TWI628895B - 供電系統及其操作方法 - Google Patents

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白中勻
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鄭茂佐
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Abstract

一種供電系統，包括：配電支路，接收家庭總電流的第一電流；充電支路，包括對電動載具充電之充電單元，且接收家庭總電流的第二電流；控制單元，連接充電單元，並接收配電支路消耗的第一電流的電流訊號；其中，若第一電流變動時，控制單元依據第一電流的變動而調整第二電流，使第一電流加上第二電流之家庭總電流不超過上限；控制單元依據上限減去第一電流為調整第二電流的充電命令，並下達充電命令至充電單元。

Description

供電系統及其操作方法
本創作係有關一種供電系統及其操作方法，尤指一種具有家庭用電支路與電動載具充電支路之供電系統及其操作方法。
近年能源需求的相關議題，如石化燃料的使用與電費的調漲，已使環境保護與能源需求之間的平衡受到重視。在運輸上，傳統的車輛使用石化燃料作為動力來源，對環境造成顯著的衝擊。因此，發展電動載具可以同時解決了環境保護與能源需求的問題，被視為永續發展的關鍵之一。
現行家用電動載具的充電單元沒有含有家庭用電量監視與充電電流控制系統，當家庭用電量過大時，造成斷路單元過電流，使其斷開保護；或與超過與電力公司所簽訂的用電量契約，導致增加昂貴的電費。因此，於可對電動載具進行充電的家用供電系統中配置家庭用電量監視與充電電流控制為未來趨勢。
請參閱圖1係為現有供電系統之電路方塊示意圖。該供電系統100A為包含有家庭用電量監視與充電電流控制的系統，該供電系統100A監視家庭負荷用電量及電動載具400A與充電單元64A充電電量。且因為監視的用電量 另外包含了充電單元64A的用電量，所以控制單元80A需要兩個電流量測單元(82A、82B)去量測充電器用電量，導致不必要的成本增加。此外，現有供電系統之充電單元64A連接斷路單元42A之後；容易造成斷路單元42A因家庭用電量加上充電量的總消耗電量過大，導致斷路單元42A斷路。因此，如何設計出一種供電系統及其操作方法，乃為本案創作人所欲行克服並加以解決的一大課題。
為了解決上述問題，本發明係提供一種供電系統，以克服習知技術的問題。因此，本發明供電系統包括：配電支路，接收第一電流。充電支路，包括對電動載具充電之充電單元，且接收第二電流。控制單元，連接充電單元。電流量測單元，連接控制單元。其中，控制單元透過電流量測單元量測配電支路上的第一電流的電流訊號；若控制單元透過電流訊號得知第一電流變動時，控制單元依據第一電流的變動而調整第二電流，使第一電流加上第二電流不超過一家庭總電流的上限；控制單元依據上限減去第一電流為調整第二電流的充電命令，並下達充電命令至充電單元。
於一實施例中，其中控制單元依據上限減去第一電流為對應第二電流的充電命令，並對充電單元下達充電命令。
於一實施例中，其中當控制單元得知配電支路消耗的第一電流變動時，控制單元依據第一電流的變動而直接下達充電命令對應調整第二電流。
於一實施例中，其中充電命令為調整充電單元的控制訊號，充電單元依據控制訊號而調整第二電流。
於一實施例中，其中當第一電流變大時，控制單元輸出對應充電單元控制訊號的充電命令，以控制充電單元調小第二電流；當第一電流變小時，控制單元輸出對應充電單元控制訊號的充電命令，以控制充電單元調大第二電流。
於一實施例中，其中第一電流的變動至充電單元已對應調整完畢第二電流之完畢時間之間具有延遲時間；當第一電流變大或變小時，充電單元於延遲時間內調整第二電流變小或變大。
於一實施例中，其中配電支路包括第一斷路單元以及對應連接第一斷路單元的複數個第三斷路單元，且該充電支路包括一第二斷路單元；當第三斷路單元中的至少一第三斷路單元所流過的電流過大時，至少一第三斷路單元為斷路。
於一實施例中，其中供電系統更包括第一分電盤與第二分電盤，第一分電盤容置第一斷路單元與第三斷路單元，第二分電盤容置第二斷路單元。
於一實施例中，其中控制單元容置於第二分電盤或整合於充電單元中。
於一實施例中其中供電系統更包括：主斷路單元，連接第一斷路單元、第二斷路單元，且接收總電力。其中，供電系統被配置為在主斷路單元不斷路的情況下，提供家庭總電流至配電支路與充電支路。
