
响应于从所述PEV接收指示所述PEV与同时进行AC和DC充电相兼容的数据，向所述PEV传达指示EVSE准备状态以及电力容量的数据。
方案9. 根据方案8所述的EVSE充电系统，其中，在所述EVSE控制器将指示EVSE准备状态和电力容量的数据传达给所述PEV之后，所述EVSE控制器被构造成从所述PEV接收指示准备状态和电力容量的数据。
方案10. 根据方案9所述的EVSE充电系统，其中，所述EVSE控制器被编程为：
在所述至少一个联接器连接到所述PEV时，开始在所述EVSE充电系统和所述PEV之间的通信；
从所述PEV接收指示所述PEV与同时进行AC和DC充电不兼容的数据；以及
响应于从所述PEV接收指示所述PEV与同时进行AC和DC充电不兼容的数据，命令所述至少一个继电器切换到所述断开状态以便向所述PEV仅提供AC或DC电力。
方案11. 一种向插电式电动车辆（PEV）同时提供DC电力和AC电力的方法，包括：
将电动车辆供电设备（EVSE）充电系统连接到所述车辆，其中，所述EVSE充电系统包括：
能够连接到AC电源的EVSE AC电压总线；
能够连接到AC电源的EVSE DC电压总线；
至少一个联接器，其被构造成被连接到车辆的至少一个充电入口且向所述PEV同时供应交流（AC）电力和直流（DC）电力，其中，当所述至少一个联接器被连接到所述PEV的所述至少一个充电入口时，所述EVSE在所述PEV和所述EVSE充电系统之间建立通信；
被电连接到所述AC电压总线的非车载充电模块（OBCM），其中，所述OBCM被构造成将所述AC电力转换成所述DC电力，所述OBCM被电连接在所述至少一个联接器和所述AC电源之间；
被电连接到所述至少一个联接器的EVSE DC电压总线；
被连接在所述AC电源和所述至少一个联接器之间的至少一个继电器，其中，至少一个继电器具有闭合状态和断开状态，所述EVSE充电系统被构造成当所述至少一个继电器处于所述闭合状态时通过所述至少一个联接器向所述PEV同时提供所述AC电力和所述DC电力，所述EVSE充电系统被构造成当所述至少一个继电器处于所述断开状态时通过所述至少一个联接器向所述PEV仅提供所述DC电力；
经由EVSE控制器确定所述PEV和所述EVSE充电系统二者是否与同时进行AC和DC充电相兼容；以及
响应于确定所述PEV和所述EVSE充电系统二者与同时进行AC和DC充电相兼容，经由所述EVSE控制器命令所述至少一个继电器切换到所述闭合状态，以便通过所述至少一个联接器向所述车辆提供同时的AC电力和DC电力。
方案12. 根据方案11所述的方法，进一步包括：使用AC电力或DC电力开始对所述PEV充电。
方案13. 根据方案12所述的方法，进一步包括：使用AC电力和DC电力继续对所述PEV充电。
方案14. 一种EVSE-车辆系统，包括：
EVSE充电系统，包括：
能够连接到交流（AC）电源的EVSE AC电压总线；
被电连接到所述EVSE AC电压总线的至少一个联接器；
被电连接到所述EVSE AC电压总线的非车载充电模块（OBCM），其中，所述OBCM被构造成将AC电力转换成直流（DC）电力，所述OBCM被电连接在所述至少一个联接器和所述AC电源之间；
被电连接到所述至少一个联接器的EVSE DC电压总线；
被连接在所述AC电源和所述至少一个联接器之间的至少一个继电器，其中，所述至少一个继电器具有闭合状态和断开状态；
被联接到所述至少一个继电器的EVSE控制器；
其中，所述EVSE控制器被编程为：
确定所述插电式电动车辆和所述EVSE充电系统二者是否与同时进行AC和DC充电相兼容；
响应于确定所述PEV和所述EVSE充电系统二者与同时进行AC和DC充电相兼容，命令所述至少一个继电器切换到所述闭合状态，以便通过所述至少一个联接器向所述车辆提供同时的AC电力和DC电力；以及
其中，所述PEV包括至少一个充电入口，其中，所述至少一个充电入口能够连接到所述至少一个联接器，以便同时使用AC电力和DC电力对所述PEV充电；以及
