TWM448087U - 直流控制充電系統 - Google Patents

Description

直流控制充電系統

本創作係有關於一種充電系統，尤指應用於船舶系統之直流控制充電系統。

由於石油資源的短缺，以及其造成的環境汙染，近年各國皆致力於降低石油資源的使用，因此能降低有毒廢棄物產生之電動車便因應而生，同時應用於電動車之直流快速充電系統也跟著蓬勃發展。直流快速充電系統具有安全、充電快速等優點，但其目前僅應用於電動車系統，而電動船系統近年來亦發展迅速，若欲將直流快速充電系統應用於電動船系統，必須轉換其溝通及硬體介面，且各船舶所使用之蓄電池組各有不同，其溝通語言也不盡相同，若依照不同蓄電池組及硬體設備進行更換，不僅使用不便，介面的更換更造成成本增加，進而降低使用之意願。

根據以上所述，本創作提出一種應用於電動船系統之直流控制充電系統，其包含插座模組、充電控制器模組、以及繼電器。插座模組可與符合直流快速充電系統規格之充電插頭相連接，使充電控制器模組可透過插座模組與符合直流快速充電系統規格的充電站互相通訊進行充電流程；充電控制器模組係用以選擇並將充電需求轉換為充電器所使用的語言，此外更具有電源偵測、緊急停止以及船體狀態判斷等安全機制；繼電器為一充電開關，開啟時即可對蓄電池組充電，直流 控制充電系統並以前面板以及後面板以模組化之方式將插座模組、充電控制器模組、以及繼電器組合，前面板並設有支撐部，以幫助插座模組支撐充電插頭之重量。

本創作之優點在於，現有之電動船系統不須額外進行硬體修改即可透過直流控制充電系統使用直流快速充電系統進行快速充電，安全機制並可增加使用之安全性，且直流控制充電系統使用模組化設計，可降低檢修時的複雜度及所需時間，更可以直接替換方式進行檢修，大幅增加了維護之便利性，此外，支撐部的設計更增加了插座模組之耐用性，減少因為充電插頭之重量造成插座模組損壞的情況發生，進而減少維護所需成本，增加使用直流控制充電系統之意願。

本創作係有關於一種應用於船舶系統之一直流控制充電系統(1)，圖1為本創作之實施例一，該直流控制充電系統(1)包含一充電控制器模組(11)、一插座模組(12)以及一繼電器(13)。

該充電控制器模組(11)與一電池管理系統(4)相連，該電池管理系統(4)係用以提供一蓄電池組(3)之電池溫度、電池剩餘容量等資訊至該充電控制器模組(11)，該充電控制器模組(11)再據以選擇充電所需之電壓及電流，並將充電需求轉換成一充電站(2)所使用之通訊語言，並透過該插座模組(12)傳送至該充電站(2)，該充電站(2)以一充電插頭(21)與該插座模組(12)相連，並透過該充電插頭(21)與該插座模組(12)對該充電控制器模組(11)進行通訊，同時透過該繼電器(13)對該蓄電池組(3)充電，以完成充電流程，其中，該充電站(2)可以是 符合日本快速充電協會(CHAdeMO)、美國自動機工程協會(Society of Automotive Engineers,SAE)、國際電工委員會(International Electrotechnical Commission,IEC)、中華人民共和國國家標準(GB)等直流快速充電規格之充電站。

圖2為該充電控制器模組(11)之架構圖，其包含一核心控制器(110)、一充電通訊模組(111)、一電池通訊模組(112)、一外部通訊模組(113)、一無線通訊模組(114)、一顯示裝置(115)、一儲存裝置(116)、一停止模組(117)、一緊急停止模組(118)、一電源偵測模組(119)、一電源供應器(120)、一不斷電系統模組(121)、以及一備用電源(122)。

該核心控制器(110)與一船體控制系統(6)相連，係用以根據該蓄電池組(3)的狀態選定充電所需之電壓及電流，並將充電需求轉換成該充電站(2)所使用之語言，且該船體控制系統會即時回傳船體啟動開關及檔位位置的狀態資訊，使該核心控制器(110)可隨時掌握船體狀態，確定啟動開關及檔位位置皆為關閉狀態才繼續充電流程，以避免發生緊急情況，造成使用者或船體之損害。

該充電通訊模組(111)與該核心控制器(110)相連，提供該核心控制器(110)與該充電站(2)通訊之介面，其可以是符合該充電站(2)規格之控制器區域網路(Controller Area Network BUS,CAN BUS)通訊規格，以與該充電站(2)進行通訊溝通完成充電流程。

