TWI645640B - 具兩用供電功能之電動交通工具變流裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種具兩用供電功能之電動交通工具變流裝置，其主要特點係令一供電設定模組與電動交通工具所設電瓶電性連接，供電設定模組包括頻率設定單元、電壓控制單元及外電連接部，外電連接部供選擇性地連接外部交流電，頻率設定單元及電壓控制單元用以控制電瓶供電頻率與電壓輸出狀態；一顯示設定介面供顯示與操作該頻率設定單元及電壓控制單元的設定值；一輸出切換開關設於電流感應單元與驅動馬達之間，輸出切換開關具第一、第二輸出電路，第一輸出電路與驅動馬達連接，第二輸出電路則與電動交通工具結構外的用電負載連接。

Description

具兩用供電功能之電動交通工具變流裝置

本發明係涉及一種具兩用供電功能之電動交通工具變流裝置；特別是指一種具兩用供電功能之電動交通工具創新變流裝置技術揭示者。

現今社會中，由於人們對於電力的依賴日益加重，致使供電問題成為各國政府面臨的重大考驗，而極化天候的到來，炎熱的夏天，更是讓尖峰時段的用電量飆高，許多發電廠面臨設備不足以及備載容量不足等嚴重問題與危機。

而核能發電所存在的環保問題和隱憂，在世界各國中，總是在經濟勢力與環保勢力兩者之間進行著激烈的角力，而我國目前顯然也陷在這樣的角力與矛盾情況之中難以獲得解決之道，究竟是要選擇環保還是選擇經濟，每個人似乎都有著不同的想法與立場，但能夠提出完善解決之道者，可說是微乎其微。

其實就國內目前的發電規模而言，因應離峰時段的用電是綽綽有餘的，問題往往是出在尖峰時段備載容量不足而無法因應用電高峰的需求；雖然，目前世界各國已有採用如水庫迴水儲能以及電池儲能等技術來解決前述備載容量不足的問題，但此等技術 均因設備建製成本高昂且發電效率差而不符合經濟效益。

是以，針對上述習知供電技術所存在之問題點，如何研發出一種能夠更具理想實用性之創新構造，實有待相關業界再加以思索突破之目標及方向者；有鑑於此，發明人本於多年從事相關產品之製造開發與設計經驗，針對上述之目標，詳加設計與審慎評估後，終得一確具實用性之本發明。

本發明之主要目的，係在提供一種具兩用供電功能之電動交通工具變流裝置，其所欲解決之技術問題，係針對如何研發出一種更具理想實用性之新式充供電系統為目標加以思索創新突破。所述變流裝置係裝設於一電動交通工具結構中，以供與該電動交通工具所設電瓶、電門之控制器及驅動馬達電性連接。

本發明解決問題之技術特點，主要在於該變流裝置係包括：一處理單元及與處理單元電性連接之功率模組及電流感應單元，其中電流感應單元用以與驅動馬達電性連接；一供電設定模組，與電動交通工具所設電瓶電性連接，供電設定模組包括頻率設定單元、電壓控制單元及外電連接部，其中外電連接部供選擇性地連接一外部交流電，頻率設定單元及電壓控制單元則與處理單元電性連接，以控制電瓶供電的頻率與電壓輸出狀態；一顯示設定介面，與供電設定模組電性連接，顯示設定介面用以供顯示與操作設定供電設定模組所設頻率設定單元及電壓控制單元的設定值；一輸出切換開關，設於電流感應單元與電動交通工具所設驅動馬達之間，輸出切換開關具第一輸出電路及第二輸出電路，其中第一輸出電路與電動交通工具所設驅動馬達電性連接，第二輸出電路則與電動交通工具結構之外的用電負載電性連接。

本發明之主要效果與優點，係提供一種具有兩用供電功能的創新電動交通工具變流裝置，能夠以電動交通工具之電瓶為共同供電源，選擇性地輸出不同電流供給電動交通工具之驅動馬達使用或者供給其他用電負載使用，從而令電動交通工具能夠極盡發揮其供電效能與經濟效益，大幅降低社會對發電廠的依賴，並且對於市電停止時的自救因應具有極大助益。

本發明之另一主要目的，係更藉由該供電設定模組設有一交流電感知控制器係透過電壓饋控線路連接於用電負載與智慧型電錶之間的供電線路，以偵測供電線路交流電電壓值，又交流電感知控制器係將所述交流電電壓偵測訊號傳輸至處理單元之另一技術特徵，俾可將電動交通工具的電瓶電力與既有交流市電的供電電路進行網併，以將電動交通工具多餘電力回饋給電力公司。