其中，所述至少一个联接器被构造成被连接到所述PEV的所述至少一个充电入口且向所述PEV同时供应交流（AC）电力和直流（DC）电力，当所述至少一个联接器被连接到所述PEV的所述至少一个充电入口时，所述至少一个联接器在所述PEV和所述EVSE充电系统之间建立通信，并且所述EVSE AC电压总线被选择性地连接到所述至少一个联接器，所述EVSE充电系统被构造成当所述至少一个继电器处于所述闭合状态时通过所述至少一个联接器同时向所述PEV提供AC电力和DC电力，并且所述EVSE充电系统被构造成当所述至少一个继电器处于所述断开状态时通过所述至少一个联接器向所述PEV仅提供DC电力。
方案15.根据方案14所述的EVSE-车辆系统，其中，所述PEV包括被电连接到所述至少一个充电入口的车载充电模块。
方案16. 根据方案15所述的EVSE-车辆系统，其中，所述PEV包括均被电连接到所述至少一个充电入口的车辆DC电压总线和车辆AC电压总线。
方案17. 根据方案16所述的EVSE-车辆系统，其中，所述车载充电模块被电连接到所述车辆AC电压总线，并且所述车载充电模块被构造成将AC电力转换成DC电力。
方案18. 根据方案17所述的EVSE-车辆系统，其中，所述PEV进一步包括被电连接到所述EVSE DC电压总线和所述车载充电模块的可再充电能量存储系统，并且所述可再充电能量存储系统被构造成存储电能。
方案19. 根据方案18所述的EVSE-车辆系统，其中，所述PEV进一步包括被电连接到所述可再充电能量存储系统的电机。
方案20. 根据方案19所述的EVSE-车辆系统，其中，所述PEV进一步包括车辆控制器，并且所述EVSE控制器被编程为当所述至少一个联接器被连接到所述PEV的所述至少一个充电入口时开始与所述车辆控制器通信。
通过结合附图对用于实施教导的最佳方式的以下详细描述，本教导的以上特征和优点及其它特征和优点将得以阐明。
附图说明
图1是AC/DC EVSE充电系统的示意图。
图2是用于向车辆同时提供AC和DC电力的方法的流程图。
具体实施方式
下列详细描述实质上仅仅是示例性的并且不旨在限制本申请和使用。此外，不旨在通过前述技术领域、背景技术、发明内容或下文的具体实施例中存在的明确或暗含的理论来界定。如这里所用，术语“模块”指的是单个的或其组合的硬件、软件、固件、电子控制部件、处理逻辑和/或处理器装置，其包括但不限于：专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）、电子电路、执行一个或更多个软件或固件程序的处理器（共享的、专用的或成组的）和存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其他适当部件。
本公开的实施例可以在此以功能和/或逻辑框部件和各种处理步骤的术语进行描述。应当意识到，这些框部件可以由被配置为执行指定功能的若干硬件、软件和/或固件部件实现。例如，本公开的实施例可以使用各种集成电路部件，例如存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等，其可以在一个或更多个微处理器的控制或其他控制装置的控制下执行各种功能。此外，本领域的那些技术人员将意识到，本公开的实施例可以结合若干系统被实现，并且这里描述的系统仅是本公开的示例性实施例。
图1示意性示出了EVSE充电系统100，其用于向诸如插电式电动车辆（PEV）的车辆200同时提供AC和DC电力。EVSE充电系统100和车辆200可以被统称为EVSE-车辆系统1000。EVSE充电系统100可连接到AC电源102。可以想到，EVSE充电系统100可以包括AC电源102。AC电源102经由电网103提供来自公司或电力事业公司的AC电。在EVSE充电系统100是基础设施105（例如，房屋）的一部分的情况下，由AC电源供应的电经由需给电表104进入房屋。需给电表104可以测量基础设施105中消耗的电。
