專利名稱：電力交換系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于管理設施(例如，住宅或建筑物)與車輛之間電力的交換的電力交換系統(tǒng)。
背景技術：
JP-A-2007-330083公開了一種用于執(zhí)行住宅與電動車輛之間的電力交換的電力交換系統(tǒng)。住宅配備有用于使車輛電池充電/放電的充電器/放電器和用于控制充電器/放電器的控制器?？刂破骺刂瞥潆娖?放電器，使得可以在電力比白天便宜的晚上對車輛電池充電。此外，控制器控制充電器/放電器，使得可以在電力斷供或短缺期間使車輛電池放電以對住宅供電。為了安全的目的，當用戶不在場時，控制器禁止充電器/放電器對車輛電池充電和放電。此外，控制器基于電池的目標能量和電池內(nèi)的剩余能量來控制充電器/ 放電器，使得住宅中的電器的功耗可以保持穩(wěn)定。在JP-A-2007-330083中公開的傳統(tǒng)系統(tǒng)中，由于車輛未配備有用于控制車輛電池的充電/放電的控制器，所以車輛側(cè)不可能使得住宅側(cè)響應于發(fā)生在車輛側(cè)的充電/放電請求而對車輛電池充電/放電。此外，如果住宅未配備有控制器，則無法使用傳統(tǒng)系統(tǒng)。即，僅當住宅配備有控制器和充電器/放電器時，傳統(tǒng)系統(tǒng)才可用于對車輛電池充電/放電。因此，傳統(tǒng)系統(tǒng)缺乏多功能性。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上內(nèi)容，本發(fā)明的目的是提供一種用于允許設施與車輛之間電力的交換的、具有通用接口的電力交換系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，電力交換系統(tǒng)管理設施的供電系統(tǒng)與車輛的電池之間電力的雙向交換。該電力交換系統(tǒng)包括設施側(cè)充電器/放電器，設置在所述設施中；車輛側(cè)充電器/放電器，設置在所述車輛中并耦合到所述設施側(cè)充電器/放電器以在所述供電系統(tǒng)與所述電池之間交換電力；以及車輛側(cè)控制器，設置在所述車輛中并被配置成接收關于所述電池的電池信息。所述車輛側(cè)控制器具有確定部和設置部。所述確定部確定所述設施是否配備有控制所述供電系統(tǒng)中的配電的設施側(cè)控制器。所述設置部基于所述確定部的確定結果來設置所述設施側(cè)控制器和所述車輛側(cè)控制器中的一個作為電力命令中心。所述電力命令中心基于所述電池信息和關于所述供電系統(tǒng)的設施側(cè)信息命令所述設施側(cè)充電器/ 放電器和所述車輛側(cè)充電器/放電器中的一個對電池進行充電/放電。


根據(jù)以下描述和附圖，以上和其它目的、特征和優(yōu)點將變得更明顯，在附圖中，用相同的附圖標記表示相同的元件。在附圖中圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電力交換系統(tǒng)的圖；圖2是示出了根據(jù)該實施例的電力交換系統(tǒng)的詳細視圖的圖；圖3是示出了初級充電器/放電器和次級充電器/放電器的電力轉(zhuǎn)換模式的圖；圖4是示出了當在住宅與車輛之間交換電力時由車輛電子控制單元(ECU)執(zhí)行的處理的圖；圖5是示出了車輛E⑶的操作模式的圖；圖6是示出了在圖5的第一操作模式中住宅和車輛的每個功能的圖；圖7是示出了在圖4的步驟S130(S140)處執(zhí)行的處理的圖；圖8是示出了在圖5的第二操作模式中住宅和車輛的每個功能的圖；以及圖9是示出了在圖4的步驟S150處執(zhí)行的處理的圖。
具體實施例方式下面參照圖1至3描述根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電力交換系統(tǒng)。如圖1和2所示，電力交換系統(tǒng)管理設施100與車輛200之間電力的交換。例如， 設施100可以是典型住宅(下文中稱作“住宅100”)。住宅100配備有配電盤110、家用電器120、光伏單元130、主電池140、初級充電器/放電器150、住宅側(cè)控制器160、以及通信模塊 170。配電盤110將從電線111供應的商用電(S卩，AC電)分配給家用電器120等。例如，家用電器120可以包括電熱水器121、家用空調(diào)122、冰箱123、電視機IM和照明設備 125。例如，電熱水器121可以是作為日本的Kansai電力公司的注冊商標的“EcoCute”。 “EcoCute”是高能效電熱泵，并且使用從空氣中提取的熱來加熱水。EcoCute使用二氧化碳 (CO2)作為制冷劑。光伏單元130通過使用太陽能電池將太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能來發(fā)電(即，DC電)。 由光伏單元130生成的DC電通過電力調(diào)節(jié)器131轉(zhuǎn)換成AC電，然后將AC電供應給家用電器120。此外，由光伏單元130生成的DC電可以通過電力調(diào)節(jié)器131供應給主電池140，而不轉(zhuǎn)換成AC電?？梢酝ㄟ^存儲在主電池140中的DC電使照明設備125發(fā)光。不僅可以通過來自配電盤110的商用電而且可以通過存儲在主電池140中的DC電來激活電熱水器 121。AC/DC電力轉(zhuǎn)換器151連接在住宅側(cè)AC電力線(即，AC總線)與住宅側(cè)DC電力線 (艮P，DC總線)之間，使得可以在AC電力線與DC電力線之間交換電力。為了利用車輛200的次級充電器/放電器230交換電力，初級充電器/放電器150 在從住宅100向車輛200供應電力(商用電、生成的電力(AC電)、存儲在主電池140中的 DC電)時或在從車輛200向住宅100供應電力時執(zhí)行電力轉(zhuǎn)換。