TWI826801B - 供電動車充電之管理系統及電力系統 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種供電動車充電之管理系統及電力系統，該管理系統包含：一個以上的充電樁，其用以對複數電動車充電；一運算裝置，其透過一通訊網路與該一個以上的充電樁連線，該運算裝置用以將一固定電量平均分配至該複數電動車；本發明將該固定電量平均分配給該複數電動車，確保每輛電動車在皆能分配到一定的電量，避免先充電的電動車充飽後導致後充電的電動車無電可用的問題。

Description

供電動車充電之管理系統及電力系統

一種充電管理系統，尤其是指一種分配電動車充電時段的管理系統。

隨著石化燃料的含量越來越少，且全球環保意識抬頭，許多原本仰賴石化燃料作為動力的產業或設備漸漸轉型成以電力作為動力來源，這當中又以電動車的發展最為蓬勃。為了推廣電動汽車與電動機車的發展，世界各國制定了許多能源政策，包含購買以電力作為驅動的交通工具能獲得一定的價格、稅金減免，以及提高整個國家的發電量，以因應日益增加的用電需求。

但以電動汽車的發展而言，電動汽車的年銷售額有逐年遞增的趨勢，全球的發電設備的建設的速度卻比不上電動車銷售的額度，因此就短時間而言，很可能會面臨到電動汽車的量過多、可充電用的設備卻建置不夠導致電量不足的問題。

舉例而言，一般家用充電樁每小時的輸出功率為5千瓦(5kw/hr)，若使用現有家用充電樁對一般的電動汽車充電，電動汽車的電量從0%到100%大約需花費9到10個小時完成充電；若使用每小時25千瓦(25kw/hr)的充電樁，大約需花費1到2個小時完成充電；若使用每小時50千瓦(50kw/hr)的充電樁，大約需花費半小時到1個小時完成充電。

雖然使用每小時50千瓦(50kw/hr)的充電樁，大約能在半小時到1個小時內對電動汽車完成充電，但倘若在同一時段內有100輛電動車有充電的 需求，則發電廠必須輸出5000千瓦(5000kw/hr)的電力供100輛電動汽車充電，如此一來會大大增加發電廠發電的負擔。

更重要的問題是，大部分的車主在為電動車充電時會希望將電動車的電力充滿，讓電動車能有更佳的續航力，這麼一來為了等待先充電的電動車充飽電，需耗費大量的時間，導致後續等待充電的電動車必須消耗大量的時間在等待充電，造成電動車的車主需要更加留意電動車電力的管理，降低駕駛電動車的彈性及增加駕駛上的不便。

為了能讓電動車皆有機會被安排充電，避免因先充電的電動車為了將電力充飽而長時間占用充電的機會，產生後充電的電動車無電可充的問題，本發明提供一種電動車充電管理系統，該電動車充電管理系統將固定的電量平均分配給多輛電動車，使每輛電動車都能分配到電力，增加使用的便利性。

為達成上述目的，本發明提供之供電動車充電之管理系統包含：一個以上的充電樁，其用以分別對複數電動車充電；一運算裝置，其透過一通訊網路與該一個以上的充電樁連線，該運算裝置控制該一個以上的充電樁將一固定電量平均分配至該複數電動車。

本發明另提供一種供電動車充電之電力系統，包含：一發電廠，其用以產生電能；一變電所，其用以接收並升壓該電能；一運算中心，其用以接收該發電廠產生的發電數據、該變壓組的運作數據及該即時用電偵測單元的運作數據，並將該電量分配給該運算裝置；一變壓組，包含一變壓器，該變壓器用以降壓被該變電所升壓的該電能； 一個以上的充電樁，其用以分別對複數電動車充電；一運算裝置，其透過一通訊網路與該一個以上的充電樁連線，以及連接該變壓組，該運算裝置控制該一個以上的充電樁將該固定電量平均分配至該複數電動車。

本發明將固定的電量平均分配給多輛電動車，使每輛電動車都能平均分配到電力，避免先充電的電動車為了充飽電而耗費大量的充電時間，壓縮後續欲充電的電動車的充電時間，以及面臨同一時間所有充電樁都在為電動車充電導致發電廠無法負擔大量的電功率。