EVSE充电系统100可以进一步包括负载中心106和电联接在负载中心106和需给电表104之间的转接开关108。转接开关108具有断开状态和闭合状态。在闭合状态下，电从AC电源102流向基础设施105。在断开状态下，基础设施105与电网103隔离。因此，当转接开关108处于断开状态时电不从AC电源102流向负载中心106。负载中心106可以被称为保险丝盒并且包括一个或更多个AC过流保护装置110，诸如断路器和保险丝。另外，负载中心106通过房屋布线的各个分支电路（例如，卧室、炉子、EVSE 113等）。
EVSE充电系统100包括EVSE AC电压总线112和EVSE DC电压总线114。EVSE AC电压总线112被电连接到负载中心106以便经由需给电表104从AC电源102接收AC电。EVSE DC电压总线114可以被电连接到电池组模块116，其可以是基础设施105（例如，房屋、公寓建筑物、公寓楼、商业建筑物、工业建筑物等等）的一部分。
电池组模块116主动地管理基础设施105的电气系统的全部方面，包括生成、消耗和在基础设施105、车辆200和电网103间的分布。电池组模块116提供电能的现场存储，并且包括被电连接到EVSE DC电压总线114的DC-DC转换器118。DC-DC转换器118调节电压以允许与变化电压的附加的组接口。此外，电池组模块116进一步包括多个电池单元120来存储电能。电池单元120被电连接到DC-DC转换器118，并且DC-DC转换器118被电联接在至少一个联接器122（诸如组合的充电系统（CCS）联接器或成对的独立AC和DC联接器）和电池单元120之间。DC-DC转换器118被构造成将通过联接器122接收的电压输出从第一电压输出改变成第二电压输出，该第二电压输出可与电池单元120兼容从而允许电能被存储在电池单元120中。
EVSE充电系统100包括EVSE 113。EVSE 113可以包括被电连接到EVSE AC电压总线112和EVSE DC电压总线114的能量管理模块。能量管理模块124用作车辆200至家（V2H）或者车辆200至电网103（V2G）的系统以便使得车辆200能够用作基础设施105或电网103的电力源。换言之，AC电力可以由车辆200生成，以用于通过经由转接开关108隔离基础设施105来进行V2G操作，或者进行V2H操作。对于V2G操作，转接开关108处于断开状态以将基础设施105与电网103隔离。能量管理模块124包括被电连接到EVSE DC电压总线114和EVSEAC电压总线112的变流器126，并且被构造成将从车辆200接收的DC电压转换成AC电压以给基础设施105供电。
EVSE 113进一步包括混合充电站128，其被构造成同时使用AC电力和DC电力给车辆200充电。混合充电站128包括被电连接在EVSE AC电压总线112和EVSE DC电压总线114之间的第一非车载充电模块（OBCM）130。第一OBCM 130可以具有11kW额定值并且被构造成将AC电力转换成DC电力。作为非限制示例，第一OBCM 130可以是被构造成将AC电力转换成DC电力的双向AC-DC整流器。在一些实施例中，第一OBCM 130包括变压器132以便保持在AC/DC电源之间的电流（galvanic）隔离。第一OBCM 130被电连接到联接器122和AC电源102以便一旦来自AC电源102的AC电力已经被转换成DC电力就向车辆200供应DC电力。混合充电站128能够同时地使用DC电力给一辆车辆200充电且使用AC电力给另一辆车辆（未示出）充电。当仅车辆200充电或者第二车辆（未示出）未充分利用AC充电的全部容量时，兼容的插电式电动车辆将能够汲取未充分利用的AC电力同时进行DC充电。
除了第一OBCM 130之外，混合充电站128还包括被电连接在AC电源102和联接器122之间的一个或更多个继电器134。因此，第一OBCM 130包括至少一个继电器134。不管数量如何，每个继电器134均具有闭合状态和断开状态。混合充电站128被构造成当继电器134中的至少一个处于闭合状态时通过CCS联接器向车辆200同时提供AC电力和DC电力。另一方面，当全部继电器134均处于断开状态时，混合充电站128通过联接器122向车辆200仅提供DC电力。在仅存在一个继电器134的情况下，当该单个继电器134处于断开状态时混合充电站128向车辆200仅提供DC电力。第一OBCM 130和继电器134并联电连接，以便当所述至少一个继电器134处于闭合状态时通过联接器122向车辆同时提供AC电力和DC电力。