於一實施例中，其中供電系統更包括：其中供電系統更包括電流量測單元，電流量測單元連接控制單元，且控制單元透過接收電流量測單元量測配電支路上的第一電流的電流訊號。
於一實施例中，其中控制單元透過傳輸單元對外傳輸控制單元內的資訊，或透過傳輸單元由外部監控控制單元。
於一實施例中，其中該供電系統可包括一再生能源單元，該再生能源單元連接該配電支路。
為了解決上述問題，本發明係提供一種供電系統操作方法，以克服習知技術的問題。因此，本發明之供電系統分配第一電流至配電支路，且分配第二電流至充電支路，第一電流加上第二電流之家庭總電流不超過上限，該操作方法係包括：(a)透過控制單元接收第一電流的電流訊號。(b)控制單元依據上限減去第一電流為調整第二電流的充電命令。(c)當控制單元透過第一電流的電流訊號得知第一電流變動時，控制單元依據第一電流的變動而調整第二電流，使該第一電流加上該第二電流不超過一家庭總電流的上限。
於一實施例中，其中步驟(c)更包括：(c1)控制單元依據第一電流的變動而直接下達充電命令對應調整第二電流；充電命令為調整充電支路上的充電單元的控制訊號。
於一實施例中，其中步驟(c1)更包括：(c2)當第一電流變大時，控制單元輸出對應充電單元控制訊號的充電命令，以調小第二電流；當第一電流變小時，控制單元輸出對應充電單元控制訊號的充電命令，以調大第二電流。
於一實施例中，其中步驟(c2)更包括：(c3)第一電流的變動至充電單元已對應調整完畢第二電流之完畢時間之間具有延遲時間。
為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
〔習知技術〕
100A‧‧‧供電系統
42A‧‧‧斷路單元
64A‧‧‧充電單元
80A‧‧‧控制單元
82A、82B‧‧‧電流量測單元
400A‧‧‧電動載具
〔本發明〕
100‧‧‧供電系統
20‧‧‧主斷路單元
40‧‧‧配電支路
42‧‧‧第一斷路單元
44‧‧‧第三斷路單元
50‧‧‧再生能源單元
60‧‧‧充電支路
62‧‧‧第二斷路單元
64‧‧‧充電單元
80‧‧‧控制單元
82、82A、82B‧‧‧電流量測單元
84‧‧‧傳輸單元
200‧‧‧外部線路
300‧‧‧家用電器
400‧‧‧電動載具
DB1‧‧‧第一分電盤
DB2‧‧‧第二分電盤
It‧‧‧家庭總電流
Iu‧‧‧電流上限
I1‧‧‧第一電流
I2‧‧‧第二電流
Ia、Ib、Ic‧‧‧電流
Si、Si1、Si2‧‧‧電流訊號
Ci‧‧‧充電命令
P1‧‧‧第一定值
P2‧‧‧第二定值
P3‧‧‧第三定值
P4‧‧‧第四定值
L1‧‧‧第一水平
L2‧‧‧第二水平
T‧‧‧延遲時間
t0~t6‧‧‧時間
D‧‧‧控制訊號的佔空比
(S200)~(S600)‧‧‧步驟
圖1係為現有供電系統之電路方塊示意圖；圖2A係為本發明供電系統第一實施例之電路方塊示意圖；圖2B係為本發明供電系統第一實施例之電路示意圖；圖3係為本發明供電系統第二實施例之電路方塊示意圖；圖4係為本發明供電系統第三實施例之電路方塊示意圖；圖5A係為本發明供電系統電路架構方塊之第一實施例示意圖；圖5B係為本發明供電系統電路架構方塊之第二實施例示意圖；圖5C係為本發明供電系統電路架構方塊之第三實施例示意圖；圖5D係為本發明供電系統電路架構方塊之第四實施例示意圖；圖6係為本發明配電支路與該充電支路控制時間示意圖；圖7係為本發明供電系統控制時間示意圖；圖8係為本發明供電系統操作方法流程圖。
茲有關本發明之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下：請參閱圖2A係為本發明供電系統第一實施例之電路方塊示意圖。供電系統100接收外部線路200供應的家庭總電流It，且供應家庭總電流It至複數個家用電器300與電動載具400。家庭可為一家戶居住單位，或是人們的居住生活空間，具有分隔區間與供電系統，或其他相近空間配置，不在此限。具體而言，電力公司會限制每戶家庭用電的家庭總電流It不得超過電力公司與家庭簽訂用電契約時限制之電力上限，以避免超載用電(例如，但不限於電力公司限制的契約電力之電流上限Iu為60安培或70安培)。供電系統100包括主斷路單元20、配電支路40、充電支路60及控制單元80。主斷路單元20連接外部線路200、 配電支路40及充電支路60之間，且接收家庭總電流It。當家庭總電流It超過契約電力之電流上限Iu且持續預定時間時，主斷路單元20為斷路，以保護後端的配電支路40與充電支路60。