CN104009501A - 电动车充电系统及其适用的充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动车充电系统及其适用的充电方法，用以对电动车的充电电池充电，包含：充电站，包含：充电单元，提供充电电能至充电电池；以及控制单元，与充电单元连接而控制充电单元运作，且将经由输入单元所接收的电动车的型号信息及预定目的地与内建数据比对，以得到充电电池的种类信息及由充电站行驶至预定目的地的行驶路径，并依据种类信息、行驶路径及通讯接口所传来的电量状态控制充电单元对充电电池充电，使充电电池的剩余电量等于电动车行驶行驶路径所需耗费的电量，且于充电期间，控制单元依据允许接收电能信息动态调整充电电能的大小。

Description

电动车充电系统及其适用的充电方法

技术领域

本发明关于一种充电系统，且特别关于一种依据电动车欲行驶距离来决定充电时间的电动车充电系统及其适用的充电方法。

背景技术

燃油式汽车的发明确实改善了人类行动上的方便与货物运送的问题，且随着制造技术的进步，燃油式汽车被大量生产，现今燃油式汽车己经成为人类生活中不可或缺的工具之一。目前世界燃油式汽车总数约8.5亿辆，而全球57%的石油消费在交通领域（其中美国达到67%），预计到2020年燃油式汽车将达到12亿辆，全球石油需求与常规石油供给之间将出现净缺口，石油能源供需矛盾日益凸显。预计2050年的供需缺口几乎相当于2000年世界石油总产量的两倍，石油价格会飞速上涨，造成汽车使用成本越来越高。因此，各国都在积极鼓励发展新能源汽车，以改变能源结构，降低对石油的依赖。

此外，燃油式汽车运作时，会燃烧汽油造成空气污染，使整个生态环境遭致破坏，近年来为了改善车辆对环境的破坏，各个车商都致力研发低污染的汽车，以保护我们的环境。在各种新能源汽车中，电动汽车的技术背景相对比较成熟，且电网已经铺设到全球各地，可以很方便的获得稳定的电能，所以电动车是新能源汽车发展的一个重要方向。

电动车主要是通过充电设备，例如充电站等，做为补充电力的主要途径。而以目前最新的电池技术，电动车所需的充电时间短则二十至三十分钟，长则超过十小时，实际充电时间根据车辆与充电设备的种类不同而所差异，然而不论从驾驶的经验或充电设备的营运的角度而言，电动车的充电时间仍与一般加油所需时间有很大的差距，因此，如何在现有充电技术下有效缩短充电时间，是所有充电设备的制造与营运者所考虑的重点之一。

其中由于电动车的充电运作目前而言大部份皆是由电动车来直接来判断充电是否结束，驾驶并无法针对此点轻易改变，又一般电动车皆以充到充电电池的80%以上作为停止充电条件，并未考虑实际用电动车需求或是驾驶习惯，如此一来，将使得电动车可能花费过多时间于充电上。

此外，又有一些电动车及充电设备乃是提供充电时间的设定，在充电开始前即由驾驶主动设定本次充电时间，然而此方式也未考虑实际用车需求，也未考虑当时充电电池的剩余电量，使得预设的充电时间并不一定符合实际充电需求，同样可能使得电动车花费过多时间于充电上。

因此，如何发展一种可改善上述现有技术缺失，使电动车的充电时间可依据欲行驶距离来决定的电动车充电系统及其适用的充电方法，实为相关技术领域者目前所迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动车充电系统及其适用的充电方法，其中电动车的充电时间依据电动车欲行驶的距离来决定，以解决现有电动车花费过多时间于充电上的缺失。

为达上述目的，本发明的一较广义实施态样为提供一种电动车充电系统，应用于电动车，包含：充电站，用以对电动车的充电电池充电，包含：充电单元，用以提供充电电能至充电电池；输入单元，用以选择性地接收关于电动车的型号信息及电动车的预定目的地；第一通讯接口，用以与电动车通讯，以从电动车随时地接收充电电池的电量状态及允许接收电能信息；控制单元，与充电单元连接而控制充电单元的运作，且与输入单元及第一通讯接口连接，其中控制单元将型号信息、预定目的地与内建数据进行比对，以得到充电电池的种类信息及电动车由充电站行驶至预定目的地的行驶路径，并依据种类信息、行驶路径及电量状态控制充电单元对充电电池充电，以使充电电池的剩余电量等于电动车行驶行驶路径所需耗费的电量，且于充电期间，控制单元还依据允许接收电能信息动态调整充电电能的大小。