當從住宅100向車輛200供應電力時，初級充電器/放電器150按照以下方式執(zhí)行電力轉(zhuǎn)換。例如，初級充電器/放電器150可以具有圖3所示的充電/放電模式CMl-CMll 中的至少一個。在第一模式CMl (正常充電)中，初級充電器/放電器150將商用電提供給車輛200而不進行轉(zhuǎn)換。在第二模式CM2(快速DC充電)中，初級充電器/放電器150將商用電轉(zhuǎn)換成DC電并將DC電提供給車輛200。在第三模式CM3(快速AC充電)中，初級充電器/放電器150將商用電提供給車輛200而不進行轉(zhuǎn)換。在第四模式CM4(無接觸充電)中，初級充電器/放電器150將商用電轉(zhuǎn)換成高頻(HF)電并且通過感應充電方法將 HF電提供給車輛200。在第九模式CM9(來自DC電源的雙向DC充電α)中，初級充電器/ 放電器150對存儲在主電池140中的DC電進行DC-DC轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換后的DC電提供給車輛 200。在第十模式CMlO(來自DC電源的雙向DC充電β)中，初級充電器/放電器150將存儲在主電池140中的DC電提供給車輛200而不進行轉(zhuǎn)換。在第十一模式CMll (來自DC電源的雙向無接觸充電)中，初級充電器/放電器150將存儲在主電池140中的DC電轉(zhuǎn)換成 HF電并且通過感應充電方法將HF電提供給車輛200。第五至第八模式CM5-CM8用于雙向充電并對應于各個模式CM1-CM4。當從車輛200向住宅100供應電力時，初級充電器/放電器150使用雙向充電模式CM5-CM11中的至少一個并且按照與當從住宅100向車輛200供應電力時相比相反的方式執(zhí)行電力轉(zhuǎn)換。住宅側(cè)控制器160有效地控制電熱水器121、光伏單元130和初級充電器/放電器150，使得可以經(jīng)濟地執(zhí)行電力交換以滿足用戶的需要。住宅側(cè)控制器160控制如稍后詳細描述的供電系統(tǒng)100Α中的配電。住宅側(cè)控制器160通過局域網(wǎng)(LAN)連接到家用電器 120、光伏單元130、主電池140、初級充電器/放電器150和通信模塊170，使得可以構建所謂的住宅能量管理系統(tǒng)(HEMS)。配電盤110、光伏單元130、主電池140和住宅側(cè)控制器160構建用于向住宅100 和車輛200供應電力的供電系統(tǒng)100A。家用電器120用作通過從供電系統(tǒng)100A供應的電力激活的電負載。通信模塊170通過有線或無線連接與車輛200的通信模塊240通信以與通信模塊 240交換關于住宅100和車輛200的信息。在有線連接的情況下，通信模塊170可以通過信號線(例如通過電力線通信(PLC)、控制器局域網(wǎng)絡(CAN)通信或控制導頻通信)與通信模塊240通信。在無線通信的情況下，通信模塊170能夠與通信模塊240直接無線通信或通過路由器或服務器與通信模塊240間接無線通信，該路由器或服務器通過例如3G無線通信、Wi-Fi通信、紫蜂(ZigBee)通信、藍牙通信或?qū)Ｓ枚坛掏ㄐ?DSRC)的第三方來運行。例如，車輛200可以是混合動力車。車輛200使用引擎和電動發(fā)電機(MG) 222作為電源以移動車輛200。車輛200設置有電池210、12V電池211、車載裝置220、次級充電器 /放電器230、以及通信模塊M0。電池210是定額為高電壓(例如，200伏特)的蓄電池。12V電池211是定額為12 伏特的典型車輛電池。例如，車載裝置220可以包括車輛空調(diào)221、電動發(fā)電機222、供電電子控制單元(E⑶)223、輸入部224、車輛E⑶225、以及防盜止動器226。車輛空調(diào)221(主要是制冷循環(huán)中的壓縮機)和電動發(fā)電機222連接到電池210并通過電池210加電。從電池210向電動發(fā)電機222供應電力并且電動發(fā)電機222用作馬達以移動車輛200。此外，電動發(fā)電機222通過車輛200的方向盤旋轉(zhuǎn)而驅(qū)動，并且用作發(fā)電機以在車輛200的減速期間生成電力。由電動發(fā)電機222生成的電力存儲在電池210中。車輛空調(diào)221 (主要是風扇)、供電E⑶223、輸入部224、車輛E⑶225和防盜止動器2 連接到12V電池并通過12V電池211加電。此外，在點火期間和充電/放電期間將電負載施加到12V電池211。輸入部2M是輸入接口，通過該輸入接口用戶可以輸入包括對電池210充電的充電請求、行進路線和預先空氣調(diào)節(jié)時間表的信息。例如，輸入部2M可以被設置為專用輸入面板(人機界面=HMI)、導航系統(tǒng)的顯示器、或車輛空調(diào)221的面板。車輛E⑶225用作車輛側(cè)控制器并控制引擎、電動發(fā)電機222、車輛空調(diào)221和防盜止動器226。DC/DC電力轉(zhuǎn)換器231連接在電池210的第一 DC電力線(S卩，高電壓DC總線)與12V電池211的第二 DC電力線(即，12V DC總線)之間，使得可以在第一 DC電力線與第二 DC電力線之間交換電力。為了利用住宅100的初級充電器/放電器150交換電力，次級充電器/放電器230 在從車輛200向住宅100供應電力(存儲在電池210中的DC電)時或在從住宅100向車輛200供應電力時執(zhí)行電力轉(zhuǎn)換。當從住宅100向車輛200供應電力時，次級充電器/放電器230按照以下方式執(zhí)行電力轉(zhuǎn)換。例如，次級充電器/放電器230可以具有圖3所示的充電/放電模式CMl-CMll 中的至少一個。