配電支路40為提供家用電力的支路，且接收家庭總電流It中的第一電流I1，並供應第一電流I1至家用電器300。配電支路40包括第一斷路單元42與複數個第三斷路單元44，第一斷路單元42連接主斷路單元20與第三斷路單元44之間，且第三斷路單元44連接複數個家用電器300(例如家用電器、電子產品等)。當配電支路40偵測到漏電流時，第一斷路單元42為斷路，以保護後端的家用電器300。家用電器300透過配電支路40汲取家庭總電流It中的第一電流I1作為運作所需的電力，當家用電器300中的至少一家用電器300所汲取的電流過大時，所對應連接的第三斷路單元44為斷路，以保護後端的至少一家用電器300。值得一提，於本實施例中，家庭總電流It可為三相電流或為單相電流。
復參閱圖2A，充電支路60為對電動載具400(例如電動汽/機車、電動腳踏車等)充電的支路，且接收家庭總電流It中的第二電流I2，並供應電動載具400。充電支路60包括第二斷路單元62與充電單元64，第二斷路單元62連接主斷路單元20與充電單元64之間，且充電單元64連接電動載具400。第二電流I2透過充電單元64傳輸至電動載具400，且對電動載具400充電。當充電支路60偵測到漏電流時，第二斷路單元62為斷路，以保護後端的電動載具400。
進一步而言，由於電力公司防止供電超過契約電力，會限制家庭用電所消耗的家庭總電流It不得超過電力公司所設定的契約電力的電流上限Iu；因此，第一電流I1加上第二電流I2之家庭總電流It不超過契約電力的電流上限Iu。而本發明旨在依據家用消耗的第一電流I1的大小而調整第二電流I2，以避免超過契約電力之電流上限Iu而造成超載用電。
如圖2A所示，供電系統100更包括電流量測單元82，電流量測單元82連接控制單元80，且耦接於配電支路40的路徑上。控制單元80連接充電單元64，且透過接收電流量測單元82量測配電支路40上的第一電流I1的電流訊號Si，以得知第一電流I1的電流值，控制單元80並輸出充電命令Ci至充電單元64。更具體而言，控制單元80連接第二斷路單元62的輸出路徑上，且透過充電通訊線連接充電單元64，並透過充電通訊線輸出充電命令Ci至充電單元64。其中，充電命令Ci為控制單元80輸出至充電單元64的控制訊號，且充電單元64依據控制單元80輸出至充電單元64的控制訊號而調整第二電流I2。控制單元80依據契約電力的電流上限Iu減去第一電流I1以產生對應第二電流I2的充電命令Ci，並對充電單元64下達充電命令Ci。當控制單元80透過電流訊號Si得知第一電流I1變動時，控制單元80依據第一電流I1的變動而調整第二電流I2。控制單元80依據上限Iu減去第一電流I1為調整第二電流I2的充電命令Ci，且直接產生充電命令Ci並傳送至充電單元64。當控制單元80輸出充電命令Ci調整第二電流I2時，第二電流I2對應第一電流I1之變動而變大或變小。值得一提，如圖2A所示，控制單元80連接第二斷路單元62的輸出路徑上，主要為接收控制單元80運作所需的電源，但不以此為限。換言之，例如但不限於，控制單元80可連接第二斷路單元62的輸入路徑上，或藉由其他單元額外提供電源給控制單元80，以提供控制單元80運作所需的電力。此外，充電單元64連接至電動載具400的路徑中，除了供應電動載具400第二電流I2充電外，也可包括控制電動載具400的控制訊號(例如，但不限於：CPLT控制訊號)。電動載具400接收到由充電單元64輸出的控制訊號後，依照控制訊號的佔空比來控制充電的電流。
復參閱圖2A，控制單元80更包括傳輸單元84，控制單元80透過傳輸單元84對外傳輸控制單元80內的資訊，或者外部裝置可透過傳輸單元80由外部監控控制單元80。傳輸單元84可為有線方式(例如網路線、傳輸線等)或無線 方式(例如WiFi、RF、Bluetooth等)與外部介面或外部裝置(例如手機、電腦等)相互傳輸資料。使用者可透過外部介面或外部裝置(圖未示)得知及監控供電系統100的使用狀況，例如但不限於，各支路的電流值、各斷路單元的狀況及電動載具400的充電狀況。值得一提，於本實施例中，傳輸單元84不限定僅能於控制單元80內。例如但不限於，傳輸單元84可於控制單元80外，且連接控制單元80。
如圖2A所示，供電系統100透過配電支路40與充電支路60分開配置，以利於有效控制配電支路40的總用電量，並依配電支路40的總用電量調整充電支路60的用電量。供電系統100被配置為在主斷路單元20不斷路的情況下，提供家庭總電流It至配電支路40與充電支路60。因此，家庭總電流It之第一電流I1、第二電流I2及契約電力之電流上限Iu符合下述關係：I2≦Iu-I1……(1)
