(57)【要約】方法およびシステムは、電気車両の協調充電を提供する。電力線通信を使用することによって、同一の配電変圧器によって支援される電気車両の充電器は、電力線通信（ＰＬＣ）の特質による自己完結式ローカル・エリア・ネットワークを形成することができる。ＰＬＣに代わって、またはＰＬＣに加えて、インターネットおよびローカル・エリア・ネットワークなど、他の通信ネットワークが、充電器のための通信基幹設備の一部として使用されてよい。電気車両の充電器が、電力線通信または伝統的な通信ネットワークを介して互いに連結された後、充電器は、論理的トークン・リング・ネットワークを形成することができる。このトークン・リング・ネットワークによれば、所定の数のトークンが、トークンを有する充電器が個別の電気車両を充電することを許容するために、トークン・リング・ネットワーク内に割り当てられてよく、その一方で、トークンを持たない充電器は、充電を開始するために、トークンを受けるまで待つ必要がある。
2013519354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信トランシーバと、コンピュータ可読媒体の中に記憶された命令を実行するための中央処理装置とを含む電気車両充電器を備え、コンピュータ可読媒体が、
トークン・リング・ネットワークの１つまたは複数のメンバーの間のトークン割当てのための優先度を確定することと、
前記トークンを電気車両充電器に送ることと
を含む、協調的電気車両充電システム。
【請求項２】
前記電気車両充電器がエネルギー貯蔵ユニットに連結される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記エネルギー貯蔵ユニットが、蓄電池およびキャパシタのうちの少なくとも一方を備える、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記電気車両充電器が電気車両に連結される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記電気車両が、純粋な電気車両およびプラグ・イン・ハイブリッド電気車両（ＰＨＥＶ）のうちの一方を含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記通信トランシーバが標準プロトコルに従って動作する、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記通信トランシーバが電力線通信トランシーバを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記通信トランシーバがローカル・エリア・ネットワーク通信装置を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
協調的電気車両充電システムを確立するための方法であって、
トークン・リング・ネットワークのメンバーである１つまたは複数の電気車両充電器の表を生成することと、
所定の規準に従ってトークンを第１の充電器に割り当てることと、
前記トークン・リング・ネットワークの１つまたは複数のメンバーの間のトークン割当てのための優先度を確定することと、
前記トークンを前記確定された優先度を有する電気車両充電器に送ることと、
前記確定された優先度を有する前記電気車両充電器による充電を開始することとを含む、方法。
【請求項１０】
前記確定された優先度を有する前記電気車両充電器によって充電する間に、前記トークン・リング・ネットワークのメンバーである電気車両充電器のステータスを監視することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記所定の規準が、前記電気車両充電器に割り当てられた永久的通し番号に基づく確定を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記トークン割当てのための前記優先度を確定することが、個別の電気車両を充電するために利用可能な時間の量を割り当てることを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記トークン割当てのための前記優先度を確定することが、個別の電気車両のために必要な充電の量を評価することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記トークン割当てのための前記優先度を確定することが、電気車両を充電するために利用可能な電気の現在の割合（current rate）を評価することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
協調的電気車両充電システムを確立するための方法であって、
所定の規準に従ってトークンをトークン・リング・ネットワークの第１の充電器に割り当てることと、
前記トークン・リング・ネットワークの１つまたは複数のメンバーの間のトークン割当てのための優先度を確定することと、
前記トークンを前記確定された優先度を有する電気車両充電器に送ることと、
エネルギー貯蔵ユニットからの電気のアップロードすること、および前記確定された優先度を有する前記電気車両充電器による、前記エネルギー貯蔵ユニットの充電することのうちの一方を開始することとを含む、方法。
【請求項１６】
トークン・リング・ネットワークのメンバーである１つまたは複数の電気車両充電器の表を生成することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記確定された優先度の前記電気車両充電器によって充電する間に、前記トークン・リング・ネットワークのメンバーである電気車両充電器のステータスを監視することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記所定の規準が、前記電気車両充電器に割り当てられた永久的通し番号に基づく確定を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記トークン割当てのための前記優先度を確定することが、個別の電気車両を充電するために利用可能な時間の量を評価することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記電気車両充電器が、貯蔵装置の中の残りのレベルを充電するためにより低い電流値を選択したかどうかを確定することと、前記電気車両充電器が前記より低い電流値を選択した場合に前記トークンを次の電気車両充電器に送ることとをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記より低い電流値を選択した前記電気車両充電器が、前記トークンが前記次の電気車両に送られた後でさえも、前記より低い電流での充電を継続することを許容される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記エネルギー貯蔵ユニットの前記充電を開始するために、所定の日時を計算することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２３】
各充電器が、ランダム化関数に従って、それ自体の充電始動日時を計算する、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
各充電器が、中央制御器によって伝えられた所定の日時に達したかどうかを確定する、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
送電系統上の負荷を縮減するための方法であって、
１つまたは複数の電気器具を配電変圧器に連結することと、
前記配電変圧器上の負荷が著しく縮減されるように、前記１つまたは複数の電気器具にわたって分配された電子情報収集体（electronic intelligence）を有する前記１つまたは複数の電気器具からエネルギーをダウンロードすることおよびアップロードすることのうちの一方を制御することとを含む、方法。
【請求項２６】
前記１つまたは複数の電気器具の間のトークン・リング・ネットワークを確立することをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
所定の基準に従ってトークンを第１の電気器具に割り当てることをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
電子情報収集体を有する前記１つまたは複数の電気器具からエネルギーをダウンロードすることおよびアップロードすることのうちの一方を制御することが、前記エネルギーをダウンロードすることまたはアップロードすることを開始するために、所定の日時を計算することをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
電子情報収集体を有する前記１つまたは複数の電気器具からエネルギーをダウンロードすることおよびアップロードすることのうちの一方を制御することが、前記電気器具に前記エネルギーをダウンロードすることまたは前記電気器具からエネルギーをアップロードすることを開始するために、中央制御器から所定の日時をダウンロードすることをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権および関連出願の記載