10:充電樁

20:運算裝置

30:操作模組

31:行動裝置

40:通訊網路

50:電動車

60:發電廠

70:運算中心

80:變電所

90:變壓組

91:變壓器

93:即時用電偵測單元

C1:第一充電組

C2:第二充電組

C3:第三充電組

圖1：本發明之系統架構示意圖。

圖2：本發明之另一系統架構示意圖。

圖3：本發明之依時段區分電動車輛之時序圖。

圖4：本發明所採用的電力系統示意圖。

為能詳細瞭解本發明的技術特徵及實用功效，並可依照發明內容來實現，茲進一步以圖式所示的較佳實施例，詳細說明如後：

請參見圖1，本發明提供一種供電動車充電之管理系統，所述電動車充電管理系統供對複數輛電動車充電；其中，該複數電動車能分別停放在家中，並使用家用充電樁充電，或是分別停放在公有停車場中，並使用公用充電樁充電，亦可部分電動車停放在家中使用家用充電樁充電，部分電動車停放在公有停車場中使用公用充電樁充電。在本發明的第一較佳實施例中，該電動 車充電管理系統包含：一個以上的充電樁10及一運算裝置20。在本發明的第二較佳實施例中，更包含複數操作模組30。

該一個以上充電樁10透過一通訊網路40與該運算裝置20連線，並能連接一電力系統及該複數電動車50，該一個以上的充電樁10能接收該電力系統的電能，以對該複數電動車50充電，其中，該一個以上的充電樁10從該電力系統接收一固定電量；該電力系統可為台灣電力公司或是經營電力事業的民間公司，該固定電量可為該電力系統的管理單位與該一個以上的充電樁10的管理單位共同簽署電量供給合約中所訂定的值，例如該一個以上的充電樁10的管理人員與台灣電力公司簽訂合約，合約內容為台灣電力公司每天固定提供100kw的電量至該一個以上的充電樁10，同時該一個以上的充電樁10的管理人員支付費用給台灣電力公司。該一個以上的充電樁10將該100kw的電量平均分配至該複數電動車50。各該複數電動車50分別包含一充電模組，每一電動車50的該充電模組儲存有一識別碼，每一電動車50的該識別碼各自獨立，也就是說，任兩輛該電動車50的該識別碼不會相同。該通訊網路可為乙太網路、無線熱點(Wi-Fi)或第五代行動通訊技術(5G)。

舉例來說，假設該電力系統提供10kw的該固定電量為100%，該複數電動車50的數量為4台，該運算裝置20將100%的該固定電量(10kw)平均分配給4台電動車50，也就是說，每台電動車50能分配到2.5kw的電量，該一個以上的充電樁10為每台電動車50提供2.5kw的電量進行充電。

或者，假設該電力系統提供50kw的該固定電量為100%，該複數電動車50包含5台電動車50，該運算裝置20將100%的該固定電量(50kw)平均分配給5台電動車50，也就是說，每台電動車50能分配到10kw的電量，該一個以上的充電樁10為每台電動車50提供10kw的電量供每台電動車50充電。

或者，假設該電力系統提供100kw的該固定電量為100%，該複數電動車50包含10台電動車50，該運算裝置20將100%的該固定電量(100kw)平均分配給10台電動車50，也就是說，每台電動車50能分配到10kw的電量，該一個以上的充電樁10為每台電動車50提供10kw的電量供每台電動車50充電。

更進一步，該運算裝置20可為一具運算功能的伺服器或雲端伺服器，其控制複數充電組並為複數充電組中的該複數電動車50充電，每一充電組由該一個以上的充電樁10及該複數電動車50組成；舉例而言，該運算裝置20可為一第一充電組C1、一第二充電組C2及一第三充電組C3中的每輛電動車50充電，每一充電組C1~C3分別包含該一個以上的充電樁10及該複數電動車50，各充電組C1~C3能以社區區分，例如該第一充電組C1為第一社區，該第二充電組C2為第二社區，該第三充電組C3為第三社區，其中該第一社區包含4個充電樁10及四台電動車50，第二社區包含5個充電樁10及五台電動車50，第三社區包含10個充電樁10及十台電動車50。

假設該第一充電組C1透過該運算裝置20從該電力系統獲得10kw的該固定電量，則該第一充電組C1中的四台電動車50分別能獲得2.5kw的電量；該第二充電組C2從該電力系統獲得50kw的該固定電量，則該第二充電組C2中的五台電動車50分別能獲得10kw的電量；該第三充電組C3從該電力系統獲得100kw的該固定電量，則該第三充電組C3中的十台電動車50分別能獲得10kw的電量；其中，每一充電組C1~C3中的電動車50可同時充電。藉此，每台電動車50皆能平均獲得電量，使每台電動車50即使在不充飽電力的前提下依然能獲得一定的電量，讓每台電動車50在充電時既不會占用太多的電量，同時讓每台電動車50獲得一定比例的電量，保證行駛一定的里程數。

請參見圖2，該運算裝置20可進一步依時序排列使用同一個充電樁的該電動車50。舉例而言，如圖2所示，一第一時段T1~一第四時段T4依時 序先後排列，以該第三充電組C3中的第一~第十輛電動車50為例，假設第一、第二輛電動車50在該第一時段T1開始使用該充電樁10充電；第三~第五輛電動車50在該第二時段T2開始使用該充電樁10充電；第六輛電動車50在該第三時段T3開始使用該充電樁10充電；第七~第十輛電動車50在該第四時段T4開始使用該充電樁10充電，其中，在不同時段中所分配到的電動車50的數量可相同或互不相同。藉由區分該充電組C3中每輛電動車50的充電時段，該一個以上的充電樁10無需在同一時段為數量眾多的電動車50充電，進而達到電力分流的目的。

