TWI469470B - 電動車充電選擇方法 - Google Patents

Description

電動車充電選擇方法

本發明係關於一種電動車充電選擇方法，尤其是一種可根據電動車充電需求與電力線負載而進行選擇之電動車充電選擇方法。

目前的車輛大多是以燃油作為主要動力來源，為了因應未來可能面臨的石油短缺，過去以來，各方各界莫不對電動車的研究投注大量心力，以做好替代傳統燃油車輛的準備，讓石油短缺對車輛驅動的不良影響降到最低。

電動車的電池在進行充電時，一般係直接連接於一配電系統之電力線，以接收電力公司所輸出之電力。然而，當電動車的數量漸趨上升時，勢必會增加該配電系統之電力線的負載值，當在同一地域與同一時段下，為數眾多之電動車出現過度集中的充電動作時，該地域之配電系統的電力線便有過載之虞，並可能造成停電或其他意外產生，進而降低整體配電系統的可靠度。

此外，並非所有接上配電系統之電動車都具有迫切的充電需求，若為了避免電力線過載而降低輸送至各該電動車之電力，可能造成真正需要被使用的電動車無法在有限的時間內充電完成，令使用者在駕駛該電動車上路時，具有電力不足而無法續行之擔憂。有鑑於此，必須要有一套較佳之電動車充電選擇方法。

本發明之主要目的係提供一種電動車充電選擇方法，該方法可避免因電動車充電而使電力線過載，維持配電系統的可靠度。

本發明之另一目的係提供一種電動車充電選擇方法，該方法可根據各該電動車的充電需求度高低進行充電選擇，具有較佳之電力分配。

為達到前述發明目的，本發明之一種電動車充電選擇方法，係包含：一電動車資訊擷取步驟，藉由數個電力轉接裝置擷取相連接之一電動車的一電動車資訊；一功率判斷步驟，該數個電力轉接裝置係將所擷取的電動車資訊的一充電功率傳輸至一供電管理中心，該供電管理中心係累加該數個電動車資訊以得到一總充電功率，並判斷該總充電功率與一功率限制值之大小關係；一充電步驟，當該供電管理中心判斷該總充電功率小於或等於該功率限制值時，該供電管理中心係傳送一充電信號至具有連接電動車之各該電力轉接裝置，以導通各該電力轉接裝置，使相連接之該電動車進行充電動作；一權重計算步驟，當該供電管理中心判斷該總充電功率大於該功率限制值時，該供電管理中心係傳送一評估信號至具有連接電動車之各該電力轉接裝置，使各該電力轉接裝置將所擷取之該電動車資訊代入一權重計算式，以計算相連接之該電動車的一需求權重值；一選擇率計算步驟，該供電管理中心係將該功率限制值傳送至該數個電力轉接裝置，各該電力轉接裝置係將該功率限制值及相連接之該電動車的需求權重值代入一選擇率計算法，以計算相連接之該電動車之一導通選擇率；及 一充電選擇決定步驟，各該電力轉接裝置之一處理器係將相對之電力轉接裝置的導通機率與一導通標準進行比較，並使該導通選擇率大於或等於導通標準之該電力轉接裝置呈導通狀態，以供相連接之該電動車進行充電動作，並使該導通選擇率小於導通標準之該電力轉接裝置呈截止狀態，以供相連接之該電動車中斷充電動作。

本發明之一種電動車充電選擇方法，其中該電動車資訊包含一電量狀況、一可充電時間、一用電費率及該充電功率。

本發明之一種電動車充電選擇方法，其中該權重計算式為：

其中，該w _i 代表第i 輛電動車的需求權重值，該C _i 代表第i 輛電動車的用電費率，該SOC _i 代表第i 輛電動車的電量狀況，該T _i 代表第i 輛電動車的可充電時間。

本發明之一種電動車充電選擇方法，其中該選擇率計算法係為一疊代運算法，並具有一疊代限制次數，當該疊代運算的次數到達該疊代限制次數時，即結束該選擇率計算法，該選擇率計算法之一選擇率方程式為：