本出願は、２００８年１２月１５日に出願し、譲渡された「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｃｏ−Ｏｐｅｒａｔｉｖｅ  Ｃｈａｒｇｉｎｇ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅｓ」という名称の非暫定特許出願、米国特許出願第１２／３３５，００９号の一部継続出願である。上記の非暫定特許出願の全内容が、参照により本明細書に組み入れられる。
【０００２】
本発明は、一般に、電気車両およびエネルギー貯蔵装置（energy storage device）に関し、より詳細には、電気車両（electric vehicle）の協調充電（cooperative charging）に関する。
【背景技術】
【０００３】
代替燃料車両、環境配慮車両、または「環境に優しい（green）」車両に対する需要が高まるにつれて、電気車両が、それらの排出ゼロ（zero emission）および効率性によって、選ばれた車両となるであろう。各電気車両は、再充電するために大量の電力が必要である。この文書の時点の多くの電気車両の試作車は、３５ｋＷｈ以上の貯蔵能力を有する。各電気車両は、限られた時間内、たいていは夜間の再充電を必要とする。加えて、蓄電池は、一定の条件の間に送電系統（grid）の中に電力を戻すように供給する可能性があり、この相互作用は、充電能力と同様に制御される必要がある。
【０００４】
ますます多くの電気車両が、充電されるために送電線に接続されるにつれて、このことは、たとえ電気車両の大半の充電がピーク時間外に発生するとしても、既設の送電網（power grid）に多大の負担を引き起こす可能性がある。充電中または放電中のＥＶ負荷（EV load）は、車両当たり７５アンペアに達する可能性がある。このレベルの電流引き込み（current draw）は、ＨＶＡＣ、他のような、変圧器上の他の正常な負荷と併せて、いくつかの車両が同時に充電しようとするならば、既設の配電変圧器（distribution transformer）に過負荷をかける可能性がある。この潜在需要を満たすために既設の変圧器の大きさが増大することは、非常に費用がかかることが判明するであろう。また、全送電系統にわたって同時に充電することは、送電系統階層におけるより上流の給電線（feeder）または変電所（substation）に、より高い過負荷を引き起こす可能性がある。
【０００５】
上述のように、この潜在的に大きな電気車両の充電負荷が、配電系統（distribution system）上の現在の負荷に加わるであろう。電力分配系統（electric power distribution system）上の現在の負荷に大きく影響するもの（contributor）は、冷暖房空調（ＨＶＡＣ）設備と、それに加えて電気衣類乾燥機および電気オーブンのような他の大きな電気器具（appliance）である。
【０００６】
送電系統（electric grid）に対するアップグレード（upgrade）の重点は、配電変圧器を含んでよい。一般に、配電変圧器は、同様に任意の電気車両を収容する家庭の近くに設置される。普通は、各変圧器は、電気車両のような大負荷を充電するために、制限された量の供給電流を有する。
【０００７】
現在、電気車両が既設の送電網上に置く可能性がある追加の負荷に対処する、いくつかの解決策が存在する。図１は、そのような従来技術の解決策の１つを示す。
【０００８】
図１は、中央制御器１２、変電所１４、給電線１６、配電変圧器１８、および電気車両充電器２０を含んでよい、従来技術の送電網システム１０を示す。中央制御器１２は、変電所１４に連結されてよく、変電所１４は次いで、給電線１６に連結される。給電線１６は、配電変圧器１８に連結されてよい。配電変圧器１８は、種々の電気車両充電器２０に連結されてよく、電気車両充電器２０を支援することができる。
【０００９】
送電網システム１０は、電力の生産体を電力の消費体と接続する電力分配システム／ネットワークとして機能する。送電網システム１０は、発電機、変圧器、相互接続部（interconnect）、開閉所（switching station）、および安全装置のうちの任意の１つを、限定されることなく含んでよい。従来技術の図１に示されるように、中央制御器１２は、少なくとも２つの異なる変電所１４Ａ、１４Ｂを支援する（service）ことができる。中央制御器１２は、多数の電気車両の蓄電池貯蔵を支援するためにネットワーク上にもたらされうる、多数の電気車両充電器２０に起因する可能性のある上乗せ需要または追加の負荷に対処するように設計されてよい。
【００１０】
この従来技術の中央制御器１２のモデルの主な問題の１つは、中央制御器１２が、電気車両の充電に関連する変数のすべてを、中心部（central location）から管理するために、膨大な計算能力を必要とすることである。中央制御器１２になんらかの問題が存在する場合、そのような問題が、電気車両を有する多数の顧客に直接影響を与える可能性がある。単一致命障害点（single point of critical failure）を有するこのシステム１０に加えて、この中央制御器１２は、各車両充電器２０と通信できるように、送電網システム１０自体の背後で追加の基幹設備（infrastructure）を必要とする可能性がある。例えば、中央制御器１２は、電気車両充電器２０と通信するために、インターネット接続または無線ネットワーク接続を必要とする可能性がある。このことが、変電所１４および給電線１６上の監視点（monitoring point）と通信するために、中央制御器１２によって必要とされる通信基幹設備に加わることになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、電気車両によって提起される需要または負荷に、局所的かつ自動的に対処することができ、重大な追加の通信基幹設備を必要とすることのないシステムおよび方法に対する必要性が、当業界に存在する。電気車両充電器の群が、互いに独立に動作することができるように、単一致命障害点を排除する必要性が、当業界に存在する。また、変圧器レベルにおいて動作するそのような解決策は、同様に、給電線レベルおよび変電所レベルにおける制御を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
方法およびシステムが、電気車両の協調充電を提供する。方法およびシステムは、変圧器または送電網の中の他の低レベルの集団における連繋充電（coordinating charging）を含む。
【００１３】
電気車両が再充電のためにプラグを差し込まれると、電気車両のための充電器が、同一の局所的配電変圧器によって支援されている他の充電器との通信のために、電力線通信（power line communication）（ＰＬＣ）通信モジュールを使用することができる。方法およびシステムの一態様によれば、電力線通信を使用することによって、同一の配電変圧器によって支援される電気車両の充電器は、電力線通信の特質による自己完結式ローカル・エリア・ネットワーク（local area network）を形成することができる。
【００１４】
具体的には、電力線通信のための信号の強さは、普通は、同一の配電変圧器に連結される充電器だけが、互いに通信できる程度である。言い換えれば、第１の変圧器に連結される充電器は、通信信号が変圧器を通過して電力線上をかなりの距離を伝播されるときの、通信信号における電力の損失に起因して、第２の変圧器に連結される他の充電器を検出することまたはそれらと通信することは、おそらく不可能である。
【００１５】
方法およびシステムによれば、電気車両の充電器が電力線通信を介して互いに連結された後、充電器は、変圧器のローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）など、通信ネットワークを形成することができる。電力線通信に代わって、または電力線通信に加えて、充電器は、ゲートウェイ（gateway）装置を介して従来型のコンピュータ・ベースのＬＡＮに接続されてよい。
【００１６】
各ＬＡＮは、トークン・リング・ネットワーク（token ring network）など、制御された通信タイミング・システムを支援することができる。このトークン・リング・ネットワークによれば、所定数のトークンが、トークン・リング・ネットワーク内に割り当てられて（assigned）よい。各トークンは、車両を充電するために使用されうる電流の名目的な量（例えば、３０アンペア）を表す。それゆえ、５０アンペアで充電可能な充電器は、全電流（full current）で充電するために、２つのトークンを集める必要がある。例示的一実施形態では、１つのトークンが、トークン・リング・ネットワークの一部である電気車両の群（対応する充電器を有する）の中から、単一の電気車両に割り当てられてよい。しかし、所与のトークン・リング・ネットワーク内の複数のトークンなど、２つ以上のトークンがもたらされてよく、本発明の範囲の中にある。
【００１７】
トークンを有する充電器だけが、配電変圧器からエネルギーを受けることができる。このようにして、配電変圧器は、エネルギー要求によって過負荷になることはなく、変圧器の能力を超える可能性のある、複数の車両に対して、それらのエネルギー要求を履行しようとする。このようにして、配電変圧器の過負荷および可能性のある障害が、防止されてよく、または回避されてよい。
【００１８】
トークン・リング・ネットワークを形成中または特定のネットワークのすべての充電器がそれらの充電を完了した後、ネットワークの一部である充電器を列挙するために、表が生成されてよい。この表が、各充電器のメモリの中に記憶されてよい。次に、第１のトークンまたは第１の一組のトークンが、ネットワーク内の電気車両の１つまたは複数の充電器に割り当てられてよい。第１の一トークンまたは複数のトークンの割当ては、所定の規準（criteria）に従ってなされてよい。例えば、そのような所定の規準は、各充電器に割り当てられてよい永久的通し番号の評価を含んでよい。最高または最低の通し番号を有する充電器が、第１のトークンに割り当てられてよい。第１のトークンまたは第１の一組のトークンを割り当てるための、充電器の一連の識別番号以外の他の規準は、本発明の範囲の中にある。