为达上述目的，本发明的另一较广义实施态样又提供一种充电方法，适用于电动车充电系统，其中充电系统具有充电站，以对电动车的充电电池充电，充电方法包含以下步骤：(a)接收关于电动车的型号信息与预定目的地、关于充电电池的电量状态及允许接收电能信息(b)将型号信息、预定目的地与内建数据进行比对，以得到充电电池的种类信息及电动车由充电站行驶至预定目的地的行驶路径；(c)充电站依据该充电电池的该种类信息、该行驶路径及该电量状态对充电电池充电，其中于充电期间，充电站依据允许接收电能信息而动态调整提供输出给充电电池的充电电能大小。(d)判充电电池的剩余电量是否已充到等于该电动车行驶行驶路径所需耗费的电量；以及(e)当判断充电电池的剩余电量已充到等于电动车行驶行驶路径所需耗费的电量，结束充电，当判断充电电池的剩余电量尚未充到等于电动车行驶行驶路径所需耗费的电量，再次执行步骤(c)。

为达上述目的，本发明的又一较广义实施态样再提供一种电动车充电系统，应用于电动车，主要包含：至少一充电站，用以对电动车的充电电池充电，包含：充电单元，用以提供充电电能至充电电池；第一通讯接口，用以与电动车通讯，以从电动车随时地接收充电电池的电量状态及允许接收电能信息；第二通讯接口；以及控制单元，系与充电单元连接而控制充电单元的运作，且与第一通讯接口及第二通讯接口连接；以及后台管理设备，用以控制充电站的运作，且包含：输入单元：用以接收关于电动车的一型号信息及电动车的一预定目的地；第三通讯接口，与输入单元连接，且与第二通讯接口相互通讯，使控制单元经由第二通讯接口及第三通讯接口接收型号信息及目的地；其中控制单元将型号信息、预定目的地与内建数据进行比对，以得到充电电池的种类信息及电动车由充电站行驶至预定目的地的行驶路径，并依据种类信息、行驶路径及电量状态控制充电单元对充电电池充电，使充电电池的剩余电量等于电动车行驶行驶路径所需耗费的电量，且于充电期间，控制单元还依据允许接收电能信息动态调整充电电能的大小。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的电动车充电系统的电路方块示意图。

图2为本发明另一较佳实施例的电动车充电系统的电路方块示意图。

图3为图1或图2所示的电动车充电系统的充电方法的流程示意图。

其中，附图标记说明如下：

10：充电站

100：充电单元

101：输入单元

102：第一通讯接口

103：控制单元

104：储存单元

105：显示单元

106：通知单元

107：网络接口

108：第二通讯接口

109：充电枪组合

20：后台管理设备

200：主要控制单元

201：第三通讯接口

9：电动车

90：充电电池

91：导航装置

S1~S5；充电方法的流程步骤

具体实施方式

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上系当作说明之用，而非架构于限制本发明。

请参阅图1，其为本发明较佳实施例的电动车充电系统的电路方块示意图。如图1所示，本实施例的电动车充电系统应用于一电动车9，以对电动车9的一充电电池90进行充电，其中充电电池90可供给电动车9运作及行驶所需的电力，且充电电池90依据电动车9的型号不同而有不同的种类，故不同的充电电池90在特性上有所差异。

电动车充电系统包含至少一充电站10，该充电站10通过一充电枪组合109，例如包含一充电枪(未图示)以及缆线(未图示)，而提供一充电电能给电动车9，以对电动车9进行充电，该充电站10至少包含一充电单元100、一输入单元101、一第一通讯接口102、一控制单元103。充电单元100与充电枪组合109电连接，且通过充电枪组合109而与电动车9电连接，且于一些实施例中，充电单元100可为但不限于由一电源转换电路(未图示)所构成，充电单元100用以将一输入电源(未图示)转换为适合电动车9的充电电池90的一充电电能，例如一充电电压及/或一充电电流，以对充电电池90进行充电。