當家庭總電流It輸入至供電系統100時，家用電器300透過配電支路40汲取第一電流I1，且電動載具400透過充電支路60汲取第二電流I2。控制單元80透過接收電流量測單元82量測第一電流I1電流訊號Si，以得知第一電流I1的電流值。控制單元80依據第一電流I1的變動而調整第二電流I2。控制單元80依據上限Iu減去第一電流I1為調整第二電流I2的充電命令Ci，且直接產生充電命令Ci並傳送至充電單元64，以調整第二電流I2。當第一電流I1變大時，控制單元80輸出對應充電單元64控制訊號的充電命令Ci，以控制充電單元64調小第二電流I2。當第一電流I1變小時，控制單元80輸出對應充電單元64控制訊號的充電命令Ci，以控制充電單元64調大第二電流I2。
控制單元80接收第一電流I1的電流訊號Si後，若發現第一電流I1變動，會直接依據上列公式(1)調整第二電流I2，並依據上限Iu減去第一電流I1為調整第二電流I2的的充電命令Ci直接傳送至充電單元64，因此控制單元80無須再跟充電單元64確認上一次的充電命令，且直接以對應調整第二電流I2的充 電命令Ci為充電電流對電動載具400充電。故本發明之供電系統100藉由上述方式可省去控制單元80與充電單元64通訊的時間，進而提升充電效率。
復參閱圖2A，由於供電系統100透過配電支路40與充電支路60分開配置，因此當其中之一支路斷路時，另一支路可不受影響地繼續供應後端電力。當配電支路40偵測到漏電流而致使第一斷路單元42斷路時，第二斷路單元62不受第一斷路單元42斷路的影響而斷路，且持續供應第二電流I2對電動載具400充電。當充電支路60偵測到漏電流而致使第二斷路單元62斷路時，第一斷路單元42不受第二斷路單元62斷路的影響而斷路，且持續供應第一電流I1至家用電器300。值得一提，於本發明中，該第一斷路單元42與該第二斷路單元62為漏電斷路器，但不以此為限。
請參閱圖2B係為本發明供電系統第一實施例之電路示意圖，復配合參閱圖2A。以圖2B為例，配電支路40供應第一電流I1對三個家用電器300供電，且供應第二電流I2對電動載具400充電。三個家用電器300所接收的電流分別為Ia、Ib、Ic，且控制單元80透過接收電流量測單元(82A、82B)量測第一電流I1電流訊號Si，以得知第一電流I1的電流值。具體而言，於日本市場由於電力公司主要將家庭契約用電量分為兩大類型，一種為契約電力的電流上限Iu應用於用電量小於等於60A的場所，另一種情況為，契約電力的電流上限Iu應用於用電量大於70A的場所。因此，其計算公式也依據此條件產生兩種計算方式，其計算方式如下：
(1)應用於用電量小於等於60A的場所：Vt．Icontract≧xVt．Ia+xVt．Ib+x(2Vt)．Ic+x(2Vt)．I2……(2)
其中Vt為單相交流輸入電壓，Icontract為契約電流，x為誤差範圍(通常介於0.9至1.1之間)。上述公式(2)經過整理後，可得到下列公式：
其中Icontract/x為契約電力的電流上限Iu，且(Ia+Ic)為電流量測單元82A量測到的電流，(Ib+Ic)為電流量測單元82B量測到的電流。控制單元80接收電流量測單元82A與電流量測單元82B量測到的電流訊號(Si1、Si2)，且產生對應的充電命令Ci傳送至充電單元64，以調整第二電流I2。因此由上述公式(3)可計算出，應用於用電量小於等於60A的場所中，實際可對電動載具400充電的第二電流I2大小，並依計算出的第二電流I2大小對電動載具400充電。
(2)應用於用電量大於70A的場所：I2≦Ishutdown-max[(Ia+Ic),(Ib+Ic)]……(4)
其中Ishoutdown為斷路電流，(Ia+Ic)為電流量測單元82A量測到的電流，(Ib+Ic)為電流量測單元82B量測到的電流。因此由上述公式4可知，對電動載具400充電的第二電流I2小於等於斷路電流減去任一路最大電流(由電流量測單元82A或82B量測)即可。控制單元80透過接收電流量測單元82A與電流量測單元82B量測到的電流訊號(Si1、Si2)，且產生對應的充電命令Ci傳送至充電單元64，以調整第二電流I2。因此由上述公式(5)可計算出，應用於用電量大於70A的場所中，實際可對電動載具400充電的第二電流I2大小，並依計算出的第二電流I2大小對電動載具400充電。當電流量測單元82A量測到的電流(Ia+Ic)或電流量測單元82B量測到的電流(Ib+Ic)大於等於斷路電流時，令第二電流I2為零。值得一提，本實施例中，是為契約電力的電流上限Iu應用於用電量小於等於60A與大於70A的場所，但不以此為限。換言之，契約電力的電流上限Iu會因配線方式和用電契約有所不同，因此實際可對電動載具400充電的第二電流I2大小，也會隨著契約電力的電流上限Iu而變動。