【００１９】
次いで、第１のトークンを割り当てられた充電器は、トークン・リング・ネットワーク内のトークン分配の優先度を確定することができる。トークンを割り当てられた充電器は、充電器がトークンを受けるべき順番（order）を確定するために、電気車両の充電に関連する多くの変数を評価することができる。例えば、所望の充電レベル、各車両に必要な充電の量、車両を充電するための所望のエネルギー価格、必要な充電の量に対する利用可能な時間の量、およびトークン・リング・ネットワーク内の車両のいずれかが、配電変圧器の負荷を軽減するために、車両から送電系統にエネルギーをアップロードする（upload）ことおよび／または販売することを要望するかどうかを確定すること、などの変数。
【００２０】
トークンが１つの充電器から次の充電器に送られるべき優先度または順番を、第１のトークンを有する充電器が確定すると、トークンは、最高の優先度を有する充電器に送られる。次に、トークンを有する充電器が、変圧器からのエネルギーのダウンロード（download）を始動または開始することができる。エネルギーがダウンロードされている間、充電器は、多くの場合、一蓄電池または一組の蓄電池であってよいエネルギー貯蔵ユニット（energy storage unit）のステータス（status）を常に監視することができる。また、充電器は、トークン・リング・ネットワークのメンバーである他の充電器のステータスを監視することができる。また、トークンを割り当てられた充電器は、トークン・リング・ネットワークの中の他の変数を監視することができる。
【００２１】
例えば、トークン・リングを割り当てられた充電器によって監視されうる他の変数は、日時を監視すること、車両の所有者によって割り振られた（allotted）時間内に残りの車両を充電するのに十分な時間が存在するかどうかを確定すること、車両のエネルギー貯蔵ユニットへのエネルギー転送のための現在価格を点検すること、他の新しい車両およびそれらの対応する充電器が、ローカル・ネットワークに入ったかどうかを知るために点検すること、車両の所有者によって所望の充電完了時間に対する更新が存在するかどうかを確定すること、協調充電プロセスを開始するためのランダムな日時を計算すること、エネルギー貯蔵ユニットを充電するための充電器によって選択される電流の縮減を点検することおよび充電器が縮減された電流のこの選択を行うときにトークンを送ること、ならびにいくつかの車両が、送電系統にアップロードするための余剰エネルギーを有するかどうかを確定することを、限定されることなく含んでよい。
【００２２】
電気車両に対して説明された方式と類似する方式で、ＨＶＡＣユニットなど、電気車両充電器に加えた他の大負荷の電気器具が、ＬＡＮに加えられてよく、電力制御機構と協調して稼働してよい。さらに、電気衣類乾燥機のような他の電気器具と共に、ＨＶＡＣユニットが、ホームプラグ（HomePlug）標準、または相当物を介して動作する通信プロセッサを含有してよい。ある用途が、その装置を協調的充電／給電ネットワーク（cooperative charging/powering network）に結合させうる、一般的電気器具のこのプロセッサ上で稼働されてよい。
【００２３】
本発明のシステムは、風力発電供給のような代替燃料源からなど、他のエネルギー源からの余剰エネルギーが期待される時間帯に充電負荷を移動させることなどによって、送電系統資源の利用をさらに最適化するために、中央制御器と連繋されてよい。本発明の一態様は、既設の送電系統資産の利用を最適化し、同時にもう一方で、すべての電気器具／負荷が要求するエネルギーに対して電力を供給することにある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来技術の設計による、電気車両充電器を管理するための中央制御器を有する送電網システムの高レベルの外観を示す図である。
【図２Ａ】本発明の例示的一実施形態による、電気車両の協調充電のためのシステムを示す機能的ブロック図である。
【図２Ｂ】本発明の例示的一実施形態による、図２Ａに示される車両の充電器のＰＬＣトランシーバ（transceiver）の中の中央処理装置（central processing unit）によって実行または稼働されてよいソフトウェア・モジュールを示す機能的ブロック図である。
【図２Ｃ】本発明の例示的一実施形態による、家庭用コンピュータまたは携帯情報端末（personal digit assistant）（ＰＤＡ）によってアクセスされてよい、図２Ａに示される電気車両充電器のためのユーザ・インターフェース（user interface）を示す図である。
【図３】本発明の例示的一実施形態による、単一の電力分配変圧器によって支援される電気車両充電器を有する複数の家を示す機能的ブロック図である。
【図４】本発明の例示的一実施形態による、図３に示されるような種々の家庭の電気車両充電器で形成されるトークン・リング・ネットワークの一例を示す機能的ブロック図である。
【図５】本発明の例示的一実施形態による、第１のトークンが、第１の電気車両充電器に割り当てられたトークン・リング・ネットワークの一例を示す機能的ブロック図である。
【図６】本発明の例示的一実施形態による、トークン・リング・ネットワークの第２の電気車両充電器に割り当てられた第２のトークンを示す機能的ブロック図である。
【図７】本発明の例示的一実施形態による、電力分配変圧器に連結された電気車両充電器を管理するための方法の一例を示す論理的流れ図である。
【図８】本発明の例示的一実施形態による、トークン・リング・ネットワークのメンバーである電気車両充電器のステータスを監視するためのルーチンの一例を示す論理的流れ図である。
【図９】本発明の例示的一実施形態による、トークン・リング・ネットワークのメンバーである電気車両充電器の各不揮発性メモリの中に記憶されうる優先付けされたトークン表である。
【図１０】本発明の例示的一実施形態による、一般的な電気器具の協調給電（cooperative powering）のためのシステムを示す機能的ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
方法およびシステムは、電気車両の協調的かつ連繋的な充電および放電を提供する。電力線通信を使用することによって、同一の配電変圧器で支援される電気車両の充電器は、電力線通信の特質による自己完結式ローカル・エリア・ネットワークを形成することができる。電気車両の充電器が、電力線通信を介して互いに連結された後、充電器は、トークン・リング・ネットワークを形成することができる。このトークン・リング・ネットワークによれば、所定の数のトークンが、トークンを有する充電器が個別の電気車両を充電することを許容するために、トークン・リング・ネットワーク内に割り当てることができ、その一方で、トークンを持たない充電器は、充電を開始するために、トークンを受けるまで待つ必要がある。同時に充電される車両の数を制限することによって、いくつかの車両（家庭）を支援する特定の変圧器上の負荷が、安全レベルに限定される。
【００２６】
次に、同じ参照番号が同じ要素を参照する図面に目を向けると、図２Ａは、電力を配電変圧器２１８に供給することができる給電線２１６を含む、例示的一実施形態による協調充電システム２００を示す。配電変圧器２１８は、定格６００ボルト以下の汎用配電変圧器を備えることができる。配電変圧器２１８は、通風されてよくまたは完全に密閉されてよく、かつ約５０キロボルトアンペア（ｋＶＡ）などの標準定格におけるアルミニウムまたは銅のいずれかの巻線を含んでよい。配電変圧器２１８は、電気器具、照明、モータ付き機械、および給電線２１６などの配電システムから電力負荷に、供給することができる。しかし、５０ｋＶＡより上か下の他のサイズの配電変圧器２１８も、本発明の範囲の中に入る。
【００２７】
配電変圧器２１８は、電力線通信（ＰＬＣ）継電装置（relay device）２０５に連結されてよい。さらに、本発明と共に使用される電力線通信の詳細が、以下により詳細に説明される。ＰＬＣ継電装置２０５は、変圧器２１８を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）２０７に連結されてよい。また、ＣＰＵ  ２０７は、各変圧器２１５へのすべてのまたは問題となる制御信号を制御するように設計されてよい。
【００２８】
本説明において言及する電力線通信（ＰＬＣ）は、同様に、電力電送に使用されうる導体上でデータを搬送するためのシステムである。通常、電力は、高電圧送電線上を電送され、中間電圧上に分配され、低電圧で建物の中で使用される。電力線通信が、各段階で適用されうることは、当業者には十分に理解されよう。
【００２９】
ＰＬＣは、分配ネットワーク（distribution network）と、その変圧器の二次側（transformer secondary）に接続された各構内（premise）に対する構内配線（premises wiring）との間の負荷を接続することができる。本明細書で使用される電力線通信システムは、高周波変調搬送波信号（high frequency modulated carrier signal）を配線システムに印加することによって動作することができる。使用される電力配線の信号伝送特性に応じて、異なる種類の電力線通信が、異なる周波数帯域を使用することができる。普通は、多くの電力配線システムは、交流電力（alternating current power）の伝送だけを意図されているので、多くの電力線回路は、普通は、より高い周波数を搬送するためには、限られた能力を有する。この伝播問題は、電力線通信に対する制限要因となりうるが、本明細書で説明される協調充電システムによって有利に使用される。