該複數操作模組30分別對應設置於複數行動裝置31，換句話說，一個行動裝置31中設置有一操作模組30，其中各操作模組30可為一應用程式(app)，每一行動裝置31由一位車主所持有，該車主可擁有一輛以上的該電動車50。該複數行動裝置31透過該通訊網路40連接該運算裝置20，且車主的該行動裝置31中的該操作模組30記錄該車主的所有該電動車50的該充電模組的該識別碼，換句話說，若該車主擁有三輛該電動車50，則該車主的該行動裝置31的該操作模組30會記錄所述三輛電動車50各自的該識別碼，當其中一輛該電動車50連接該充電樁10開始充電時，該運算裝置20會獲取該電動車50的該識別碼，並記錄該電動車50充電的起迄時間、所獲取的充電電量以及計算一充電費用，在充電完成後將該充電費用傳送至該識別碼對應的該操作模組30，由該操作模組30自動付款或透過該行動裝置31的該車主操作付款。

更進一步，若該車主在該電動車50充電時希望獲得較快的充電速度，該行動裝置31的該車主能透過該操作模組30發送一快充訊號至該運算裝置20，以加速該電動車50充電的速率，並以更高的價格購買提升充電速率的功能。當該運算裝置20接收該快充訊號時，將根據該快充訊號提高與該操作模組30對應且正在為該電動車50充電的該充電樁10的輸出功率，同時該操作模組30自動或由該車主操作付款。

更進一步，若該車主在該電動車50充電時希望獲得較高的充電額度，該行動裝置31的該車主能透過該操作模組30發送一額度調升訊號至該運算裝置20，該運算裝置20根據該額度調升訊號從該電力系統獲取額外的電量並透過該充電樁10提供給該電動車50，以提高該電動車50充電電量的額度，同時該操作模組30自動或由該車主操作付款。以該第一充電組C1為例，若其中一輛電動車50的車主希望能獲得10kw(2.5kw->10kw)的電量為該電動車50充電，該車主操作該行動裝置30的該操作模組30發送該額度調升訊號至該運算裝置20，該運算裝置20根據該額度調升訊號向該電力系統獲取額外的7.5kw的電量，該充電樁10將車主要求的7.5kw的電量連同原本該電動車50平均分配下所獲得的2.5kw的電量(總共10kw)提供至該電動車50。同時該車主透過該操作模組30將款項支付給該運算裝置20，由該運算裝置20將款項支付給該電力系統；或者，該車主亦可透過該操作模組30直接將款項支付給該電力系統。如此一來，有跑長公里數需的車主可支付更高的費用，以向該電力系統獲取額外的電力。

請參見圖4，關於本發明所接收的供電來源，該電力系統包含一發電廠60、一變電所80、一運算中心70、一變壓組90及一即時用電偵測單元93，其中該發電廠60依序電性連接該變電所80及該變壓組90，該運算中心70以有線或無線的方式連接該發電廠60、該變電所80及該即時用電偵測單元93，於本實施例中，該即時用電偵測單元93設置於該變壓組90。該發電廠60用以產生電能；該變電所80用以接收並升壓該電能；該變壓組90包含一變壓器91及該即時用電偵測單元93，該變壓器91用以降壓被該變電所80升壓的該電能，並將該電能供給至該運算裝置20；該即時用電偵測單元93用以偵測該變壓器所輸出的一總用電量是否超過一預設用電量，該預設用電量可為一般狀況下該變壓器91所輸出的平均用電量，當該總用電量大於該預設用電量時，該即時用電偵測單元93輸出一用電量警示訊號至該運算中心70；該運算中心70用以接收該發電廠 60產生的發電數據、該變壓組90的運作數據及該即時用電偵測單元93的運作數據，並將該電能分配給該運算裝置20，該電能即供給該運算裝置20分配至各充電樁10的該固定電量，而當該運算中心70接收該用電量警示訊號時，該運算中心70根據該變壓器91及該即時用電偵測單元93的運作數據調整供給至該運算裝置20的該電能的大小，舉例來說，該變壓器91除供給該電能該運算裝置20外，亦持續供給電能給各社區、家庭，提供民眾一般的民生用電如照明、家電等，由於一般民生用電為常態的電能消耗，每時每刻該變壓器91都必須持續供給電能以負荷民生用電所需，而各該電動車50的用電為非常態的電能消耗，不一定隨時都有電動車50需要進行充電，且電動車50其用電的急迫性較民生用電低，為防止電動車50其高電量的消耗造成民生用電供電不足，該即時用電偵測單元93可根據過去的用電數據，計算單位時間內民生用電方面的平均用電量，並設為該預設用電量，當總用電量大於該預設用電量時，代表當下民生用電的需求較高，該運算中心70即降低該變壓器91輸出至該運算裝置20的該電能，以保障民生用電上的供電品質。

