TW202312075A

TW202312075A - 用電偵測分配裝置及用電偵測分配方法

Info

Publication number: TW202312075A
Application number: TW110134107A
Authority: TW
Inventors: 許瑞峰
Original assignee: 尚偉機電有限公司
Priority date: 2021-09-13
Filing date: 2021-09-13
Publication date: 2023-03-16
Also published as: TWI834994B

Abstract

本發明的用電偵測分配裝置包含一開關模組、一電流偵測單元及一控制模組，開關模組連接於一供電裝置及一額外用電負載之間，電流偵測單元偵測由供電裝置輸出至一般用電負載的輸出電流並據以產生輸出電流值，控制模組執行的用電偵測分配方法包含接收輸出電流值，判斷輸出電流值是否小於一安全負載上限值，若是，則控制開關模組切換為導通狀態，使供電裝置通過開關模組對額外用電負載供電；本發明在供電裝置的輸出還未到達安全負載上限值時令供電裝置對額外用電負載供電，達到同時確保一般用電負載的用電及適時對額外用電負載供電之目的。

Description

用電偵測分配裝置及用電偵測分配方法

一種用電偵測分配裝置及方法，尤指一種用於對額外用電負載供電的用電偵測分配裝置及方法。

一般家庭用電係由電力公司提供，電力公司會設置一電錶在住家外，用於紀錄家庭用電的用電度數，且電力公司會設定一用電限度，以確保通過電錶的電流符合安全規定。而住家中會另設置一配電箱進行家中用電的分配及控制，配電箱內則集中設置有一總電源開關及複數電路保護元件，例如斷路器等，用於控管分配至建築物單元內之總電流及各種電器或插座之電流。當通過總電源開關或其中一電路保護元件之電流大於其預設的限流值時，則總電流開關或電路保護元件跳開形成斷路狀態，以避免過電流發生危險，此時，若是總電源開關跳開，則全部電器均發生跳電之情形，若是其中一電路保護元件跳開，則僅有對應該電路保護元件之電器則發生跳電之情形。因此，通過該配電箱之總電源開關的總電流上限須小於或等於一般家庭用電可使用的總電流上限，例如電力公司設定的用電限度，舉例而言，一般住家的用電限度常見為30安培（A）。

近年來，除了傳統的家庭電器等需要用電外，電動車充電裝置成為一般住家越來越常見的額外的用電裝置。電動車充電裝置在為電動車進行充電時的耗電量較一般家庭小電器的耗電量大，而這些額外的用電需求使得總用電量有可能超出原先設定之總電流上限，而導致跳電等情形。

因此，為避免可能產生跳電之情形，常見的做法為將總電源開關更換為具有較大的限流值之電源開關，並向台電申請增加該住家的用電限度。例如將總電源開關為限流值100A的新的總電源開關，並向台電申請增加該住家的用電限度為100A。然而，申請增加用電限度不僅會改變該住家的電費計算方式，使得同樣用電量的電費增加，且配電箱、電線也必須調整或更換，導致產生額外的費用。然而，例如電動車充電裝置之用電通常僅係特定時段之需求，影響平日用電之機會不高，特意為此更換新的總電源開關並申請增加用電限度對一般住家而言並不划算。

綜上所述，當住家額外安裝了用電裝置，如何在不更改額定的瞬間用電限度的情形下，有效控管總用電量避免過流，勢必為一般家庭用電之迫切需求。

有鑑於有效控管用戶用電以達到最有效的用電量分配之需求，本發明提供一種用電偵測分配裝置，電連接一供電裝置，該電流偵測單元偵測由該供電裝置輸出的一輸出電流，並據以產生一輸出電流值；該用電偵測分配裝置包含有：一開關模組，具有一電源輸入埠及一電源輸出埠，該電源輸入埠電連接一供電裝置，該電源輸出埠電連接一額外用電負載；一電流偵測單元，偵測由該供電裝置輸出至一一般用電負載的一輸出電流，並據以產生一輸出電流值；一控制模組，具有一電流偵測輸入端及一控制輸出端；該電流偵測輸入端連接該電流偵測單元以接收該輸出電流值；該控制輸出端電連接該開關模組，以對該開關模組輸出一控制訊號；其中，該控制模組判斷該輸出電流值是否小於一安全負載上限值；若是，該控制模組控制該開關模組切換為導通狀態，使得該供電裝置通過該電源輸入埠及該電源輸出埠，對該額外用電負載供電。