【００３０】
より高い周波数において比較的短い距離にわたって電力線通信が減衰するため、同一の局所的配電変圧器２１８によって支援されている電気車両２４５の充電器２１５は、上述の伝播特性による自己完結式ローカル・エリア・ネットワークを形成することができる。このことは、電力線通信のための信号の強さが、普通は、同一の配電変圧器２１８に連結される電気車両の充電器２１５だけが、互いに通信することができる程度のものであることを意味する。前に述べたように、通信信号が、かなりの距離にわたり、かつ２つ以上の変圧器２１８を通して電力線２０３上を伝播されるときの、通信信号におけるＲＦ電力の損失に起因して、第１の変圧器２１８に連結された電気車両２４５の充電器２１５は、第２の変圧器２１８（図示されず）に連結される他の充電器２１５を検出することまたはそれらと通信することは、おそらく不可能である。
【００３１】
具体的には、通常、変圧器を通して高周波損失（high frequency loss）が存在する。そして普通は、所与の変圧器の二次側に接続される一軒の家からの信号は、第２の変圧器の二次側に接続される第２の家に、容易に伝播しない。というのは、第１および第２の変圧器を通る高周波減衰が、第１の変圧器からの信号を減衰させるからである。
【００３２】
図２Ａに示される協調充電システム２００は、標準的電力線通信を支援することができる。例えば、協調充電システム２００は、家庭２１０の中で電力線を通して装置を互いに連結する家庭内ネットワーク（home networking）技術に対する仕様であるホームプラグ１．０など、業界標準の電力線通信システムを利用することができる。ホームプラグを保証された製品は、パーソナル・コンピュータ、ならびにイーサネット（登録商標）、ＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）などの他の通信標準、およびＩＥＥＥ８０２．１１などの無線ローカル・エリア・ネットワーク通信を使用することができる電気車両２５０のための充電器２１５などの他の装置を連結することができる。図２Ａに示される充電器２１５など、多くの装置が、内蔵されたホームプラグ標準を有することができる。充電器２１５に内蔵されたホームプラグ標準によって、充電器２１５をネットワークに接続するために必要なことのすべては、充電器２１５がホームプラグ標準を支援する共通変圧器上の他の装置と通信することができるように、充電器２１５を家庭２１０の中の壁のコンセントに差し込むことによって、または回路遮断器（circuit breaker）に直接配線することによって、充電器を家庭内配線（home wiring）に接続することだけである。
【００３３】
電力線通信信号は、多くの他のネットワーク標準と同様に、家庭２１０の外に配電変圧器２１８まで伝わる可能性があるので、ホームプラグ電力線通信標準は、暗号化パスワードを設定する能力を含む。多くの他のネットワーク製品と同様に、ほとんどのホームプラグ装置は、「デフォルト（default）で保証され」ており、標準は、標準を支援するすべての装置が、デフォルトの独創的な（out-of-box）パスワードに設定されることを要求することができ、そのパスワードは共通の１つであってよい。装置のユーザは、明白な理由に対してこのパスワードを変更することを奨励される。
【００３４】
ホームプラグ電力線通信標準を支援する装置は、任意の動作システム上で稼働しているコンピュータが、上記の標準をネットワーク・アクセスのために使用することを可能にすることができる透明なネットワーク・ブリッジ（transparent network bridge）として機能することができる。ホームプラグ通信標準は、バス・トポロジー（bus topology）の中でイーサネット（登録商標）を使用するための能力を支援し、バス・トポロジーは、搬送波検知、多重アクセスおよび衝突判定を有する。
【００３５】
このことは、同一の電力供給線（power-supplying wire）に沿っていくつかの別個のデータ搬送波が共存することを可能にする、進化した（advanced）直交周波数分割多重方式（orthogonal frequency division multiplexing）（ＯＦＤＭ）を使用することによって達成される。ＯＦＤＭの使用は、所与の地理的領域（geographical region）の中で、以前に割り付けられた（previously-allocated）電波スペクトル（radio spectrum）に一致する副搬送波のうちの１つまたは複数を切ること（turning off）（マスクすること）を可能にする。北米では、いくつかのホームプラグ標準は、利用可能な１１５５の副キャリアのうちの９１７だけを使用することができる。
【００３６】
図２Ａに戻って参照すると、配電変圧器２１８は、電力線２０３Ａ、２０３Ｂによって家庭２１０Ａ、２１０Ｂと連結されてよい。各家庭２１０は、家庭用コンピュータ２１２または携帯情報端末（ＰＤＡ）２１４にアダプタ（adapter）を介して連結されうる電力線通信（ＰＬＣ）トランシーバ２２０を含むことができる。携帯情報端末２１４は、家庭のＰＬＣトランシーバ２２０と無線で連結されてよい。家庭用コンピュータ２１２は、ＰＬＣトランシーバ２２０と配線接続または無線接続を有することができる。ＰＬＣトランシーバ２２０は、上で説明されたホームプラグ標準など、標準的な電力線通信を支援することができる。
【００３７】
ＰＬＣトランシーバ２２０の代替として、またはＰＬＣトランシーバ２２０に加えて、各家庭２１０は、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）および／またはコンピュータ通信ネットワーク２０１に連結されるゲートウェイ２０２Ａへのアクセスを有してよい。ゲートウェイ２０２は、７つの開放型システム間相互接続参照モデル（Open System Interconnection Reference Model）（ＯＳＩ参照モデル（OSI Reference Model）またはＯＳＩモデル（OSI Model））の層のすべての上で働くことができる。層は、その上の層にサービスを提供し、その下の層からサービスを受ける、概念的に類似する機能の集まりとして定義されうる。
【００３８】
ゲートウェイ２０２の仕事の１つは、通信ネットワーク間でプロトコルを変換することである。ゲートウェイ２０２は、類似するプロトコルを使用するネットワークにアクセスするパケット（packet）だけを伝送し、受け、かつ中継するルータ（router）を備えることができる。また、ゲートウェイ２０２は、１つのプロトコル（例えば、アップル・トーク（AppleTalk））に対してフォーマットされたパケットを受けて、そのパケットを、転送する前に、別のプロトコル（例えば、ＴＣＰ／ＩＰ）に対してフォーマットされたパケットに変換することができる。ゲートウェイ２０２は、ハードウェア、ソフトウェア、または両方で実施されてよいが、普通は、ルータ内にインストールされたソフトウェアで実施される。ゲートウェイ２０２は、ゲートウェイ２０２にリンクされた各ネットワーク２０１で使用されるプロトコルを理解することができる。ゲートウェイ２０２は、ブリッジ（bridge）、スイッチ、およびルータを備えることができる。
【００３９】
また、ゲートウェイ２０２は、コンピュータ通信ネットワーク２０１のような別のネットワークへの入口として働くネットワーク点（network point）を備えることができる。インターネット上で、ノードまたは停止点（stopping point）は、ゲートウェイ・ノード２０２またはホスト・ノード（終点（end-point）ノード）のいずれかであってよい。
【００４０】
企業のシステムでは、ゲートウェイ・ノード２０２として働くコンピュータ・サーバは、多くの場合、同様に、代理サーバ（proxy server）およびファイアウォール・サーバ（firewall server）として働いている。また、ゲートウェイ２０２は、ゲートウェイに到達するデータの所与のパケットをどこに向かわせるかを知っているルータと、所与のパケットのためにゲートウェイを出入りする実際の経路を提供するスイッチとの両方と関連することができる。それゆえ、ゲートウェイ２０２は、スイッチおよびルータのうちの一方を備えることができる。
【００４１】
その一方で、コンピュータ通信ネットワーク２０１は、広域ネットワーク（wide area network）（「ＷＡＮ」）、ローカル・エリア・ネットワーク（「ＬＡＮ」）、インターネット、またはネットワークの組合せを含んでよい。また、ＬＡＮ／ゲートウェイ２０２は、コンピュータ通信ネットワーク２０１を個別の充電器２１５の各ＣＰＵ  ２２５に連結することができる。図２Ａに示される装置間の連結は、有線または無線の通信リンクであってよい。
【００４２】