該電池通訊模組(112)與該核心控制器(110)相連，其可以是控制器區域網路(CAN BUS)、RS-485等通訊規格，係用以提供與該電池管 理系統(4)通訊之介面，以利該電池管理系統(4)提供該蓄電池組(3)之電池溫度、電池剩餘容量等資訊至該核心控制器(110)。

該外部通訊模組(113)與該核心控制器(110)相連，其可以是RS-232通訊規格，係用以提供一外部設備如筆記型電腦、平板電腦等計算機裝置與該核心控制器(110)相連之介面，使該外部設備可以該外部通訊模組(113)對該充電控制器模組(11)進行監控、維修或設定，增進使用維護上之便利性。

該無線通訊模組(114)與該核心控制器(110)相連，其可以是無線通訊晶片，係用以提供一無線介面，使使用者可透過無線網路連線對該充電控制器模組(11)進行維修、監控或設定，以達到隨時掌握系統狀態之功效。

該顯示裝置(115)與該核心控制器(110)相連，其可以是液晶顯示器、二極體顯示器等顯示裝置，係用以顯示該核心控制器(110)所提供之一充電狀態，其包含充電之電壓、電流、電池溫度、電池剩餘容量等資訊，方便使用者即時掌控充電狀態，發現異常情況可立即處理，避免發生意外。

該儲存裝置(116)與該核心控制器(110)相連，其可以是通用串列匯流排(Universal Serial Bus,USB)隨身碟、記憶卡、硬碟、記憶體等儲存裝置，係用以儲存該充電狀態、電池狀態及系統運作狀態，使使用者可據以記錄分析該蓄電池組(3)及該直流控制充電系統(1)長期使用及運作狀態，並可據以進行維護修理。

該停止模組(117)與該核心控制器(110)相連，係用以發出一停止 訊號通知該核心控制器(110)停止充電流程，該核心控制器(110)接收到該停止訊號後，即透過該充電通訊模組(111)通知該充電站(2)停止充電，使用者可依照充電需求隨時啟動該停止模組(117)，不須等待該蓄電池組(3)完全充電，增加使用者充電時之方便性。

該不斷電系統模組(121)與該備用電源(122)、該核心控制器(110)以及該電源供應器(120)相連，該電源供應器(120)與一外部電源(5)相連，該外部電源(5)可以是交流市電，透過該電源供應器(120)轉換為維持該充電控制器模組(11)運作所使用之電壓，並透過該不斷電系統模組(121)傳送至該核心控制器(110)，當該不斷電系統模組(121)被該電源偵測模組(119)或該緊急停止模組(118)致能時，便自動將該核心控制器(110)之供電來源更改為該備用電源(122)，該備用電源(122)可以是乾電池、鈕扣型電池等供電裝置，以在供電不正常或緊急情況發生時仍可維持該核心控制器(110)之運作，使該核心控制器(110)在供電恢復正常或緊急情況排除後，可將供電不正常或緊急情況發生紀錄至該儲存裝置(116)，使使用者之後可據以進行維修或設定。

該電源偵測模組(119)與該電源供應器(120)、該核心控制器(110)以及該不斷電系統模組(121)相連，係用以即時偵測該電源供應器(120)供電是否正常，若供電不正常則致能該不斷電系統模組(121)，同時並即時切斷該核心控制器(110)所有通訊功能，並強制停止充電流程，以避免供電不正常造成意外發生，增加充電時之安全性。

該緊急停止模組(118)與該核心控制器(110)以及該不斷電系統 模組(121)相連，使用者在充電時若發生不可抗之緊急情況，例如：突發之天災或不可控制之人為災害，可立即手動啟動該緊急停止模組(118)，該緊急停止模組(118)會立即致能該不斷電系統模組(121)，並同時即時切斷該核心控制器(110)所有通訊功能，強制停止充電流程，以避免造成意外發生，增加充電時之安全性。

圖3及圖4為本創作之實施例二，如圖所示，該直流控制充電系統(1)之殼體可由一前面板(14)以及一後面板(15)所組成，且該充電控制器模組(11)、該插座模組(12)以及該繼電器(13)皆以模組化之方式設置，故其皆可個別進行維修及替換，錯誤發生時不須整體進行拆解維護，並可以正常運作之該充電控制器模組(11)、該插座模組(12)或該繼電器(13)直接替換，減少檢修設定之時間，大幅增加系統維護之便利性，此外，由於該充電插頭(21)及其所連接之電纜線具有極重之重量，故該前面板(14)設有一支撐部(141)，該支撐部(141)可配合該插座模組(12)之外型緊密接合，幫助該插座模組(12)支撐該充電插頭(21)及其所連接之電纜線的重量，避免該插座模組(12)因重量過重而發生斷裂或損壞之情況，另外該前面板(14)更可設置一外部通訊模組介面(142)，使該外部設備可經由該外部通訊模組介面(142)與該核心控制器(110)相連。