需說明的是，於本實施例中，該即時用電偵測單元93設置於該變壓組90，但該即時用電偵測單元93亦可設置於該發電廠60或變電所80，並判斷該發電廠60或該變電所80所輸出的一總用電量是否超過一預設用電量，以判對每一供電層級的用電狀況。

進一步的，由於各該電動車50分別包含一充電模組，每一電動車50的該充電模組儲存有一識別碼，當各該電動車50連接各該充電樁10欲進行充電時，該運算裝置20獲取各該電動車50的識別碼，並根據識別碼的數量計算同一時間內需要進行充電的電動車50的數量及接收各電動車50的一充電資訊，該充電資訊包含欲充電時間、欲充電量等，由該運算裝置20根據電動車數量進行充電時的電能分配，將該電能平均分配至充電樁10，供每台電動車50進行充 電，或是依時序排列各電動車50進行充電的時間，透過分量充電或分時充電達到電力分流的目的。

以上所述僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，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:充電樁

20:運算裝置

30:操作模組

31:行動裝置

40:通訊網路

50:電動車

Claims (6)

1. 一種供電動車充電之管理系統，包含：一個以上的充電樁，其用以分別對複數電動車充電；一運算裝置，其透過一通訊網路與該一個以上的充電樁連線，該運算裝置控制該一個以上的充電樁將一電力系統提供的一固定電量平均分配至該複數電動車；複數操作模組，每一操作模組分別設置於一行動裝置，該行動裝置與該運算裝置連線，該操作模組發送一額度調升訊號至該運算裝置，該運算裝置根據該額度調升訊號提高對應電動車的充電電量的額度；其中該運算裝置控制該一個以上的充電樁對該複數電動車依時序先後充電，且該運算裝置將使用同一充電樁的該複數電動車的充電分配至不同時段中，同一時段對至少一電動車充電；其中各該電動車包含一充電模組，每一電動車的該充電模組儲存有一識別碼，該運算裝置獲取各該電動車的該識別碼，並記錄各該電動車的充電電量及計算一充電費用，且將該充電費用傳送至該識別碼對應的該操作模組，由該操作模組執行付款。
2. 如請求項1所述之供電動車充電之管理系統，其中該運算裝置控制該一個以上的充電樁將該固定電量同時分配提供至該複數電動車。
3. 如請求項1到2中任一項所述之供電動車充電之管理系統，其中該運算裝置控制複數充電組，每一充電組包含該一個以上的充電樁及該複數電動車，每一充電組依據該運算裝置的控制而獲得該固定電量，該運算裝置進一步將該固定電量平均分配至所述充電組中的該複數電動車。
4. 如請求項1所述之供電動車充電之管理系統，其中該操作模組進一步發送一快充訊號至該運算裝置，該運算裝置接收該快充訊號並提高與該操作模組對應且為該電動車充電的該充電樁的輸出功率。
5. 一種供電動車充電之電力系統，包含：一發電廠，其用以產生電能；一變電所，其用以接收並升壓該電能；一變壓組，包含一變壓器，該變壓器用以降壓被該變電所升壓的該電能；一個以上的充電樁，其用以分別對複數電動車充電；一運算裝置，其透過一通訊網路與該一個以上的充電樁連線，以及連接該變壓組，該運算裝置控制該一個以上的充電樁根據該電能將一固定電量平均分配至該複數電動車；一即時用電偵測單元，根據過去的用電數據，計算單位時間內民生用電方面的平均用電量，並設為一預設用電量，該即時用電偵測單元偵測該變壓器所輸出的一總用電量是否超過該預設用電量；一運算中心，其用以接收該發電廠產生的發電數據、該變壓組的運作數據及該即時用電偵測單元的運作數據，並將該電量分配給該運算裝置，且根據該即時用電偵測單元的運作數據調整供給至該運算裝置的該電能的大小；其中，當該總用電量大於該預設用電量時，該即時用電偵測單元輸出一用電量警示訊號至該運算中心，由該運算中心調整供給至該運算裝置的電能大小。
6. 如請求項5所述之供電動車充電之電力系統，各該電動車分別包含一充電模組，每一電動車的該充電模組儲存有一識別碼，當各該電動車連接各該充電樁時，該運算裝置獲取各該電動車的識別碼，並根據識別碼的數量 計算需要進行充電的電動車的數量，由該運算裝置根據電動車數量進行充電時的電能分配。

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