EVSE 113包括与继电器134和被构造成执行方法300（图2）的其他各种机构或装置电子通信的EVSE控制器136。虽然为了图释目的被示为单个单元，不过EVSE控制器136可以另外包括一个或更多个其他控制器，其被统称为“控制器”。EVSE控制器136可以包括与各种类型的EVSE计算机可读存储装置或介质140通信的EVSE处理器138，诸如微处理器或者中央处理单元（CPU）。EVSE计算机可读存储装置或介质140可以包括例如在只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）和磨损修正系数存储器（keep-alive memory，KAM）中的易失性和非易失性存储。KAM是可以被用于在CPU关机时存储各种操作变量的持久性或非易失性存储器。EVSE计算机可读存储装置或介质140可以利用大量公知存储器装置中的任一个来实现，所述存储器装置例如PROM（可编程只读存储器）、EPROM（电可编程只读存储器）、EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）、闪存或者任意其他的能够存储数据的电、磁、光或组合存储器装置，其中一些代表可执行指令，其被EVSE控制器136使用。
在所示实施例中，EVSE控制器136与继电器134、转接开关108和电池组模块116有线或无线通信。例如，控制线142可以被用于将EVSE控制器136与转接开关108和电池组模块116连接。EVSE控制器136能够命令继电器134在断开状态和闭合状态之前切换。此外，EVSE控制器136能够命令转接开关108在断开状态和闭合状态之间切换。
EVSE 113进一步包括被电连接到EVSE AC电压总线112和EVSE DC电压总线114的全DC充电模块144。全DC充电模块144包括被电连接到EVSE AC电压总线112和EVSEDC电压总线114的第二非车载充电模块（OBCM）146。第二OBCM 146可与AC电源102连接。此外，第二OBCM 146被构造成将AC电力转换成DC电力以便向不能够进行AC和DC充电的车辆仅提供DC电力。虽然所示实施例示出了第二OBCM 146，不过可以想到全DC充电模块144可以包括更多的OBCM。不管数量如何，第二OBCM 146均被电连接在AC电源102和联接器122之间以便向车辆200提供DC电力。
联接器122被电连接到EVSE AC电压总线112和EVSEDC电压总线114并且被构造成被连接到车辆200的充电端口202。一旦联接器122被连接到车辆200的充电端口202，则EVSE充电系统100能够同时使用AC电力和DC电力给车辆200充电。EVSE 113进一步包括被电连接在联接器122和EVSE控制器136之间的EVSE数据总线137。因此，当联接器122被连接到车辆200的充电端口202时，EVSE控制器136能够与车辆200交换数据。
车辆200包括被构造成被连接到联接器122的充电端口202。此外，车辆200包括均被连接到充电端口202的车辆AC电压总线204和车辆DC电压总线206。车辆200进一步包括被电连接到AC电压总线204的车辆车载充电模块（OBCM）203。车辆OBCM 203可以是被构造成将AC电力转换成DC电力的双向AC-DC整流器。车辆OBCM 203可以包括变压器132以便保持在AC/DC电源之间的电流隔离。
车辆200进一步包括可再充电能量存储系统（RESS）208以用于存储电能。RESS 208包括均被构造成存储电能的一个或更多个电池组210。车辆OBCM203被电连接在RESS 208和充电端口202之间。此外，车辆OBCM 203与RESS 208串联电连接以便有助于由RESS 208存储DC电能。车辆DC电压总线206也与RESS 208串联电连接以便有助于在RESS 208中存储电能。然而，车辆OBCM 203与车辆DC电压总线206并联电连接以便有助于同时进行DC和AC充电。