在第一模式CMl中，次級充電器/放電器230將從住宅100接收到的商用電轉(zhuǎn)換成DC電并且將DC電提供給車輛200。在第二模式CM2中，次級充電器/放電器230 從住宅100接收住宅100的初級充電器/放電器150將商用電轉(zhuǎn)換成的DC電并將DC電提供給車輛200而不進行轉(zhuǎn)換。在第三模式CM3中，次級充電器/放電器230將從住宅100接收到的商用電轉(zhuǎn)換成DC電并將DC電提供給車輛200。在第四模式CM4中，次級充電器/放電器230從住宅100接收住宅100的初級充電器/放電器150將商用電轉(zhuǎn)換成的高頻(HF) 電，將HF電轉(zhuǎn)換成DC電，然后將DC電提供給車輛200。在第九模式CM9中，次級充電器/ 放電器230從住宅100接收存儲在住宅100的主電池140中的DC電并且將DC電提供給車輛200而不進行轉(zhuǎn)換。在第十模式CMlO中，次級充電器/放電器230從住宅100接收存儲在住宅100的主電池140中的DC電，對DC電進行DC-DC轉(zhuǎn)換，并且將轉(zhuǎn)換后的DC電提供給車輛200。在第十一模式CMll中，次級充電器/放電器230從住宅100接收住宅100的初級充電器/放電器150將存儲在住宅100的主電池140中的DC電轉(zhuǎn)換成的HF電，將HF 電轉(zhuǎn)換成DC電，然后將DC電提供給車輛200。第五至第八模式CM5-CM8用于雙向充電并對應于各個模式CM1-CM4。當從車輛200向住宅100供應電力時，次級充電器/放電器230 使用雙向充電模式CM5-CM11中的至少一個并且按照與當從住宅100向車輛200供應電力時相比相反的方式執(zhí)行電力轉(zhuǎn)換。以與住宅100的通信模塊170相同的方式配置通信模塊M0，并且通信模塊240通過有線或無線連接與通信模塊170通信以便與通信模塊170交換關于住宅100和車輛200 的信息。當在住宅100與車輛200之間交換電力時，初級充電器/放電器150和次級充電器/放電器230通過電力交換線300連接。例如，電力交換線300可以是諸如電纜的有線信道或諸如通過感應充電方法產(chǎn)生的無線信道。下面還參照圖4至9詳細描述了住宅100與車輛200之間的電力交換。圖4是示出了當車輛E⑶225中發(fā)生中斷時由車輛E⑶225執(zhí)行的控制處理的流程圖。在SlOO處控制處理開始，其中車輛E⑶225確定住宅100和車輛200是否通過電力交換線300連接。如果車輛ECU 225確定住宅100和車輛200通過電力交換線300連接 (對應于在SlOO處為是)，則控制處理進行到Sl 10。在Sl 10處，車輛E⑶225確定車輛E⑶ 225的操作模式是第一模式OMl還是第二模式0M2。使用第一模式OMl以輸出用于使電池 210充電經(jīng)過預定目標時間到預定目標能量水平的第一命令。另一方面，使用第二模式0M2以輸出用于以諸如功率、電壓或電流的預定物理值對電池210充電的第二命令。如果車輛 E⑶225確定操作模式是第一模式OMl (對應于在SllO處為是)，則控制處理進行到S120。 相反地，如果車輛ECU 225確定操作模式是第二模式0M2 (對應于在SllO處為否)，則控制處理進行到S150。在S120處，車輛E⑶225通過確定是否存在與住宅100的HEMS的通信來確定住宅100是否配備有住宅側(cè)控制器160。如果車輛ECU 225確定住宅100配備有住宅側(cè)控制器160(對應于在S120處為是)，則控制處理進行到S130。相反地，如果車輛E⑶225確定住宅100未配備有住宅側(cè)控制器160(對應于在S120處為否)，則控制處理進行到S140。根據(jù)該實施例，住宅100和車輛200通過使用通信模塊170、240相互交換信息。 因此，在S120處，車輛E⑶225確定存在與HEMS的通信，并且控制處理進行到S130。相反地，假定住宅100未配備有住宅側(cè)控制器160，例如車輛200通過在用于商用電的住宅100 的典型插座中插入的電力交換線300連接到住宅100。在這樣的情況下，車輛E⑶225無法確認存在與HEMS的通信。因此，在S120處，車輛E⑶225確定不存在與HEMS的通信，并且控制處理進行到S140。以這種方式，當車輛E⑶225執(zhí)行步驟S120時，車輛E⑶225用作用于確定住宅 100是否配備有住宅側(cè)控制器160的確定部。如后所述，當車輛ECU 225執(zhí)行步驟S130或 S140時，車輛E⑶225用作設置部，該設置部用于設置住宅側(cè)控制器160和車輛E⑶225中的一個作為電力命令中心IA或1B。在S130 (圖5中模式OMl、具有HEMS)處，車輛E⑶225設置住宅側(cè)控制器160作為電力命令中心1A。在此情況下，住宅側(cè)控制器160從HMI信息獲取部2獲取充電請求，包括目標能量水平SOCtarget和目標完成時間khedule。然后，住宅側(cè)控制器160基于充電請求創(chuàng)建充電/放電計劃Pcom (t)。然后，住宅側(cè)控制器160命令初級充電器/放電器150 和次級充電器/放電器230中的一個根據(jù)充電/放電計劃Pcom⑴對電池210進行充電/ 放電，使得電池210可以充電經(jīng)過目標完成時間khedule到目標能量水平SOCtarget。在S140 (圖5中模式0M1、沒有HEMS)處，車輛ECU 225設置車輛ECU 225本身作為電力命令中心IA。在此情況下，車輛E⑶225從HMI信息獲取部2獲取充電請求，包括目標能量水平SOCtarget和目標完成時間khedule。然后，車輛E⑶225基于充電請求創(chuàng)建充電/放電計劃Pcom(t)。然后，車輛ECU 225命令初級充電器/放電器150和次級充電器/放電器230中的一個根據(jù)充電/放電計劃Pcom(t)對電池210進行充電/放電，使得電池210可以充電經(jīng)過目標完成時間khedule到目標能量水平SOCtarget。