請參閱圖3係為本發明供電系統第二實施例之電路方塊示意圖。復配合參閱圖2，本實施例與圖2之第一實施例之差異在於，供電系統100更包括再生能源單元50。再生能源單元50連接配電支路40，且供應電流至配電支路 40，或透過配電支路40回灌電流至電網。具體而言，再生能源單元50可連接於第一斷路單元42之前，或連接於第一斷路單元42之後，且可協同第一電流I1供應家用電器300所需電流、獨自供應家用電器300所需電流或透過供電系統100回灌電力至電網。如圖3所示，由於再生能源單元50連接於配電支路40上，因此第一電流I1需包含再生能源單元50所供應的電流，但不影響本發明第一電流I1、第二電流I2及電流上限Iu相關的計算公式。
請參閱圖4係為本發明供電系統第三實施例之電路方塊示意圖。復配合參閱圖2，本實施例與圖2、3之第一實施例與第二實施例之差異在於，供電系統100可不必包含主斷路單元20(以虛線表示)，且控制單元80整合於充電單元64中。具體而言，目前市面上的電網分為傳統電網與智慧型電網(smart electric grid)。若外部線路200為智慧型電網時，外部線路200通常包括智慧型電表(smart meter)，且智慧型電表內皆包含有主斷路單元20。因此，若外部線路200為智慧型電網時，供電系統100無須搭配主斷路單元20。復參閱圖4，充電單元64內的控制單元80透過接收電流量測單元82量測配電支路40上的第一電流I1的電流訊號Si，以得知第一電流I1的電流值，並對應調整充電單元64調整占空比D。充電單元64透過傳輸單元84對外傳輸控制單元80內的資訊，或者外部裝置可透過傳輸單元80由外部監控控制單元80。值得一提，本實施例與圖2、3之第一實施例與第二實施例的供電系統100中的主斷路單元20、再生能源單元50或控制單元80的實施方式可相互交換應用配置，在此不再加以贅述。
請參閱圖5A係為本發明供電系統電路架構方塊之第一實施例示意圖。復配合參閱圖2~4，供電系統100包括第一分電盤DB1與第二分電盤DB2。第一分電盤DB1容置第一斷路單元42與第三斷路單元44，第二分電盤DB2容置第二斷路單元62，且控制單元80整合於充電單元64中。透過第一分電盤DB1與第二分電盤DB2將配電支路40的斷路單元與第二斷路單元62分開配置，以利當 供電系統100異常時，使用者可輕易的判斷出為配電支路40或充電支路60發生異狀。請參閱圖5B係為本發明供電系統電路架構方塊之第二實施例示意圖。復配合參閱圖2~5A，本實施例與圖5A之第一實施例之差異在於，第二分電盤DB2更包括控制單元80。透過第二分電盤DB2包括第二斷路單元62與控制單元80，以利使用者可同時監控第二斷路單元62與控制單元80。值得一提，圖5A~5B之實施例係應用圖2之外部線路200不包括智慧型電表。因此，供電系統100包括主斷路單元20。
請參閱圖5C~5D係為本發明供電系統電路架構方塊之第三實施例與第四實施例示意圖。復配合參閱圖2~5B，圖5C~5D之第三實施例與第四實施例為供電系統100應用於傳統電網之實施例。因此，供電系統100包括主斷路單元20。於圖5C之第三實施例中，第一分電盤DB1包括主斷路單元20。且於圖5D之第四實施例中，第二分電盤DB2包括主斷路單元20。值得一提，圖5A~5D之電路架構，可相互交換應用配置，在此不再加以贅述。此外，圖3中的再生能源單元50也可配置於第一分電盤DB上，或可配置於第一分電盤DB外且連接第一分電盤DB上的配電支路40。