請參閱第1、2、3圖所示，係本發明具兩用供電功 能之電動交通工具變流裝置之較佳實施例，惟此等實施例僅供說明之用，在專利申請上並不受此結構之限制；所述變流裝置A係裝設於一電動交通工具10 (僅標註於第3圖)結構中，以供與該電動交通工具10 (如電動汽車、電動船等)所設電瓶11、電門12之控制器13以及驅動馬達14電性連接。

該變流裝置A係包括下述構成：一處理單元20以及與該處理單元20電性連接之一功率模組30及一電流感應單元40，其中該電流感應單元40係用以與該驅動馬達14電性連接；一供電設定模組50，與該電動交通工具10所設電瓶11電性連接，該供電設定模組50包括一頻率設定單元51、一電壓控制單元52及一外電連接部53，其中該外電連接部53係供選擇性地連接一外部交流電(例如交流市電)，該頻率設定單元51及電壓控制單元52則與該處理單元20電性連接，用以控制該電動交通工具10所設電瓶11供電的頻率與電壓輸出狀態(註：該頻率設定單元51及電壓控制單元52具體實現電路型態請參第2圖所示)；一顯示設定介面60，與該供電設定模組50電性連接，該顯示設定介面60用以供顯示與操作設定該供電設定模組50所設頻率設定單元51及電壓控制單元52的設定值；一輸出切換開關70，設於該電流感應單元40與該電動交通工具10所設驅動馬達14之間，該輸出切換開關70具有一第一輸出電路71及一第二輸出電路72，其中該第一輸出電路與該電動交通工具10所設驅動馬達14電性連接，該第二輸出電路72則與該電動交通工具10結構之外的一用電負載80電性連接。

其中，所述用電負載80係指一般住宅、商業場所或工廠任一者所設之供電線路(如第3圖所揭用電負載80係為住家用電如燈具、洗衣機、冰箱、電風扇以及其他家電等所造成的用電負載)；又如第1圖所揭用電負載80與一市電開關90之間係更設有一供電切換開關91，該供電切換開關91具有一第一供電線路911及一第二供電線路912，其中該第一供電線路911連接該用電負載80，該第二供電線路912則連接該供電設定模組50之外電連接部53。

承續上段實施例，其中該供電切換開關91係藉由該供電設定模組50自動控制其啟閉時間，所述自動控制之設定模式，係將該第一供電線路911切離一設定時間(較佳如3秒)後，再開啟該輸出切換開關70的第二輸出電路72，而將原本由該市電開關90供給用電負載80之供電模式切換為由該電動交通工具10所設電瓶11供給用電負載80之供電模式。

藉由上述結構組成型態與技術特徵，所述變流裝置A係以該電動交通工具10所設電瓶11為共同供電源，而能選擇性地輸出不同電流供給該電動交通工具10所設驅動馬達14或者該用電負載80其中一者，從而達到兩用供電的功能；以第3圖所揭應用實施型態為例，本例中，所述變流裝置A所屬的電動交通工具10 係為一輛電動汽車，而所述用電負載80係一住宅之用電負載，其用電負載80與市電開關90之間設有供電切換開關91，其中該供電切換開關91具有第一供電線路911及第二供電線路912，其中該第一供電線路911連接用電負載80，第二供電線路912則連接變流裝置A所設供電設定模組50之外電連接部53，利用所述變流裝置A所具備的兩用供電功能，使用者可透過該供電設定模組50所設外電連接部53連接至現有的交流市電，其具體連接方式如第1圖所示，係於該用電負載80與市電開關90之間裝設供電切換開關91，該供電切換開關91具有第一供電線路911及第二供電線路912，令第一供電線路911連接用電負載80，供電設定模組50之外電連接部53則連接該第二供電線路912 (可採用目前人們習慣的插頭對插座插組型態)，至於使用切換方式，請參第1圖所示，供電切換開關91之運作係可藉由該供電設定模組50自動控制啟閉時間，所述自動控制之設定模式，可設定當第一供電線路911被切離3秒之後，再自動開啟輸出切換開關70而開通第二輸出電路72，如此將原本由市電開關90供給用電負載80之供電模式，切換成為由電動交通工具10所設電瓶11供給用電負載80之供電模式，而考量各種用電負載所適用的電壓未必相同(如110伏特、220伏特等差異)，本發明中所述顯示設定介面60能夠供顯示與操作設定該供電設定模組50所設頻率設定單元51及電壓控制單元52的設定值，該顯示設定介面60中可以採用選單的方式以供使用者輕鬆選擇所欲輸出的供電屬性(註：設定之目的主要是與市電同步，所述選單可以是明確列出110V、220V 等市電電壓種類以供使用者輕鬆點選之型態者)，以達到正確的供電狀態；由上述說明可見，本發明所欲達到的應用目標，就是要讓電動交通工具10 (如電動汽車、電動船等)所設電瓶11的電力，能夠透過本發明所揭創新變流裝置A之技術特徵，使其不僅限於供給電動交通工具10所設驅動馬達14驅動電力而已，還能選擇性且便利地將多餘的電力供給其他用電負載(如居家用電、野營用電、救難用電等)使用，從而達到所述兩用供電的功能。