车辆200进一步包括被构造成用作电动马达和/或发电机的电机212。因此，电机212被构造成将机械能转换成电能且/或反之亦可。电机212被电连接到RESS 208。因此，RESS 208可以向电机212供给电能。替代性地，电机212可以将机械能转换成电能以便给RESS 208充电。
车辆200进一步包括被联接到车辆OBCM 203和充电端口202的车辆控制器214。具体地，车辆200可以包括与充电端口202和车辆控制器214互连的车辆数据总线216。车辆控制器214可以包括与各种类型的车辆计算机可读存储装置或介质220通信的车辆处理器218，诸如微处理器或者中央处理单元（CPU）。当联接器122被连接到充电端口202时，数据可以通过EVSE数据总线137和车辆数据总线216在EVSE控制器136和车辆控制器214之间进行交换。车辆控制器214和/或EVSE控制器136被具体编程以执行方法300（图2）。
图2是用于向车辆200同时提供DC电力和AC电力的方法的流程图。方法300开始于框302，其中EVSE充电系统100被连接到车辆200。这样，联接器122物理上连接到车辆200的充电端口202。在框302之后，方法300前进到框304。
在框304处，EVSE控制器136开始与车辆控制器214通信。此时，车辆控制器214和EVSE控制器136可以通过EVSE数据总线137和车辆数据总线216交换数据。然后，方法300继续到框306和307。
在框306处，车辆控制器214向EVSE充电系统100发送数据来指示车辆200是否与同时进行AC和DC充电相兼容。这个数据可以被存储在车辆计算机可读存储装置或介质220中。EVSE控制器136接收这个数据，该数据指示车辆200是否与同时进行AC和DC充电相兼容。
在框307处，EVSE控制器136向车辆控制器214发送数据来指示EVSE充电系统100是否与同时进行AC和DC充电相兼容。这个数据可以被存储在EVSE计算机可读存储装置或介质140中。车辆控制器214接收这个数据，该数据指示EVSE充电系统100是否与同时进行AC和DC充电相兼容。之后，方法300前进到框308。
在框308处，EVSE控制器136和/或车辆控制器214确定车辆200和EVSE充电系统100二者是否与同时进行AC和DC充电相兼容。如果车辆200和/或EVSE充电系统100不能与同时进行AC和DC充电相兼容，则方法300前进到框310。在框310处，EVSE充电系统100默认为DC充电协议以便仅用DC电力给车辆200充电。如果车辆200和EVSE充电系统100二者均能够与同时进行AC和DC充电相兼容，则方法300继续到框312。
在框312处，EVSE控制器136和/或车辆控制器214开始AC+DC通信协议。这个协议需要与同时进行AC和DC充电相关的数据通信，诸如RESS 208的充电状态。方法300然后继续到框314。
在框314处，EVSE控制器136向车辆控制器214传达EVSE充电系统100的准备状态和容量。例如，EVSE控制器136可以向车辆控制器214传达EVSE充电系统100的电压额定值以及EVSE充电系统100准备好给车辆200充电。然后，方法300继续到框316。
在框316处，车辆控制器214向EVSE控制器136传达车辆200的准备状态和容量。例如，车辆控制器214可以向EVSE控制器136传达车辆200的电压额定值以及车辆200准备好同时进行AC和DC充电。之后，方法300前进到框318。
在框318处，可以处理商业交易。换言之，在框318处，EVSE充电系统100的用户可能必须付费来给车辆200充电。然后，方法300继续到框320。
在框320处，EVSE控制器136和/或车辆控制器214确定主充电器。换言之，EVSE控制器136和/或车辆控制器214基于例如RESS 208的充电状态和电压额定值来确定最初是使用DC电力还是使用AC电力给车辆200充电。方法300然后继续到框322。
