用于電動車輛的網(wǎng)絡控制充電系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
[0001] 本申請是申請?zhí)枮?00980104785. 4、申請日為2009年1月7日、名稱為"用于電 動車輛的網(wǎng)絡控制充電系統(tǒng)"的中國發(fā)明專利申請的分案申請。
技術領域
[0002] 本發(fā)明涉及用于對電動車輛進行再充電的系統(tǒng)和方法領域，并涉及此系統(tǒng)中所使 用的網(wǎng)絡控制電源插座。本發(fā)明包括用于征收電動車輛的電力消費稅的系統(tǒng)和方法。
【背景技術】
[0003] 電動汽車、電動車輛（EV)以及電池電動車輛均用于描述由一個或多個電動馬達 通過利用存儲于可再充電電池內的能量來提供動力的汽車。所述電池通過連接至電源插座 而被再充電。對電池進行有效再充電通常需要數(shù)小時，且通常在夜間或電動車輛停車足夠 長時間時完成。電動車輛的使用受到了再充電設施稀少的限制。需要分布更為廣泛的再充 電設施。此外，需要更多的車輛可停車更長時間的再充電設施。
[0004] 消費者體驗的一個重要部分為易于得到產品一一對電動車輛進行再充電，這需要 尋找可用的再充電設施、控制該設施并對所消耗的電力進行支付。需要一種可助于尋找再 充電設施、控制該設備并對所消耗的電力進行支付的通信網(wǎng)絡。
[0005] 電力網(wǎng)具有消費者高需求時段，此時需求可能達到或甚至超出電力供應。相反地， 還存在與高電力供應相對應的低需求時段。需求響應為一種用于減少高需求時段期間的電 力消耗的機制。例如，可根據(jù)預先制定的負載優(yōu)化方案來減少高需求時段期間的消費者服 務，諸如空調和照明設備等。還可使用需求響應來在高電力供應時增大需求。例如，可降低 低需求時段期間的電力費用。此外，一些需求響應系統(tǒng)鼓勵在低需求時段期間進行能量存 儲，以在高需求時段期間釋放回電力網(wǎng)。例如，電池電動車輛可在低需求時段期間被充電， 并在高需求時段期間將能量釋放回電力網(wǎng)。
[0006] 可通過本地電力網(wǎng)來對電動車輛進行再充電。這些車輛還可為將電力能量傳遞至 本地電力網(wǎng)的源。將存儲于電動車輛內的電力傳遞至本地電力網(wǎng)稱之為車輛至電網(wǎng)（V2G)。 V2G對于具有其自身的充電設備的電動車輛（例如，具有再生制動剎車的電池電動車輛和 外接電源充電的混合車輛）而言是特別有吸引力的。V2G是峰值負荷平抑（leveling)所需 的 助于滿足需求最尚時的電力需求。V2G并未被廣泛應用 其主要用于小的實驗性 方案中。需要更為廣泛地應用需求響應及V2G，以助于峰值負荷平抑。
[0007] 為了有效地實施需求響應及V2G，需要進行將電能輸入本地電力網(wǎng)的需求的實時 通信。該來自電業(yè)公司的通信需要到達再充電設施管理者以及電動車輛所有者及用戶。需 要一種通過使用需求響應及V2G來管理峰值負荷平抑的有效通信網(wǎng)絡。
[0008] 當前，修建和維護美國車輛交通的高速公路的主要收益來源為汽油稅。如果電動 車輛開始替代大量燃油車輛，則稅收將會大幅下降。為了對該稅收損失進行補償，可對電動 車輛所消耗的電力收稅。該稅費可由聯(lián)邦政府、州以及本地機構來征收。甚至還可存在由 市、鄉(xiāng)以及特殊地區(qū)征收的稅費。因此，必須針對每一電動車輛再充電插座的位置來確定綜 合稅率。電力供應商或電業(yè)公司會將所征收的稅費支付給合適的機構，該合適的機構很可 能為州立均衡征稅委員會。相應地，州立委員會將錢款發(fā)給所有稅務機構。作為稅費的征 收者，電力供應商或電業(yè)公司必須將需求報告給州立委員會。出于稅收目的的電力消耗最 有可能的度量為千瓦時（kwh)。此類稅收系統(tǒng)需要準確地測量并報告電動車輛所消耗的電 力。此外，由于在購電時電動車輛的位置決定了綜合稅費，因此，需要迅速地確定再充電位 置。因此，需要一種用于確定并征收稅費以及用于報告消費信息的系統(tǒng)。