其中，s _i 代表連接第i 輛電動車之電力轉接裝置的導通選擇率；p _i 代表第i 輛電動車的充電功率；q _i 代表第i 輛電動車的一第一疊代參數；代表第t次疊代運算的一第二疊代參數；μ ^t 代表第t次疊代運算的一第三疊代參數；代表平均充電功率，即為數個電動車之總充電功率除以電動車之數量；P _net 代表該功率限制值；ρ代表一運算參數。

一種電動車充電選擇方法，係包含：一電動車資訊擷取步驟，藉由數個電力轉接裝置擷取相連接之一電動車的一電動車資訊；一功率判斷步驟，該數個電力轉接裝置係將所擷取的電動車資訊的一充電功率傳輸至一供電管理中心，該供電管理中心係累加該數個電動車資訊以得到一總充電功率，並判斷該總充電功率是否小於一功率限制值，若是，則執行一充電步驟，若否，則執行一權重計算步驟；該充電步驟，該供電管理中心係傳送一充電信號至具有連接電動車之各該電力轉接裝置，以導通各該電力轉接裝置，使相連接之該電動車進行充電動作；該權重計算步驟，該供電管理中心係傳送一評估信號至具有連接電動車之各該電力轉接裝置，使各該電力轉接裝置將所擷取之該電動車資訊代入一權重計算式，以計算相連接之該電動車的一需求權重值；一選擇率計算步驟，該供電管理中心係將該功率限制值傳送至該數個電力轉接裝置，各該電力轉接裝置係將該功率限制值及相連接之該電動車的需求權重值代入一選擇率計算法，以計算各該電力轉接裝置之一導通選擇率；及一充電選擇決定步驟，透過各該電力轉接裝置 之一處理器，將相對之該電力轉接裝置的導通選擇率輸入一機率分配方程式，並使具有較高之導通選擇率的電力轉接裝置具有較高的機率呈導通狀態，使具有較低之導通選擇率的電力轉接裝置具有較低的機率呈導通狀態。

本發明之一種電動車充電選擇方法，其中該機率分配方程式為：f (x )=s ^x (1-s )^1-x

其中，s代表該導通選擇率。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：請參照第1及2圖所示，本發明電動車充電選擇方法之實施環境與裝置係包含一配電系統1，該配電系統1具有一供電管理中心11，該供電管理中心11可為習知之一變電所，並透過一電力線12連接至一負載連接端13，該供電管理中心11除了能藉由該電力線12將電力傳輸至該負載連接端13外，更可進一步監控該電力線12的負載狀況。

數個電力轉接裝置2電性連接該負載連接端13，且各該電力轉接裝置2可供連接一電動車3。各該電力轉接裝置2包含一處理器21、一通訊模組22及一開關模組23，該處理器21電性連接該通訊模組22及該開關模組23，該處理器21可讀取相連接之該電動車3的一電動車資訊，並 進行用電需求的計算；該通訊模組22可與該供電管理中心11以有線或無線的方式進行資料傳輸；該開關模組23於待命狀態時係保持截止狀態，以避免相連接之該電動車3與該負載連接端13電性連接而直接進行充電，當該開關模組23收到該處理器21之命令而切換至導通狀態時，可使相連接之該電動車3與該負載連接端13產生電性連接，以執行充電動作。

請參照第3圖所示，本發明電動車充電選擇方法係藉由上述實施環境與裝置執行以下步驟，該步驟包含：一電動車資訊擷取步驟S1、一功率判斷步驟S2、一充電步驟S3、一權重計算步驟S4、一選擇率計算步驟S5及一充電選擇決定步驟S6。

該電動車資訊擷取步驟S1，藉由該數個電力轉接裝置2之處理器21擷取相連接之該電動車3的電動車資訊。

該電動車資訊之種類在此並不設限，在本實施例中，該電動車資訊系包含一電量狀況、一可充電時間、一用電費率及一充電功率。其中，該電量狀況係為該電動車3之目前電量；該可充電時間係為該電動車3下次欲使用時間與目前時間的時間差；該用電費率係指使用者購買一度電所願意付出的金額；該充電功率係指該電動車3在一單位時間內所需的電量。

