TWI496380B - The Electric Power Supplementary Management System of Electric Vehicle Charging Station - Google Patents

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Description

電動車充電站之電能補充管理系統
本發明創作係關於一種充電站，尤指一種電動車充電站之電能補充管理系統。
按，目前車輛之行駛的動力來源主要取自於石油，所以在行駛的過程中容易產生一氧化碳、二氧化碳等有害氣體，再加上隨著石油存量不斷減少，造成價格不斷攀升，因此，政府不斷鼓勵民眾將家中傳統車輛改成電動車，並積極尋找廠商合作，找尋適當地點設置充電站，以增加民眾換車之意願。
然，目前的電動車輛充電系統(Electric Vehicle Supply Equipment,EVSE)主要係以單相電源對電動車輛進行充電，這對於一般供電網絡(如充電站)而言，容易造成三相電源之間無法達成平衡而產生諧波電流，使得供電網絡中的變壓器處於磁交鏈狀態，造成變壓器鐵損的增加、及內部溫度的上升，不僅影響供電網絡的供電安全、及供電品質，也降低變電器的使用壽命。
尤其是對充電站而言，往往單位時間內會有數台電動車輛同時進行充電，極容易產生大量的諧波電壓及諧波電流，這對於變壓器之影響更為明顯。而諧波電壓造成變壓器額外的損失，包括鐵心的諧頻磁滯損失和渦流損失相對不大，但當存在零序諧波電壓時，這種損耗往往會比較明顯，此時諧波電壓的主要影響為絕緣材料的局部放電和介質損失增加，尤其是乾式變壓器受局部放電的 影響尤其明顯。諧波電流對變壓器的影響則主要有繞組銅損及渦流損失，前者為諧波電流流過變壓器一次側和二次側繞組產生的額外熱損耗，後者則是諧波電流造成的交變磁場在變壓器鐵心形成局部性渦流，導致熱損失，該熱效應與頻率的平方成正比，而這些額外損失均會使變壓器內部油溫升高，而影響其使用壽命。
此外，充電站於充電過程中所產生的諧波電源不僅對變壓器會造成影響，也會令提供充電站之供電網絡產生諧波電源，而影響其供電品質，也因如此，本發明創作者認為此種問題實有改善之必要。
由於國際標準IEEE對於變壓器之使用壽命有作出一套判斷標準(如IEEE std.C57.91-1995(R2004))，而本發明創作者認為，若是充電站內各充電柱於充電狀態，對於變壓器之使用壽命不會造成影響時，表示各充電柱所產生的諧波電源對於整個充電站或是變壓器的影響可視為0，並且對於提供充電站電源之供電網絡也不會造成影響。
因此，本發明創作者以這種想法為基礎，透過收集充電站內各充電柱所發出的充電資料，來判斷是否會對變壓器之使用壽命造成影響，一但判斷變壓器的使用壽命可能會下降超作一預設範圍時，則控制各充電柱降低輸出電源，以確保充電站整體之供電品質、及變壓器使用壽命。
爰此，本發明創作者提出一種電動車充電站之電能補充管理系統，包括：一充電站本體： 該充電站本體包括複數充電柱，各充電柱分別可供電性連接電動車輛。
一處理器：該處理器分別直接或間接電性連接各充電柱，以供接收各充電柱於作動時所發出的充電資料，且該處理器電性連接一充電站之變壓器規格資料，該處理器寫有一充電管理軟體，該充電管理軟體可供該處理器執行：根據該充電資料、及該變壓器規格資料，運算出一變壓器壽命減損率，若該變壓器壽命減損率超過一預設值時，則控制各充電柱降低輸出電源，直到該變壓器壽命減損率為該預設值為止。
(1)‧‧‧充電站本體
(2)‧‧‧充電柱
(3)‧‧‧處理器
第一圖係本發明之各元件連結示意圖
第二圖係本發明之作動流程示意圖
雖然IEEE早已對變壓器使用壽命提出一套判斷標準，但，由於近幾年世界各國才開始針對電動車輛設置專屬充電站，而充電站之充電柱在對電動車輛進行充電時所產生的諧波電源，大都是利用濾波器進行濾除，未曾有人想到將變壓器使用壽命之判斷標準這個概念導入充電站之電源管理中，以各充電柱所發出的充電資料為基礎，判斷是否會對變壓器使用壽命造成影響，而以此作為控制充電站輸出電源之根據。
因此，本發明創作者提出電動車輛充電站之電源輸出管理系統，主要是利用IEEE對變壓器使用壽命之判斷標準為基礎(以下簡稱作該標準)，透過接收充電站中各充電柱所傳送的充電資料，即 時判斷是否會對變壓器造成損壞，若其結果係使變壓器之使用年限下降超過一預設範圍時，則立即控制各充電柱降低其輸出電源，而令各充電柱在對電動車輛進行充電的同時，所產生的諧波電壓及諧波電流不易對充電站內的變壓器造成損壞，進而提高充電站的供電品質、及降低變壓器損壞機會，亦不易令提供充電站之供電網絡造成影響。此外，本發明更進一步在利用該標準的過程中，將變壓器因諧波電流流通所產生的繞組損耗一併考慮進去，提升對該變壓器之使用壽命減損率之運算結果，進一步提升對於變壓器使用年限之保護。
