專利名稱：對(duì)車用電池充電的機(jī)械方法、相關(guān)系統(tǒng)和基礎(chǔ)設(shè)施的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明描述的方法、系統(tǒng)和基礎(chǔ)設(shè)施通常涉及對(duì)車輛(其可以是混合動(dòng)力車輛、 插電式混合動(dòng)力車輛或電動(dòng)車輛)的可再充電電池進(jìn)行充電。其更具體地涉及在車輛靜 止時(shí)，通過(guò)利用機(jī)械動(dòng)力使車輛的電動(dòng)牽引馬達(dá)的軸旋轉(zhuǎn)來(lái)對(duì)車輛的可再充電電池進(jìn)行充 電。
背景技術(shù)：
有很多關(guān)于電池充電方法的文獻(xiàn)報(bào)道。例如，美國(guó)專利No.6，310，464討論了用于 對(duì)電動(dòng)汽車的電池充電的裝置。該裝置包括電池充電控制器、電池充電器以及電池。在檢測(cè) 到電量不足(皿der-charge)的條件時(shí)，該裝置啟動(dòng)對(duì)電池充入預(yù)計(jì)量的電量的充電過(guò)程， 該預(yù)計(jì)量的電量取決于控制器檢測(cè)到的電量不足的程度。充電器將來(lái)自電網(wǎng)的外部供應(yīng)的 交流電力轉(zhuǎn)化為直流電力，并且輸出電信號(hào)以對(duì)電池充電。在充電控制器檢測(cè)到已經(jīng)達(dá)到 理論電量后，充電控 制器終止充電過(guò)程。 需要一種用于車輛的可再充電電池的新的電池充電方法。車輛可以是混合動(dòng)力車 輛、插電式混合動(dòng)力車輛或電動(dòng)車輛。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明描述的方法、系統(tǒng)和基礎(chǔ)設(shè)施通常涉及對(duì)車輛(其可以是混合動(dòng)力車輛、 插電式混合動(dòng)力車輛或電動(dòng)車輛)的可再充電電池進(jìn)行充電。其更具體地涉及在車輛靜止 時(shí)，通過(guò)利用機(jī)械動(dòng)力使車輛的電動(dòng)牽引馬達(dá)的軸旋轉(zhuǎn)來(lái)對(duì)車輛的可再充電電池充電。
本發(fā)明描述的方法提供了一種對(duì)車輛的可再充電電池進(jìn)行充電的方法。所述車輛 可以是混合動(dòng)力車輛、插電式混合動(dòng)力車輛或電動(dòng)車輛。該方法包括下列步驟(a)在車輛 靜止時(shí)，利用機(jī)械動(dòng)力來(lái)旋轉(zhuǎn)車輛的電動(dòng)牽引馬達(dá)的軸；(b)通過(guò)把電動(dòng)牽引馬達(dá)作為發(fā) 電機(jī)而將軸的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為電能；以及(c)將電能存儲(chǔ)在車輛的可再充電電池中。
本發(fā)明還描述了一種用于對(duì)車輛的可再充電電池進(jìn)行充電的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括 (a)車輛的可再充電電池；(b)車輛的電動(dòng)牽引馬達(dá)；以及(C)外部車輛接口，該外部車輛 接口被配置為在車輛靜止時(shí)利用機(jī)械動(dòng)力來(lái)旋轉(zhuǎn)車輛的電動(dòng)牽引馬達(dá)的軸。電動(dòng)牽引馬達(dá) 將軸的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為電力以對(duì)可再充電電池進(jìn)行充電。 另外，本發(fā)明還描述了對(duì)車輛的可再充電電池進(jìn)行充電的基礎(chǔ)設(shè)施。該基礎(chǔ)設(shè)施 包括一個(gè)或多個(gè)充電站。每個(gè)充電站包括外部車輛接口 ，該外部車輛接口被配置為在車輛 靜止時(shí)利用機(jī)械動(dòng)力來(lái)旋轉(zhuǎn)車輛的電動(dòng)牽引馬達(dá)的軸。電動(dòng)牽引馬達(dá)將軸的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為電 力以對(duì)可再充電電池進(jìn)行充電。