输入单元101选择性地供电动车9的驾驶由充电站10输入关于电动车9的一型号信息以及电动车9欲行驶的一预定目的地，而于一些实施例中，输入单元101可为但不限于包含一输入键盘或一触控式荧幕，以供驾驶输入。当然于其他实施例中，输入单元101更可包含一芯片读卡机，以读取驾驶所插入对应的芯片卡，使电动车充电系统的充电站10可经由芯片卡得到关于驾驶或电动车9的相关数据，例如电动车9的型号信息等，及/或收取对应的充电费用。

第一通讯接口102与控制单元103电连接，此外，第一通讯接口102更与电动车9相互通讯，第一通讯接口102用以随时接收于充电站10进行充电的电动车9所自动传来的关于充电电池90的一电量状态以及关于充电电池90的一允许接收电能信息，其中允许接收电能信息符合电动车9的相关通讯协议所规范，其依据充电电池90的剩余电量变化而随时变动，用以告知目前充电电池90的剩余电量所能承受的最大充电电能的值为何，也即所能承受的充电电压及/或充电电流的最大值为何。于一些实施例中，第一通讯接口102可为一无线通讯接口，以通过无线的方式，例如WIFI，与电动车9进行无线通讯，但不以此为限，于其它实施例中，第一通讯接口102也可为有线通讯接口，并借例如充电枪组合109内部的缆线而与电动车9进行有线通讯。

控制单元103可为但不限于由一微控制器(microcontroller；MCU)所构成，且与充电单元100连接，用以控制充电单元100的运作，使充电单元100输出对应的充电电能至充电电池90，此外，控制单元103更与输入单元101及第一通讯接口102连接，以经由输入单元101及第一通讯接口102分别接收电动车9的型号信息、电动车9欲行驶的预定目的地、电量状态以及允许接收电能信息，此外，于本实施例中，控制单元103更会将所接收的电动车9的型号信息及预定目的地与一内建数据进行比对，以通过比对型号信息与内建数据而得到关于电动车9的充电电池90的种类信息，并通过比对预定目的地与内建数据而得到由充电站10行驶至预定目的地的一行驶路径，接续控制单元103再依据充电电池9的种类信息、该行驶路径及充电电池9的电量状态来判断依据目前充电电池90的剩余电量需充电多久恰能使电动车9经由行驶路径到达预定目的地，以对应地控制充电单元100对充电电池90进行充电的运作，使充电单元100可将充电电池9的剩余电量充到等于电动车9行驶该行驶路径所需耗费的电量，且于充电电池9的充电过程中，控制单元103将依据该允许接收电能信息而动态调整充电单元100输出的充电电能的大小，也即依据充电电池90因充电而随时改变的剩余电量所能承受的最大充电电压及/或充电电流来随时调整充电电压及/或充电电流的大小。

于上述实施例中，控制单元103所进行比对的内建数据可预设至少包含导航地图及各电动车的车种型号所对应的充电电池的信息，但内建数据所包含的数据不局限于如上所述，可依据充电站10的实际使用需求来增加其他信息。又于一些实施例中，例如图1所示，充电站10更可具有一储存单元104，与控制单元103电连接，用以预先的方式储存该内建数据，以供控制单元103进行比对。

于一些实施例中，充电站10更可为但不限于具有一显示单元105以及一通知单元106。显示单元105与控制单元103电连接，且可为但不限于由液晶面板所构成，其用以当控制单元103由输入单元101接收到电动车9的型号信息、电动车9欲行驶的预定目的地时，同步显示电动车9的型号信息、电动车9欲行驶的预定目的地。通知单元106与控制单元103电连接，用以当充电站10完成对电动车9的充电时，也即充电电池9的剩余电量已充到等于或大于电动车9行驶该行驶路径所需耗费的电量时，同步发出通知信号，例如声音或是光源等，以通知驾驶目前已充电结束，而于一些实施例中，通知单元106可由一喇叭及/或是一发光装置所构成。