惟以上所述者，僅為本創作之較佳實施例而已，當不能以此限定本創作實施之範圍，即依本創作申請專利範圍及說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本創作涵蓋之範圍內。

1‧‧‧直流控制充電系統

11‧‧‧充電控制器模組

12‧‧‧插座模組

13‧‧‧繼電器

14‧‧‧前面板

15‧‧‧後面板

110‧‧‧核心控制器

111‧‧‧充電通訊模組

112‧‧‧電池通訊模組

113‧‧‧外部通訊模組

114‧‧‧無線通訊模組

115‧‧‧顯示裝置

116‧‧‧儲存裝置

117‧‧‧停止模組

118‧‧‧緊急停止模組

119‧‧‧電源偵測模組

120‧‧‧電源供應器

121‧‧‧不斷電系統模組

122‧‧‧備用電源

141‧‧‧支撐部

142‧‧‧外部通訊模組介面

2‧‧‧充電站

21‧‧‧充電插頭

3‧‧‧蓄電池組

4‧‧‧電池管理系統

5‧‧‧外部電源

6‧‧‧船體控制系統

圖1為本創作之實施例一

圖2為本創作充電控制器模組之架構圖

圖3為本創作之實施例二

圖4為本創作實施例二之立體圖

1‧‧‧直流控制充電系統

11‧‧‧充電控制器模組

12‧‧‧插座模組

13‧‧‧繼電器

2‧‧‧充電站

21‧‧‧充電插頭

3‧‧‧蓄電池組

4‧‧‧電池管理系統

Claims (12)

1. 一種直流控制充電系統，其包含：一充電控制器模組；一插座模組，與該充電控制器模組相連；以及一繼電器，與該充電控制器模組以及該插座模組相連；該充電控制器模組包含：一核心控制器，與一船體控制系統相連，該船體控制系統提供船體啟動開關及檔位位置狀態至該核心控制器；一充電通訊模組，與該核心控制器相連，係用以提供與一充電站通訊之介面；一電池通訊模組，與該核心控制器相連，係用以提供與一電池管理系統相連之介面；一外部通訊模組，與該核心控制器相連，係用以提供與一外部設備相連之介面；一無線通訊模組，與該核心控制器相連，係用以透過無線網路進行資料傳輸；一顯示裝置，與該核心控制器相連，用以顯示該核心控制器所提供之一充電狀態；一儲存裝置，與該核心控制器相連，係用以儲存該充電狀態、電池狀態及系統運作狀態；一停止模組，與該核心控制器相連，係用以發出停止充電通知；一緊急停止模組，與該核心控制器相連，當發生緊急狀況時用以緊急手 動停止充電；一電源偵測模組，與該核心控制器相連，係用以偵測電源是否正常供應；一電源供應器，與該電源偵測模組及一外部電源相連；以及一不斷電系統，與該核心控制器、該電源供應器、該電源偵測模組、該緊急停止模組、以及一備用電源相連，係用以在電源供應發生錯誤或停止時切換至該備用電源以維持該核心控制器之運作。
2. 如申請專利範圍第1項所述之直流控制充電系統，該核心控制器可以是工業電腦、單晶片、或可程式編輯控制器。
3. 如申請專利範圍第1項所述之直流控制充電系統，該充電通訊模組可以是控制器區域網路(Controller Area Network BUS,CAN BUS)通訊規格。
4. 如申請專利範圍第1項所述之直流控制充電系統，該電池通訊模組可以是控制器區域網路(CAN BUS)、RS-485等通訊規格。
5. 如申請專利範圍第1項所述之直流控制充電系統，該外部通訊模組可以是RS-232通訊規格。
6. 如申請專利範圍第1項所述之直流控制充電系統，該外部設備可以是筆記型電腦、平板電腦等計算機裝置。
7. 如申請專利範圍第1項所述之直流控制充電系統，該無線通訊模組可以是無線通訊晶片。
8. 如申請專利範圍第1項所述之直流控制充電系統，該顯示裝置可以是液晶顯示器、二極體顯示器等。
9. 如申請專利範圍第1項所述之直流控制充電系統，該儲存裝置可以是通用串列匯流排(Universal Serial Bus,USB)隨身碟、記憶卡、硬碟、記憶體 等儲存裝置。
10. 如申請專利範圍第1項所述之直流控制充電系統，該充電狀態包含電壓、電流、電池溫度、電池剩餘容量等資訊。
11. 如申請專利範圍第1項所述之直流控制充電系統，該外部電源可以是交流市電。
12. 如申請專利範圍第1項所述之直流控制充電系統，該備用電源可以是乾電池、鈕扣型電池等。