圖1示出由電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的類似于測(cè)功計(jì)的輥系統(tǒng)，該輥系統(tǒng)可以用于對(duì)車輛的 可再充電電池進(jìn)行機(jī)械再充電。 圖2示出由另一個(gè)車輛驅(qū)動(dòng)的伸長(zhǎng)的輥系統(tǒng)，該輥系統(tǒng)可以用于對(duì)車輛的可再充 電電池進(jìn)行機(jī)械再充電。
具體實(shí)施例方式
為了更徹底的理解本發(fā)明描述的方法、系統(tǒng)和基礎(chǔ)設(shè)施，下面的實(shí)施方式闡明許
多具體的細(xì)節(jié)，例如方法、參數(shù)、示例等。然而，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，這樣的描述不意圖作為對(duì)本發(fā) 明描述的方法、系統(tǒng)和基礎(chǔ)設(shè)施的范圍的限制，而意圖提供對(duì)可能變型的更好的理解。 本發(fā)明描述的方法、系統(tǒng)和基礎(chǔ)設(shè)施通常涉及對(duì)車輛(可以是混合動(dòng)力車輛、插 電式混合動(dòng)力或電動(dòng)車輛)的可再充電電池進(jìn)行充電。其更具體地涉及利用不包括將外部 供應(yīng)的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力、隨后輸出電信號(hào)以對(duì)電池進(jìn)行充電的方法對(duì)電池充電。
本發(fā)明描述的方法、系統(tǒng)和基礎(chǔ)設(shè)施典型地包括把車輛的(如汽車的、機(jī)車的、等 等)電動(dòng)牽引馬達(dá)用作發(fā)電機(jī)來(lái)產(chǎn)生電力。電動(dòng)牽引馬達(dá)用于為混合動(dòng)力車輛、插電式混 合動(dòng)力車輛和電動(dòng)車輛提供動(dòng)力。電動(dòng)牽引馬達(dá)可以利用車輛在駕駛中被減速時(shí)的再生制 動(dòng)原理對(duì)車輛的電池(如鈦酸鋰電池)進(jìn)行再充電。典型地，車輛的電動(dòng)牽引馬達(dá)在這樣 的制動(dòng)期間作為發(fā)電機(jī)工作，并且其電輸出被連接到電存儲(chǔ)設(shè)備(例如電池或電容器)。
在一些變型中，在車輛靜止時(shí)(即，車輛的部件可以是移動(dòng)的但是車輛本身是靜 止的)，盡管駕駛員或乘客可能在場(chǎng)，車輛的電動(dòng)牽引馬達(dá)用于對(duì)其電池進(jìn)行再充電。使用 機(jī)械動(dòng)力來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)車輛的電動(dòng)牽引馬達(dá)的軸。通過(guò)電動(dòng)牽引馬達(dá)將機(jī)械動(dòng)力轉(zhuǎn)換為電力，該 電力用于對(duì)車輛的電池進(jìn)行再充電。 在一些變型中，外部車輛接口用于將機(jī)械動(dòng)力傳送到電動(dòng)牽引馬達(dá)。外部車輛接 口被配置為在所述車輛靜止時(shí)利用機(jī)械動(dòng)力來(lái)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)牽引馬達(dá)的軸。電動(dòng)牽引馬達(dá)將軸 的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為電力以對(duì)車輛的可再充電電池進(jìn)行充電。這樣的接口的非限制示例包括下 列類似于由電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的測(cè)功計(jì)的輥系統(tǒng)(圖1);由另一個(gè)車輛驅(qū)動(dòng)該系統(tǒng)的伸長(zhǎng)的 輥系統(tǒng)(圖2);以及直接機(jī)械連接或連桿機(jī)構(gòu)(linkage)連接到電動(dòng)牽引馬達(dá)的軸。機(jī)械 連桿機(jī)構(gòu)可能能夠由單獨(dú)的馬達(dá)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。 在一些變型中，可以提供車輛電氣總線和控制系統(tǒng)以在發(fā)電機(jī)模式中切換和管理 電動(dòng)牽弓I馬達(dá)。控制系統(tǒng)可以包括而不限于下列內(nèi)部電子控制系統(tǒng)，監(jiān)控充電狀態(tài)并且補(bǔ) 償環(huán)境溫度；安全傳感器，監(jiān)控發(fā)電機(jī)和電池溫度；以及總線系統(tǒng)，向電池系統(tǒng)提供高安培 數(shù)電源(high amperage su卯ly)。