須強調說明的一個觀點是：本發明之節能功效得以成立之重要原因，在於多數電動汽車進行充電通常是在夜晚，也就是用電離峰時段，因此對於整體都市用電並未造成負擔，一旦電動汽車充電滿載之後，在用電尖峰時段，就能透過本發明之技術，讓電動汽車成為人們工作或生活中的另一個供電源選項，讓電動汽車充裕的供電能力不必閒置浪費，更可即時解決現今社會的用電危機。

另如第4圖所示，本例中，所述用電負載80係指一般住宅、商業場所或工廠任一者所設之供電線路(如第3圖所揭用電負載80係為住家用電之供電總開關)；又所述用電負載80與一市電開關90之間的供電線路92係更設有一智慧型電錶100；該供電設定模組50設有一交流電感知控制器54，該交流電感知控制器54係透過一電壓饋控線路55連接於該用電負載80與智慧型電錶100之間的供電線路92，用以偵測該供電線路92之交流電電壓值，又該交流電感知控制器54係將所述交流電電壓偵測訊號傳輸至該處理單元20；本例所揭實施型態，其主要用意是能夠將電動交通工具10 (如電動汽車、電動船等) 的電瓶11電力與既有交流市電的供電電路進行網併饋電，目的是能夠將電動交通工具10 的電瓶11多餘電力回饋給電力公司，其中的回饋電量可透過該智慧型電錶100進行計量，以供作為計算饋電獎金之依據，而透過所述電壓饋控線路55的設計，方可偵測供電線路92之交流電電壓值，以獲取精準的回饋電壓數據，使處理單元20能夠命令頻率設定單元51及電壓控制單元52設定電瓶11輸出與其相符的供電頻率與電壓輸出狀態；本例所揭網併饋電功能，若眾多使用者在用電尖峰時刻進行此饋電功能，顯然能夠積極性地緩解用電危機。

如第3圖所示，本例中，該顯示設定介面60係設置整合於該電動交通工具10既有的操控面板(如汽車既有顯示操控面板)結構上。

其中，該供電設定模組50之外電連接部53係為充供電兩用插座型式者；或者該外電連接部53亦可為包括分開設置的一充電插座以及一供電插座之實施型態者。

本發明之優點： 本發明所揭「具兩用供電功能之電動交通工具變流裝置」主要藉由所述供電設定模組、顯示設定介面、輸出切換開關等創新獨特結構型態與技術特徵，使本發明對照[先前技術]所提習知結構而言，能夠達到下述優點與實用進步性： 1、 能夠極盡發揮電動汽車(或其他電動交通工具)既有供電裝置的效能與經濟效益，不但讓電動汽車具有原本訴求的減碳環保效益，更能有效利用現有電動交通工具多餘閒置的電力，即刻幫助政府相關單位實現所謂足量「儲能式備載容量」的重要工程與節能目標。 2、 本發明可達到的經濟效益若實際加以簡算，以我全國僅使用100萬輛電動汽車為例來計算：每輛汽車以美國製特斯拉電動車所使用的60~90度電池而言，若取其中的40度來供應其他用電，則其餘電20~50度，仍足以供車輛再跑100~200公里，此公里數因應一般上下班需求應綽綽有餘，若以該100萬輛電動汽車的多餘儲電來作為尖峰時段的民眾用電，則可獲得4000萬KWH (即40KWH×100萬輛)的電能備載用量，此數量若讀者沒概念，我們可以用核電廠的一般發電量來對照說明，目前每座核電機組的一般發電量約90萬KW (千瓦)，由此可知，前述4000萬KWH (千瓦時)的電能備載用量，相當於約5座核電機組的總發電量(450萬KW)使用9個小時，且本創作引用原電動汽車之驅動器(變流器)，每車至少可達50KW以上，故每台車若以9小時計並乘上100萬台，即等於4億5000萬KWH，故可充分移用，且無兩用相否之障礙存在，故本發明當可幫助人們快速實現非核家園，且無須增設任一種發電及儲能設備，能以最低成本及最快速度實現非核家園；且隨著未來電動車輛的快速推展與普及化趨勢，加上本發明所揭變流裝置兩用供電技術，無論對於核電廠或者其它發電廠的需求與依賴程度，均可大幅度降低，實乃全民之福。

3、本發明藉由該供電設定模組具有頻率設定單元及電壓控制單元，可控制電動交通工具的電瓶供電頻率與電壓輸出狀態之技術特徵，能夠讓每輛電動汽車具有供應三相交流電約50KW至150KW電量(依各車電池容量而有所不同)之功能，此供電量對於一般家庭甚至於中小型工廠、小社區而言，都能足量供電，且重點是當多車合作時供電更可達數天之久，此對於天災時的市電停止狀況因應自救需求而言，顯然具有極大助益，對於一般野營及戶外活動之臨時電力需求而言，更是綽綽有餘。