在框322处，EVSE控制器136命令EVSE 113开始如框320所确定的仅使用DC电力或AC电力给车辆200充电。方法300然后前进到框324。
在框324处，EVSE控制器136命令EVSE 113在电压控制模式下使用剩余电荷（即，DC电力或者AC电力）给车辆200充电。换言之，此时，EVSE控制器136命令EVSE 113考虑到RESS208的电压额定值同时使用DC电力和AC电力给车辆200充电。之后，方法300前进到框326。在框326处，车辆充电完成。
虽然已经详细描述了用于实施本教导的最佳方式，但本公开所属领域的普通技术人员应当认识到处于所附权利要求书的范围内的用于实施本教导的各种替代设计和实施例。此外，附图中所示的实施例或本说明书中提及的各种实施例的特征不一定被理解为彼此独立的实施例。而是，在一个实施例的一个示例中描述的每个特征可以与来自其他实施例的一个或多个其他期望特征组合，从而导致未以文字或参考附图描述的其他实施例。这里所用的术语“至少一个”应该被解释为包括非排他逻辑“或”，即A和/或B等（这取决于部件数量）。

Claims (20)

1.一种电动车辆供电设备充电系统，包括：
能够连接到交流电源的电动车辆供电设备交流电压总线；
能够连接到交流电源的电动车辆供电设备直流电压总线；
至少一个联接器，其被构造成被连接到插电式电动车辆的至少一个充电入口且向所述插电式电动车辆同时供应交流电力和直流电力，其中，当所述至少一个联接器被连接到所述插电式电动车辆的所述至少一个充电入口时，所述电动车辆供电设备在所述插电式电动车辆和所述电动车辆供电设备充电系统之间建立通信；
被电连接到所述交流电压总线的非车载充电模块，其中，所述非车载充电模块被构造成将所述交流电力转换成所述直流电力，所述非车载充电模块被电连接在所述至少一个联接器和所述交流电源之间；
被电连接到所述至少一个联接器的电动车辆供电设备直流电压总线；
被连接在所述交流电源和所述至少一个联接器之间的至少一个继电器，其中，所述至少一个继电器具有闭合状态和断开状态，所述电动车辆供电设备充电系统被构造成当所述至少一个继电器处于所述闭合状态时通过所述至少一个联接器向所述插电式电动车辆同时提供所述交流电力和所述直流电力，其中，所述电动车辆供电设备充电系统被构造成当所述至少一个继电器处于所述断开状态时通过所述至少一个联接器向所述插电式电动车辆仅提供直流电力；
被联接到所述至少一个继电器的电动车辆供电设备控制器；
其中，所述电动车辆供电设备控制器被编程为：
确定所述插电式电动车辆和所述电动车辆供电设备充电系统二者是否与同时进行交流和直流充电相兼容；以及
响应于确定所述插电式电动车辆和所述电动车辆供电设备充电系统二者与同时进行交流和直流充电相兼容，命令所述至少一个继电器切换到所述闭合状态以便通过所述至少一个联接器向所述插电式电动车辆同时提供交流电力和直流电力。
2.根据权利要求1所述的电动车辆供电设备充电系统，其中，不管所述至少一个继电器是处于所述断开状态还是所述闭合状态，所述电动车辆供电设备直流电压总线均被电连接到所述至少一个联接器。
3.根据权利要求1所述的电动车辆供电设备充电系统，其中，所述非车载充电模块和所述至少一个继电器被并联电连接，以便当所述至少一个继电器处于所述闭合状态时通过所述至少一个联接器向所述插电式电动车辆同时提供交流电力和直流电力。
4.根据权利要求1所述的电动车辆供电设备充电系统，进一步包括被电连接到所述电动车辆供电设备交流电压总线和所述电动车辆供电设备直流电压总线的能量管理模块，其中，所述能量管理模块用作车辆至家系统或者车辆至电网系统以便使得所述插电式电动车辆能够用作电源，并且所述能量管理模块包括被电连接到所述电动车辆供电设备交流电压总线的变流器，并且所述变流器被构造成将直流电压转换成交流电压。