該功率判斷步驟S2，該數個電力轉接裝置2之通訊模組22係將所擷取的電動車資訊之充電功率傳輸至該供電管理中心11，該供電管理中心11係累加該數個電動車資訊之充電功率以得到一總充電功率，並判斷該總充電功率 是否小於一功率限制值。

其中，該功率限制值係為該電力線12所能負擔之最大功率值減去目前的功率值，且該功率限制值係由該供電管理中心11計算得知。

該充電步驟S3，當該供電管理中心11判斷該總充電功率小於該功率限制值時，該供電管理中心11係傳送一充電信號至具有連接電動車3之各該電力轉接裝置2，以導通各該電力轉接裝置2，使相連接之該電動車3進行充電動作。

經由該供電管理中心11的判斷後，若該總充電功率小於該功率限制值，即代表就算是對所有相連接之電動車3進行充電，仍然不會使該電力線12過載，故該供電管理中心11係將該充電信號，傳送至具有連接電動車3之各該電力轉接裝置2之通訊模組22，該通訊模組22可將該充電訊號傳輸至該處理器21，該處理器21再送出一控制命令使該開關模組23呈導通狀態，使連接各該電力轉接裝置2之電動車3與該負載連接端13電性連接，以對該電動車3進行充電動作。

該權重計算步驟S4，當該供電管理中心11判斷該總充電功率大於該功率限制值時，該供電管理中心11係傳送一評估信號至具有連接電動車3之各該電力轉接裝置2之通訊模組22，該通訊模組22可將該評估訊號傳輸至該處理器21，令該處理器21對相連接之該電動車3進行充電需求的評估。

該充電需求的評估方式，可藉由該處理器21將所擷 取之該電動車資訊代入一權重計算式，以計算相連接之該電動車3的一需求權重值。

該權重計算式在此並不設限，在本實施例中，該權重計算式表示如下：

其中，該w _i 代表第i 輛電動車3的需求權重值，該C _i 代表第i 輛電動車3的用電費率，該SOC _i 代表第i 輛電動車3的電量狀況，該T _i 代表第i 輛電動車3的可充電時間。

當該供電管理中心11判斷該總充電功率大於該功率限制值時，即代表若所有相連接之電動車3同時進行充電，將使得該電力線12過載。為避免該電力線12過載的情況發生，必須對相連接之該電動車3進行充電選擇，其中，首要的考量便是各該電動車的充電需求。透過該權重計算式的計算，可得知相連接之各該電動車3之需求權重值，當該電動車3之需求權重值較高時，代表該電動車3具有較高之充電需求，反之，當該電動車3之需求權重值較低時，代表該電動車3具有較低之充電需求。

該選擇率計算步驟S5，該供電管理中心11係將該功率限制值傳送至該數個電力轉接裝置2之通訊模組22，該通訊模組22再將該功率限制值傳送至該處理器21，該處理器21係將該功率限制值及相連接之該電動車3的需求權重值代入一選擇率計算法，以計算各該電力轉接裝置2之一導通選擇率。

該選擇率計算法的種類在此並不設限，在本實施例中，該選擇率計算法係為一疊代運算法，其中，該選擇率計算法係先設定一疊代限制次數，該選擇率計算法係持續的進行疊代運算，當該疊代運算的次數到達該疊代限制次數時，即結束該選擇率計算法。

該選擇率計算法之一選擇率方程式在此並不設限，在本實施例中，該選擇率方程式係表示如下：

其中，s _i 代表連接第i 輛電動車3之電力轉接裝置2的導通選擇率；p _i 代表第i 輛電動車3的充電功率；q _i 代表第i 輛電動車的一第一疊代參數；代表第t次疊代運算的一第二疊代參數；μ ^t 代表第t次疊代運算的一第三疊代參數；代表平均充電功率，即為數個電動車3之總充電功率除以該電動車3之數量；P _net 代表該功率限制值；ρ代表一運算參數，該運算參數之值在此並不設限，可視實際運算狀況而定，在本實施例中，該運算參數較佳為大於0之一個定值。