在S150(圖5中的模式0M2)處，車輛E⑶225設置車輛E⑶225本身作為電力命令中心1B。在此情況下，車輛ECU 225命令初級充電器/放電器150和次級充電器/放電器230中的一個以功率Pcom對電池210進行充電/放電。下面詳細描述了步驟S130、S140和S150。首先，參照圖6和7描述步驟S130。圖6是示出了在步驟S130處的住宅100和車輛200的每個功能的圖。圖7示出了在S130處執(zhí)行的第一充電/放電處理。如上所述，當設置第一模式OMl作為操作模式并且住宅100配備有HEMS時，執(zhí)行步驟S130。在此情況下，電力命令中心IA被設置到住宅側(cè)控制器160。此外，HEMS信息獲取部10被設置到住宅側(cè)控制器160。車輛充電/放電控制器20和電池信息獲取部21被設置到車輛ECU 225。用于存儲初級充電器/放電器150的轉(zhuǎn)換定額PVImax的第一信息存儲器11被設置到初級充電器/放電器150。用于存儲次級充電器/放電器230的轉(zhuǎn)換定額 PVImax的第二信息存儲器22被設置到次級充電器/放電器230。HEMS信息獲取部10獲取住宅側(cè)電力信息。住宅側(cè)電力信息包括可充電電力WHin、 可放電電力WHout、每個供應電力(例如，商用電、光伏電力、以及電池電力)的功率分布 Pl (t) -Pn (t)、每個供應電力的花費(cost)分布Cl (t) -Cn (t)、負載分布LoadH(t)、以及連接到初級充電器/放電器150的供電系統(tǒng)100A的供電信息PINF?？沙潆婋娏Hin和可放電電力WHout取決于供電系統(tǒng)100A和線纜電容。例如，當供電系統(tǒng)100A的電源是商用AC 系統(tǒng)時，供電信息PINF可以包括電壓V、電流I和頻率F。相反地，當供電系統(tǒng)100A的電源是DC電源時，供電信息PINF可以包括電壓VBl和電流IBl。車輛充電/放電控制器20從電池信息獲取部21接收電池信息。電池信息可以包括電池210的充電狀態(tài)(SOC)、可充電電力WBin、可放電電力WBout、溫度Thermal、電壓VB、 以及電流IB。此外，車輛充電/放電控制器20接收車輛負載分布預測LoadV(t)作為車輛負載預測信息。車輛負載分布預測LoadV(t)隨著由車輛的時鐘指示的時間而改變。先前描述的行進路線和預先空氣調(diào)節(jié)時間表可以包括在負載分布預測LoadV(t)中。電力命令中心IA從HMI信息獲取部2讀取由用戶輸入的充電請求，即目標能量水平SOCtarget和目標完成時間khedule。用戶通過輸入部2 將充電請求輸入HMI信息獲取部2。HMI信息獲取部2被設置到住宅100和車輛200中的至少一個。電力命令中心 IA在每次更新充電請求時讀取充電請求。因此，電力命令中心IA可以使用最新的充電請求。根據(jù)該實施例，由用戶輸入的目標能量水平SOCtarget表示要充入電池210的電力的量 [kffh]與電池210的滿容量之比?；蛘?，用戶可以輸入要充入電池210的具體電力值[kWh] 而不是輸入目標能量水平SOCtarget。具體電力值對應于圖5中示出的并且后面描述的目標能量電力Ecom。在此情況下，可以如下計算目標能量水平SOCtarget =SOCtarget =(輸入的電力值/電池滿容量)+當前電池S0C。以這種方式，即使當用戶輸入除了目標能量水平SOCtarget之外的值時，也可以基于輸入的值來計算目標能量水平SOCtarget。如果未更新充電請求，則電力命令中心IA使用默認值。能夠以預定間隔(例如， 一周)改變默認值。或者，如果未更新充電請求，則電力命令中心IA可以使用前一充電請求。另外，電力命令中心IA讀取初級充電器/放電器150和次級充電器/放電器230中的每個的轉(zhuǎn)換定額PVImax。轉(zhuǎn)換定額PVI表示初級充電器/放電器150和次級充電器/放電器230中的每個的最大操作功率、最大操作電壓和最大操作電流。然后，電力命令中心IA基于以上信息創(chuàng)建充電/放電計劃Pcom(t)，并且命令初級充電器/放電器150和次級充電器/放電器230根據(jù)充電/放電計劃Pcom⑴對電池 210進行充電/放電，使得電池210可以充電經(jīng)過目標完成時間khedule到目標能量水平 SOCtarget0雖然附圖中未示出，但是例如當更新行進路線和預先空氣調(diào)節(jié)時間表時，車輛負載分布預測LoadV(t)被設置到車輛充電/放電控制器20。同樣地，例如當更新電熱水器 121的操作時間表時，負載分布LoadH(t)被設置到HEMS信息獲取部10。下面參照圖7描述了由電力命令中心IA在S130處執(zhí)行的第一充電/放電處理。在S1310處第一充電/放電處理開始，其中電力命令中心IA從HEMS信息獲取部10和車輛充電/放電控制器20讀取信息(S卩，電池信息、負載分布預測、以及住宅側(cè)電力信息)。然后，第一充電/放電處理進行到S1320，其中電力命令中心IA計算電池210的當前能量Ereal和住宅100與車輛200之間的最大可交換功率Pmax。通過下式來計算當前能量Ereal Ereal = EfullXSOC ... (1)在式(1)中，Efull表示電池210的滿容量并以kWh為單位。SOC包括在電池信息之中并且表示當前能量Ereal與滿容量Efull之比。通過下式給出住宅100與車輛200之間的可充電電力Win Win = min(WBin, WHout) . . . (2)注意，“min(WBin，WHout)”表示W(wǎng)Bin和WHout中的較小者。即，可充電電力Win 被給出為車輛側(cè)可充電電力WBin和住宅側(cè)可放電電力WHout中的較小者。通過下式給出住宅100與車輛200之間的可放電電力Wout Wout = min (WBout, WHin)…(3)即，可放電電力Wout被給出為車輛側(cè)可放電電力WHout和住宅側(cè)可充電電力WHin 中的較小者。通過下式給出最大可交換功率Pmax Pmax = min (Win, Wout) ... (4)S卩，最大可交換功率Pmax被給出為可充電電力Win和可放電電力Wout中的較小