各充電器をコンピュータ通信ネットワーク２０１に連結することによって、各充電器２１５は、コンピュータ通信ネットワーク２０１を介して、家庭用コンピュータ２１２、ならびに個別の他の充電器２１５と通信することができる。次いで、共通の二次変圧器（secondary transformer）２１８を共有する充電器２１５は、中央制御器１２からの命令によってＬＡＮの中に相互接続されてよい。この中央制御器１２は、アドレス情報から、またはその領域の中でインストールされた自動計量読み取りシステム（automated metering reading system）から受けられた情報から、家庭内接続（home connection）に対する変圧器の知識を有することができる。しかし、コンピュータ通信ネットワーク２０１上のこれらの通信は、電力線通信ネットワーク装置２２０Ａ、２２０Ｂによって確立される通信に対する追加（または補足）であってよい。
【００４３】
各家庭２１０の電気配線は、個別の電気車両充電器２１５に連結されてよい。各電気車両充電器２１５は、１つまたは複数の電気車両２４５に連結されてよい。各電気車両２４５は、電気車両２４５、ならびにエネルギー貯蔵ユニット２４０の動作を管理することができる中央処理装置２２５をさらに含むことができる。
【００４４】
ＰＬＣトランシーバ２２０Ａ１、２２０Ｂ１、家庭用コンピュータ２１２、およびＰＤＡ２１４は、任意選択の機器である。代替の例示的実施形態（図示されず）では、各電気車両２４５は、ユーザが、電気車両２４５のエネルギー貯蔵ユニット２４０を充電するために設定を調節することなく、自動的に配電変圧器２１８に連結されうる。
【００４５】
電気車両充電器２１５の一部として示されるが、エネルギー貯蔵ユニット２４０は、電気車両２４５の中に物理的に収容されてよい。また、電気車両充電器２１５は、電気車両２４５の一部であってよく、または電気車両２４５の中に物理的に収容されてよい。本明細書で説明される電気車両２４５は、純粋な電気車両、およびプラグ・イン・ハイブリッド電気車両（ＰＨＥＶ）などのハイブリッド電気車両、とりわけかなりの貯蔵蓄電池容量を有しかつ蓄電池を再充電するために送電網に接続する車両を含むことができる。通常、本明細書で説明される電気車両２４５は、運動および他の目的のために、それらのエネルギーのいくぶんかまたはすべてを送電網から得る。各電気車両２４５は、エネルギー貯蔵ユニット２４０を有することができる。エネルギー貯蔵ユニットは、蓄電池、キャパシタ、もしくはそれらのいくつかの組合せ、または任意の他の電気貯蔵機構を備えてよい。エネルギー貯蔵ユニットを有する各電気車両２４５は、電力を送電系統に戻すように供給する能力を有してよく、または持たなくてよい。
【００４６】
各電気車両充電器２１５は、壁のコンセントの中に設置される標準型プラグによって、または図示されない特別な高電流レセプタクル（receptacle）によって、家庭２１０の配線に連結されてよい。各電気車両充電器２１５は、電力線通信（ＰＬＣ）トランシーバ２２０Ａ２、２２０Ｂ２、中央処理装置２２５、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）２３０、および不揮発性メモリ２３５を備えることができる。各電気車両充電器２１５の中央処理装置２２５は、ＰＬＣトランシーバ２２０、ＲＡＭ  ２３０、および不揮発性メモリ２３５に連結されてよい。ＣＰＵ  ２２５は、電力が、エネルギー貯蔵ユニット２４０の中に貯蔵するために配電変圧器２１８からいつ引き出されてよいかを制御することができる。各電気車両充電器２１５のＣＰＵ  ２２５は、ＲＡＭ  ２３０および不揮発性メモリ２３５の中に記憶された種々のプログラム・モジュールを実行または稼働することができる。不揮発性メモリ２３５は、ＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭを備えてよい。電気車両充電器のための他のハードウェア構成は、本発明のこの範囲を逸脱するものではない。
【００４７】
言い換えれば、車両充電器２１５は、本発明の趣旨を逸脱することなく、マイクロ・コントローラ、マイクロ・プロセッサ、特定用途向け集積回路（application specific integrated circuit）もしくはプログラマブル論理で実施されるディジタル・シグナル・プロセッサ（digital signal processor）もしくはステート・マシン（state machine）、または他の多数の形態の上で実行されるファームウェア・コード（firmware code）を含んでよい。充電器２１５は、電気車両２４５の協調充電を支援するために、以下で説明されるプロセッサを実施するために使用されうる命令を記憶されている機械可読媒体を含むコンピュータ・プログラムを供給されてよい。機械可読媒体および各電気車両充電器２４５は、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気光ディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気カードもしくは光カード、フラッシュ・メモリ、または電子命令を記憶するのに適切な機械可読媒体などの他の種類の媒体を、限定されることなく含んでよい。
【００４８】
本明細書で説明される協調充電システム２００によって、第１の電気車両充電器２１５Ａは、各家庭２１０Ａ、２１０Ｂの配線を介して、配電変圧器２１８に連結される電力線２０３Ａおよび２０３Ｂに沿って、第２の電気車両充電器２１５Ｂと通信することができる。電気車両充電器２１５Ａは、「インテリジェント（intelligent）」装置であるので、各電気車両充電器２１５が、いつ、配電変圧器２１８に連結される電力線２０３に沿って電力を引き出すかまたは供給するかを、論理的に制御することができる。このようにして、上で説明したように、各電気車両充電器２１５は、配電変圧器２１８に連結される他の充電器２１５に対して異なる時間に、その電力を引き出すことができ、または供給することができる。このようにして、配電変圧器２１８の過負荷および可能性のある障害が、防止されてよくまたは回避されてよい。
【００４９】
次に図２Ｂを参照すると、この図は、本発明の例示的一実施形態による、図２Ａに示される電気車両充電器２１５に関連するいくつかのソフトウェア・コンポーネントおよびハードウェア・コンポーネントを示す機能的ブロック図である。具体的には、図２Ｂは、協調充電システム２００のためのソフトウェアおよびハードウェアのコンポーネントのシステム２６０を示す。
【００５０】
ソフトウェアおよびハードウェアのコンポーネントのシステム２６０は、電力線通信（ＰＬＣ）通信モジュール２６３、トークン管理モジュール（token management module）２６６、エネルギー貯蔵ユニット管理モジュール２６９、エネルギー貯蔵ユニット・ハードウェア２７２、および制御器モジュール（controller module）２７５を備えることができる。電力線通信モジュール２６３は、図２Ａに示されるように、ＰＬＣトランシーバ・ユニット２２０Ａ１、２２０Ａ２、２２０Ｂ１、２２０Ｂ２の中に存在してよいプログラミングまたは命令を含むことができる。ＰＬＣモジュール２６３は、トークン管理モジュール２６６と連結されてよく、かつ通信してよい。トークン管理モジュール２６６、制御器モジュール２７５およびエネルギー貯蔵ユニット管理モジュール２６９は、電気車両充電器２１５の不揮発性メモリ２３５の中に存在してよい。これらの３つのモジュール２６６、２６９、２７５は、図２Ａに示されるように、電気車両充電器２１５の中央処理装置２２５によって実行または稼働されてよい。あるいは、モジュール（図示されず）は、同様に、自動車２４５の一部であってよい。
【００５１】
トークン管理モジュール２６６は、以下の図４、図５および図６に詳細に説明されるように、トークン・リングの論理および機能を管理することができる。トークン管理モジュール２６６は、電気車両充電器２１５のすべての動作に対して責任を有することができる制御器モジュール２７５と通信することができる。エネルギー貯蔵ユニット管理モジュール２６９は、エネルギー貯蔵ユニット・ハードウェア２７２のステータスを監視することができる。エネルギー貯蔵ユニット・ハードウェア２７２は、蓄電池およびキャパシタなど、エネルギー貯蔵ユニット２４０の要素を含むことができる。エネルギー貯蔵ユニット管理モジュール２６９は、エネルギー貯蔵ユニット２４０の中の残りを充電するための量、ならびに特定の電力レベルにおいてエネルギー貯蔵ユニット２４０を完全充電まで充電するためにかかる時間を確定することができる。
【００５２】
また、エネルギー貯蔵ユニット管理モジュール２６９は、電気車両２４５のユーザによって入力されてよい情報を監視することができる。具体的には、エネルギー貯蔵ユニット管理モジュール２６９は、携帯情報端末（ＰＤＡ）２１４、家庭用コンピュータ２１２を介して充電データの中に入ることができるユーザからのデータを、受けかつ管理することができる。エネルギー貯蔵ユニット管理モジュール２６９は、図２Ｃと関連して以下に詳細に説明される車両充電マネージャ（vehicle charge manager）のユーザ・インターフェースを支援することができる。その一方で、制御器モジュール２７５は、エネルギー貯蔵ユニット２４０が、家庭２１０の配線と、最終的に配電変圧器２１８に連結される電力線２０３Ａとに連結されることを可能にする、１つまたは複数のスイッチ（図示されず）を制御することができる。
【００５３】
