用于電動車輛的快速充電系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請基于并且要求享有2012年12月14日提交的美國臨時專利申請序列號 No. 61/737, 260和2013年5月20日提交的美國專利申請序列號No. 13/898, 055的優(yōu)先權(quán)， 其兩者都W全文引用方式并入本文中。
[0003] 關(guān)于聯(lián)邦資助的研究或開發(fā)的聲明
[0004] 不適用
[0005] 聯(lián)合研究協(xié)議的各方的名稱 [000引 不適用
[0007] 光盤上提交材料的引用并入
[000引 不適用
技術(shù)領(lǐng)域
[0009] 本文中所描述和所要求保護(hù)的實施例總體設(shè)及用于同時對多個電動車輛的電池 進(jìn)行充電的系統(tǒng)、設(shè)備和方法。更具體而言，本文中所描述的實施例中的至少一些實施例設(shè) 及用于使用液化天然氣（本文中稱為"LNG")或天然氣廣NG")作為能源來對獨立于電網(wǎng)的 電動車輛進(jìn)行充電的系統(tǒng)、設(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[0010] 對全球氣候變化的擔(dān)憂和增加的汽油成本已重振公眾對"綠色"技術(shù)的興趣和需 求。電驅(qū)動系統(tǒng)在車輛中的使用具有便宜并且大幅度減少溫室氣體的排放的潛力。然而， 人們相信，在使電動車輛感覺像普通汽油動力車輛W前，電動車輛將絕不會成功。制造商已 開始解決此擔(dān)憂。例如，當(dāng)您使您的腳離開剎車時，一些電動汽車將"緩慢行進(jìn)"，就像普通 汽車一樣。除了給它普通車輛的感覺，沒有理由該樣做。
[0011] 電動車輛行業(yè)缺乏的一個方面是對電動車輛進(jìn)行完全充電所需的時間。應(yīng)當(dāng)理 解的是，依賴于電網(wǎng)的現(xiàn)有充電系統(tǒng)（甚至被稱為"快速"充電系統(tǒng)的那些充電系統(tǒng)）需要 =十（30)分鐘或更長時間來對電動車輛進(jìn)行完全充電。人們相信，直到可將電動車輛開到 服務(wù)站、插上插頭W進(jìn)行充電、刷信用卡、進(jìn)去買一杯咖啡、出來、斷開電動車輛并且把車開 走（就像您可W在普通車輛中做的那樣），電動車輛才將獲得公眾的廣泛接受。人們還相 信，現(xiàn)有充電系統(tǒng)因其對電網(wǎng)的嚴(yán)重依賴而不能W有成本效益的方式廣泛實施?，F(xiàn)有發(fā)電 和配電系統(tǒng)不能夠提供相當(dāng)數(shù)量的電動車輛的高峰時間充電。將需要擴(kuò)充該發(fā)電和配電系 統(tǒng)。由于快速充電對電網(wǎng)造成極重負(fù)擔(dān)，因此公共設(shè)施將很可能對每一次充電征收重大需 求附加費。
[0012] 因此，依賴于電網(wǎng)的現(xiàn)有充電系統(tǒng)存在至少兩個缺陷：充電所需的時間和來自電 網(wǎng)的電的最終成本。本文中所公開和所要求保護(hù)的該快速充電系統(tǒng)解決該兩個問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 快速充電系統(tǒng)提供一種用于使用LNG或NG作為能源來同時對在很大程度上獨立 于電網(wǎng)（用于對電動車輛進(jìn)行充電的電力并不源自電網(wǎng)；然而，本文中所描述和所要求保 護(hù)的實施例的某些部件可由電網(wǎng)供電）的多個電動車輛的電池進(jìn)行充電的方法。可有效地 提供針對正充電的單獨的車輛的要求調(diào)整的DC充電電力。據(jù)估計，使用快速充電系統(tǒng)可在 不到10分鐘內(nèi)對具有85kWh的電池容量的車輛進(jìn)行完全充電。
[0014] 在第一實施例中，提供一種電動車輛充電設(shè)施，所述電動車輛充電設(shè)施包括發(fā)電 部件、燃料部件和充電部件。所述發(fā)電部件產(chǎn)生DC電力，并且包括至少一個燃料電池。燃 料部件向發(fā)電部件供應(yīng)燃料。充電部件電連接到發(fā)電部件，W用于使用DC電力對電動車輛 進(jìn)行充電，并且充電部件包括至少一個客戶充電站。
[0015] 在第二實施例中，提供一種電動車輛充電設(shè)施，所述動車輛充電設(shè)施包括發(fā)電部 件、燃料部件、充電部件和控制系統(tǒng)部件。發(fā)電部件產(chǎn)生DC電力，并且包括各自具有l(wèi)OOkW 或W下的容量的多個聚合物電解質(zhì)膜燃料電池。燃料部件向發(fā)電部件供應(yīng)天然氣。充電部 件電連接到發(fā)電部件，W用于使用DC電力同時對多個電動車輛進(jìn)行充電，并且充電部件包 括多個客戶充電站。控制系統(tǒng)部件包括處理器、數(shù)據(jù)存儲器W及指令，所述指令存儲在數(shù)據(jù) 存儲器中并且可由處理器來執(zhí)行，W順序地激活多個燃料電池，W滿足充電部件的能量需 求。