者ο然后，第一充電/放電處理進行到S1330，其中電力命令中心IA確定由用戶輸入到 HMI信息獲取部2的充電請求是否更新。如前所述，充電請求包括目標能量水平SOCtarget 和目標完成時間&&(11116。如果充電請求更新(對應于在S1330處為是)，則第一充電/ 放電處理進行到S1340。在S1340處，電力命令中心IA讀取目標能量水平SOCtarget和目標完成時間khedule并如下計算充電時間Ttimedate Ttimedate = Schedule-Treal …(5)在式(5)中，Treal表示當前時間。然后，第一充電/放電處理進行到S1350，其中電力命令中心IA確定充電時間 Ttimedate是否等于或大于估計的需要時間T以確定電池210是否可以充電經(jīng)過目標完成時間khedule到目標能量水平SOCtarget。如下計算估計的需要時間T :Etarget = EfullXSOCtarget ... (6)T= (Etarget-Ereal)/Pmax …(7)在式(6)中，Karget表示最小目標充電量。注意，如果初級充電器/放電器150 和次級充電器/放電器230中的每個的轉(zhuǎn)換定額小于最大可交換功率Pmax，則通過將轉(zhuǎn)換定額替代式(7)中最大可交換功率Pmax來計算估計的需要時間T。如果充電時間Ttimedate小于估計的需要時間T，則電力命令中心IA確定電池 210不可能充電經(jīng)過目標完成時間khedule到目標能量水平SOCtarget (對應于在S1350 處為否)，并且第一充電/放電處理進行到S1360。在S1360處，電力命令中心IA將錯誤返回到S1330。相反地，如果充電時間Ttimedate等于或大于估計的需要時間T，則電力命令中心IA確定電池210可以充電經(jīng)過目標完成時間khedule到目標能量水平SOCtarget (對應于在S1350處為是)，并且第一充電/放電處理進行到S1380。如果充電請求未更新(對應于在S1330處為否)，則第一充電/放電處理進行到 S1370。在S1370處，電力命令中心IA使用默認目標能量水平SOCtarget來計算最小目標充電值target。例如，默認目標能量水平SOCtarget可被設置成80%?；蛘?，電力命令中心IA可以使用前一目標能量水平SOCtarget來計算最小目標充電值target。在步驟S1380處，電力命令中心IA如下計算目標能量電力Ecom Ecom = Etarget-Ereal ... (8)然后，第一充電/放電處理進行到S1390，其中電力命令中心IA如下計算可放電能量下限Emin EN = Etarget-PmaxX (Schedule-Treal) ... (9)EL = EfullXS0C20% . . . (10)Emin = max (EN, EL) . . . (11)在式(10)中，S0C20%表示用于防止電池140、210老化(degradation)的最小SOC 水平。最小SOC水平不限于20%。根據(jù)式(1)，可放電下限Emin被給出為EN和EL中的較大者。然后，第一充電/放電處理進行到S1392，其中電力命令中心IA如下計算可充電上限 Emax Emax = EfullXS0C90% . . . (12)在式(10)中，S0C90%表示用于防止電池140、210老化的最大SOC水平。最大SOC 水平不限于90%。然后，第一充電/放電處理進行到S1394，其中電力命令中心IA在最大可交換功率 Pmax、可充電能量上限Emax和可放電能量下限Emin內(nèi)創(chuàng)建充電/放電計劃Pcom(t)。例如，可以基于花費分布Cl (t) -Cn (t)和負載分布LoadH (t)來創(chuàng)建充電/放電計劃Pcom (t)， 使得可以在電力較便宜的晚上對電池210集中充電。又例如，能夠以將住宅100的光伏單元130所生成的電力臨時存儲在車輛200的電池210中以便稍后使用電力的方式來創(chuàng)建充電/放電計劃Pcom(t)。又例如，能夠以如下方式創(chuàng)建充電/放電計劃Pcom(t)當家用電器120的負載增加到供電系統(tǒng)100A的供電能力以上時存儲在電池210中的電力提供給住宅100，并且然后當家用電器120的負載減小到供電系統(tǒng)100A的供電能力以下時對電池 210充電。然后，第一充電/放電處理進行到S1396，其中電力命令中心IA將充電/放電計劃Pcom (t)輸出到初級充電器/放電器150和次級充電器/放電器230，并且基于充電/放電計劃Pcom(t)來控制初級充電器/放電器150和次級充電器/放電器230。根據(jù)該實施例，充電/放電計劃包括隨時間改變的功率值Pcom(t)。或者，充電/放電計劃可以包括隨時間改變的電壓值Vcom(t)或隨時間改變的電流值Icom(t)。初級充電器/放電器150和次級充電器/放電器230中的每個的電壓和電流被監(jiān)視并控制為目標值。當初級充電器/ 放電器150和次級充電器/放電器230是快速充電器/放電器時，監(jiān)視初級充電器/放電器150和次級充電器/放電器230中的一個，并且控制初級充電器/放電器150和次級充電器/放電器230中的另一個。