次に図２Ｃを参照すると、この図は、本発明の例示的一実施形態による、図２Ａに示されるような携帯情報端末（ＰＤＡ）２１４または家庭用コンピュータ２１２上に設けられてよい例示的表示器２７４を示す。表示器２７４は、車両充電マネージャを備えるユーザ・インターフェース２７６を提供することができる。このユーザ・インターフェース２７６によって、図２Ｂのエネルギー貯蔵ユニット管理モジュール２６９は、図２Ａに示されるように、充電器２１５が、いかにしてエネルギー貯蔵ユニット２４０Ａにエネルギーを供給するか、またはエネルギー貯蔵ユニット２４０Ａからエネルギーを取り出すかに関連する、電気車両２４５のユーザからのデータを受けることができる。具体的には、ユーザは、最短距離データ２７８（容認可能な最小充電レベルに対応し、かつｋＷｈ価格が閾値より高い場合にユーザが選択する充電のレベルに対応する）を、車両充電マネージャのインターフェース２７６に入力することができる。同様に、ユーザは、予期される最長距離の旅行データ２８０（その充電レベルを超えると、ユーザは、電力を送電系統に戻して売る可能性がある、公称の（nominal）充電レベルに対応する）を、ユーザ・インターフェース２７６に入力することができる。この距離データ２７８、２８０に基づいて、エネルギー貯蔵ユニット管理モジュール２６９は、この距離データの変換に基づいて、エネルギー貯蔵ユニット２４０の中に収容される（be placed）必要がある充電の量を計算することができる。
【００５４】
供給する距離データ２７８、２８０に加えて、ユーザは、同様に、ユーザがエネルギー貯蔵ユニット２４０を充電するためのエネルギーを購入するために支払いたいと思う、キロワット時（ｋＷｈ）当たりのドルにおける小売価格（price point）データ２８２を供給することができる。この小売価格データ２８２は、充電プロセスまたは充電サイクルの間に、個別の電気車両充電器２１５のそれぞれによって監視される変数のうちの１つであってよい。また、電気車両充電器２１５が、配電変圧器２１８に対して適切であるときに、エネルギー貯蔵ユニット２４０の中の余剰エネルギーをアップロードするように、ユーザは、アップロード・エネルギー・データ２８４に入力して、余剰エネルギーがエネルギー貯蔵ユニット２４０の中で利用可能であるかどうかを表すことができ、それにより、アップロードされたエネルギーは、エネルギー貯蔵ユニット２４０の充電を完了するためにエネルギーを受けることを望む別の電気車両２４５を充電するために、アップロードされたエネルギーが使用されうる送電系統に、供給される。また、ユーザは、エネルギー貯蔵ユニットの余剰エネルギーを売ることを望む最低価格データ２８６を表すことができる。
【００５５】
さらに、ユーザは、同様に、車両充電マネージャのユーザ・インターフェース２７６に入力された、推測された距離データに対して適切に充電されるために、ユーザが電気車両２４５を必要とする日時データ２８８を入力することができる。この日時データ２８８から、エネルギー貯蔵ユニット管理モジュール２６９は、ユーザによって充電マネージャのユーザ・インターフェース２７６に入力された距離データ２８０に基づいて、ユーザの所望の容量までエネルギー貯蔵ユニット２４０を充電するために必要な時間の量を計算することができる。加えて、ユーザは、同様に、特定の距離に対して計算された量を超えて望まれる予備エネルギー２８９の量を入力することができ、特定の距離は、同様に、ユーザによって最長距離データ・フィールド２８０の中に入力される。
【００５６】
次に図３を参照すると、この図は、本発明の例示的一実施形態による、特定の配電変圧器２１８に連結されてよい、いくつかの家庭２１０を示す機能的ブロック図である。家庭２１０は、配電変圧器２１８の中央領域において結合されてよい銅線２０３を介して、互いに連結されてよい。各家庭２１０は、電気車両２４５と分離しているかまたは電気車両２４５に内蔵されるかのいずれかである、電気車両充電器２１５を備えることができる。この図は、電力線２０３Ａ〜２０３Ｅによって配電変圧器２１８に連結されてよい、少なくとも５つの家庭２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ、２１０Ｄおよび２１０Ｅの、可能性のある状況を示す。上で論じられたように、各電気車両充電器２１５がネットワーク上に出現して、配電変圧器から同時に電力を引き出そうとするならば、そのような負荷は、配電変圧器２１８に非常に有害であるか、または配電変圧器２１８に重大な障害を引き起こす可能性がある。
【００５７】
次に図４を参照すると、この図は、本発明の例示的一実施形態による、図３に示されるような種々の家庭の電気車両充電器によって形成されるトークン・リング・ネットワークの一例を示す機能的ブロック図である。トークン・リング・システム４００は、各充電器２１５が、別の電気車両充電器２１５に対して異なる時間にネットワーク上にもたらされるように使用されてよい。論理的トークン・リング４００は、第１の電気車両充電器２１５Ａからのトークンが、いかにして論理的トークン・リング４００に沿って第２の充電器２１５Ｂであってよい次の充電器に送られうるかを示し、それにより、第２の充電器２１５Ｂがトークンを有するとき、第２の充電器２１５Ｂがネットワーク上に出現し、電力線２０３に沿って電気的接続を確立する。例示的な論理的トークン・リング４００は、トークンが、いかにしてこの図によって示唆される論理に沿って送られうるかを表す。しかし、以下に説明されるように、トークンは、優先度に基づいて個別の充電器２１５の間で送られてよい。
【００５８】
すなわち、例えば、第１の車両充電器２１５Ａが、そのエネルギー貯蔵ユニット２４０の充電を完了した後、トークンは、その次に優先付けされた、論理的トークン・リング４００のメンバーである電気車両充電器２１５に送られてよい。それゆえ、このことは、第３の電気車両充電器２１５Ｃが、第２の電気車両充電器２１５Ｂに対してより高い優先度を有する場合、第２の電気車両充電器２１５Ｂがトークンを受ける前に、第３の電気車両充電器２１５Ｃが次に、利用可能なトークンを受けることを意味する。
【００５９】
次に図５を参照すると、この図は、本発明の例示的一実施形態による、第１のトークン５０２Ａが第１の電気車両充電器２１５Ａに割り当てられている、トークン・リング・ネットワークの一例を示す。図５に示されるトークン５０２Ａは、第１の電気車両充電器２１５Ａが、電力線２０３Ａに沿って配電変圧器２１８と電気的接続を確立することができることを表す。残された電気車両充電器２１５Ｂ〜２１５Ｅは、個別のエネルギー貯蔵ユニット２４０と配電変圧器２１８との間に電気的接続を確立していないことを意味するために、電力線２０３Ｂ〜２０３Ｅがない状態で示されている。トークン５０２Ａは、単に、特定のトークン・リング・システムまたはネットワーク４００の一部であってよい電気車両充電器２１５の表の中にトークンの順序またはランク９０５を列挙する、表の中のフラグ（flag）であってよい。トークン５０２Ａのさらなる詳細は、図７および図８の流れ図ならびに図９に示される優先づけられたトークン表９００に関して、以下に説明される。
【００６０】
次に図６を参照すると、この図は、本発明の例示的一実施形態による、トークン・リング・ネットワークの第２の電気車両充電器２１５Ｅに割り当てられた第２のトークン５０２Ｂを示す。また、図６は、図５に示される第１のトークン５０２Ａが、もはや存在しないことを示す。あるいは、図６のこの概念図は、第１のトークン５０２Ａが、優先度に基づいて第５の車両充電器２１５Ｅに送られたことを示す。第５の電気車両充電器２１５は、トークン５０２Ｂを有するので、第５の電気車両充電器２１５Ｅは、電力線２０３Ｅに沿って、配電変圧器２１８と電気車両充電器２１５Ｅとの間に電気的接続を確立することができる。第５の充電器２１５Ｅは、配電変圧器２１８から電力を引き出すことができるか、または配電変圧器２１８に電力を供給することができる。本発明は、単一のトークン分配に限定されるものではなく、充電器がそれら自体を同じ班に対する（to a team）配電変圧器に連結することを可能にするトークン５０２の量が、配電変圧器２１８のなんらかの故障または障害を引き起こさない限り、任意の数のトークン５０２が、論理的トークン・リング４００に沿って分配されてよいことは、当業者には理解されよう。
【００６１】
同様に、トークン５０２が、論理的トークン・リング４００に沿って分配され、それにより、いくつかのトークンが、電気車両充電器２１５が電力を配電変圧器２１８に供給することを可能にし、一方で、他のトークン５０２が、他の電気車両充電器２１５が配電変圧器２１８から、または配電変圧器２１８を介して電力を引き出すことを可能にし、それにより、他の電気車両２４５からの電力が電気車両充電器２１５によって受けられ、次いで、引き出された電力をエネルギー貯蔵ユニット２４０の中に収容することができることは、当業者には理解されよう。
【００６２】
次に図７を参照すると、この図は、配電変圧器２１８に連結された電気車両充電器２１５を管理するための方法の論理的流れ図７００を示す。論理的流れ図７００は、図２Ａの充電器２１５のいくつかの主要な機能的特徴を強調する。上述のように、電気車両充電器２１５のプロセス機能は、本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、ＤＳＰ、または特定用途もしくはプログラマブル論理において実施されるステート・マシン、または他の多数の形態において実行するコードを含んでよいことは、当業者には理解されよう。
【００６３】
言い換えれば、図７および本開示の他の論理的流れ図に示されるこれらのステップは、本発明によるプロセスを実施するために、コンピュータ（または他の電子装置）をプログラムするために使用されうる命令を記憶されている機械可読媒体を含んでよいコンピュータ・プログラムとして提供されうる。機械可読媒体は、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気光ディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気光カード、フラッシュ・メモリ、または電子命令を記憶するのに適切な他の種類の媒体／機械可読媒体を、限定されることなく含んでよい。