在一些變型中，可能不需要監(jiān)控電池充電狀態(tài)的控制系 統(tǒng)或監(jiān)控發(fā)電機(jī)和/或電池溫度的安全傳感器。 在一些變型中，以由電池接受電荷的能力決定的速率對(duì)電池充電。根據(jù)電池類型， 選擇用于旋轉(zhuǎn)電動(dòng)牽引馬達(dá)的軸的機(jī)械動(dòng)力以實(shí)現(xiàn)合適的速率。 本發(fā)明描述的基礎(chǔ)設(shè)施提供一個(gè)或多個(gè)站，用于對(duì)車輛的電池充電而不需要將外 部供應(yīng)的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力以對(duì)電池充電。每個(gè)充電站包括外部車輛接口 (例如上 面描述的接口 )，該外部車輛接口被配置為在車輛靜止時(shí)利用機(jī)械動(dòng)力來(lái)旋轉(zhuǎn)車輛的電動(dòng)牽引馬達(dá)的軸。電動(dòng)牽引馬達(dá)將軸的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為電力以對(duì)電池充電。基礎(chǔ)設(shè)施可以包括兩個(gè)或更多個(gè)充電站，其中充電站的間距介于1英里到500英里之間。在一些變型中，兩個(gè)或更多個(gè)充電站的間距介于5英里到500英里之間。在一些變型中，充電站的間距介于10英里到500英里之間。 盡管已經(jīng)結(jié)合一些實(shí)施例描述了本發(fā)明描述的方法、系統(tǒng)和基礎(chǔ)設(shè)施，但是不意圖為限于在本文中闡明的特定形式。相反，本發(fā)明描述的方法、系統(tǒng)和基礎(chǔ)設(shè)施僅僅由權(quán)利要求書限定。另外，盡管可能看上去是結(jié)合特定變型或?qū)嵤├齺?lái)描述一個(gè)特征，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可以根據(jù)本發(fā)明描述的方法、系統(tǒng)和基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)所描述的變型或?qū)嵤├母鞣N特征進(jìn)行組合。 另外，盡管單獨(dú)地列出，但是多個(gè)裝置、元件或方法步驟可以由例如單個(gè)裝置或方法來(lái)具體實(shí)施。另外，盡管單獨(dú)的特征可以包括在不同的權(quán)利要求中，但是這些特征可以被有利地組合，并且這些特征被包含在不同的權(quán)利要求中不意味這些特征的組合是不可行的和/或不利的。此外，在一類權(quán)利要求中包含的特征不意味限制于該類中，相反，該特征可以同樣地適用于其它權(quán)利要求種類(視情況而定)。 在該文件中使用的術(shù)語(yǔ)和詞組及其變型，除非另外明確地說(shuō)明，否則應(yīng)該解釋為開(kāi)放式的而不是限制。作為前述的示例術(shù)語(yǔ)"包括"應(yīng)該理解為意味著"包括而不限于"等；術(shù)語(yǔ)"示例"或"一些變型"是用于提供所討論的項(xiàng)目的示例性實(shí)例，不是其窮舉或限制性的列表；以及形容詞例如"慣用的"、"傳統(tǒng)的"、"正常的"、"標(biāo)準(zhǔn)的"、"已知的"以及類似意思的術(shù)語(yǔ)，不應(yīng)該解釋為將描述的項(xiàng)目限制到給定時(shí)間段或自給定時(shí)間起可用的項(xiàng)目，而是應(yīng)該理解為包括現(xiàn)在或?qū)?lái)任何時(shí)候可用或已知的慣用的、傳統(tǒng)的、正常的、或標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)。同樣地，與連接詞"和"連系的一組項(xiàng)目不應(yīng)該理解為要求這些項(xiàng)目中的每一個(gè)存在于分組中，而是應(yīng)該理解為"和/或"(除非另外明確地說(shuō)明)。類似地，與連接詞"或"連系的一組項(xiàng)目不應(yīng)該理解為要求在該組中相互排斥，而是也應(yīng)該理解為"和/或"(除非另外明確地說(shuō)明)。另外，盡管本發(fā)明描述的方法、系統(tǒng)和基礎(chǔ)設(shè)施的項(xiàng)目、元件或組件可以被描述或要求為單數(shù)，但是復(fù)數(shù)也應(yīng)預(yù)期在其范圍之內(nèi)(除非明確地說(shuō)明限制為單數(shù))。在有些情況下，加寬的單詞和詞組例如"一個(gè)或多個(gè)"、"至少"、"但不限于"、"在一些變型中"或其它的類似詞組在一些實(shí)例中的存在不應(yīng)該理解為意指在可能不存在這樣的加寬的詞組的實(shí)例中意圖是或需要是變窄的情形。