[0009] 汽油稅的另一替代方式為公路使用費一一例如俄勒岡州所提出那樣。請參閱 http://www. oregon. gov/ODOT/HWY/RUFPP/docs/RUFPP_finalreport· pdf (最后訪問時間 為2008年6月4日）上的2007年11月的俄勒閃州運輸部針對俄勒閃州的里程費意想及 公路使用費試點計劃的最終報告。公路使用費需要一種便利的征收裝置一一俄勒閃方案為 通過以下各種方案中的一者或多者來征收費用：通過電子需給電表（utility meter)將里 程費數(shù)據(jù)無線上傳，以對周期性電費單進行收費；將里程費數(shù)據(jù)分區(qū)上傳至中央數(shù)據(jù)收費 中心；以及車輛重新登記時，上傳里程費數(shù)據(jù)并征收稅費。因此，在公路使用稅的規(guī)劃下，亟 需自動征稅系統(tǒng)。
[0010] 從上述描述可以很明顯看出，通信網(wǎng)絡是電動車輛再充電系統(tǒng)的一個必不可少的 部分，其需要滿足電動車輛操作者、再充電設施操作者、電業(yè)公司以及稅務機構的需求?，F(xiàn) 提供一個針對通信網(wǎng)絡的調查，調查范圍從局域網(wǎng)絡延伸至廣域網(wǎng)絡。主要集中在無線網(wǎng) 絡。還將描述各種通信設備。
[0011] 可使用射頻標識發(fā)射機（通常稱之為RFID發(fā)射機）來與RFID接收機進行近距離 通信。一般的距離為一米至數(shù)十米數(shù)量級的。RFID發(fā)射機的示例為遠程無線遙控門鎖設 備。
[0012] 可使用射頻標識發(fā)射機（通常稱之為RFID發(fā)射機）來與RFID接收機進行近距離 通信。與無源發(fā)射機的通信距離為一米量級的，其與有源發(fā)射機的通信距離為數(shù)百米量級 的。有源發(fā)射機的更長距離是由整合入該發(fā)射機內的電源所導致的。RFID發(fā)射機存儲經 由射頻進行廣播的信息。RFID發(fā)射機的一個示例為EasTrak?卡，該卡主要用于加利福尼 亞州機動車通行費的支付。每一 FasTmk?卡具有唯一的編碼，該編碼與借方賬戶相關聯(lián)。 每當FasTrak?卡劃過通行費征收點時，所述唯一編碼便由卡響應于RFID收發(fā)機的詢問而 被發(fā)送。RFID收發(fā)機檢測所述編碼，并從用戶賬戶收取通行費。
[0013] 可使用無線個人區(qū)域網(wǎng)絡（WPAN)射頻收發(fā)機來進行設備之間的射頻近距離（一 般在1-100米以內）通信。此類設備的一個示例為藍牙?收發(fā)機，其中藍牙⑩指主要針對 近距離射頻通信而設計的特定標準和協(xié)議。另一示例為紫蜂?收發(fā)機，其中紫蜂?指針對 近距離射頻通信而設計的標準和協(xié)議。紫蜂⑩收發(fā)機可形成網(wǎng)狀網(wǎng)絡。
[0014] 可使用無線局域網(wǎng)絡收發(fā)機來進行設備之間的數(shù)十米或更遠的射頻通信。此類設 備的一示例為Wi-Fi?設備，其中Wi-Fi?設備為基于IEEE 802. 11標準的設備。另一示例 為^紫蜂?設備一一參見以上描述。通常將無線局域網(wǎng)（WLAN)配置為比無線個人區(qū)域網(wǎng)絡 (WPAN)提供更高的吞吐量且覆蓋更遠的距離。相比于WPAN，建立WLAN通常需要更昂貴的 硬件。
[0015] 可通過電力線而將電力線通信（PLC)技術用于網(wǎng)絡計算機。對于大量數(shù)據(jù)的高速 傳輸而言，該技術的限制為傳輸距離短。可使用交流電線收發(fā)機來啟動PLC。PLC網(wǎng)絡為 LAN的另一不例。