此外，本發明還提供一種用電偵測分配方法，由該用電偵測分配裝置的控制模組執行，包含以下步驟：接收一輸出電流值；該輸出電流值係通過偵測由一供電裝置輸出至一一般用電負載的一輸出電流而得；判斷該輸出電流值是否小於一安全負載上限值；若是，控制一開關模組切換為導通狀態，使得一供電裝置通過該開關模組對一額外用電負載供電。

本發明的用電偵測分配裝置的該電源輸入埠連接的該供電裝置例如是電力公司設置的電錶裝置，且該供電裝置係電連接該一般用電負載，例如是一般住家內的用電設備，如室內電源配電盤，以供對住家內的一般用電負載如電燈、電視、電扇、冰箱、冷氣等供電，而該電源輸出埠則是電連接該額外用電負載，該額外用電負載例如是一電動車充電設備。

該電流偵測單元用於偵測該供電裝置輸出至該一般用電負載之該輸出電流，以供該控制模組判斷該供電裝置之輸出電流是否低於該安全負載上限值，若是，則表示該用戶中的一般用電負載的使用電流仍遠低於額定的使用電流上限，還有多餘之電流額度可供額外的用電負載使用，因此該控制模組控制該開關模組切換為導通狀態，使得供電裝置可以通過該開關模組的電源輸出埠對該額外用電負載供電。

舉例來說，該用電偵測分配系統係設置於電錶裝置與室內電源配電盤之間，通過該電源輸入埠連接電錶裝置接收電力公司之供電，且通過電源輸出埠連接一額外用電迴路，用於在一般用電有多餘的電流額度時，對額外用電負載供電供電。

本發明的用電偵測分配裝置能夠主動地確保該用戶的用電可以優先提供至一般的日常用電，例如照明、冰箱等，當有多餘的電流額度時，才進一步提供至額外用電負載，例如電動車充電裝置，避免瞬間供電電流過大導致跳電之情形。如此一來，可達成在一般日常用電的用電量較低時，例如夜晚用戶成員就寢時，才進行該等充電裝置之運作，達到在不更改該用戶的額定電流上限值的情形下有效分配用電。

請參閱圖1及圖2所示，本發明的用電偵測分配裝置10連接一供電裝置20及一額外用電負載40，主要包含一開關模組11、一電流偵測單元12及一控制模組13。該開關模組11具有一電源輸入埠I/P及一電源輸出埠O/P，該電源輸入埠I/P電連接該供電裝置20，該電源輸出埠O/P電連接該額外用電負載40。當該開關模組11在導通狀態時，該電源輸入埠I/P及該電源輸出埠O/P之間係導通的，使得該供電裝置20能夠通過開關模組11對額外用電負載40供電；當該開關模組11在不導通狀態時，該電源輸入埠I/P及該電源輸出埠O/P之間係埠導通的，使得該供電裝置20不能通過開關模組11對額外用電負載40供電。該開關模組11由該該控制模組13控制，以在導通狀態及不導通狀態之間切換。該電流偵測單元12偵測該供電裝置20輸出至該一般用電負載30的一輸出電流，以產生一輸出電流值，並將該輸出電流值提供至該控制模組13的電流偵測輸入端。該電流偵測單元12例如是連接設置於該供電裝置20至該一般用電負載30的輸出迴路上的一比流器21，以偵測該供電裝置20輸出至該一般用電負載30的該輸出電流。又例如該電流偵測單元12是一電流計，串聯於該供電裝置20至該一般用電負載30的輸出迴路上，而該控制模組13接收該輸出電流值（S101），並判斷該輸出電流值是否小於一安全負載上限值（S102），若是，則控制該開關模組11切換為導通狀態（S103），使得供電裝置20通過該電源輸入埠I/P及該電源輸出埠O/P對該額外用電負載40供電；若否，則控制該開關模組11維持不導通狀態（S104）。