權(quán)利要求
一種對(duì)車輛的可再充電電池進(jìn)行充電的方法，該方法包括(a)在所述車輛靜止時(shí)，利用機(jī)械動(dòng)力來(lái)旋轉(zhuǎn)所述車輛的電動(dòng)牽引馬達(dá)的軸；(b)通過(guò)把電動(dòng)牽引馬達(dá)用作發(fā)電機(jī)來(lái)將軸的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為電能；以及(c)將電能存儲(chǔ)在所述車輛的可再充電電池中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中由外部車輛接口提供所述機(jī)械動(dòng)力。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述外部車輛接口包括轉(zhuǎn)動(dòng)所述車輛的一個(gè)或多個(gè)輪 子的輥系統(tǒng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中由另一車輛的一個(gè)或多個(gè)輪子驅(qū)動(dòng)所述輥系統(tǒng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中當(dāng)所述外部車輛接口轉(zhuǎn)動(dòng)所述車輛的一個(gè)或多個(gè)輪子 時(shí)，所述車輛的一側(cè)被抬高。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述外部車輛接口包括連接到電動(dòng)牽引馬達(dá)的軸的機(jī) 械連桿結(jié)構(gòu)，該機(jī)械連桿結(jié)構(gòu)能夠被單獨(dú)的馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述外部車輛接口由從由渦輪壓縮空氣單元、飛輪、電 網(wǎng)和電池組成的群中選擇的外部源來(lái)提供動(dòng)力。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在發(fā)電機(jī)模式中用車輛電氣總線和控制系統(tǒng)來(lái)切換和 管理所述電動(dòng)牽引馬達(dá)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述車輛電氣總線和控制系統(tǒng)包括 內(nèi)部電子控制系統(tǒng)，監(jiān)控充電狀態(tài)并且補(bǔ)償環(huán)境溫度； 安全傳感器，監(jiān)控發(fā)電機(jī)和電池溫度；以及總線系統(tǒng)，向電池系統(tǒng)提供高安培數(shù)電源。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中以由電池接受電荷的能力決定的速率對(duì)電池進(jìn)行充 電，并且其中選擇機(jī)械動(dòng)力以實(shí)現(xiàn)該速率。
11. 一種用于對(duì)車輛的可再充電電池進(jìn)行充電的系統(tǒng)，包括(a) 所述車輛的可再充電電池；(b) 所述車輛的電動(dòng)牽引馬達(dá)；以及(C)外部車輛接口，被配置為在所述車輛靜止時(shí)利用機(jī)械動(dòng)力旋轉(zhuǎn)電動(dòng)牽引馬達(dá)的軸， 其中所述電動(dòng)牽引馬達(dá)將軸的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為電力以對(duì)可再充電電池進(jìn)行充電。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll的系統(tǒng)，其中所述外部車輛接口包括轉(zhuǎn)動(dòng)所述車輛的一個(gè)或多個(gè) 輪子的輥系統(tǒng)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中由另一車輛的一個(gè)或多個(gè)輪子驅(qū)動(dòng)所述輥系統(tǒng)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述外部車輛接口轉(zhuǎn)動(dòng)所述車輛的一個(gè)或多個(gè)輪 子時(shí)，所述車輛的一側(cè)被抬高。