TWI528676B - 電動運輸工具、用於電動運輸工具之電池的能量交換站和充電方法 - Google Patents

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Description

電動運輸工具、用於電動運輸工具之電池的能量交換站和充電方法
本發明係有關於一種用於對一電動運輸工具之一電池進行充電的系統、裝置和方法，特別是用於以AC(交流)或DC(直流)電力對一電動運輸工具之一電池進行充電的系統、裝置和方法。
電動運輸工具日益普及，因為石化燃料日益稀少，以及因為想要減少排放汙染，特別是在市區之中。然而，缺點之一在於運輸工具之充電仍無法在所有地點進行。設置電動運輸工具充電站的速度緩慢的原因之一係規章及標準的缺乏。電池在放電之時輸送DC，故而需要具有取決於待充電電池種類之電壓的DC電力源。由於多數電網(grid)係AC形式，因此在該等情況下一電池充電器需要包含各種不同形式的電力轉換器(power converter)。就此而言，運輸工具耦接至一不能滿足該特定運輸工具或電池所需電力型態的充電站時即存有風險。
為了能夠自一AC電網對一運輸工具進行充電，其曾有提出具有內含AC/DC轉換器之機上充電器(on-board charger)的電動運輸工具之解決方案。然而，當所需的充電電力增加或者容許的充電時間減少之時，此等轉換器的尺寸及重量隨之增加，且基於能量效率之緣故，其並不希望在運輸工具上攜載體積龐大且笨重的充電器。
本發明之一目標在於提出一種用於對一電動運輸工具之一電池進行充電的系統、裝置及方法，其克服至少部分的上述缺點，及/或實現對目前之技術之一可供選擇之替代方案。
本發明此外亦提出一種用於至少一電動運輸工具之一電池之能量交換站，包含用於一運輸工具之至少一電力輸出、至少一資料通信連接埠，用於與該電動運輸工具通信以判定一運輸工具是否能夠被以一AC電壓及/或一DC電壓進行充電、複數個電源(power supply)，包含至少一AC電源及至少一DC電源、以及一控制器，用於控制自該AC電源及/或DC電源至該至少一電力輸出之電力供應。
通信可以特定地與該運輸工具內部之一通信系統進行。根據此通往運輸工具之通信，能量交換站有機會知悉該運輸工具具有接收AC電力、DC電力、或二者均含之能力。
在一特定的實施例之中，該AC電源可以直接連接至連接器中的AC接腳，而該DC電源可以直接耦接至連接器中的DC接腳。針對將DC電力輸送至運輸工具之控制，系統可以控制該DC電源(其可以包含一AC-DC轉換器)以在從零(發出0瓦特)到該電源最大電力的範圍內發送DC電力。針對將AC電力輸送至運輸工具之控制，上述之能量交換站可以使用通往運輸工具之通信通道以控制或影響安置於運輸工具內部之機上充電器所汲取之電力。對運輸工具內部之機上充電器之通信可以透過任何通訊協定，諸如序列資料、一PWM信號、PLC(power-line-communication；電力線通信)或甚至一乙太網路(Ethernet)形式之連接。其可以控制機上充電器以汲取從0(無電力)到該機上充電器最大功率之間的任何電力。當機上充電器被控制成不汲取電力且DC電源發送某一位準之DC電力之時，其結果是透過DC電力對運輸工具充電。當機上充電器被控制成汲取一特定位準之AC電力且該DC電源被控制成不發送電力之時，其結果是透過AC電力對該運輸工具充電。任何AC與DC之組合均有可能。
該能量交換站可以針對AC及DC電力配備單一連接器，或者針對AC及DC具有不同的連接器，分別直接耦接至AC電源及DC電源，並仍衍用在AC及DC電力之間切換的相同控制方法。