當計算出各該電動車3之需求權重值後，可判斷出那些電動車3具有較高的充電需求以決定充電的優先順序，然而，由於各該電動車3的充電動作，必須同時考量是否造成配電系統1之電力線12過載，故該電力轉接裝置2 之處理器21將該功率限制值及相連接之該電動車3的需求權重值代入該選擇率計算法，以計算具有連接該電動車3之各該電力轉接裝置2的充電選擇率，由於該充電選擇率係考量了該配電系統1之電力線12的功率限制值，以及相連接之該電動車3的需求權重值，故各該電力轉接裝置2彼此具有不同之充電選擇率，且該電力轉接裝置2之處理器21便可根據該充電選擇率，決定是否使該開關模組23成導通狀態，使相連接之電動車3與該負載連接端13產生電性連接以進行充電動作。

該充電選擇決定步驟S6，各該處理器21係判斷相對之電力轉接裝置2的導通選擇率是否大於或等於一導通標準，並使該導通選擇率大於或等於導通標準之該電力轉接裝置2呈導通狀態，以供相連接之該電動車3進行充電動作，並使該導通選擇率小於導通標準之該電力轉接裝置2呈截止狀態，以供相連接之該電動車3中斷充電動作。

由於該導通選擇率係由該功率限制值及相對之該電動車的需求權重值計算而得，故當該電動車3具有較高之用電需求時，連接該電動車3之電力轉接裝置2的導通選擇率也相對較高，且在考量該功率限制值的狀況下，也能彈性的調整各該電力轉接裝置2之導通選擇率。整體而言，當該導通選擇率越高時，即代表該電力轉接裝置2相對連接之該電動車3具有較高之充電優先權，當該導通選擇率越低時，即代表該電力轉接裝置2相連接之該電動車3具有較低之充電優先權。

故該電力轉接裝置2之處理器21中，可先預設該導 通標準，當該電力轉接裝置2之處理器21判斷該導通選擇率大於或等於該導通標準時，該處理器21係送出該控制命令使該開關模組23呈導通狀態，使該電力轉接裝置2相連接之電動車3進行充電動作；當該處理器21判斷該導通選擇率小於該導通標準時，當該電力轉接裝置2之處理器21係送出該控制命令使該開關模組23呈截止狀態，使該電力轉接裝置2相連接之電動車3中斷充電動作。其中，該導通標準的值可根據實際需求而自行設定，在本實施例中，由於該選擇率方程式所計算出之導通選擇率係介於0至1之間，故該導通標準較佳亦介於0至1之間。

本發明之該充電選擇決定步驟S6之執行方式亦可由下述之實施例執行。

透過各該電力轉接裝置2之處理器21，將相對之該電力轉接裝置的導通選擇率輸入一機率分配方程式，並使具有較高之導通選擇率的電力轉接裝置具有較高的機率呈導通狀態，使具有較低之導通選擇率的電力轉接裝置具有較低的機率呈導通狀態。在本實施例中，該機率分配方程式可表示為：f (x )=s ^x (1-s )^1-x (6)

其中，s代表該導通選擇率。

更詳言之，該導通選擇率輸入該機率分配方程式後，可得到一導通操作訊號，並將該導通操作訊號輸送至該處理器21。由於該機率分配方程式為白努利分配，符號可記為x~B(1,p)，亦即該機率分配方程式所輸出之該導通操作訊號僅為1或0。當該導通操作訊號為1時，該處理器 21便輸出控制命令使該開關模組23呈導通狀態，當輸出為0時，該處理器21便輸出控制命令使該開關模組23呈截止狀態。

其中，該機率分配方程式係根據該導通選擇率決定輸出值為1或0。當該導通選率愈高時，藉由該機率分配方程式的計算，便會具有較高的機率輸出為1，亦即具有較高的機率呈導通狀態，當該導通選率愈低時，藉由該機率分配方程式的計算，便會具有較低的機率輸出為1，亦即具有較低的機率呈導通狀態。