在逆電力流動的情況下，即當從車輛200向住宅100供應電力時，通過監(jiān)視AC總線的電壓V、電流I和頻率F來控制初級充電器/放電器150。在此情況下，如果初級充電器/放電器150連接到DC總線，則通過監(jiān)視DC總線的電壓VBl和電流IBl來控制初級充電器/放電器150。接下來，下面描述了在S140處由電力命令中心IA執(zhí)行的第二充電/放電處理。如前所述，當設置第一模式OMl作為操作模式并且住宅100未配備有HEMS時，執(zhí)行步驟S140。 在此情況下，車輛E⑶225用作電力命令中心1A。在S140處由電力命令中心IA執(zhí)行的第二充電/放電處理幾乎與圖7所示的在S130處由電力命令中心IA執(zhí)行的第一充電/放電處理相同。然而，由于住宅100未配備有HEMS，所以電力命令中心IA無法從HEMS信息獲取部10接收住宅側(cè)電力信息(例如，花費分布Cl (t)-Cn(t))。因此，電力命令中心IA通過使用默認住宅側(cè)電力信息來創(chuàng)建充電/放電計劃Pcom(t)?？梢酝ㄟ^HMI信息獲取部2來修改默認住宅側(cè)電力信息?；蛘撸赟140處，電力命令中心IA可以立刻開始以默認值將電池210充電到其滿容量。在此情況下，例如，電力命令中心IA可以以恒定電流對電池210充電，直到將電池 210充電到預定SOC水平，并且然后當將電池210充電到預定SOC水平時，電力命令中心IA 能夠以恒定電壓對電池210充電。最后，參照圖8和9描述步驟S150。圖8是示出了在步驟S150處住宅100和車輛 200的每個功能的圖。圖9示出了在S150處執(zhí)行的第三充電/放電處理。如前所述，當設置第二模式0M2作為操作模式而不管住宅100是否配備有HEMS時，執(zhí)行步驟S150。在此情況下，電力命令中心IB設置到車輛E⑶225。如通過比較圖6和圖8可見，圖6與圖8之間的區(qū)別在于電力命令中心IB從電池信息獲取部21接收直接充電/放電請求Preq、Vreq或Ireq。直接充電/放電請求Preq、 Vreq或Ireq包括在電池信息中。直接充電/放電請求I^req表示功率值，直接充電/放電請求Vreq表示電壓值，并且直接充電/放電請求Ireq表示電流值。根據(jù)該實施例，假定電力命令中心IB接收表示功率值的直接充電/放電請求ft~eq。電池信息獲取部21在每次滿足預定條件時將直接充電/放電請求輸出到電力命令中心1B。例如，電池信息獲取部21可以具有測量時間的定時器功能、對電池210的充電次數(shù)計數(shù)的計數(shù)功能、或計算電池210中的功率的積分的積分功能。在此情況下，當測量的時間達到預定時間(例如，一個月)時，當計數(shù)的數(shù)目達到預定數(shù)目時，或當計算的功率積分達到預定值時，可以滿足預定條件。如通過比較圖7和圖9可見，由電力命令中心IB在S150處執(zhí)行的第三充電/放電處理與由電力命令中心IA在S130處執(zhí)行的第一充電/放電處理的區(qū)別在于第三充電/ 放電處理具有步驟S1510和S1520，分別替代步驟S1394和步驟S1396。在步驟S1510處，電力命令中心IB從電池信息獲取部21接收包括直接充電/放電請求I^req的電池信息。然后，在S1520處，電力命令中心IB在最大可交換功率Pmax、可充電能量上限Emax和可放電能量下限Emin內(nèi)，基于直接充電/放電請求I^req來創(chuàng)建命令功率值Pcom。當電力命令中心IB從電池信息獲取部21接收直接充電/放電請求Vreq或 Ireq時，電力命令中心IB可以創(chuàng)建命令電壓值Vcom或命令電流值Icom。此外，在S1520 處，電力命令中心IB將命令功率值Pcom發(fā)送到初級充電器/放電器150和次級充電器/放電器230，使得初級充電器/放電器150和次級充電器/放電器230能夠以命令功率值 Pcom對電池210充電。因此，以通過命令功率值Pcom指示的恒定功率對電池210充電。如上所述，由電力命令中心IB發(fā)送的命令值表示物理值。替代命令值，電力命令中心IB可以發(fā)送指示物理值類型(即，功率、電壓或電流)的第一標志Reqf和指示通過第一標志Reqf 指示的物理值類型的值的第二標志ReqValue。S卩，使用第二模式0M2來直接控制電池210的充電/放電狀況。具體地，在第二模式0M2中，諸如電池210的功率(W)、電壓(V)或電流㈧的當前物理值被控制成目標值 (即，PconuVcom或Icom)。例如，可以使用模式0M2來以恒定物理值對電池210進行充電或放電。相反地，使用第一模式OMl以使電池210充電或放電經(jīng)過預定時間到預定水平。具體地，在第一模式OMl中，控制充入電池210的功率對預定時間的積分(瓦特-小時，Wh)。 因此，諸如電池210的功率(W)、電壓(V)或電流㈧的當前物理值基于充電/放電計劃 Pcom(t)隨時間改變。能夠以定期間隔執(zhí)行第二模式0M2以評估電池210的性能(例如，滿容量、老化程度)。例如，可以在每次經(jīng)過了預定時間或電池210的充電次數(shù)達到預定數(shù)目時，執(zhí)行第二模式0M2。例如，可以如下評估電池210。首先，使電池210完全放電，并且將完全放電電池 210的電壓設置為零點(S0C = 0%)。然后，以恒定電流將電池210滿充電。然后，將滿充電電池210的電壓設置為滿點。然后，基于零點與滿點之間的差來評估電池210的當前滿容量。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的該實施例，當電池210充電經(jīng)過目標完成時間khedule 到目標能量水平SOCtarget時(S卩，當電池210充電經(jīng)過目標完成時間khedule充入目標能量電力Ecom時)，車輛ECU 225的確定部(S120)確定住宅100是否配備有住宅側(cè)控制器160(HEMQ。然后，車輛E⑶225的設置部(S130、S140)基于確定部的確定結果，設置住宅側(cè)控制器160和車輛ECU 225中的一個作為電力命令中心1A。