本發明更提出一種能量交換站，用於對一電動運輸工具之一電池進行充電，包含用於一運輸工具之至少一電力輸出、至少一資料通信連接埠，用於與該電動運輸工具通信以判定一運輸工具是否能夠被以一AC電壓及/或一DC電壓進行充電、複數個電源，包含至少一AC電源及至少一DC電源、至少一可控制開關，用以將該至少一電力輸出切換至該等電源中的任一個、以及該開關之一控制器，用於至少根據該判定以控制該開關。此處應注意，上述的電源及電力輸出二者均可以是雙向式的。
藉由提供用於與電動運輸工具進行通信之資料通信裝置，可以比藉由依據相關技術領域之偵測裝置擷取到更多有關該運輸工具之充電可能性的詳細資訊。
此係由於其可以使用儲存於一運輸工具記憶體中的確切規格，例如，其可以存在於一運輸工具管理系統之中。舉例而言，其應可以想到，除了以AC或DC充電的功能之外，其可以針對AC電力之頻率、AC電壓位準、AC機上充電器所使用的相位數量、或最大的總AC功率進行通信。對於DC電力，其應可以想到，針對最大DC電流、最大及最小DC電壓以及運輸工具所能接受的最大DC功率位準、或是充電過程中施加DC充電電流的最大持續時間等項目進行通信。
依據本發明之能量交換站，舉例而言，其可以實施成一電動運輸工具之一充電站，具有在同一位置可以提供AC及DC二種充電方式之優點。其可以直接自電網取得AC電力，且可以透過一電力轉換器自電網轉換出DC電力。由於此電力轉換器係位於充電位置處，故其可以將尺寸調製成用以發送高DC電力，並因此達成低充電時間。
在一待充電之運輸工具並未提供接收DC電力的可能性之情形下，或者當可用之電網電力低微之時，例如由於電網中其他地方的瞬間峰值能量吸取或是由於在同一位置有另一部待充電的運輸工具，則可以提供AC電力予該運輸工具，其從而使用其機上充電器對其電池進行充電。由於機上充電器通常具有一較低之額定功率，切換至AC充電降低電網之負載。當偵測到一極為強大的機上充電器之時，系統可以切換至可控制性較佳之DC電源以降低電網負載。
在一實施例之中，用於判定之裝置被組構成用以偵測運輸工具之一機上電池充電器之存在，且該控制器被組構成在偵測到一機上電池充電器之時將輸出切換至一AC電力輸入。
此方式，自運輸工具中現有之硬體達成最佳化的使用，而位於一充電站處之轉換器可被用以對欠缺一機上充電器之運輸工具或是基於任何原因決定取得優先性之運輸工具進行充電。
在另一實施例之中，上述之控制器被組構成在被切換至DC電力一段時間之後切換至AC電力，以先快速地由DC電力對電池充電，而後繼續以較慢速度由AC電力對電池充電。舉例而言，其可以施加高功率DC充電，直到電池之充電曲線達到一所謂的固定電壓點，而後，充電被切換至AC，透過運輸工具的機上充電器完成電池的充電，由AC電力源提供電力，從而釋出DC電力源以對其它運輸工具充電。此達成可用硬體的進一步最佳化。尤其因為機上充電器通常具有有限的電力，但仍然足以從該固定電壓點開始，在一可接受的時間長度內完成充電。
在另一實施例之中，上述之控制器被組構以自該AC電源對運輸工具充電一段預定之時間。在此段時間之內，能量交換站決定機上充電器之特性，例如其額定功率。依據該訊息可以決定是以AC或DC充電，或者判定充電何時從使用AC改變成DC或從DC變成AC較為有利。
在又另一實施例之中，能量交換站被組構成同時發送AC電力及DC電力。此外，其可以存在複數個輸出，用於將多部運輸工具耦接至該等輸出，其中每一運輸工具均可以擇一耦接至AC或DC電力。
其亦可以想像AC和DC電力被輸送至同一輸出，用於直接以DC電力，以及透過一機上電池充電器間接地以AC電力，對一運輸工具之電池進行充電。針對該目的，運輸工具可以藉由多重連接器耦接至系統，或者可以是將系統組構成發送一具有疊加AC成分之DC電力。
在又另一實施例之中，能量交換站可以同時提供AC及DC電力二者，其中DC電力被用以對電池充電，而AC電力被用以供應電力予一諸如空調、暖器或其他裝置之機上AC用電系統。其亦可以想像，DC電力被該等其他裝置使用，而AC電力用以透過機上充電器對電池進行充電。