當該電動車3具有較高之用電需求時，相連接之該電力轉接裝置2亦具有較高之導通選擇率，進而具有較高呈導通狀態的機率。藉此，可使具有較高用電需求之電動車3具有較高之充電優先權，更可令中等用電需求之電動車3相對於較低用電需求之電動車3具有較高之充電機率，具有較佳之電力分配功效。

綜上所述，藉由該權重計算步驟S4、選擇率計算步驟S5及充電選擇決定步驟S6，使各該電力轉接裝置2之導通選擇率可根據該功率限制值及相連接之該電動車的用電需求而具有高低差異，且透過判斷各該電力轉接裝置2之導通選擇率是否超過該導通標準，以決定該電力轉接裝置2之導通與截止狀態，不僅能針對需要優先充電的電動車3進行充電，更能避免因過多的電動車3進行充電而導致該電力線12過載的狀況發生。

本發明之電動車充電選擇方法，係將該功率限制值作為導通充電的考量因素，可有效的避免電力線過載，具有維持 配電系統穩定度功效。

本發明之電動車充電選擇方法，係將各該電動車之用電需求度作為導通充電的考量因素，並使具有較高用電需求之電動車具有較高的充電優先權，具有較佳之電力分配功效。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

〔本發明〕

1‧‧‧配電系統

11‧‧‧供電管理中心

12‧‧‧電力線

13‧‧‧負載連接端

2‧‧‧電力轉接裝置

21‧‧‧處理器

22‧‧‧通訊模組

23‧‧‧開關模組

3‧‧‧電動車

S1‧‧‧電動車資訊擷取步驟

S2‧‧‧功率判斷步驟

S3‧‧‧充電步驟

S4‧‧‧權重計算步驟

S5‧‧‧選擇率計算步驟

S6‧‧‧充電選擇決定步驟

第1圖：本發明電動車充電選擇方法之較佳實施方式圖。

第2圖：本發明電動車充電選擇方法之電力轉接裝置方塊圖。

第3圖：本發明電動車充電選擇方法之步驟流程圖。

S1‧‧‧電動車資訊擷取步驟

S2‧‧‧功率判斷步驟

S3‧‧‧充電步驟

S4‧‧‧權重計算步驟

S5‧‧‧選擇率計算步驟

S6‧‧‧充電選擇決定步驟

Claims (5)