以下将举例说明本发明的电动车充电系统的作动方式。请再参阅图1，当驾驶欲驾驶电动车9至预定目的地的第一位置，然先于位于第二位置的电动车充电系统的充电站10进行充电时，此时，驾驶可通过例如充电站10的输入单元101而输入电动车9的型号信息以及预定目的地，即第一位置，此时，控制单元103将输入单元101所传来的电动车9的型号信息以及预定目的地与储存于储存单元104内的内建数据进行比对，以得到电动车9的充电电池90的种类信息，以及电动车9由第二位置的充电站10行驶至预定目的地的第一位置的行驶路径，接续控制单元103便依据充电电池90的种类、行驶路径及充电电池90的电量状态，例如目前充电电池90的剩余电量为30％，来判断依据目前充电电池90的剩余电量需充电多久恰能使电动车9经由行驶路径到达第一位置，例如判断出充电电池90的剩余电量需到达50%才能使电动车9于第二位置经由行驶路径行驶至第一位置，如此一来，控制单元103便会依据上述的判断结果来控制充电单元100对充电电池90进行充电，使充电电池90的剩余电量可达到50%，而在充电的过程中，由于充电电池90所能承载的最大充电电能的值实际上将依据充电电池90剩余电量的改变而不断改变，因此控制单元103更经由第一通讯接口102随时接收由电动车9所自动传来的允许接收电能信息，以动态调整充电单元100输出的充电电能的大小，也即动态地调整充电电压及/或充电电流的大小。而由上可知，由于本实施例的电动车充电系统依据电动车9从充电站到达预定目的地的行驶距离作为充电时间的主要充电结束条件，使电动车9的充电电池90充电至足以行驶到预定目的地的电量即可停止充电，而无须如现有的电动车通过充到充电电池的80%电量以上或是由驾驶主动设定充电时间来作为充电结束条件，故可减少不必要的充电，以此缩短充电时间，以反应实际电动车9的需要。

于一些实施例中，由于由充电站10至电动车9的欲定目的地之间的行驶路径可能有多条，且每一条行驶路径的距离并不会相等，因此为了确保电动车9无论选择哪一条行驶路径来由充电站10到达预定目的地，电动车9的充电电池90经由充电站10所充电后的剩余电量皆足够使用，充电站10的控制单元103在比对电动车9的预定目的地与内建数据所得到由充电站10行驶至预定目的地的行驶路径以该充电站10能到达该目的地的最远行驶路径为佳。

于一些实施例中，第一通讯接口102可与电动车9的一导航装置91相互通讯，如此一来，驾驶可直接由导航装置91上输入关于电动车9的型号信息以及电动车9欲行驶的预定目的地，再经由与导航装置91相通讯的第一通讯接口102而将电动车9的型号信息以及电动车9欲行驶的预定目的地传送至控制单元103，使控制单元103可进行对应的作动。

又于其他实施例中，例如图1所示，电动车充电系统的充电站10还具有一网络接口107，系与该控制单元103电连接，且具有网络通讯的功能，用以当电动车9尚未行驶至充电站10时，以网络传输的方式接收驾驶于由个人装置，例如电脑或手机等，以预约型态方式所输入的电动车9的型号信息、电动车9欲行驶的预定目的地，由此当电动车9行驶至充电站10时，充电站10便可进行对应的操作，而无须驾驶在充电站10再次输入电动车9的型号信息、电动车9欲行驶的预定目的地，故更可节省电动车9于充电站10的充电时间。

请参阅图2，其为本发明另一较佳实施例的电动车充电系统的电路方块示意图。如图2所示，本实施例的电动车充电系统的架构与图1所示的电动车充电系统的架构相似，故仅以相同的符号来代表其元件间的连接关系与作动方式相似，而不再次进行赘述。