5.根据权利要求1所述的电动车辆供电设备充电系统，进一步包括被电连接到所述电动车辆供电设备直流电压总线的电池组模块，其中，所述电池组模块包括被电连接到所述电动车辆供电设备直流电压总线的直流-直流转换器，所述电池组模块进一步包括被电连接到所述直流-直流转换器的多个电池单元，所述直流-直流转换器被电联接在所述至少一个联接器和所述多个电池单元之间，并且所述直流-直流转换器被构造成将通过所述至少一个联接器被接收的电压输出从第一电压输出改变成与所述多个电池单元相兼容的第二电压输出。
6.根据权利要求1所述的电动车辆供电设备充电系统，进一步包括被电连接到所述交流电源的需给电表、转接开关和负载中心，其中，所述转接开关被电连接在所述需给电表和所述负载中心之间，所述负载中心包括交流过流保护装置，并且所述交流过流保护装置中的至少一个是断路器。
7.根据权利要求1所述的电动车辆供电设备充电系统，其中，所述非车载充电模块是第一非车载充电模块，并且所述电动车辆供电设备充电系统进一步包括被电连接到所述电动车辆供电设备交流电压总线和所述电动车辆供电设备直流电压总线的全直流充电模块，所述全直流充电模块包括被电连接到所述电动车辆供电设备交流电压总线和所述电动车辆供电设备直流电压总线的第二非车载充电模块，所述第二非车载充电模块能够与所述交流电源连接，并且所述第二非车载充电模块被构造成将所述交流电力转换成所述直流电力以便向所述插电式电动车辆仅提供所述直流电力。
8.根据权利要求1所述的电动车辆供电设备充电系统，其中，所述电动车辆供电设备控制器被编程为：
在所述至少一个联接器连接到所述插电式电动车辆时，开始在所述电动车辆供电设备充电系统和所述插电式电动车辆之间的通信；
从所述插电式电动车辆接收指示所述插电式电动车辆与同时进行交流和直流充电相兼容的数据；以及
响应于从所述插电式电动车辆接收指示所述插电式电动车辆与同时进行交流和直流充电相兼容的数据，向所述插电式电动车辆传达指示电动车辆供电设备准备状态以及电力容量的数据。
9.根据权利要求8所述的电动车辆供电设备充电系统，其中，在所述电动车辆供电设备控制器将指示电动车辆供电设备准备状态和电力容量的数据传达给所述插电式电动车辆之后，所述电动车辆供电设备控制器被构造成从所述插电式电动车辆接收指示准备状态和电力容量的数据。
10.根据权利要求9所述的电动车辆供电设备充电系统，其中，所述电动车辆供电设备控制器被编程为：
在所述至少一个联接器连接到所述插电式电动车辆时，开始在所述电动车辆供电设备充电系统和所述插电式电动车辆之间的通信；
从所述插电式电动车辆接收指示所述插电式电动车辆与同时进行交流和直流充电不兼容的数据；以及
响应于从所述插电式电动车辆接收指示所述插电式电动车辆与同时进行交流和直流充电不兼容的数据，命令所述至少一个继电器切换到所述断开状态以便向所述插电式电动车辆仅提供交流或直流电力。
11.一种向插电式电动车辆同时提供直流电力和交流电力的方法，包括：
将电动车辆供电设备充电系统连接到所述车辆，其中，所述电动车辆供电设备充电系统包括：
能够连接到交流电源的电动车辆供电设备交流电压总线；
能够连接到交流电源的电动车辆供电设备直流电压总线；
至少一个联接器，其被构造成被连接到车辆的至少一个充电入口且向所述插电式电动车辆同时供应交流电力和直流电力，其中，当所述至少一个联接器被连接到所述插电式电动车辆的所述至少一个充电入口时，所述电动车辆供电设备在所述插电式电动车辆和所述电动车辆供电设备充电系统之间建立通信；
被电连接到所述交流电压总线的非车载充电模块，其中，所述非车载充电模块被构造成将所述交流电力转换成所述直流电力，所述非车载充电模块被电连接在所述至少一个联接器和所述交流电源之间；
被电连接到所述至少一个联接器的电动车辆供电设备直流电压总线；
被连接在所述交流电源和所述至少一个联接器之间的至少一个继电器，其中，至少一个继电器具有闭合状态和断开状态，所述电动车辆供电设备充电系统被构造成当所述至少一个继电器处于所述闭合状态时通过所述至少一个联接器向所述插电式电动车辆同时提供所述交流电力和所述直流电力，所述电动车辆供电设备充电系统被构造成当所述至少一个继电器处于所述断开状态时通过所述至少一个联接器向所述插电式电动车辆仅提供所述直流电力；
经由电动车辆供电设备控制器确定所述插电式电动车辆和所述电动车辆供电设备充电系统二者是否与同时进行交流和直流充电相兼容；以及