該DC電力源可以包含一電力轉換器，用以發送一切換式DC電力。更加特別的是，能量交換站可以包含數個電力轉換器，用以將適當形式之DC電力(例如切換式或是具有一特定電壓者)發送至耦接一運輸工具之每一連接埠。此處其應注意，本發明構想中的DC電力不僅包含一固定DC電力，其亦包含切換形式之DC電力，諸如PWM(Pulse-Width Modulation(脈衝寬度調變)，或PDM(Pulse-Duration Modulation；脈寬調變))、和電壓及電流梯度、以及隨機信號(隨機/雜訊)和分時多工(time-division multiplexing)信號。
切換之控制可以是進一步根據外部參數，諸如在至少一電力輸入處可取得之電力，及/或電動運輸工具在另外的電力輸出處所要求之電力。該開關之控制可以是，舉例而言，根據一資料處理裝置之輸入，諸如一中央、遠端或外部網路伺服器、資料庫、或控制伺服器。此一資料處理裝置可以收集來自多部運輸工具之資料、充電站及/或目前電網之資訊、及/或其他設定，諸如一操作者或車隊擁有者給予各種不同運輸工具之優先性。能量交換站可以進一步被組構成用以與運輸工具進行資料通信，以擷取有關運輸工具充電方式之資訊。
能量交換站可以包含一連接器以將運輸工具連接至輸出端，該連接器被組構成用於AC及DC電力二者之傳輸。特別是，本發明係有關於當一運輸工具以AC電力充電之時透過電力連接器之多重電力接觸點交換多相位AC電力；且當以DC電力對一運輸工具充電之時透過該電力連接器中的至少二接觸點交換DC電力。該AC電力供應可以是二或三相位，但亦可以考慮高達六或更多相位之組態。
針對AC及DC電力二者之傳輸使用單一連接器使得能量交換站的使用更具便利性。當與一運輸工具交換能量之時，特別是當對其充電之時，使用者無需選定匹配其運輸工具之(相反型式之配對)連接器的特定連接器。此外，單一連接器使得能量交換站在能量傳輸期間能夠在不需要與使用者互動下進行AC及DC電力源之間的切換，。此可以在同一連接上達成，或者連接器可以包含多重連接，詳述於後。
本發明進一步有關於在一如前所述的能量交換站中之一電力連接器之使用。依據本發明之使用包含使用用於交換三相位AC電力之至少三電力接觸點以及一共用接地端，其中至少一對接觸點係被用以透過其饋入一DC電力。適用之電力連接器係IEC62196標準，例如REMA REV-3。另一適當之連接器係63A Mennekes CEE連接器。
在另一實施例中，本發明係有關於使用一包含至少4電力接觸點之電力連接器，其在尺寸上構成二對接觸點，使得可以透過其饋入一DC電力。針對AC電力之發送，其使用上述四個接觸點中的三個，而第四個可被使用做為一共用接地端。對於DC電力，其中的一對形成正連接，而另一對形成負連接。特別是，本發明利用一適於傳輸126安培DC電流之電力連接器。
在另一實施例之中，利用該連接器做為用於資料傳輸之至少一連接。該連接可以是一序列資料連接或一依據任何資料通訊協定之連接，或者僅是一單純的二進位信號通信，其中一特定連接器對應至特定資料。例如，用於資料傳輸的一對連接器可以在運輸工具適於AC充電時被組構成短路。該短路亦可以是藉由一被動式電路元件形成，諸如一電阻、一電感、或一電容。此一電阻值或阻抗可被用以偵測一AC或DC之組態。通信可以在與AC及/或DC電力的相同連接上進行(或利用其中的一些接腳)。此可以藉由將通信信號疊加於電力信號上而達成。
單一連接器提供的優點在於，運輸工具在此情況下僅需要一個用以耦接一連接器之開孔，且當使用單一形式之連接器時僅需要一種標準。其有許多可用的AC連接器可以使用於依據本發明的DC電力傳輸。