本發明創作係關於一種電動車充電站之電能補充管理系統，透過以下之說明，並藉由圖式之輔助，說明本發明創作之構造，俾使貴審查人員對於本發明創作有更進一步之瞭解。本發明創作之充電站包括：一充電站本體(1)：該充電站本體(1)可供建置適當處，且包括複數充電柱(2)，各充電柱(2)分別可供電性連接電動車輛，各充電柱(2)於充電狀態時會產生一充電資料，該充電資料包括一輸出電源量資料。此外，各充電柱(2)更進一步分別設有一投幣系統，當操作者對該投幣系統進行投幣後，該投幣系統會產生一投幣資料，以利後續處理器判斷何台充電柱(2)必須先行對自動車輛充滿電源，或者作為充電柱(2)是否開始作動之判斷基礎。
一諧波電流分析單元：該諧波電流分析單元分別電性連接各充電柱(2)，由於各充電柱(2)之輸出電流值大小與輸電過程中產生的諧波之間有一定程度之關係，該諧波電流分析單元可供根據該充電資料分析出一諧波 資料。該諧波資料包括各階諧波之電流值大小，以本發明創作為例，由於自動車在充電的過程中，當追求快速充電時(俗稱快充)，容易產生五階諧波、及七階諧波，而當以一般速度進行充電時(俗稱慢充)，容易產生三階諧波、及五階諧波，因此該諧波資料較佳係包括三階諧波資料、五階諧波資料、及七階諧波資料。此外，該諧波電流分析單元可為一數位電表，或是一提供後述處理器執行之諧波電流分析程式。
一處理器(3)：該處理器(3)直接或間接電性連接各充電柱(2)、及各投幣系統，以供接收該充電資料、及該投幣資料。該處理器(3)電性連接一充電站之變壓器規格資料，而該變壓器規格資料係包括：一變壓器額定壽命資料、一銅線損失資料、一渦流損失資料、一繞組電阻資料及一繞組損耗溫度校正係數。其中該繞組電阻資料包括一n次諧波之原邊繞組電阻資料(Rn(1))、及一n次諧波之副邊繞組電阻資料(Rn(2))。該處理器(3)寫有一充電管理軟體，該充電管理軟體包括一第一至第五管理程式、及一繞組耗損運算程式。
繞組耗損運算程式可供該處理器(3)執行：取該繞組電阻資料、及該充電資料，根據運算出一繞組損耗資料(Pjn)。其中，該In(1)為流過原邊繞組之諧波電流有效值，該In(2)為流過副邊繞組之諧波電流有效值。
該第一管理程式可供該處理器(3)執行：取該充電資料(K)、該銅線損失資料(PW)(亦可稱作負載損失)、該渦流損失資料(PE)(亦可稱作無負載損失)、該繞組損耗資料、及該繞組損耗溫度校正係數(KW)，根據運算出一熱能資料。
該第二管理程式可供該處理器(3)執行：取該熱能資料，及該充 電資料，運算出一變壓器額定溫度資料，及一預設時間內變壓器額定溫度資料。
該第三管理程式可供該處理器(3)執行：取該變壓器額定溫度資料，及該預設時間內變壓器額定溫度資料，根據運算出一變壓器繞組老化加速因數資料。再根據該變壓器繞組老化加速因數資料、及一預設時間資料，根據運算出一變壓器繞組等效老化因數。
該第四管理程式可供該處理器(3)執行：取該變壓器繞組等效老化因數、及該變壓器額定壽命資料(L)，根據運算出該變壓器使用年限減損率(LOL,Loss of life)。
該第五管理程式可供該處理器(3)執行：若該變壓器使用年限減損率之值超過該預設值，則控制各充電柱(2)降低輸出電源，直到該變壓器壽命減損率為該預設值為止。而為確保充電過程中，完全不會對變壓器之使用年限造成影響，該預設值較佳為0。
此外，該處理器(3)亦寫有一電源分配程式，該電源分配程式可供該處理器(3)執行：根據各投幣資料，決定各充電柱(2)之輸出電源。因此，當部分電動車輛之車主欲大幅度縮短充電時間時，可考慮增加投幣金額，而令該處理器(3)指示相對應之充電柱(2)增加輸出電源。此外，於此狀態之下，即便是該處理器(3)執行該充電管理軟體的結果，判斷該變壓器使用年限減損率之值超過0時，該處理器(3)也會優先將輸出電源之裕度優先提供給相對應之充電柱(2)，以令該電動車輛得以縮短充電時間。
綜上所述，本發明創作確實符合產業利用性，且未於申請前見於刊物或公開使用，亦未為公眾所知悉，且具有非顯而易知性，符合可專利之要件，爰依法提出專利申請。
惟上述所陳，為本發明創作在產業上一較佳實施例，舉凡依本發 明創作申請專利範圍所作之均等變化，皆屬本案訴求標的之範疇。
(1)‧‧‧充電站本體
(2)‧‧‧充電柱
(3)‧‧‧處理器