响应于确定所述插电式电动车辆和所述电动车辆供电设备充电系统二者与同时进行交流和直流充电相兼容，经由所述电动车辆供电设备控制器命令所述至少一个继电器切换到所述闭合状态，以便通过所述至少一个联接器向所述车辆提供同时的交流电力和直流电力。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：使用交流电力或直流电力开始对所述插电式电动车辆充电。
13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：使用交流电力和直流电力继续对所述插电式电动车辆充电。
14.一种电动车辆供电设备-车辆系统，包括：
电动车辆供电设备充电系统，包括：
能够连接到交流电源的电动车辆供电设备交流电压总线；
被电连接到所述电动车辆供电设备交流电压总线的至少一个联接器；
被电连接到所述电动车辆供电设备交流电压总线的非车载充电模块，其中，所述非车载充电模块被构造成将交流电力转换成直流电力，所述非车载充电模块被电连接在所述至少一个联接器和所述交流电源之间；
被电连接到所述至少一个联接器的电动车辆供电设备直流电压总线；
被连接在所述交流电源和所述至少一个联接器之间的至少一个继电器，其中，所述至少一个继电器具有闭合状态和断开状态；
被联接到所述至少一个继电器的电动车辆供电设备控制器；
其中，所述电动车辆供电设备控制器被编程为：
确定插电式电动车辆和所述电动车辆供电设备充电系统二者是否与同时进行交流和直流充电相兼容；
响应于确定所述插电式电动车辆和所述电动车辆供电设备充电系统二者与同时进行交流和直流充电相兼容，命令所述至少一个继电器切换到所述闭合状态，以便通过所述至少一个联接器向所述车辆提供同时的交流电力和直流电力；以及
其中，所述插电式电动车辆包括至少一个充电入口，其中，所述至少一个充电入口能够连接到所述至少一个联接器，以便同时使用交流电力和直流电力对所述插电式电动车辆充电；以及
其中，所述至少一个联接器被构造成被连接到所述插电式电动车辆的所述至少一个充电入口且向所述插电式电动车辆同时供应交流电力和直流电力，当所述至少一个联接器被连接到所述插电式电动车辆的所述至少一个充电入口时，所述至少一个联接器在所述插电式电动车辆和所述电动车辆供电设备充电系统之间建立通信，并且所述电动车辆供电设备交流电压总线被选择性地连接到所述至少一个联接器，所述电动车辆供电设备充电系统被构造成当所述至少一个继电器处于所述闭合状态时通过所述至少一个联接器同时向所述插电式电动车辆提供交流电力和直流电力，并且所述电动车辆供电设备充电系统被构造成当所述至少一个继电器处于所述断开状态时通过所述至少一个联接器向所述插电式电动车辆仅提供直流电力。
15.根据权利要求14所述的电动车辆供电设备-车辆系统，其中，所述插电式电动车辆包括被电连接到所述至少一个充电入口的车载充电模块。
16.根据权利要求15所述的电动车辆供电设备-车辆系统，其中，所述插电式电动车辆包括均被电连接到所述至少一个充电入口的车辆直流电压总线和车辆交流电压总线。
17.根据权利要求16所述的电动车辆供电设备-车辆系统，其中，所述车载充电模块被电连接到所述车辆交流电压总线，并且所述车载充电模块被构造成将交流电力转换成直流电力。
18.根据权利要求17所述的电动车辆供电设备-车辆系统，其中，所述插电式电动车辆进一步包括被电连接到所述电动车辆供电设备直流电压总线和所述车载充电模块的可再充电能量存储系统，并且所述可再充电能量存储系统被构造成存储电能。
19.根据权利要求18所述的电动车辆供电设备-车辆系统，其中，所述插电式电动车辆进一步包括被电连接到所述可再充电能量存储系统的电机。
20.根据权利要求19所述的电动车辆供电设备-车辆系统，其中，所述插电式电动车辆进一步包括车辆控制器，并且所述电动车辆供电设备控制器被编程为当所述至少一个联接器被连接到所述插电式电动车辆的所述至少一个充电入口时开始与所述车辆控制器通信。
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