本發明更係有關於一種電動運輸工具，包含一電池、一機上充電器、一電力輸入，用於接收充電電力、和一開關，用於將該電力輸入耦接至該電池或該機上充電器、以及一控制器，用於控制該開關。
基本上，此一運輸工具之控制器可以判定該運輸工具是否係以AC或DC電力充電。該控制器可以耦接至機上邏輯或甚至構成其一部分，諸如一運輸工具管理系統，或一電池管理系統，或耦接至用於判定一AC或DC電力是否存在於輸入處的感測器，但其亦可以受外部輸入影響，例如透過與一能量交換站或一諸如資料庫及/或中央控制伺服器之資料處理裝置的資料通信。
該控制器在判定一AC電力存在電力輸入端時可以被組構成將電力輸入耦接至機上充電器，而在判定一DC電力存在電力輸入端時可以另外被組構成將電力輸入耦接至電池。
圖1顯示依據本發明之一用於一電動運輸工具系統之電池的能量交換站100之基本概略圖，一運輸工具300耦接其上，包含一用於運輸工具300之電力輸出，藉由一連接器200連接而成。該站包含用於判定運輸工具300是否能夠被以一AC電壓及/或一DC電壓進行充電之裝置(圖中未明確顯示)、一AC電力輸入102、以及一DC電力輸入103。此例中，DC電力源係實施成藉由AC電力輸入101衍生出電力之一電力轉換器102，其中AC電力輸入101係由總電源(mains)構成。該能量交換站更包含一可控制開關103，用於將電力輸出200切換至任一電力輸入101、102。
運輸工具300包含一電池303及一充電器302，以及一開關301。該開關在有AC輸入時將電力輸入自連接器200耦接至充電器302，而在有DC輸入時將其直接導入電池303。
開關301藉由與開關103通信而偵測DC電力是否存在，並可以將連接直接繞接至電池303。開關103偵測一開關301是否存在(藉由通信)並可以在適用處提供DC電力。
圖2顯示源自圖1之能量交換站100，其中多部運輸工具300a-300d經由不同的連接器(圖中未顯示)耦接至該站。運輸工具300c係以DC電力充電，而運輸工具300a、300b、300d則是以AC電力充電。此組態可以在當一運輸工具需要快速充電，而多部運輸工具具有一機上充電器之時，或是當充電站僅具有一有限的DC電力源可用之時使用。
圖3顯示另一實施例，其中能量交換站100(在此瞬間)僅有一AC電力源101可用，其切換至運輸工具300a及300b。該等運輸工具發送DC電力，被能量交換站切換至運輸工具300c。此方式，能量交換站可用以將能量自一運輸工具傳輸至另一運輸工具，舉例而言，在後者未具備機上充電器之時。
圖4顯示一能量配送系統，包含一依據本發明之能量交換系統400。當一運輸工具300a、300b連接至能量交換站之時，其可以經由一資料線與站內之控制器進行通信。運輸工具300a、300b之識別資料(可能夥同其需求)接著被傳送至決策執行伺服器。根據該等需求(以及其他連接運輸工具之需求)，伺服器命令充電站控制器使連接矩陣將一或多個AC/DC轉換器連接至運輸工具之插座，或者命令插座切換至AC電力。當無法建立通信時，系統可以使用AC做為一預設選項，或者使用本地端之資訊(意即，返回不只一次的使用者)以決定適當之設定。
當一運輸工具加入系統或離開之時，此被更新至決策伺服器，其從而配置一新的最佳電力分佈。
如上所示，能量交換站可以具有多個插座以及具有眾多AC/DC轉換器401-405。該等DC轉換器可以，經由一連接矩陣，被動態地指派予任一電力輸出406-410，且一電力輸出可以，經由此同一矩陣，被連接至一或多個DC轉換器。此外，每一輸出均可以被連接至AC供電鏈而非DC連接矩陣。