Claims (6)

  1. 一種電動車充電站之電能補充管理系統，包括：一充電站本體：包括複數充電柱，各該充電柱分別可供電性連接電動車輛；一處理器：直接或間接電性連接各該充電柱，以供各該充電柱於充電狀態時得到一充電資料，且該處理器電性連接一充電站之變壓器規格資料，該處理器寫有一充電管理軟體，該充電管理軟體可供該處理器執行：根據該充電資料、及該變壓器規格資料，運算出一變壓器壽命減損率，若該變壓器壽命減損率超過一預設值時，則控制各該充電柱降低輸出電源，直到該變壓器壽命減損率為該預設值為止。
  2. 如申請專利範圍第1項所述電動車充電站之電能補充管理系統，其中該變壓器規格資料包括：一變壓器額定壽命資料、一銅線損失資料、一渦流損失資料、及一繞組損耗溫度校正係數。
  3. 如申請專利範圍第2項所述電動車充電站之電能補充管理系統，其中該充電管理軟體包括一第一至第五管理程式；該第一管理程式可供該處理器執行：取該充電資料、該銅線損失資料、該渦流損失資料、及該繞組損耗溫度校正係數運算出一熱能資料；該第二管理程式可供該處理器執行：根據該熱能資料，及該充電資料，運算出一變壓器額定溫度資料，及一預設時間內變壓器額定溫度資料； 該第三管理程式可供該處理器執行：根據該變壓器額定溫度資料，及該預設時間內變壓器額定溫度資料運算出一變壓器繞組老化加速因數資料，再根據該變壓器繞組老化加速因數資料運算出及一預設時間資料運算出一變壓器繞組等效老化因數；該第四管理程式可供該處理器執行：根據該變壓器繞組等效老化因數、及該變壓器額定壽命資料，運算出該變壓器使用年限減損率；該第五管理程式可供該處理器執行：若該變壓器使用年限減損率之值超過該預設值，則控制各該充電柱降低輸出電源，直到該變壓器壽命減損率小於該預設值為止。
  4. 如申請專利範圍第3項所述電動車充電站之電能補充管理系統，其中該變壓器規格資料更包括一繞組電阻資料；更設一諧波電流分析單元分別電性連接該處理器、及各該充電柱，該諧波電流分析單元可供根據該充電資料分析出一諧波資料；該充電管理軟體更包括一繞組耗損運算程式，該繞組耗損運算程式可供該處理器執行：根據該繞組電阻資料、及該諧波資料，運算出一繞組損耗資料；該第一管理程式更進一步可供該處理器執行：取該充電資料、該銅線損失資料、該渦流損失資料、該諧波資料、及該繞組損耗溫度校正係數運算出該熱能資料。
  5. 如申請專利範圍第1項或第3項所述電動車充電站之電能補充管理系統，其中各該充電柱分別設有一相對應之投幣系統，以供使用者投幣後產生一投幣資料；該處理器電性連接各投幣系統，且該處理器寫有一電源分配程式，該電源分配程式可供該處理器執行：根據各投幣資料所代表的值決定各該充電柱之輸出電源量。
  6. 如申請專利範圍第1項或第3項所述電動車充電站之電能補充管理 系統，其中該預設值為0。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5548200A (en) * 1994-07-06 1996-08-20 Norvik Traction Inc. Universal charging station and method for charging electric vehicle batteries
US5803215A (en) * 1997-01-22 1998-09-08 Schott Power Systems Incorporated Method and apparatus for charging a plurality of electric vehicles
CN102163813A (zh) * 2011-01-30 2011-08-24 北京合纵科技股份有限公司 一种电动车充电站专用箱式变电站
TW201310855A (zh) * 2011-03-22 2013-03-01 Abb公司 用於充電至少一電動車的電池之系統、充電器與方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5548200A (en) * 1994-07-06 1996-08-20 Norvik Traction Inc. Universal charging station and method for charging electric vehicle batteries
US5803215A (en) * 1997-01-22 1998-09-08 Schott Power Systems Incorporated Method and apparatus for charging a plurality of electric vehicles
CN102163813A (zh) * 2011-01-30 2011-08-24 北京合纵科技股份有限公司 一种电动车充电站专用箱式变电站
TW201310855A (zh) * 2011-03-22 2013-03-01 Abb公司 用於充電至少一電動車的電池之系統、充電器與方法

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