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中所述外部車輛接口包括到電動(dòng)牽引馬達(dá)的軸的機(jī)械 連桿機(jī)構(gòu)，該機(jī)械連桿機(jī)構(gòu)能夠被單獨(dú)的馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，還包括用于外部車輛接口的動(dòng)力源，所述動(dòng)力源由從由 渦輪壓縮空氣單元、飛輪、電網(wǎng)和電池組成的群中選擇。
17. 根據(jù)權(quán)利要求ll的系統(tǒng)，其中在發(fā)電機(jī)模式中用車輛電氣總線和控制系統(tǒng)來(lái)切換 和管理所述電動(dòng)牽引馬達(dá)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中所述車輛電氣總線和控制系統(tǒng)包括內(nèi)部電子控制系統(tǒng)，監(jiān)控充電狀態(tài)并且補(bǔ)償環(huán)境溫度； 安全傳感器，監(jiān)控發(fā)電機(jī)和電池溫度；以及 總線系統(tǒng)，向電池系統(tǒng)提供高安培數(shù)電源。
19. 一種用于對(duì)車輛的可再充電電池進(jìn)行充電的基礎(chǔ)設(shè)施，包括 一個(gè)或多個(gè)充電站，其中每個(gè)充電站包括外部車輛接口 ，被配置為在所述車輛靜止時(shí)利用機(jī)械動(dòng)力旋轉(zhuǎn)所述車輛的電動(dòng)牽引馬 達(dá)的軸，其中所述電動(dòng)牽引馬達(dá)將軸的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為電力以對(duì)可再充電電池進(jìn)行充電。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19的基礎(chǔ)設(shè)施，包括兩個(gè)或更多個(gè)充電站，其中所述充電站的間距 介于1英里到500英里之間。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20的基礎(chǔ)設(shè)施，包括兩個(gè)或更多個(gè)充電站，其中所述充電站的間距 介于5英里到500英里之間。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21的基礎(chǔ)設(shè)施，包括兩個(gè)或更多個(gè)充電站，其中所述充電站的間距 介于10英里到500英里之間。
全文摘要
本發(fā)明描述的方法、系統(tǒng)和基礎(chǔ)設(shè)施涉及對(duì)車輛的可再充電電池進(jìn)行充電。所描述的方法包括步驟(a)在所述車輛靜止時(shí)，利用機(jī)械能旋轉(zhuǎn)所述車輛的電動(dòng)牽引馬達(dá)的軸，(b)把電動(dòng)牽引馬達(dá)用作發(fā)電機(jī)來(lái)將旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為電能，以及(c)將電能存儲(chǔ)在所述車輛的可再充電電池中。所描述的用于對(duì)車輛的可再充電電池進(jìn)行充電的系統(tǒng)包括可再充電電池、電動(dòng)牽引馬達(dá)和外部車輛接口，所述外部車輛接口被配置為在所述車輛靜止時(shí)利用機(jī)械動(dòng)力旋轉(zhuǎn)電動(dòng)牽引馬達(dá)的軸。所描述的用于對(duì)車輛的可再充電電池進(jìn)行充電的基礎(chǔ)設(shè)施包括一個(gè)或多個(gè)充電站，每個(gè)站包括被配置為在所述車輛靜止時(shí)利用機(jī)械動(dòng)力來(lái)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)牽引馬達(dá)的軸的外部車輛接口。
文檔編號(hào)H02J7/00GK101730966SQ200880023836
公開(kāi)日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2008年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月4日
發(fā)明者A·J·戈奇爾, C·R·佩德拉扎, C·桑德博格 申請(qǐng)人:愛(ài)爾達(dá)納米公司