較佳的，該安全負載上限值小於一額定電流上限值。舉例而言，假設該用戶的額定電流上限值為80A，該安全負載上限可設定為60A。該額定電流上限值即為該用戶在台電端設定之瞬間用電電流上限，也是該供電裝置20之供電電流上限。當該輸出電流值小於該安全負載上限值時，表示輸出電流值與該額定電流上限值仍有一差距，多餘的用電量為20A，確實足以提供該額外用電負載40，因此控制模組13控制開關模組11導通，令供電裝置20能夠對額外電負載供電。

請參閱圖3所示，在本發明的一實施例中，當該控制模組13控制該開關模組11切換為導通狀態後，該控制模組13持續監測該供電裝置20輸出至該一般用電負載30的該輸出電流值。當該輸出電流值大於一臨界負載上限值時，該控制模組13開始計時，並判斷該輸出電流值持續大於該臨界負載上限值的時間是否超過一延時時間（S105），且當該控制模組13判斷該輸出電流值持續大於該臨界負載上限值的時間超過該延時時間，該控制模組13控制該開關模組11切換為不導通狀態（S104）；若未超過該延時時間，則維持該開關模組11在導通狀態。

較佳的，該臨界負載上限值大於該安全負載上限值，且小於該額定電流上限值。舉例而言，該額定電流上限值為80A，該安全負載上限可設定為60A，而該臨界負載上限值為70A。當該開關模組11切換為導通而供電裝置20同時對一般用電負載30及額外用電負載40供電後，若該供電裝置20輸出至該一般用電負載30的該輸出電流持續大於該臨界負載上限值的時間超過該延時時間，表示該供電裝置20輸出至該一般用電負載30的該輸出電流長時間太過於接近該額定電流上限值，隨時有超過該額定電流上限值的可能而導致跳電的可能，因此該控制模組13控制該開關模組11切換為不導通，停止對額外用電負載40的供電，確保一般用電負載30的供電。較佳的，該安全負載上限值、該臨界負載上限值及該延時時間均可由用戶自行輸入設定。

請一併參閱圖4及圖5所示，圖5所示為本發明用電偵測分配裝置10的一外觀示意圖。用電偵測分配裝置10包含有一殼體100，該控制模組13及該電流偵測單元12係設置於該殼體100內，例如是集成設置於一塊電路板上。該殼體上設置有一端子台101，用以提供設置電流偵測單元12的輸入端及控制模組13的工作電源輸入端等連接端。此外，在本發明的一實施例中，該用電分配裝置進一步包含一輸入單元14及一顯示單元15，設置於該殼體100上且分別電連接該控制模組13。該輸入單元14供使用者操作，例如為包含複數設定按鍵141，用以接收使用者輸入的一安全負載上限設定值、一臨界負載上限設定值及一延時時間設定值，該控制模組13接收該安全負載上限設定值、該臨界負載上限設定值及該延時時間設定值，並據以設定該安全負載上限值、該臨界負載上限值及該延時時間。而該顯示單元15則供顯示設定該安全負載上限設定值、該臨界負載上限設定值及該延時時間設定值。

請繼續參閱圖4及圖5所示，在本發明的一實施例中，該開關模組11包含一切換機構111及一驅動馬達112。該驅動馬達112設置於該殼100體內部，該切換機構具有該導通狀態及該不導通狀態，而該驅動馬達電連接該控制模組13以接收該控制模組13的一控制訊號，並通過一轉動軸連接該切換機構111並驅動該切換機構111在導通狀態及不導通狀態之間切換。較佳的，該開關模組11還包含一手動切換撥桿113，連接該切換機構111，設置於該殼體100的一開口中，以供使用者手動切換該切換機構111。此外，該開關模組11或可為用於控制大功率電源之可控開關，例如一接觸器開關，本發明對此不加以限制。