能量交換站連接至一中央決策執行伺服器411，其計算對連接運輸工具的最佳電力分配，根據其電力需求，可能是其擁有者的"貴賓級帳戶"、能量之成本、電網可用性、機上充電器之功率、以及其他參數。中央伺服器據此計算最佳解決方式並命令能量交換站控制器412以該方式連接運輸工具。由於該等插座可能提供AC，其可以藉由將具有機上充電器之運輸工具切換至AC以保留一些可用之DC電力給其他運輸工具。在一或多部運輸工具離開或抵達之後，該最佳解決方式可能改變。當此發生之時，該站的整體組態可能在充電中被動態地改變。
能量交換站亦具有本地端儲存(DC)以應付峰值負載(例如，繁忙時段)，其可以在沒有或很少運輸工具連接之時(或該等運輸工具偏好AC之時)進行充電。此方式可以達成以下優點。
‧　根據其電池種類、帳戶(可能給予貴賓級較快速之充電)、其他運輸工具存在、以及電網可用性，所有運輸工具均能保證得到最佳的充電時間。
‧　當一運輸工具具有比存餘的可用DC電力更強大的機上充電器之時，此系統可以將該運輸工具切換至AC電力，而釋出DC電力給其他運輸工具。
‧　當電網電力在充電器區域之中極為稀少之時，可以降低充電功率。
‧　一僅能透過其機上充電器充電的運輸工具亦可以連接至此系統。
‧　由於資料可以取得，可以給予運輸工具之擁有者一離去時間指示。
‧　當已經存在一AC充電基礎建設之時，其可以輕易地被升級以供應AC及DC二者，而插座僅需要在AC及DC電力之間切換。
‧　當一電池之(高電流)CC充電階段被置換成一(較低電流)CV充電階段之時，電力可以從高功率DC供應被切換至(較低電力之)機上充電器，以釋出DC電力讓其他連接的運輸工具使用。
圖5顯示位於一運輸工具內部的電氣系統之一實施例500。其中之連接器可以攜載DC或AC電力。此例中，其顯示一單一相位解決方案，但其可以輕易地看待成一個使用二、三或更多相位連接之系統。在此實例之中，電力選擇器可以將電力切換至一機上充電器，在AC電力或甚至預設之情形，或者是直接連接至電池。在某些情況下，機上充電器可以一直連接至連接器，因為其可以在其輸入端接受DC或者其甚至可以在該狀況下運作。
圖6顯示一連接器如何自充電器接收能量之示意性概略圖600。其中之電源可以是AC、多相位AC、或DC。充電控制器知道(透過一運輸工具通信系統或一些其他資訊來源，諸如一偵測系統)線上是AC或DC電力。當供應AC電流之時，系統的電力匯流排自電力選擇器分離(從而與充電器分離)，且機上充電器被充電控制器啟用。若DC電力供應至連接器，則機上充電器被關閉而DC電力被直接配送至運輸工具電力匯流排。在某些情況下，機上充電器可以一直連接至連接器，因為其可以在其輸入端處理DC或者在某些情境下甚至是以其輸入端接收DC之方式運作。
圖7顯示一具有多個開關的實施例，其中一些開關被組構成用以充電單一運輸工具，而一些開關被組構成用以一次充電多部運輸工具。
圖8顯示一實施例，其中能量交換站具有未透過開關導引之電力輸出。此外，其可以存在共用或專設之機外充電器(off-board charger)。
圖9顯示一實施例，其顯示能量站亦可用以自運輸工具之電池輸送電力至電網。此可以藉由將機上充電器中的電池DC電力轉換至電網或藉由自至少一運輸工具傳輸DC電池電力至至少一機外充電器(102)或一或多個DC/AC轉換器(103)而達成，以輸送電力至AC總電源。
圖10顯示一實施例，其中使用一(多重輸入)DC/DC轉換器(102及/或103)以自其他一或多部運輸工具之DC電池電力對一或多部運輸工具進行充電。在此情況下，無須使用AC總電源及/或電力轉換器(102)。由於運輸工具及充電站包含AC/DC、DC/AC和DC/DC轉換器，故在此組態之中，發送電力之運輸工具可以是AC或DC(或其混合)且接收電力之運輸工具可以獲得AC或DC。
圖11顯示一實施例，其中一DC電力源(例如，本地端儲存或太陽能板(PV panel))(104)發送DC電力至一DC/AC轉換器(102)，其將該電力轉換成AC以供電至總電源或供電至其中一個機上充電器。
