苹果公司2021年申请车辆模块化充电系统专利

据报道，美国专利局公布苹果公司2021年最后的两项专利申请，其中之一为“车辆模块化充电系统”。

给电动汽车充电的问题包括不同的充电方式（如交流和直流电源）、地点（如家里、工作场所、目的地或公路停车点）和功率等级（如1.2kW、7kW、10kW、20kW、150kW或350kW)等。

车载充电器（OBC，如7kw或20kW充电器）安装在车上，允许用户插入标准基础设施。如果在家中足以满足用户需求，则可以在住宅中进行安装，这样成本较低。

有些用户想要在家中获得更高的功率（如10-20kW），并加快充电时间。对于这类用户，如果拥有电力基础设施（包括交流断路器面板）的话，也可以在家中安装非车载充电器（如装在墙上），以额外配置转换功率（例如额外的13kW），用于为车辆的电池充电。

使用非车载充电器，可以同时用交流电和直流电为车用电池充电。例如，非车载充电器可以连接到一个或多个能够提供交流电（如60Hz\240V交流电）的壁装电源插座。比如通过非车载充电器的充电插头接口（包括电源线），可以将交流电输送至车辆的车载充电器（如提供7kW的充电功率），同时利用非车载充电器将交流电输送至直流变换器，通过充电插头接口，以直流电的形式向车辆供电（如额外的13kW）。这样的设置具有优势，可以利用车辆操作人员已购买的OBC（如7kW充电器），并减小外部充电器的尺寸和成本，以实现给定充电率。

例如，其中一个充电器（如非车载充电器），可以在电流控制模式下工作；而另一个充电器（如车载充电器）可以在电压控制模式下工作。这样的话，充电器就可以将其输出的电流共享给车辆电池。在某些实施案例中，通过车辆的充电通信系统，既能控制基于车载充电器的交流电，也能控制非车载充电器的直流电输出。

车载充电器应加以限制，以节省车辆内的空间和重量。非车载充电器支持车辆的充电模式，使车辆可以通过充电插头接口，同时利用直流电和交流电为电池充电。通过车辆和非车载充电器之间的控制信号（如通过充电插头接口的导体或通过无线通信），车载充电器可以显示其可用的车辆充电能力，并且允许车辆选择充电模式，为车辆电池充电。

例如，可以利用充电器和车辆的电池管理系统之间的J1772协议。该技术可用于确定连接哪些设备，然后应使用哪种充电模式。

在一些实施案例中，可以利用家中安装的太阳能电池，提供为车辆电池充电的电力。例如，太阳能电池可以经直流到直流转换器，通过充电插头接口输出电流，向车辆电池供电。例如，可以使用太阳能电池，为连接到非车载充电器的外部电池充电，并且该外部电池稍后可通过充电插头接口，用直流电为车用电池快速充电。

例如，在该实施案例中，增加双向直流到直流变换器，可以从外部电池（例如家庭储能）到车辆实现非常快速的家庭充电（例如25-100kw）。使直流到直流转换器具备双向性，可以在断电的情况下，串联使用车辆和家庭储能。利用家庭储能将能量输送至车辆，可以灵活安排充电时间，和/或在家里快速充电。将能量从车辆转移至家庭储能，可以提高能量缓冲器的容量，以应对停电和优化使用时间。

苹果的专利如图1所示，这是车辆电池模块化充电系统的示例框图。图5是使用包括太阳能在内的多种电源，在外部充电器的协调下，为汽车电池充电的过程示例流程图。

苹果专利中提到的这种电池充电器，可用于自动驾驶汽车、卡车、船只和飞机。