請參閱圖6係為本發明配電支路與充電支路控制時間示意圖。復配合參閱圖1~5，控制時間示意圖為控制單元80依據配電支路40的第一電流I1調整充電支路60的第二電流I2的示意圖。當時間於t0時，配電支路40所消耗的第一電流I1變大而使得家庭總電流It跟著變大，此時控制單元80透過接收電流量測單元82的電流訊號Si得知第一電流I1變大。當時間於t0~t1時，控制單元80依據電流訊號Si得知第一電流I1的大小，且依據契約電力的電流上限Iu減去第一電流I1為對應第二電流I2的充電命令Ci，並對充電單元64下達充電命令Ci。充電單元64接收到充電命令Ci後，於時間t1之前調小第二電流I2而使得家庭總電流It變小至契約電力的電流上限Iu以下，以避免供電系統100超過契約電力且持續一段預定 時間而超載用電。值得一提，由於本發明之供電系統100是依據契約電力的電流上限Iu減去第一電流I1為對應第二電流I2的充電命令Ci，並直接對充電單元64下達充電命令Ci。習知之供電系統需要取得兩個電流量測單元的電流採樣並進行計算，且其充電單元與其控制單元彼此通訊確認下一次充電命令，因此在圖6所示之時間點t2方能降低第二電流I2。因此，相較於習知的供電系統，本發明之供電系統100依據契約電力的電流上限Iu減去第一電流I1為對應第二電流I2的充電命令Ci，並直接對充電單元64下達充電命令Ci，可節省電流採樣的時間及計算的時間，更可節省充電單元64與控制單元80相互通訊的時間(t1~t2)。此外，於本實施例中，主要是為第一電流I1變大時的時間示意。而第一電流I1變小時，第二電流I2於各個時間的變化恰與圖6相反，在此不再加以贅述。
請參閱圖7係為本發明供電系統控制時間示意圖。復配合參閱圖1~6，控制時間示意圖為第一電流I1先變大後變小時的控制時間示意圖。當家用電器300汲取的第一電流I1變大時，控制單元80輸出充電命令Ci至充電單元64的第二電流I2。當時間於t0~t1時，家用電器300汲取的第一電流I1為第一定值P1，因此控制單元80無須輸出充電命令Ci至充電單元64，且第二電流I2為第二定值P2。主斷路單元20在不斷路的情況下，穩定提供家庭總電流It(為第一電流I1與第二電流I2之總合)至家用電器300與電動載具400，家庭總電流It係維持於第一水平L1。第一水平L1為契約電力的電流上限Iu。當時間於t1~t2時，家用電器300汲取的第一電流I1變大，此時控制單元80透過接收電流量測單元82的電流訊號Si得知第一電流I1變大，且輸出充電命令Ci至充電單元64，且充電單元64調降輸出至電動載具400的控制訊號的佔空比D。此時，充電單元64尚未調整第二電流I2，因此第二電流I2並未變小；由於第一電流I1變大且維持於第三定值P3，因此家庭總電流It也隨之變大且維持於第二水平L2。
當時間於t3~t4時，充電單元64依據充電命令Ci調小對電動載具400充電的第二電流I2，因此家庭總電流It依據第二電流I2變小而跟著變小。此時，由於家用電器300汲取的第一電流I1未有變動，因此第一電流I1仍維持在第三定值P3。當時間於t4時，充電單元64已調整完畢第二電流I2，因此時間t4為充電單元64已對應調整完畢第二電流I2之完畢時間。且時間於t4之後，充電單元64第二電流I2維持於第四定值P4，而使家庭總電流It恢復至第一水平L1(契約電力的電流上限Iu)。因此當調小第二電流I2符合契約電力的電流上限Iu後，可避免供電系統100超過契約電力且持續一段預定時間而超載用電。透過圖7可知，當第一電流I1變大時，控制單元80對應調小第二電流I2。且當第一電流I1變小時，控制單元80對應調大第二電流I2。
復參閱圖7，並配合參閱圖1~6。由於控制單元80透過接收電流量測單元82量測配電支路40上的第一電流I1的電流號Si後，直接由上述公式(1)決定第二電流I2及對應之充電命令Ci，且對充電單元64下達充電命令Ci，因此控制單元80無須再跟充電單元64確認上一次的充電命令。本發明之供電系統100直接以充電命令Ci對應的第二電流I2為總充電電流對電動載具400充電；因此可降低第一電流I1變動時至充電單元64已對應調整完畢第二電流I2的時間。如圖7所示，當家用電器300汲取的第一電流I1開始變大時(時間t1)至充電單元對應調整第三電流I2至足夠小時(時間t4，亦即調整第二電流I2的完畢時間)之間具有延遲時間T，延遲時間T為10秒以內。由於控制單元80無須再跟充電單元64確認上一次的充電命令，因此充電單元64可於第一電流I1變大後的10秒以內對應調小第二電流I2，致使供電系統100之用電總需求不超過契約電力的電流上限Iu。
值得一提，於本實施例中，時間t4至t6為第一電流I1變小時的電流變化圖，而時間t4至t6之家庭總電流It、第二電流I2及控制訊號的佔空比D於各個時間的變化恰與時間t1至t4相反，且第一電流I1變動至充電單元64調整第二 電流I2的反應時間大致相同，在此不再加以贅述。此外，於本實施例中，延遲時間T為10秒以內僅為示意性的限制，因此不以此為限。實際上延遲秒數會受到控制單元80、電流量測單元82、充電單元64等，種類及規格的不同而有所影響。但延遲時間T為10秒以內為本實施例中較佳的延遲時間。