圖12顯示充電站可以具有比其可以提供的DC電力數量更多的輸出端。此一實施例中運輸工具連接之數目超過DC電力輸入之數目。例如，機外充電器可以具有3個DC電力輸出。而充電站可以具有5個充電連接。
圖13a顯示一流程圖，其中系統根據顧客之輸入(請求停留時間)以及電網之輸入(最大可用電力)決定何為最佳充電策略。在此實例之中，系統可以提供的最大DC功率係50 kW。此外，系統配備一用以做出決策之資料處理裝置以及資料輸入裝置，此例中係一使用者終端設備以及一通往一智慧型電網電腦之連接。
圖13b顯示一系統，其配備透過一與運輸工具之資料連接(有線或無線)控制運輸工具機上充電器之裝置。在此實例之中，能量交換系統之最大DC充電功率被限制於50 kW。二運輸工具抵達該站。其中一部具有一50 kW之DC充電能力。另一運輸工具具有一30 kW之機上充電器以及一DC充電能力。
圖13c顯示一能量交換站配備二充電連接，具有一50 kW之DC功率輸出可能性以及每路輸出發送40 kW之AC電力的可能性。該50 kW之DC功率係透過使用一50 kW之AC/DC轉換器。整個系統連接至一電網連接，其可以輸送一100 kW之最大電力。
圖13d顯示一種其中能量交換站無法偵測可用之機上充電電力為何之情形，其可以傳送AC至運輸工具並量測該運輸工具汲取之電力。量測此電力一段時間之後，資料處理裝置可以判定機上充電器之電力。
圖13e顯示一種其中一運輸工具可以具有一在充電期間可由AC供電之機上系統(諸如一空調)。
圖13f顯示一能量交換站自電池傳輸DC電力至電網。
圖13g顯示一能量交換站如何使用機上充電器對一連接至一第二插座之第二運輸工具進行充電。
圖13h顯示在其無法控制機上充電器之充電功率時，如何藉由將機上充電器切換至啟動及關閉狀態以控制對電網電力負載之方式。
圖14顯示一用於至少一電動運輸工具602之一電池603之能量交換站600，包含用於一運輸工具之至少一電力輸出606、至少一資料通信連接埠607，用於與該電動運輸工具602進行通信以判定該運輸工具602是否能夠被以一AC電壓及/或一DC電壓進行充電。此例中，DC電力源係實施為藉由AC電力輸入601衍生出電力之一電力轉換器604，其中AC電力輸入601係由總電源構成。該能量交換站更包含一控制器605，用於控制自AC電源及/或DC電源至該至少一電力輸出606之電力供應。控制器605耦接至用以與電動運輸工具通信之資料通信連接埠607。在一特定的實施例之中，控制器605可以與電動運輸工具中之一控制器(未顯示)互動，以判定該運輸工具是否能夠被以AC及/或DC進行充電。此例中，電動運輸工具中之控制器將亦耦接至機上電力轉換器609以控制輸往電池603之DC電力。
能量交換站可以配備用於AC及DC電力之單一連接器608，其可以更包含用於資料通信連接埠607的一或多條通信線。
100‧‧‧能量交換站
101‧‧‧AC電力輸入
102‧‧‧電力轉換器
103‧‧‧可控制開關
104‧‧‧DC電力源
200‧‧‧連接器
300‧‧‧電動運輸工具
300a-e‧‧‧運輸工具
301‧‧‧開關
302‧‧‧充電器
303‧‧‧電池
400‧‧‧能量交換系統
401-405‧‧‧AC/DC轉換器
406-410‧‧‧電力輸出
411‧‧‧中央決策執行伺服器
412‧‧‧能量交換站控制器
413‧‧‧AC電網
500‧‧‧運輸工具內部的電氣系統
600‧‧‧連接器自充電器接收能量之示意圖
601‧‧‧AC電力輸入
602‧‧‧運輸工具
603‧‧‧電池
604‧‧‧電力轉換器
605‧‧‧控制器
606‧‧‧電力輸出
607‧‧‧資料通信連接埠
608‧‧‧連接器
609‧‧‧機上電力轉換器