【００６４】
この明細書の中で言及する論理的流れ図のすべてにおいて説明されるプロセスまたはプロセスの流れにおけるいくつかのステップは、本発明が説明されたように機能するために、必然的に、他のステップに先行する必要がある。しかし、本発明は、そのような順番またはシーケンスが本発明の機能性を変えないならば、説明されたステップの順番に限定されるものではない。すなわち、いくつかのステップが、本発明の範囲および趣旨を逸脱することなく、他のステップの前、後、または他のステップと並列に実施することができることが認識される。また、いくつかのステップが、削除されて（dropped）よく、または全く実行されなくてよく、残されたステップが、なお、削除されたステップに関連して実施されてよいことは、当業者には理解されよう。
【００６５】
さらに、従来の技術およびプログラミングのうちの１つは、例えば、本出願の文書（application text）の中の流れ図および関連説明に基づいて容易に、そのようなコンピュータ・プログラムを書くこと、または開示された本発明を実施するための回路における適切なハードウェアを確認することができる。
【００６６】
それゆえ、特定の一組のプログラム・コード命令または詳細なハードウェア装置の開示は、いかにして本発明を作製し、使用するかを十分に理解するために必要であるとはみなされない。特許請求される、コンピュータで実施されるプロセスの独創的機能性は、以下の説明の中で、他のプロセスの流れを示す残りの図面と併せて、より詳細に説明される。
【００６７】
ステップ７０５は、プロセス７００の第１のステップであり、１つまたは複数の電気車両充電器が、図２Ａに示されるように、電力線２０３を備えることができる電力線通信ネットワークに連結されうる。次に、ステップ７１０で、電気車両充電器２１５の各ＣＰＵ  ２２５は、それが、図４および図５に示されるような論理的トークン・リング４００の一部である充電器の表であるかどうかを確定する。特定の電気車両充電器２１５の各ＣＰＵ  ２２５は、メンバーの充電器２１５の表を、その個別の不揮発性メモリ２３５の中に記憶することができる。
【００６８】
ステップ７２０で、第１のトークンまたはトークンの群の割当てが、所定の規準に従ってなされてよい。例えば、そのような所定の規準は、各電気車両充電器２１５に割り当てられうる永久的通し番号の評価を含んでよい。最大または最小の通し番号を有する電気車両充電器２１５が、第１のトークン５０２をもたらされてよい。第１のトークンまたは第１の一組のトークンを割り当てるための、電気車両充電器２１５の一連の識別子以外の他の規準は、本発明の範囲の中にある。
【００６９】
ステップ７２５で、電気車両充電器２１５のそれぞれが、論理的トークン・リング４００の中に割り当てられた第１のトークンのステータスを記録することができる。次に、ステップ７３０で、第１のトークン５０２Ａを有する図５に示されるように、第１の充電器２１５Ａなどの第１の充電器が、トークンまたは一組のトークンが１つの電気車両充電器２１５から次の電気車両充電器２１５に送られるべき優先度または順番を確定することができる。図９に示される表など、優先度表のこの順番が第１の車両充電器２１５Ａに対して確立されると、トークン５０２が、図７のステップ７３５で示されるように、最高の優先度を有する適切な電気車両充電器２１５に送られてよい。
【００７０】
ステップ７４０で、最高の優先度を有する電気車両２４５すなわち電気車両充電器２１５の充電が開始されてよい。ルーチン（routine）７４５で、トークン５０２を有する電気車両充電器２１５が、図４〜図６に示されるようなトークン・リング・メンバーのステータス、ならびに充電のための電力料金（power rate）などの他の変数を監視することができる。ルーチン７４５のさらなる詳細が、図８と併せて以下に説明される。
【００７１】
次に、決定ステップ７５０で、電気車両充電器２１５が、特定の電気車両２４５のエネルギー貯蔵ユニット２４０のための充電を完了したかどうか、および／または所定の閾値、または充電器２１５によって追跡される特定の事象が到達されたかどうかが確定される。決定ステップ７５０への質問が否定されれば、「いいえ」分岐がたどられてルーチン７４５に戻る。決定ステップ７５０への質問が肯定されれば、「はい」分岐がたどられてステップ７５５に至る。
【００７２】
ステップ７５５で、トークン５０２が、図９に示されるように、トークン・リング表９００の中の最高の優先度に次ぐ優先度を有する電気車両充電器２１５に送られてよい。決定ステップ７６０で、特定の論理的トークン・リング・ネットワーク４００のメンバーである電気車両２４５のすべてが充電されたかどうかが確定される。
【００７３】
決定ステップ７６０への質問が否定されれば、「いいえ」分岐がたどられてステップ７４０に戻り、最高の優先度に次ぐ優先度を有する車両の充電が開始される。決定ステップ７６０への質問が肯定されれば、「はい」分岐がたどられ、それゆえプロセスは終了する。上述のように、複数のトークン５０２が、任意の所与の論理的トークン・リング・ネットワーク４００の中で分配されてよいことは、当業者には理解されよう。さらに、いくつかのトークンが電力消費のために使用されてよく、一方で、他のトークンが、電気車両２４５の特定のエネルギー貯蔵ユニット２４０からのエネルギー・アップロードを可能にさせるように続くことは、当業者には理解されよう。
【００７４】
次に図８を参照すると、この図は、他の電気車両充電変数のステータスの中の、論理的トークン・リング４００のステータスを監視するためのルーチン７４５を示す。ステップ８０５は、ルーチン７４５の中の第１のステップであり、経過時間が、トークン５０２を有する電気車両２１５によって監視されてよい。次に、ステップ８１０で、トークン５０２を有する電気車両充電器２１５は、すべての車両２４５が所望のエネルギー・レベルまで充電されることを調べるために、（図９に示すような）トークン表９００を点検することができ、電気車両充電器２１５は、必要に応じて、その計算に基づいて、車両２４５を充電するために残されている時間内にすべての車両２４５が充電されることを調べるために、表の優先度の順番を更新することができる。
【００７５】
ステップ８１５で、トークンを有する電気車両充電器２１５は、論理的トークン・リング４００内の各電気車両２４５を充電するためのエネルギー価格相場（energy price rate）を点検することができ、トークンを有する電気車両充電器２１５は、必要に応じて、配電変圧器２１８によって供給されうる特定のエネルギー価格に応じて、トークン表９００の順番を更新することができる。言い換えれば、上述のように、各車両の所有者２４５は、ユーザの電気車両２４５を充電するための所望のエネルギー価格相場を入力することができる。ユーザは、図２（ｃ）および価格データ２８２に示されるように、この価格データを車両充電マネージャのインターフェース２７６に入力することができる。
【００７６】
ステップ８２０で、トークン５０２を割り当てられた車両充電器２１５は、同様に、新しい車両が論理的トークン・リング４００に入るのを点検することができ、既存の論理的トークン・リング４００の中に既に存在する他の電気車両充電器２１５に対して、充電においてより高い優先度を有する新しい車両の充電器２１５が参加する（come on board）場合、トークン５０２を割り当てられた車両充電器２１５は、必要に応じてトークン表９００の順番を更新することができる。
【００７７】
ステップ８２５で、トークン５０２を有する電気車両充電器２１５が、各車両２４５に対する所望の充電レベルへの更新を点検する。具体的には、特定の論理的トークン・リング４００の中の特定の車両２４５のユーザが、図２（ｃ）に示されるように、彼または彼女の所望の充電される車両の時間２８８を変更することを決定することができる。そのような、所望の充電車両の時間データ２８８が更新された例では、電気車両充電器２１５は、必要に応じて、トークン表９００の順番すなわち優先度を更新することができる。また、各電気車両充電器２１５が、その個別の車両２４５を部分的に充電し、次いでトークン５０２を送ることも可能であり、それにより、各エネルギー貯蔵ユニット２４０は、トークン５０２が特定の充電器２１５に対して最初に受けられるときに完全に充電されるのではなく、逐次的に充電される。そのような部分充電アルゴリズムは、電力障害が発生して、そのことが、各エネルギー貯蔵ユニット２４０を充電するために利用可能な時間を制限する場合に、車両２４５を助けることができる。
【００７８】
ステップ８３０で、トークンを割り当てられた電気車両充電器２１５は、同様に、それらのエネルギー貯蔵ユニット２４０の中の余剰エネルギーを配電変圧器２１８にアップロードすることを望む車両２４５を点検することができ、このアップロードは、車両から送電系統への（vehicle to grid）（Ｖ２Ｇ）アップロードとしても知られる。トークンを割り当てられた電気車両充電器２１５は、必要に応じて、その変圧器トークン・データを更新することができる。電気車両の充電に関する他の変数が、本発明の範囲および趣旨を逸脱することなく、特定のトークンを割り当てられた充電器２１５によって監視されてよいことは、当業者には理解されよう。
【００７９】