請參閱圖8係為本發明供電系統操作方法流程圖。並配合參閱圖1~7，供電系統100接收外部線路200的家庭總電流It，並供應家庭總電流It的第一電流I1至配電支路的複數個家用電器300，且供應家庭總電流It的第二電流I2至充電支路的電動載具400。配電支路40包括第一斷路單元42與複數個第三斷路單元44，且第三斷路單元44連接複數個家用電器300，家用電器300透過配電支路40汲取第一電流I1。充電支路包括第二斷路單元62與充電單元64，且充電單元64連接電動載具400。第二電流I2透過充電單元64輸出至電動載具400，並對電動載具400充電。由於電力公司皆會限制家庭用電所消耗的家庭總電流It不得超過電力公司所設定的一預定值，該預定值為家庭用戶與電力公司簽訂用電之契約電力的電流上限Iu。因此，第一電流I1加上第二電流I2之家庭總電流It不超過契約電力之電流上限Iu。供電系統的操作方法係包括：首先，透過控制單元接收第一電流的電流訊號(S200)。控制單元80透過電流量測單元82量測配電支路40上的第一電流I1為電流訊號Si，並透過電流訊號Si得知第一電流I1的電流值。然後，依據該上限減去第一電流為充電命令(S400)。控制單元80依據契約電力的電流上限Iu減去第一電流I1為第二電流I2且產生對應此第二電流I2的充電命令Ci，並輸出充電命令Ci至充電單元64。最後，當第一電流變動時，控制單元下達充電命令調整第二電流(S600)。控制單元80透過電流訊號Si得知第一電流I1變動時，控制單元80依據第一電流I1的變動而調整第二電流I2，且依據上限Iu減去第一電流I1為調整第二電流I2的充電命令Ci，並下達充電命令Ci至充電單元64。充電單元64依據充電命令Ci調整第二電流I2。其中，充電命令Ci為控制單元80 輸出至充電單元64的控制訊號，且充電單元64依據控制單元80輸出至充電單元64的控制訊號而調整第二電流I2。進一步而言，控制單元80依據第一電流I1的變動而輸出充電命令Ci至充電單元64，充電單元64依據充電命令Ci調整第二電流I2至供電系統100之用電總需求不超過契約電力之電流上限Iu。當第一電流I1變大時，控制單元80輸出對應充電單元64控制訊號的充電命令Ci，以對應調小第二電流I2。當第一電流I1變小時，控制單元80輸出對應充電單元64控制訊號的充電命令Ci，以對應調大第二電流I2。由於控制單元80無須再跟充電單元64確認上一次的充電命令，因此充電單元64可於第一電流I1變大後的延遲時間T(參見圖7)對應調小第二電流I2，使供電系統100之用電總需求不超過契約電力之電流上限Iu，使供電系統100之用電總需求不超過契約電力之電流上限Iu，延遲時間T為10秒以內。
綜上所述，本發明係具有以下之優點：1、由於本發明之供電系統將對電動載具充電的支路與供應家用電器電力的支路分開，因此家用電力不會受到充電支路的影響而導致第一斷路單元斷路，故可達到控制總家庭用電量的功效；2、由於本發明之供電系統供應家用電器電力的支路不包含電動載具充電的電流，因此可達到有效控制家庭總用電量之功效；3、由於本發明之供電系統可僅用單一電流量測單元量測配電支路的第一電流之電流訊號，即可有效控制供電系統的充電支路及配電支路。因此，可達到節省供電系統成本的功效。
惟，以上所述，僅為本發明較佳具體實施例之詳細說明與圖式，惟本發明之特徵並不侷限於此，並非用以限制本發明，本發明之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，凡合於本發明申請專利範圍之精神與其類似變化之 實施例，皆應包括於本發明之範疇中，任何熟悉項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。

Claims (15)