本發明之說明係配合以下的非限定圖式進行，其中：-圖1顯示依據本發明之一系統之基本概略圖，運輸工 具耦接其上；-圖2顯示源自圖1系統之一高階概略圖，多部運輸工具耦接其上，分別以AC或DC電力進行充電；-圖3顯示圖1系統之一高階概略圖；-圖4顯示依據本發明之一系統之示意性概略圖；-圖5顯示在一運輸工具中有關本發明之詳細視圖；-圖6顯示一連接器如何自充電器獲得能量之示意性概略圖600；-圖7顯示一具有多個開關之實施例；-圖8顯示一實施例，其中能量交換站具有未透過開關導引之電力輸出；-圖9顯示一實施例，其顯示能量站亦可用以自運輸工具之電池輸送電力至電網；-圖10顯示一實施例，其中使用一轉換器以自其他一或多部運輸工具之DC電池電力對一或多部運輸工具進行充電；-圖11顯示一實施例，其中一DC電力源輸送DC電力至一DC/AC轉換器；-圖12顯示一充電站，具有比其可以提供的DC電力數量更多的輸出端；-圖13a-h顯示依據本發明之一方法之各種流程圖；以及-圖14顯示依據本發明之一能量交換系統之實施例，其中採用一控制器而非一開關。
100．．．能量交換站
101．．．AC電力輸入
102．．．電力轉換器
103．．．可控制開關
200．．．連接器
300．．．電動運輸工具
301．．．開關
302．．．充電器
303．．．電池

Claims (27)

  1. 一種用於至少一電動運輸工具之電池的能量交換站，包含：用於一運輸工具之至少一電力輸出；至少一資料通信連接埠，用於與該電動運輸工具通信以判定一運輸工具是否能夠被以一AC電壓及/或一DC電壓進行充電；複數個電源，包含至少一AC電源；以及至少一DC電源；一控制器，用於控制自該AC電源及/或DC電源至該至少一電力輸出之電力供應。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述之能量交換站，包含：至少一可控制開關，用以將該至少一電力輸出耦接至該電源中的任一個；且其中該控制器被組構成用以至少根據該判定以控制該開關。
  3. 依據申請專利範圍第1項所述之能量交換站，其中該控制器耦接至用以與該電動運輸工具通信之至少一資料通信連接埠。
  4. 依據申請專利範圍第1、2、3項中任一項所述之能量交換站，其中該至少一資料通信連接埠被用以控制運輸工具之機上充電器。
  5. 依據申請專利範圍第1項所述之能量交換站，其中該 資料通信連接埠被組構成用以與運輸工具中之一通信系統進行通信。
  6. 依據申請專利範圍第1、2、3項中任一項所述之能量交換站，其中該資料通信連接埠被組構成藉由以下方式進行通信：二進位信號、序列資料通信、電力線通信、PWM信號、無線通信、CAN匯流排通信、在乙太網路上通信或依據一資料通訊協定進行通信。
  7. 依據申請專利範圍第1、2、3項中任一項所述之能量交換站，其中：用於判定之裝置被組構成用以偵測運輸工具之一機上電池充電器之存在；且其中該控制器被組構成用以在偵測出一機上電池充電器之時將輸出切換至一AC電源；且其中該控制器被組構成用以在判定出一通往電池的直接連接之時將輸出切換至一DC電源。
  8. 依據申請專利範圍第1、2、3項中任一項所述之能量交換站，其中該控制器被組構成在切換至DC電源一段時間之後切換至AC電源，以先由DC電力快速地對電池充電，再由AC電力較慢速地繼續對電池充電。
  9. 依據申請專利範圍第1、2、3項中任一項所述之能量交換站，被組構成同時輸出AC電力及DC電力。
  10. 依據申請專利範圍第9項所述之能量交換站，其中該AC及DC電力被發送至同一輸出，用以直接使用DC電力，以及透過一機上電池充電器間接地利用AC電力，對一 運輸工具之一電池充電。
  11. 依據申請專利範圍第1、2、3項中任一項所述之能量交換站，其中該DC電源包含一電力轉換器，用以發送一切換式DC電力。