電動交通工具　　　　１０ 電瓶　　　　　　　　１１ 電門　　　　　　　　１２ 控制器　　　　　　　１３ 驅動馬達　　　　　　１４ 變流裝置　　　　　　Ａ 處理單元　　　　　　２０ 功率模組　　　　　　３０ 電流感應單元　　　　４０ 供電設定模組　　　　５０ 頻率設定單元　　　　５１ 電壓控制單元　　　　５２ 外電連接部　　　　　５３ 交流電感知控制器　　５４ 顯示設定介面　　　　６０ 輸出切換開關　　　　７０ 第一輸出電路　　　　７１ 第二輸出電路　　　　７２ 用電負載　　　　　　８０ 市電開關　　　　　　９０ 供電切換開關　　　　９１ 第一供電線路　　　　９１１ 第二供電線路　　　　９１２ 供電線路　　　　　　９２ 智慧型電錶　 　　１００

第1圖係本發明較佳實施例之文字方塊圖。 第2圖係本發明較佳實施例之局部構成電路圖。 第3圖係本發明之實際應用狀態實施例簡示圖。 第4圖係本發明另一實施例之文字方塊圖。

Claims (7)

1. 一種具兩用供電功能之電動交通工具變流裝置，所述變流裝置係裝設於一電動交通工具結構中，以供與該電動交通工具所設電瓶、電門之控制器以及驅動馬達電性連接；該變流裝置包括： 一處理單元以及與該處理單元電性連接之一功率模組及一電流感應單元，其中該電流感應單元係用以與該驅動馬達電性連接； 一供電設定模組，與該電動交通工具所設電瓶電性連接，該供電設定模組包括一頻率設定單元、一電壓控制單元及一外電連接部，其中該外電連接部係供選擇性地連接一外部交流電，該頻率設定單元及電壓控制單元則與該處理單元電性連接，用以控制該電瓶供電的頻率與電壓輸出狀態； 一顯示設定介面，與該供電設定模組電性連接，該顯示設定介面用以供顯示與操作設定該供電設定模組所設頻率設定單元及電壓控制單元的設定值； 一輸出切換開關，設於該電流感應單元與該電動交通工具所設驅動馬達之間，該輸出切換開關具有一第一輸出電路及一第二輸出電路，其中該第一輸出電路與該電動交通工具所設驅動馬達電性連接，該第二輸出電路則與該電動交通工具結構之外的一用電負載電性連接； 藉此，所述變流裝置係以該電動交通工具所設電瓶為共同供電源，而能選擇性地輸出不同電流供給該電動交通工具所設驅動馬達或者該用電負載其中一者，從而達到兩用供電的功能。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具兩用供電功能之電動交通工具變流裝置，其中所述用電負載係指一般住宅、商業場所或工廠任一者所設之供電線路；又所述用電負載與一市電開關之間係更設有一供電切換開關，該供電切換開關具有一第一供電線路及一第二供電線路，其中該第一供電線路連接該用電負載，該第二供電線路則連接該供電設定模組之外電連接部。
3. 如申請專利範圍第2項所述之具兩用供電功能之電動交通工具變流裝置，其中該供電切換開關係藉由該供電設定模組自動控制其啟閉時間，所述自動控制之設定模式，係將該第一供電線路切離一設定時間後，再開啟該輸出切換開關的第二輸出電路，而將原本由該市電開關供給用電負載之供電模式切換為由該電動交通工具所設電瓶供給用電負載之供電模式。
4. 如申請專利範圍第1項所述之具兩用供電功能之電動交通工具變流裝置，其中所述用電負載係指一般住宅、商業場所或工廠任一者所設之供電線路；又所述用電負載與一市電開關之間的供電線路係更設有一智慧型電錶；該供電設定模組設有一交流電感知控制器，該交流電感知控制器係透過一電壓饋控線路連接於該用電負載與智慧型電錶之間的供電線路，用以偵測該供電線路之交流電電壓值，又該交流電感知控制器係將所述交流電電壓偵測訊號傳輸至該處理單元。
5. 如申請專利範圍第2或4項所述之具兩用供電功能之電動交通工具 變流裝置，其中該顯示設定介面係設置整合於該電動交通工具既有的操控面板結構上。
6. 如申請專利範圍第1或2項所述之具兩用供電功能之電動交通工具變流裝置，其中該供電設定模組之外電連接部係為充供電兩用插座型式者。
7. 如申請專利範圍第1或2項所述之具兩用供電功能之電動交通工具變流裝置，其中該供電設定模組之外電連接部係包括分開設置的一充電插座以及一供電插座。