ステップ８３５で、各充電器２１５は、充電器が、全充電（full charge）モードから細流充電（trickle charge）モードに切り替えて、充電を「継ぎ足して満充電にする（top off'）」ときなどに、引き出されるエネルギー（普通は電流）における変化を感知することができ、充電電流が閾のエネルギー（電流）の値より下に低下するならば、トークン５０２を放棄することができる。充電電流が、この予め設定された閾値（例えば、１０アンペアなど）より下に低下する場合、充電器２１５は、トークン５０２を放棄し、トークン５０２を必要とすることなく縮減された電流を引き出すことを継続する。このことは、トークン５０２が、充電するためにより大きな電流（例えば、１０アンペア超）を必要とする他の充電器２１５に、より早く割り付けられることを可能にする。
【００８０】
トークン５０２が所与の充電器２１５によって放棄される時点の、この最小の閾の電流値は、各充電器２１５によるか、群の中の単一の充電器２１５によるか、またはＰＬＣ継電器２０５で配電変圧器２１８に連結されるＣＰＵ  ２０７から伝えられることによって、予備設定されてよい。ステップ８３５は、ある期間の間に高い速度で充電し、次いで、後期の、おそらくは充電サイクルの終了付近の、電流が充電器２１５によって縮減されてよい時間に、低い速度で充電することができる、それらのエネルギー貯蔵ユニット２４０または充電器２１５に対処する。
【００８１】
次に、ステップ８４０で、トークン５０２を有する充電器２１５は、所定の日時が到達したかどうかを確定するために、現在の日時を点検することができる。所定の日時が到達したならば、充電器２１５は、その車両２４５の充電を開始することができる。多くの場合、変圧器２１８の負荷は、充電を完了するために終夜を必要としない程度である。
【００８２】
これらの環境の下で、すべての車両２４５の充電に一晩中はかからないという事実を認識することは充電器２１５にとって望ましく、それゆえ、普通は、第１の充電を開始するように選択された第１の充電器２１５であるシステムは、その始動時間が、ネットワークに対する後からの追加のためのいくぶんかの余裕を有しながらすべての車両の充電を可能にする限り、協調充電プロセスを始動するためにランダムな日時を選んでよい。充電を開始するためのこのランダムな日時は、充電器２１５上のプロセッサ２２５によって局所的に確定されてよく、または中央制御器１２から、および／またはＰＬＣ継電器２０５によって配電変圧器２１８に連結されるＣＰＵ  ２０７からなど、後端（backend）から伝えられてよい。次に、ルーチンは、図７のステップ７５０に戻る。また、このランダム化された充電始動時刻は、第１の充電器だけでなく、変圧器上の各充電器にも適用することができる。例えば、充電器２１５の標準的な動作モードは、（期間中に遅れて到着する車両２４５のためにいくぶんかの安全余裕の割当量を有しながら）すべての充電器２１５が充電を完了するための総充電時間を計算すること、およびこの期間にわたって充電するために充電始動時刻をランダム化することであってよい。ネットワーク中のすべての変圧器２１８がこのアルゴリズムに従えば、システム２００に提示される総充電負荷は、充電期間中に比較的フラットとなり、有利である。あるいは、公益事業の会社／機関は、充電器を早期または後期のいずれかの一団にして、公益事業の会社／機関が、負荷を取り扱うために発電機を後期に稼働させること、または負荷を取り扱うために早期に始動させることを可能にすることを欲する可能性がある。または、気象条件が、より強い風の時期を示唆するならば、始動時刻が遅延されてよく、それにより、車両の充電は、この余剰能力を活用することができる。本発明は、これらの状況のすべてを促進する。
【００８３】
次に図９を参照すると、この図は、論理的トークン・リング・ネットワーク４００のメンバーであってよい各電気車両充電器２１５の不揮発性メモリ２３５の中に記憶されてよい優先付けされたトークン表９００の一例を示す。優先付けされたトークン表９００は、特定の順番または順位付け（ranking）に割り当てられた、対応する充電器を識別することに加えて、トークンの順番または優先付けされた順位（rank）９０５を含むことができる。言い換えれば、優先付けされたトークン表９００は、トークンの順番／順位９０５の列に関連付けられた電気車両識別列９１０を含むことができる。優先付けされたトークン表９００は、充電ステータスの他に現在のトークン割当てをも表す列９１５をさらに含む。言い換えれば、優先付けされたトークン表９００のこの列９１５では、特定の論理的トークン・リング４００の電気車両２４５が充電されたかどうかを識別できるとともに、論理的トークン・リング・ネットワーク４００内の１つまたは複数のトークンの現在の割当てを表す。
【００８４】
図９に示される例では、第１の充電器（充電器１号）は、列９１５の中のこのステータスで表されるように、完全に充電されている（またはトークンを必要とする閾値より下に低下している）。その一方で、トークン順番／順序表９０５の中で２の順位に割り当てられている第５の充電器（充電器５号）は、「チェック」マークで表されるように、トークン５０２Ｅを割り当てられている。各充電器２１５は、優先付けされたトークン表９００を常時追跡し、または記憶することができ、それにより、特定の電気車両充電器２１５が機能しなくなる場合、表９１０内の次の順位付けの電気車両充電器が、優先付けされたトークン表９００の中に列挙されるような優先度または順番に従うことができることは、当業者には理解されよう。このようにして、１つの充電器が機能しなくなるという理由で、論理的トークン・リング・システム４００が機能しなくなることはない。このことは、トークン・リング・ネットワーク４００に対するフェールセーフ（fail/safe）機構として動作し、それにより、１つの充電器２１５が機能しなくなる場合、残りの充電器２１５が、優先付けされたトークン表９００に従って充電を完了することによって、個別のエネルギー貯蔵ユニット２４０を、依然として充電することができる。
【００８５】
次に図１０を参照すると、この図は、本発明の例示的一実施形態による、一般的な電気器具２６との協調給電のためのシステムを示す機能的ブロック図である。電気器具２６は、空調用圧縮器、電気炉またはヒート・ポンプを、限定されることなく含んでよい。システムは、２４０ＶＡＣの圧縮器の接触器（contactor）のための引き込みコイル（pull-in coil）３０を活性化するサーモスタット回路を選択的に開く継電器１０３３を有する制御ユニット１３を含む。
【００８６】
制御ユニット１３は、ＲＦ受信器５２、トークン管理モジュール２６６、ＲＦ受信器５２、ＰＬＣ通信モジュール２６３、制御プロセッサ５０、およびＰＬＣ２２０を備えてよい。上の図２Ｂに示される要素と類似して名前を付けられた要素は、ここでさらに説明されることはない。
【００８７】
上で論じられた電気車両充電器２１５に類似する電気器具２６の給電を制御するための、この例示的実施形態では、ユニット１３の中の制御接点（Control Contact）１０３３が開であるとき、圧縮器２６は、オフ状態に保持される。制御接点１０３３が閉であるとき、サーモスタット３８は、圧縮器を、正常に稼働するように制御する。制御ユニット１３の標準的な一実施形態では、制御接点状態は、ＲＦ受信器５２の中にリモートから受信されたＲＦ命令と、それらの命令に従って行動する、ユニット１３内の制御プロセッサ５０とによって指示される。本発明の目的に対して、上で論じられた図２Ｂと同様に、トークン管理モジュール２６６によって管理される許可トークン（enabling token）５０２の存在または不在によって指示されるように、制御接点１０３３を同様に制御する並列制御機構が、想定される。
【００８８】
制御ユニット１３のために適切な装置の１つは、Ｃｏｍｖｅｒｇｅ社で製造されるＤｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ（ＤＣＵ）ｂｏｘである。ＤＣＵ  ｂｏｘは、空調圧縮器の近くの外部に連結されるように設計される。ＤＣＵ  ｂｏｘは、広域ネットワークおよびローカル・エリア・ネットワークを含む種々のチャネルを介してエネルギー供給者と通信するために、付加的に使用されてよい。別の適切な装置は、Ｃｏｍｖｅｒｇｅ社で製造されるサーモスタット３８である。サーモスタット３８は、建物の外に配置されるのではなく、建物の中に設置される。
【００８９】
制御ユニット１３は、ＰＬＣトランシーバ２２０を備えることができる。制御ユニット１３は、上で論じられた図４〜図６に示されるように、トークン・リング・ネットワーク４００を支援することができる。しかし、電気車両充電器２１５によってのみ形成されるトークン・リング・ネットワーク４００の代わりに、トークン・リング・ネットワーク４００は、電気車両充電器と通信するかまたは他の一般的電気器具１４の間だけで通信する、一般的電気器具１４によって形成されてよい。上の他の実施形態と同様に、この実施形態におけるＰＬＣトランシーバ２２０は、上で論じられたように、ホームプラグ１．０のような標準的電力線通信を支援することができる。
【００９０】
本発明が、その趣旨および範囲を逸脱することなく関連する、協調充電または協調給電のシステム２００の代替実施形態は、当業者には明らかであろう。したがって、本発明は、ある程度の特殊性を有する例示的形態において説明されたが、本開示は単なる例としてなされたものであること、ならびに構造の詳細、および部品またはステップの組合せや配列における数多くの変更は、本発明の範囲および趣旨を逸脱することなく用いられてよいことを理解されたい。したがって、本発明の範囲は、前の説明によるのではなく添付の特許請求の範囲によって定義される。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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