  12. 依據申請專利範圍第1、2、3項中任一項所述之能量交換站，其中該開關之控制更係根據外部參數，諸如在至少一電力輸入處可取得之電力、及/或電動運輸工具在另外的電力輸出處所要求之電力。
  13. 依據申請專利範圍第1、2、3項中任一項所述之能量交換站，其中該開關之控制係根據一資料處理裝置之輸入進行，諸如一外部決策執行設備。
  14. 依據申請專利範圍第1、2、3項中任一項所述之能量交換站，被組構成控制一運輸工具之一機上充電器，特別是該機上充電器透過與該運輸工具之一資料通信連接之充電。
  15. 依據申請專利範圍第1、2、3項中任一項所述之能量交換站，包含一用於將運輸工具連接至輸出之連接器，該連接器被組構成用於AC及DC電力二者之傳輸。
  16. 依據申請專利範圍第1、2、3項中任一項所述之能量交換站，其中資料通信係在一用以交換AC及/或DC電力之連接器之至少一些接腳上執行，藉由將通信信號疊加於一電力交換之上。
  17. 依據申請專利範圍第1、2、3項中任一項所述之能量交換站，包含一電力連接器，被組構成用以： 在一運輸工具係以AC電力充電之時，透過該電力連接器之多個電力接觸點交換多相位AC電力；以及在以DC電力對一運輸工具充電之時，透過該電力連接器之至少二接觸點交換DC電力。
  18. 依據申請專利範圍第17項所述之用於至少一電動運輸工具之電池的能量交換站，其中DC電力之交換係透過二組接觸點進行，每一組均包含用於AC電力交換之至少一接觸點。
  19. 依據申請專利範圍第17項所述之能量交換站，其中資料通信係在一用以交換AC及/或DC電力之至少一些接腳上執行，例如藉由將通信信號疊加於一電力信號之上。
  20. 依據前述申請專利範圍第17項所述之能量交換站，其中該電力連接器包含至少一用於資料傳輸之連接。
  21. 依據前述申請專利範圍第17項所述之能量交換站，其中該電力連接器包含一對用於資料傳輸之連接器，當運輸工具被組構成AC充電之時，被組構成短路。
  22. 一種電動運輸工具，被組構成透過一依據前述申請專利範圍中任一項所述之用於至少一電動運輸工具之電池的能量交換站進行充電，該運輸工具包含：一電池：一機上充電器；一電力輸入，用於接收充電電力；一開關，用於將該電力輸入直接耦接至該電池或者透過該機上充電器耦接至該電池； 一控制器，用於控制該開關；資料通信裝置，用以將該運輸工具之適當充電協定傳送至該交換站。
  23. 依據申請專利範圍第22項之電動運輸工具，其中透過該運輸工具之該資料通信裝置以及該能量交換站致能存在AC或DC之判定，且其中該控制器被組構成將該電力輸入耦接至：該充電器，當判定電源存在一AC電力之時；以及耦接至該電池，當判定一DC電力存在該電力輸入處時。
  24. 一種用於對電動運輸工具之電池進行充電的方法，包含：判定一耦接至一電力輸出之運輸工具是否能夠被以一AC電壓及/或一DC電壓進行充電；從而將該電力輸出擇一切換至一AC電力輸入或一DC電力輸入。
  25. 依據申請專利範圍第24項之方法，其中該判定包含：當判定一機上充電器存在之時，將該電力輸出切換至該AC電力輸入，以及當判定無機上充電器存在之時，將該電力輸出切換至該DC電力輸入。
  26. 依據申請專利範圍第25項之方法，其中該判定包含： 當有一通往該電池的直接連接存在時，將該電力輸出切換至該DC電力輸入；當判定無法做出通往該電池的直接連接且判定存在一機上充電器之時，將該電力輸出切換至該AC電力輸入。
  27. 依據申請專利範圍第24至26項中任一項之方法，其中該切換之控制係根據一資料處理裝置之輸入進行，諸如一外部決策執行設備。
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