以上所述僅是本發明的實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。

10:用電偵測分配裝置 101:端子台 11:開關模組 111:切換機構 112:驅動馬達 113:手動切換撥桿 I/P:電源輸入埠 O/P:電源輸出埠 12:電流偵測單元 13:控制模組 14:輸入單元 15:顯示單元 20:供電裝置 21:比流器 30:一般用電負載 40:額外用電負載

圖1係本發明的用電偵測分配裝置的方塊示意圖。圖2係本發明的用電偵測分配裝置方法流程示意圖。圖3係本發明的用電偵測分配裝置方法的一實施例的流程示意圖。圖4係本發明的用電偵測分配裝置另一實施例的方塊示意圖。圖5係本發明的用電偵測分配裝置的外觀示意圖。

10:用電偵測分配裝置

11:開關模組

I/P:電源輸入埠

O/P:電源輸出埠

12:電流偵測單元

13:控制模組

20:供電裝置

21:比流器

30:一般用電負載

40:額外用電負載

Claims

一種用電偵測分配裝置，包含：一開關模組，具有一電源輸入埠及一電源輸出埠，該電源輸入埠電連接一供電裝置，該電源輸出埠電連接一額外用電負載；一電流偵測單元，偵測由該供電裝置輸出至一一般用電負載的一輸出電流，並據以產生一輸出電流值；一控制模組，具有一電流偵測輸入端及一控制輸出端；該電流偵測輸入端連接該電流偵測單元以接收該輸出電流值；該控制輸出端電連接該開關模組，以對該開關模組輸出一控制訊號；其中，該控制模組判斷該輸出電流值是否小於一安全負載上限值；若是，該控制模組控制該開關模組切換為導通狀態，使得該供電裝置通過該電源輸入埠及該電源輸出埠對該額外用電負載供電。
如請求項1所述之用電偵測分配裝置，其中，當該控制模組控制該開關模組切換為導通狀態後，該控制模組持續監測該輸出電流值，當該輸出電流值大於一臨界負載上限值時，該控制模組開始計時，且當該控制模組判斷該輸出電流值大於該臨界負載上限值的時間超過一延時時間，該控制模組控制該開關模組切換為不導通狀態。
如請求項2所述之用電偵測分配裝置，進一步包含：一輸入單元，電性連接該控制模組，接收一安全負載上限設定值、一臨界負載上限設定值及一延時時間設定值，且該控制模組根據該安全負載上限設定值、該臨界負載上限設定值及該延時時間設定值設定該安全負載上限值、該臨界負載上限值及該延時時間。
如請求項3所述之用電偵測分配裝置，進一步包含：一顯示單元，電性連接該控制模組，用以顯示該安全負載上限設定值及該延時時間設定值。
如請求項1所述之用電偵測分配裝置，其中，該開關模組包含：一切換機構，具有該導通狀態及該不導通狀態；一驅動馬達，連接該切換機構，且電連接該控制模組以接收該控制模組的一控制訊號，並據以驅動該切換機構在導通狀態及不導通狀態之間切換。
如請求項5所述之用電偵測分配裝置，其中，該開關模組包含：一手動切換撥桿，連接該切換機構，以供手動切換該切換機構。
如請求項1所述之用電偵測分配裝置，其中，該開關模組係一接觸器開關。
一種用電偵測分配方法，由一用電偵測分配裝置的控制模組執行，包含以下步驟：接收一輸出電流值；該輸出電流值係由一供電裝置輸出至一一般用電負載的一輸出電流；判斷該輸出電流值是否小於一安全負載上限值；若是，控制一開關模組切換為導通狀態，使得一供電裝置通過該開關模組對一額外用電負載供電。
如請求項8所述的用電偵測分配方法，其中，當控制該開關模組切換為導通狀態後，進一步執行以下步驟：持續監測該輸出電流值；當偵測到該輸出電流值大於一臨界負載上限值時，判斷該輸出電流值大於該臨界負載上限值的時間是否超過一延時時間；若是，則控制該開關模組切換為不導通狀態。