惟相较于图1所示的电动车充电系统，本实施例的电动车充电系统可包含至少一充电站10，例如图2所示的多个充电站10，以提供更多电动车9来进行充电，且电动车充电系统还包含一后台管理设备20，可例如以远端控制的方式来控制多个充电站10的运作，其中后台管理设备20具有一主要控制单元200，用以控制后台管理设备20的运作，此外，图1所示的充电站10的输入单元101改为设置于后台管理设备20中，且与主要控制单元200电连接，因此电动车9的驾驶改由于后台管理设备20来经由输入单元101输入电动车9的型号信息以及电动车9欲行驶的预定目的地，更甚者，充电站10还具有一第二通讯接口108，与控制单元103电连接，而后台管理设备20对应地具有一第三通讯接口201，与主要控制单元200及输入单元101电连接，第三通讯接口201与第二通讯接口108相互通讯，使得充电站10的控制单元103经由第二通讯接口108及第三通讯接口201接收电动车9的型号信息以及电动车9欲行驶的预定目的地，以进行类似如图1所示的实施例的控制单元103的运作，于此也不再赘述。

于上述实施例中，第二通讯接口108及第三通讯接口201系可为无线通讯接口，由此以无线的方式，例如WIFI，进行通讯，但不以此为限，第二通讯接口108及第三通讯接口201可为无线通讯接口也可为有线通讯接口，以通过缆线相互连接的方式来进行通讯，意即本发明所指通讯接口可为无线通讯接口或有线通讯接口。

参阅图3，并配合图1或图2，其中图3为图1或图2所示的电动车充电系统的充电方法的流程示意图。如图3所示，首先，执行步骤S1，即当充电开始时，接收关于电动车9的一型号信息及欲行驶的一预定目的地，以及接收关于充电电池90的一电量状态及一允许接收电能信息。其中于此步骤中，电动车9的型号信息及预定目的地可通过例如图1所示的充电站10的输入单元101提供给控制单元103、通过电动车9的导航装置91并经由充电站10的第一通讯接口102提供给充电站10的控制单元103、通过充电站10的网络接口107以预约型态方式提供给充电站10的控制单元103，或是通过例如图2所示的后台管理设备20的输入单元10并经由第二通讯接口108与三通讯接口201提供给充电站10的控制单元103，至于电动车9的电量状态及允许接收电能信息则由电动车9经由充电站10的第一通讯接口102主动传送给充电站10的控制单元103。

接着，执行步骤S2，即将电动车9的型号信息及预定目的地与内建数据进行比对，以得到充电电池90的种类信息及电动车9由充电站10行驶至预定目的地的行驶路径。其中于此步骤中，内建数据储存于储存单元104中，且可通过充电站10的控制单元103来进行电动车9的型号信息及预定目的地与内建数据的比对。

接着，执行步骤S3，即依据充电电池90的信息、行驶路径及电量状态对充电电池90进行充电，且于充电期间，依据允许接收电能信息而动态调提供输出给充电电池90的充电电能大小。其中于此步骤中，可通过充电站10的控制单元103来依据充电电池90的信息、行驶路径及电量状态而控制充电单元100输出充电电能，以对充电电池90进行充电，同时通过控制单元103依据允许接收电能信息而控制充电单元100动态调提供输出给充电电池90的充电电能大小。

然后，执行步骤S4，即判断充电电池90的剩余电量是否已充到等于电动车9于充电站10经由该行驶路径到达预定目的地所需耗费的电量。其中于此步骤中，可通过充电站10的控制单元103来进行判断。

最后，当判断充电电池90的剩余电量已充到等于电动车9于充电站10经由该行驶路径到达预定目的地所需耗费的电量时，则执行步骤S5，即结束充电，当判断充电电池90的剩余电量未充到等于电动车9于充电站10经由该行驶路径到达预定目的地所需耗费的电量时，则再次执行步骤S3。

综上所述，本发明提供一种电动车充电系统及其适用的充电方法，其中本发明的电动车充电系统依据电动车从充电站到达预定目的地的行驶距离作为充电时间主要的充电结束条件，使电动车的充电电池可充电至足以行驶到预定目的地的电量即可停止充电，而无须如现有的电动车通过充到充电电池的80%电量以上或是由驾驶主动设定充电时间来作为充电结束条件，故可减少不必要的充电，以此缩短充电时间，以反应实际电动车的需要。

本发明得由熟习此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附申请专利范围所欲保护者。

Claims (10)