[0016] 在第=實施例中，提供一種電動車輛充電設(shè)施，所述電動車輛充電設(shè)施包括發(fā)電 部件、燃料部件和充電部件。發(fā)電部件產(chǎn)生DC電力，并且包括具有在約400kW與約500kW 之間的容量的至少一個燃料電池。燃料部件向發(fā)電部件供應(yīng)天然氣。充電部件電連接到發(fā) 電部件，W用于使用DC電力對電動車輛進(jìn)行充電，并且包括至少一個客戶充電站。發(fā)電部 件還包括用于將DC電力的至少一部分轉(zhuǎn)換為AC電力的轉(zhuǎn)換器。
[0017] 將包括上文和下文所述特征W及本領(lǐng)域中已知的其它特征的一些組合的其它實 施例視為落入權(quán)利要求內(nèi)，即使在本文中未具體確定并且討論該種實施例。
【附圖說明】
[0018] 一旦考慮W下【具體實施方式】、所附權(quán)利要求和附圖，本文中所描述和所要求保護(hù) 的實施例的該些和其它特征、方面、目標(biāo)和優(yōu)點將變得更好理解，其中：
[0019]圖1是描繪快速充電系統(tǒng)的第一實施例的框圖；
[0020] 圖2是描繪第一實施例的交易啟動過程的流程圖；
[0021]圖3是描繪第一實施例的氣體流量緩沖過程的流程圖；
[0022] 圖4是描繪第一實施例的氣體緩沖罐的壓強(qiáng)監(jiān)視過程的流程圖；W及，
[0023] 圖5是描繪交易監(jiān)視和停止過程的流程圖。
[0024] 應(yīng)當(dāng)理解的是，圖未必按比例，并且實施例有時由圖形符號、假想線、圖解表示和 不連續(xù)視圖示出。在某些情況下，可能已省略對于理解本文中所描述和所要求保護(hù)的實施 例沒有必要或者使得其它細(xì)節(jié)難W察覺的細(xì)節(jié)。當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)理解的是，本文中所描述的發(fā)明 未必限于所示出的特定實施例。事實上，期望本領(lǐng)域技術(shù)人員可想出與本文中所示出和所 描述的實施例類似并且等效的若干替代配置，而不脫離權(quán)利要求的精神和范圍。
[0025] 在圖的W下【具體實施方式】中，將使用相似附圖標(biāo)記來指代不同圖中的相似或類似 部件。
【具體實施方式】
[0026] 首先參考圖1，框圖描繪快速充電系統(tǒng)1的第一實施例。快速充電系統(tǒng)1包括四 個主要部件；自動化控制系統(tǒng)部件100、燃料部件200、發(fā)電部件300和充電部件400。自動 化控制系統(tǒng)部件100對系統(tǒng)進(jìn)行控制。燃料部件200存儲LNG并且W受控并且變化的速率 將其轉(zhuǎn)換成將用于產(chǎn)生DC電力W對電動車輛進(jìn)行充電的天然氣。在替代實施例中，燃料部 件200可提供低壓管道運輸?shù)腘G，而非存儲并且轉(zhuǎn)換LNG。發(fā)電部件300使用來自燃料部 件200的天然氣來W受控并且變化的速率產(chǎn)生用于充電部件400的DC電力302和由燃料 部件200使用的熱水502,并且可選地產(chǎn)生可賣回到電網(wǎng)或出于其它目的在該設(shè)施處使用 的AC電力304。充電部件400是用于通過單獨的客戶充電站410A、410B將DC電力302分 配到客戶的元件。
[0027] 自動化控制系統(tǒng)部件100對系統(tǒng)進(jìn)行控制。在單獨的客戶充電站410A、410B處， 客戶將選擇充電時間，其中時間越短，價格越高。更特定而言，客戶輸入充電的時間和充電 量。例如，客戶可選擇15分鐘的充電時間和車輛電池系統(tǒng)的總?cè)萘康?0%的總充電。替代 地，可向客戶呈現(xiàn)表示不同充電時間、不同總充電、不同充電速率和不同價格的多個充電選 項，客戶可從中進(jìn)行選擇。從車輛到充電站410A、410B的連接插頭將通信在充電開始之前 的車輛系統(tǒng)的充電電平W及車輛電池系統(tǒng)特性和能力。自動化控制系統(tǒng)100將登記客戶支 付信息、充電量和充電速率，并且計算對于發(fā)電部件300用W產(chǎn)生對站處的所有車輛進(jìn)行 充電所需的DC電力302所需的天然氣273的體積W及產(chǎn)生該天然氣273所必需的LNG的 量。更具體而言，自動化控制系統(tǒng)100計算在所選時間內(nèi)對客戶的電池進(jìn)行充電所需的電 力的量。所需天然氣273的體積是基于燃料電池310的效率和生產(chǎn)率。所需LNG的體積是 基于液化天然氣-天然氣快速轉(zhuǎn)化器（本文中被稱為"LNFT") 230的效率和生產(chǎn)率。
[002引 自動化控制系統(tǒng)100還控制并且監(jiān)視