[发明专利]用于电动车辆的快速充电系统

说明书

相关申请的引用

本申请要求2013年3月15日提交的临时专利申请号61/788，140的权益，其通过引用并入本文。

发明背景

随着电动车辆(EV)的数量在机动车领域的比例变得更重大，解决EV充电的技术方面以及可用的充电站和充电车辆的数量将变得越来越重要。随着电动车辆数量的增加，具有更多EV充电地点将变得更重要，无论是作为固定的站点或是基于车辆的，诸如有快速充电(DC)能力的充电车辆。为了试图和避免由停滞的EV由于损失电量而负面影响正常的交通流动的情形，快速充电能力将是重要的。快速充电能力对于结合较长旅途的驾驶员的方便性也将是重要的。

与EV相关联的技术因素中的一个为哪个充电标准将被实行或适用于需要充电的EV。EV将基于所选择的充电标准或协议而构造，并且EV的充电连接器将被兼容配置。在美国，汽车工程师学会已经建立北美标准SAEJ1772(即SAE标准)。SAEJ1772为用于电动车辆的电连接器的北美标准，其由汽车工程师学维护，并且具有正式的标题“SAE地面车辆推荐实践J1772、SAE电动车辆导通充电耦合器”。它涵盖电动车辆导通充电系统和耦合器的一般物理、电气、通信协议以及性能要求。意欲限定常见电动车辆导通充电系统架构，这包括车辆入口和相匹配的连接器的操作要求以及功能和尺寸要求。该标准对于EV的未来是重要的，并且被写成以适应需要为其高能量电池充电而插入的最新一代的车辆。SAEJ1772详细描述插头配置、导通充电接口的规格、物理接口要求和控制策略。该SAE标准也可被识别为或称为SAEJ1772/3。

该连接器被设计用于120V或240V的单相电系统，诸如在北美和日本使用的那些。圆形43mm直径连接器具有五个引脚、三种不同的引脚尺寸。

●AC线路1引脚和AC线路2引脚/中性电源引脚

●接地引脚-接地

●当连接至充电器时汽车的邻近检测防止移动

●用于协调在汽车与充电器以及其它信息之间的充电级别的控制驾驶通信线路

该连接器支持功率线路上的通信以识别车辆并且控制充电。该连接器被设计以经受高达10000连接/断开的次数并且暴露于所有种类的自然环境。

“竞争对手”CHAdeMO标准由诸如知的日本汽车制造商支持。物理连接器为不同的形状并且控制充电器的协议不同于SAE标准。为此，每个EV已经“采用”结构配置，其基于并且对应于这两个标准中的一个、基于有可能由制造国家驱策的EV制造商所做的决定。

该CHAdeMO协议具有经由CAN总线接收EV命令的为其快速充电器设计的控制器，并且快速充电器设置电流以满足EV的命令值。经由该机制，响应于电池的性能和使用环境的最佳和快速的充电变得可能。

该CHAdeMO充电顺序如下：

1)充电准备

车辆基于经由CAN总线传送的信息来检查其与充电器的兼容性。

在锁定连接器之后，充电器将短期的电压负载施加至其出口电路并且在包括连接器接口的电路上进行测试以确认没有诸如短路或接地故障的异常。

2)启动电源

在准备步骤之后，车辆基于电池性能和情况来计算电流电平，这可以进行充电并且通过CAN总线每0.1秒将值发送至充电器。

充电器供应满足经由恒定电流控制的来自车辆的值的电流。

3)充电结束

车辆通过CAN总线发送零电流信号，并且然后充电器停止其输出。在确认车辆的入口线路上的零电流之后，EV打开接触器并且将禁止信号发送至充电器，并且充电器确认其输出电流为零。

根据国家电力代码(NEC)，EV的充电站(或充电车辆)分为三个不同的级别(或类型)。这些级别基本上描述了您可以为您充电的车辆供应多少功率，您可以传递的功率越多那么充电就越快速，反之亦然。由NEC所指定的三个充电级别如下：

级别1(120V—交流)

级别1使用美国的用于三脚接地插头的“常用”120伏、单相插座。虽然这极大地取决于您充电的车辆，但是通常需要8至14个小时来为车辆完成充电。级别1的最大优势为您可以在美国的几乎任何地方找到服务，并且由于充电电流与标准的吹风机大约相同，所以将不会为现有的电服务带来太多的负担。缺点为其为车辆再充电所需的时间长度。

级别2(208-230V—交流)