[0016] 還可使用有線局域網(wǎng)絡（有線LAN)(包括電線和光纖）來連接計算機。有線LAN 與PLC LAN的區(qū)別在于專用線路（該線路僅用于承載通信信號，而不作為電力線）的使用。 以太網(wǎng)是最為普遍的有線LAN技術。
[0017] 廣域網(wǎng)絡（WAN)是覆蓋廣闊地理區(qū)域的計算機網(wǎng)絡一一穿過城市、地區(qū)或國界的 網(wǎng)絡。最著名的WAN示例為因特網(wǎng)。因特網(wǎng)是世界范圍的、可共同訪問的多個互聯(lián)計算機 網(wǎng)絡，該網(wǎng)絡使用標準協(xié)議一一傳輸控制協(xié)議（TCP)/網(wǎng)際協(xié)議（IP)。許多局域網(wǎng)絡均是因 特網(wǎng)的一部分。還存在私有WAN。通常被稱之為網(wǎng)（Web)的萬維網(wǎng)（WWW)為互聯(lián)網(wǎng)頁的集 合?？山浻梢蛱鼐W(wǎng)來對所述網(wǎng)進行訪問。
[0018] 需要將這些廣域網(wǎng)絡、局域網(wǎng)絡以及近距離通信設備有效地整合到用于對電動車 輛進行再充電的系統(tǒng)中。

【發(fā)明內容】

[0019] 在此描述一種用于電動車輛的網(wǎng)絡控制充電的系統(tǒng)以及用于該系統(tǒng)中的網(wǎng)絡控 制電源插座。所述系統(tǒng)包括電源插座，該系統(tǒng)被稱之為Smartlets?，且可被網(wǎng)絡連接如下： Smartlets?與電動車輛操作者經由無線通信鏈路進行通信；Smartlets ?通過LAN而被連 接至數(shù)據(jù)控制單元；以及該數(shù)字控制單元經由WAN而被連接至服務器。該服務器可存儲：消 費者檔案（包括支付賬戶信息）；電業(yè)公司電力網(wǎng)負荷數(shù)據(jù)（由電業(yè)公司實時更新）；電力 消費數(shù)據(jù)（該數(shù)據(jù)可用于政府稅收）；以及接收自稅務機構的允許對電動車輛電力消費稅 進行計算的稅率信息。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)車輛至電網(wǎng)。本發(fā)明的系統(tǒng)可助于對電動車輛的電 力消費征稅一一Smartlets?系統(tǒng)提供電動車輛所消耗的電力的精確測量和報告。
[0020] 車輛操作者可使用多種移動通信設備來與Smartlets?進行通信，包括：單向 RFID、雙向RFID、WPAN以及WLAN設備。Smartlets?與數(shù)據(jù)控制單元之間的通信可經由PCL LAN或WLAN進行。所述WAN可為私有WAN或因特網(wǎng)。
[0021] 某些系統(tǒng)還包括支付站，該支付站遠離所述Smartlets?，該支付站可被建立以允 許車輛操作者為他們車輛的停車和再充電進行支付。當支付站包含于所述系統(tǒng)時，數(shù)據(jù)控 制單元可方便地整合入該支付站內。某些系統(tǒng)可因一設備而得到增強，該設備用于檢測占 據(jù)Smartlet?前方停車空間的車輛的存在。此類設備可包括聲納裝置、TV攝像機以及感應 線圈設備。此外，停車計時器顯示單元可被附于Smartlets?之上，以提供停車信息，包括： (1)已支付的停車剩余時間；以及（2)停車違規(guī)。
[0022] Smartlets?可包括網(wǎng)絡控制電荷傳遞設備，該設備被配置為連接至電動車輛以進 行再充電；電力線，將所述電荷傳遞設備連接至本地電源；控制設備，位于所述電力線上， 用于將所述電荷傳遞設備在打開和關閉之間切換；電流測量設備，位于所述電力線上，用于 測量流經所述電荷傳遞設備的電流；控制器，被配置為操作所述控制設備，并監(jiān)視所述電流 測量設備的輸出；局域網(wǎng)絡收發(fā)機，連接至所述控制器，該局域網(wǎng)絡收發(fā)機被配置為將所述 控制器連接至數(shù)據(jù)控制單元；以及通信設備，連接至所述控