然后，電力命令中心IA命令初級充電器/放電器150和次級充電器/放電器230中的一個對電池210進行充電/放電。在這種方法中，不管住宅100是否配備有住宅側(cè)控制器160，一定可以通過從住宅100 供應的電力對車輛200的電池210充電，并且可以根據(jù)需要從車輛200向住宅100供應電力。具體地，當在住宅100配備有住宅側(cè)控制器160的情況下電池210充電經(jīng)過目標完成時間khedule到目標能量水平SOCtarget時(S卩，當電池210充電經(jīng)過目標完成時間 Schedule充入目標能量電力Ecom時)，住宅側(cè)控制器160用作電力命令中心1A。因此，在住宅側(cè)控制器160的主動的情況下，可以實現(xiàn)住宅100的供電系統(tǒng)100A與車輛200的電池 210之間的完全電力交換控制。相反地，當在住宅100未配備有住宅側(cè)控制器160的情況下電池210充電經(jīng)過目標完成時間khedule到目標能量水平SOCtarget時(S卩，當電池210充電經(jīng)過目標完成時間khedule充入目標能量電力Ecom時)，車輛E⑶225用作電力命令中心1A。因此，在車輛E⑶225的主動的情況下，可以實現(xiàn)住宅100與車輛200之間的電力交換控制。在第一模式OMl中，電力命令中心IA接收包括目標能量水平SOCtarget和目標完成時間khedule的充電請求，并基于充電請求、電池信息和住宅側(cè)信息創(chuàng)建充電/放電計劃。電力命令中心IA命令初級充電器/放電器150和次級充電器/放電器230中的一個根據(jù)充電/放電計劃對電池210進行充電/放電，使得電池210可以充電經(jīng)過目標完成時間khedule到目標能量水平SOCtarget (即，使得電池210可以充電經(jīng)過目標完成時間 Schedule充入目標能量電力Ecom)。在這種方法中，一定可以實現(xiàn)住宅100與車輛200之間的電力交換。此外，由于充電/放電計劃是基于由用戶輸入的目標能量水平和目標完成時間而創(chuàng)建的，所以可以實現(xiàn)住宅100與車輛200之間的電力交換以適應用戶的需要。此外，當以諸如功率、電壓或電流的預定物理值對電池210充電時，車輛E⑶225 置于第二模式0M2中并用作電力命令中心1B。電力命令中心IB基于電池信息和住宅側(cè)信息創(chuàng)建物理值。然后，電力命令中心IB命令初級充電器/放電器150和次級充電器/放電器230中的一個以該物理值對電池210進行充電/放電。因此，電池210的充電/放電狀況可以直接由車輛E⑶225控制。此外，電力命令中心1A、1B基于電池信息和住宅側(cè)信息來計算最大可交換功率、 可充電/可放電能量上限和可充電/可放電能量下限，并且命令初級充電器/放電器150 和次級充電器/放電器230中的一個以在最大可交換功率、可充電/可放電能量上限和可充電/可放電能量下限內(nèi)對電池210進行充電/放電。因此，可以適當?shù)貙崿F(xiàn)住宅100與車輛200之間的電力交換。此外，電力命令中心1A、1B接收初級充電器/放電器150和次級充電器/放電器 230中的一個的轉(zhuǎn)換定額，并命令初級充電器/放電器150和次級充電器/放電器230中的一個在轉(zhuǎn)換定額(PVImax)內(nèi)對電池210進行充電/放電。因此，可以適當?shù)貙崿F(xiàn)住宅100 與車輛200之間的電力交換。此外，當電池信息、設施側(cè)信息、車輛負載預測和充電請求中的至少一個不可用時，電力命令中心1A、1B基于預定默認值命令初級充電器/放電器150和次級充電器/放電器230中的一個對電池210進行充電/放電。因此，可以實現(xiàn)住宅100與車輛200之間的電力交換。12V電池211能夠以與電池210相同的方式充電和放電。(修改)例如如下能夠以各種方式修改上述實施例。在該實施例中，電力交換系統(tǒng)用于在住宅100的供電系統(tǒng)100A與車輛200的電池 210之間交換電力?；蛘?，電力交換系統(tǒng)可用于在車輛200與除了典型住宅之外的設施之間交換電力。例如，電力交換系統(tǒng)可用于在車輛200與購物中心的停車場的充電設施之間交換電力。又例如，電力交換系統(tǒng)可用于在車輛200與路邊的充電桿之間交換電力。在該實施例中，供電系統(tǒng)100A供應商用電。或者，供電系統(tǒng)100A可以將諸如由風力發(fā)電機或光伏發(fā)電機生成的電力儲存在蓄電池中并供應儲存的電力。住宅100可以配備有顯示器，該顯示器用于向用戶顯示與住宅100和車輛200之間的電力交換相關聯(lián)的電費單(S卩，花費、費用)。在這種方法中，用戶可以確認電費單并變得更有經(jīng)濟意識。在該實施例中，用戶通過車輛200的輸入部2M輸入充電請求以對電池210充電。 除了輸入部2M之外或替代輸入部224，可以通過使用例如連接到網(wǎng)絡的手機和個人計算機輸入充電請求。充電請求可以是新的充電請求或用于修改先前輸入的充電請求的修改請求。在這種方法中，可以容易地輸入和修改充電請求。