  1. 一種供電系統，包括：一配電支路，接收一第一電流；一充電支路，包括對電動載具充電之一充電單元，且接收一第二電流；一控制單元，連接該充電單元；一電流量測單元，連接該控制單元；其中，該控制單元透過該電流量測單元量測該配電支路上的該第一電流的一電流訊號；若該控制單元透過該電流訊號得知該第一電流變動時，該控制單元依據該第一電流的變動而調整該第二電流，使該第一電流加上該第二電流不超過一家庭總電流的上限；該控制單元依據該上限減去該第一電流為調整該第二電流的一充電命令，並下達該充電命令至該充電單元。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之供電系統，其中當該控制單元得知該配電支路消耗的該第一電流變動時，該控制單元依據該第一電流的變動而直接下達該充電命令對應調整該第二電流。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之供電系統，其中該充電命令為調整該充電單元的控制訊號，該充電單元依據控制訊號而調整該第二電流。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之供電系統，其中當該第一電流變大時，該控制單元輸出對應該充電單元控制訊號的該充電命令，以控制該充電單元調小該第二電流；當該第一電流變小時，該控制單元輸出對應該充電單元控制訊號的該充電命令，以控制該充電單元調大該第二電流。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之供電系統，其中該第一電流的變動至該充電單元已對應調整完畢該第二電流之一完畢時間之間具有一延遲時間；當該第一電流變大或變小時，該充電單元於該延遲時間內調整該第二電流變小或變大。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之供電系統，其中該配電支路包括一第一斷路單元以及對應連接該第一斷路單元的複數個第三斷路單元，且該充電支路包括一第二斷路單元；當該些第三斷路單元中的至少一第三斷路單元所流過的電流過大時，該至少一第三斷路單元為斷路。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之供電系統，其中該供電系統更包括一第一分電盤與一第二分電盤，該第一分電盤容置該第一斷路單元與該些第三斷路單元，該第二分電盤容置該第二斷路單元。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之供電系統，其中該控制單元容置於該第二分電盤或整合於該充電單元中。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之供電系統，其中該供電系統更包括：一主斷路單元，連接該第一斷路單元、該第二斷路單元，且接收該家庭總電流；其中，該供電系統被配置為在該主斷路單元不斷路的情況下，提供該家庭總電流至該配電支路與該充電支路。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之供電系統，其中該控制單元透過一傳輸單元對外傳輸該控制單元內的資訊，或透過該傳輸單元由外部監控該控制單元。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之供電系統，其中該供電系統可包括一再生能源單元，該再生能源單元連接該配電支路。
  12. 一種供電系統操作方法，該供電系統分配一第一電流至一配電支路，且分配一第二電流至一充電支路，該第一電流加上該第二電流不超過一家庭總電流的上限，該操作方法係包括：(a)透過一控制單元接收該第一電流的電流訊號；(b)該控制單元依據該上限減去該第一電流為調整該第二電流的一充電命令；(c)當該控制單元透過該第一電流的該電流訊號得知該第一電流變動時，該控制單元依據該第一電流的變動而調整該第二電流，使該第一電流加上該第二電流不超過一家庭總電流的上限。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之供電系統操作方法，其中步驟(c)更包括：(c1)該控制單元依據該第一電流的變動而直接下達該充電命令對應調整該第二電流；該充電命令為調整該充電支路上的一充電單元的控制訊號。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之供電系統操作方法，其中步驟(c1)更包括：(c2)當該第一電流變大時，該控制單元輸出對應該充電單元控制訊號的該充電命令，以調小該第二電流；當該第一電流變小時，該控制單元輸出對應該充電單元控制訊號的該充電命令，以調大該第二電流。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之供電系統操作方法，其中步驟(c2)更包括：(c3)該第一電流的變動至該充電單元已對應調整完畢該第二電流之一完畢時間之間具有一延遲時間。
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