1.一种电动车充电系统，应用于一电动车，包含：

一充电站，用以对该电动车的一充电电池充电，包含：

一充电单元，用以提供一充电电能至该充电电池；

一输入单元，用以选择性地接收关于该电动车的一型号信息及该电动车的一预定目的地；

一第一通讯接口，与该电动车通讯，以从该电动车随时地接收该充电电池的一电量状态及一允许接收电能信息；以及

一控制单元，与该充电单元连接而控制该充电单元的运作，且与该输入单元及该第一通讯接口连接，其中该控制单元将该型号信息、该预定目的地与一内建数据进行比对，以得到该充电电池的一种类信息及该电动车由该充电站行驶至该预定目的地的一行驶路径，并依据该种类信息、该行驶路径及该电量状态控制该充电单元对该充电电池充电，以使该充电电池的剩余电量等于该电动车行驶该行驶路径所需耗费的电量，且于充电期间，该控制单元还依据该允许接收电能信息动态调整该充电电能的大小。

2.如权利要求1所述的电动车充电系统，其中该行驶路径为该充电站能到达该目的地的最远行驶路径。

3.如权利要求1所述的电动车充电系统，其中该允许接收电能信息随该充电电池的剩余电量的变化而随时改变，且代表该充电电池目前剩余电量所对应能承受的最大该充电电能的值。

4.如权利要求1所述的电动车充电系统，其中该内建数据预设一导航地图及各种该电动车的该型号信息所对应的该充电电池的该种类信息。

5.如权利要求1所述的电动车充电系统，其中该充电站还具有一通知单元，与该控制单元电连接，用以当该充电站对该电动车充电，且该充电电池的剩余电量大于或等于该电动车行驶该行驶路径所需耗费的电量时，发出一通知信号。

6.一种充电方法，适用于一电动车充电系统，其中该电动车充电系统具有一充电站，以对一电动车的一充电电池充电，该充电方法包含以下步骤：

a、于充电开始时，接收关于该电动车的一型号信息与一预定目的地，并接收关于该充电电池的一电量状态及一允许接收电能信息；

b、将该型号信息、该预定目的地与一内建数据进行比对，以得到该充电电池的一种类信息及该电动车由该充电站行驶至该预定目的地的一行驶路径；

c、该充电站依据该充电电池的该种类信息、该行驶路径及该电量状态对该充电电池充电，其中于充电期间，该充电站依据该允许接收电能信息而动态调整提供给该充电电池的一充电电能大小。

d、判断该充电电池的剩余电量是否已充到等于该电动车行驶该行驶路径所需耗费的电量；以及

e、当判断该充电电池的剩余电量已充到等于该电动车行驶该行驶路径所需耗费的电量，结束充电，当判断该充电电池的剩余电量尚未充到等于该电动车行驶该行驶路径所需耗费的电量，再次执行步骤c。

7.如权利要求6所述的充电方法，其中于步骤a中，该型号信息及该预定目的地选择性地经由该充电站一输入单元而提供给该充电站的一控制单元、经由该电动车的一导航装置及与该导航装置相通讯的该充电站的一第一通讯接口而提供给该控制单元或是经由该充电站的一网络接口而以网络传输及预约型态方式提供给该控制单元。

8.如权利要求7所述的充电方法，其中于步骤c中，通过该控制单元来依据该充电电池的该种类信息、该行驶路径及该电量状态而控制该充电站的一充电单元输出该充电电能给该充电电池，以及通过该控制单元依据该允许接收电能信息控制该充电单元动态调整提供给该充电电池的该充电电能大小。

9.如权利要求6所述的充电方法，其中于步骤b中，该内建数据预先储存于该充电站的一储存单元中，且该内建数据预设一导航地图及各种该电动车的该型号信息所对应的该充电电池的该种类信息。

10.如权利要求6所述的充电方法，其中该充电系统还具有一后台管理设备，用以控制该充电站的运作，且具有一输入单元及与该充电站的一第二通讯接口相通讯的一第三通讯接口，使步骤a中的该型号信息及该预定目的地选择性地经由该输入单元、该第三通讯接口及该第二通讯接口提供给该充电站的一控制单元。