這樣的改變和修改將被理解為在如所附權利要求所限定的本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種用于管理設施的供電系統(tǒng)(100A)與車輛的電池(210)之間電力的交換的電力交換系統(tǒng)，所述電力交換系統(tǒng)包括設施側(cè)充電器/放電器(150)，設置在所述設施中；車輛側(cè)充電器/放電器O30)，設置在所述車輛中并耦合到所述設施側(cè)充電器/放電器以在所述供電系統(tǒng)與所述電池之間交換所述電力；以及車輛側(cè)控制器025)，設置在所述車輛中并被配置成接收關于所述電池的電池信息，所述車輛側(cè)控制器具有確定部(S120)，所述確定部用于確定所述設施是否配備有控制所述供電系統(tǒng)中的配電的設施側(cè)控制器(160)，所述車輛側(cè)控制器還具有設置部(S130、S140)，所述設置部用于基于所述確定部的確定結果來設置所述設施側(cè)控制器和所述車輛側(cè)控制器中的一個作為電力命令中心(1A、1B)，其中所述電力命令中心基于所述電池信息和關于所述供電系統(tǒng)的設施側(cè)信息命令所述設施側(cè)充電器/放電器和所述車輛側(cè)充電器/放電器中的一個對所述電池進行充電/放電。
2.根據(jù)權利要求1所述的電力交換系統(tǒng)，其中當所述確定部的所述確定結果指示所述設施配備有所述設施側(cè)控制器時，所述設置部設置所述設施側(cè)控制器作為所述電力命令中心。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的電力交換系統(tǒng)，其中當所述確定部的所述確定結果指示所述設施未配備有所述設施側(cè)控制器時，所述設置部設置所述車輛側(cè)控制器作為所述電力命令中心。
4.根據(jù)權利要求1所述的電力交換系統(tǒng)，其中所述電力命令中心具有第一模式和第二模式，所述第一模式用于使所述電池充電經(jīng)過預定目標時間達到預定目標水平，所述第二模式用于以預定物理值對所述電池充電，在所述第一模式中，所述電力命令中心從信息獲取部( 接收所述目標水平和所述目標時間，并且基于所述目標水平、所述目標時間、所述電池信息和所述設施側(cè)信息創(chuàng)建充電 /放電計劃，所述電力命令中心命令所述設施側(cè)充電器/放電器和所述車輛側(cè)充電器/放電器中的所述一個根據(jù)所述充電/放電計劃對所述電池進行充電/放電，使得所述電池充電經(jīng)過所述目標時間達到所述目標水平，并且所述充電/放電計劃包括功率值、電流值和電壓值中的至少一個。
5.根據(jù)權利要求1所述的電力交換系統(tǒng)，其中所述電力命令中心具有第一模式和第二模式，所述第一模式用于使所述電池充電經(jīng)過預定目標時間達到預定目標水平，所述第二模式用于以預定物理值對所述電池充電，在所述第二模式中，所述電力命令中心基于所述電池信息和所述設施側(cè)信息來創(chuàng)建所述物理值，所述電力命令中心命令所述設施側(cè)充電器/放電器和所述車輛側(cè)充電器/放電器中的所述一個以所述物理值對所述電池充電/放電，并且所述物理值是功率值、電流值和電壓值中的一個。
6.根據(jù)權利要求5所述的電力交換系統(tǒng)，其中所述電力命令中心以定期間隔置于所述第二模式中以評估所述電池的性能。
7.根據(jù)權利要求1所述的電力交換系統(tǒng)，其中所述電力命令中心基于所述電池信息和所述設施側(cè)信息來計算最大可交換功率 (Pmax)、可充電/可放電能量上限(Emax)和可充電/可放電能量下限(Emin)，并且命令所述設施側(cè)充電器/放電器和所述車輛側(cè)充電器/放電器中的所述一個在所述最大可交換功率、所述可充電/可放電能量上限和所述可充電/可放電能量下限內(nèi)對所述電池充電/放 H1^ ο
8.根據(jù)權利要求7所述的電力交換系統(tǒng)，其中所述電力命令中心接收所述設施側(cè)充電器/放電器和所述車輛側(cè)充電器/放電器中的所述一個的轉(zhuǎn)換定額，并且命令所述設施側(cè)充電器/放電器和所述車輛側(cè)充電器/放電器中的所述一個在所述轉(zhuǎn)換定額內(nèi)對所述電池充電/放電。
9.根據(jù)權利要求1所述的電力交換系統(tǒng)，其中當所述電池信息和所述設施側(cè)信息中的至少一個不可用時，所述電力命令中心基于預定默認值命令所述設施側(cè)充電器/放電器和所述車輛側(cè)充電器/放電器中的所述一個對所述電池充電/放電。
10.根據(jù)權利要求1所述的電力交換系統(tǒng)，還包括顯示器，用于顯示與所述設施和所述車輛之間的所述電力交換相關聯(lián)的電費單。
11.根據(jù)權利要求1所述的電力交換系統(tǒng)，其中所述電力命令中心基于車輛負載預測信息和充電請求信息中的至少一個、所述設施側(cè)信息、以及所述電池信息命令所述設施側(cè)充電器/放電器和所述車輛側(cè)充電器/放電器中的所述一個對所述電池充電/放電，所述車輛負載預測信息指示所述車輛的特征負載狀況，并且所述充電請求由用戶通過輸入部輸入以對所述電池充電。
12.根據(jù)權利要求11所述的電力交換系統(tǒng)，其中所述輸入部包括連接到網(wǎng)絡的手機和個人計算機中的至少一個。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于在設施的供電系統(tǒng)與車輛的電池之間交換電力的電力交換系統(tǒng)，包括設施側(cè)充電器/放電器(150)；車輛側(cè)充電器/放電器(230)，耦合到設施側(cè)充電器/放電器以交換電力；以及具有確定部(S120)和設置部(S130、S140)的車輛側(cè)控制器(225)。確定部確定設施是否配備有控制供電系統(tǒng)中的配電的設施側(cè)控制器(160)。設置部基于確定部的確定結果來設置設施側(cè)控制器和車輛側(cè)控制器中的一個作為電力命令中心(1A、1B)。電力命令中心基于電池的信息和供電系統(tǒng)的信息命令設施側(cè)充電器/放電器和車輛側(cè)充電器/放電器中的一個對電池進行充電/放電。
文檔編號H02J7/00GK102447286SQ20111031547
公開日2012年5月9日 申請日期2011年10月8日 優(yōu)先權日2010年10月6日
發(fā)明者坂本章, 大林和良 申請人:株式會社電裝