1. 一種電動車充電選擇方法，係包含：一電動車資訊擷取步驟，藉由數個電力轉接裝置擷取相連接之一電動車的一電動車資訊；一功率判斷步驟，該數個電力轉接裝置係將所擷取的該電動車資訊的一充電功率傳輸至一供電管理中心，該供電管理中心係累加該數個電動車資訊以得到一總充電功率，並判斷該總充電功率是否小於一功率限制值，若是，則執行一充電步驟，若否，則執行一權重計算步驟；該充電步驟，該供電管理中心係傳送一充電信號至具有連接電動車之各該電力轉接裝置，以導通各該電力轉接裝置，使相連接之該電動車進行充電動作；該權重計算步驟，該供電管理中心係傳送一評估信號至具有連接電動車之各該電力轉接裝置，使各該電力轉接裝置將所擷取之該電動車資訊代入一權重計算式，以計算相連接之該電動車的一需求權重值；一選擇率計算步驟，該供電管理中心係將該功率限制值傳送至該數個電力轉接裝置，各該電力轉接裝置係將該功率限制值及相連接之該電動車的需求權重值代入一選擇率計算法，以計算各該電力轉接裝置之一導通選擇率；及一充電選擇決定步驟，各該電力轉接裝置之一處理器係將相對之電力轉接裝置的導通選擇率與一導通標準進 行比較，並使該導通選擇率大於或等於導通標準之該電力轉接裝置呈導通狀態，以供相達接之該電動車進行充電動作，並使該導通選擇率小於導通標準之該電力轉接裝置呈截止狀態，以供相連接之該電動車中斷充電動作；其中該電動車資訊包含一電量狀況、一可充電時間、一用電費率及該充電功率，該權重計算式為： 其中，該w _i 代表第i 輛電動車的需求權重值，該C _i 代表第i 輛電動車的用電費率，該SOC _i 代表第i 輛電動車的電量狀況，該T _i 代表第i 輛電動車的可充電時間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電動車充電選擇方法，其中該選擇率計算法係為一疊代運算法，並具有一疊代限制次數，當該疊代運算的次數到達該疊代限制次數時，即結束該選擇率計算法，該選擇率計算法之一選擇率方程式為： 其中，s _i 代表連接第i 輛電動車之電力轉接裝置的導通選擇率；p _i 代表第i 輛電動車的充電功率；q _i 代表第i 輛電動車的一第一疊代參數；代表第t次疊代運算的 一第二疊代參數；μ ^t 代表第t次疊代運算的一第三疊代參數；代表平均充電功率，即為數個電動車之總充電功率除以電動車之數量；P _net 代表該功率限制值；ρ 代表一運算參數。
3. 一種電動車充電選擇方法，係包含：一電動車資訊擷取步驟，藉由數個電力轉接裝置擷取相連接之一電動車的一電動車資訊；一功率判斷步驟，該數個電力轉接裝置係將所擷取的該電動車資訊的一充電功率傳輸至一供電管理中心，該供電管理中心係累加該數個電動車資訊以得到一總充電功率，並判斷該總充電功率是否小於一功率限制值，若是，則執行一充電步驟，若否，則執行一權重計算步驟；該充電步驟，該供電管理中心係傳送一充電信號至具有連接電動車之各該電力轉接裝置，以導通各該電力轉接裝置，使相連接之該電動車進行充電動作；該權重計算步驟，該供電管理中心係傳送一評估信號至具有連接電動車之各該電力轉接裝置，使各該電力轉接裝置將所擷取之該電動車資訊代入一權重計算式，以計算相連接之該電動車的一需求權重值；一選擇率計算步驟，該供電管理中心係將該功率限制值傳送至該數個電力轉接裝置，各該電力轉接裝置係將該功率限制值及相連接之該電動車的需求權重值代入一選擇率計算法，以計算各該電力轉接裝置之一導通選擇率；及 一充電選擇決定步驟，透過各該電力轉接裝置之一處理器，將相對之該電力轉接裝置的導通選擇率輸入一機率分配方程式，並使具有較高之導通選擇率的電力轉接裝置具有較高的機率呈導通狀態，使具有較低之導通選擇率的電力轉接裝置具有較低的機率呈導通狀態；其中該電動車資訊包含一電量狀況、一可充電時間、一用電費率及該充電功率，該權重計算式為： 其中，該w _i 代表第i 輛電動車的需求權重值，該C _i 代表第i 輛電動車的用電費率，該SOC _i 代表第i 輛電動車的電量狀況，該T _i 代表第i 輛電動車的可充電時間。
4. 如申請專利範圍第3項所述之電動車充電選擇方法，其中該選擇率計算法係為一疊代運算法，並具有一疊代限制次數，當該疊代運算的次數到達該疊代限制次數時，即結束該選擇率計算法，該選擇率計算法之一選擇率方程式為： 其中，s _i 代表連接第i 輛電動車之電力轉接裝置的導通選擇率；p _i 代表第i 輛電動車的充電功率；q _i 代表第i 輛電動車的一第一疊代參數；代表第t次疊代運算的 一第二疊代參數；μ ^t 代表第t次疊代運算的一第三疊代參數；代表平均充電功率，即為數個電動車之總充電功率除以電動車之數量；P _net 代表該功率限制值；ρ 代表一運算參數。
5. 如申請專利範圍地3項所述之電動車充電選擇方法，其中該機率分配方程式為：f (x )=s ^x (1-s)^1-x 其中，s代表該導通選擇率。