TWM611918U - 離網式混合電力直流充電站 - Google Patents

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周哲平
藍冰潔
謝宗晏
李學智
葉俊良
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鐙鋒綠能科技股份有限公司
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Abstract

一種離網式混合電力直流充電站，其包含：一直流充電介面、一混合電力供能系統及一控制主機，混合電力供能系統包括一燃料電池發電模組及一儲能電池模組，燃料電池發電模組及儲能電池模組分別電連接直流充電介面，由控制主機訊號連接直流充電介面，控制主機以控制直流充電介面與一外部裝置建立電連接送電。本創作的離網式混合電力直流充電站解決習知技術中的充電站仰賴中央電網作為電力來源以及難以移動的問題。

Description

離網式混合電力直流充電站
本創作係關於一種充電站，更特別的是關於一種離網式混合電力直流充電站。
傳統充電站必須連接中央電網（市電），架設站點時須於一段時間之前提出申請，並花費拉線和擴充電力的費用；另外，這樣的充電站電力來源依賴電網，當中央電網停電時，就無法繼續為電動車輛提供充電服務。
若要作為不依賴電網的充電站（離網式充電站），一種作法是以燃料電池作為電能來源。然而，以天然氣為燃料的燃料電池，其受限於天燃氣管線需要先行佈置，且這樣的燃料電池模組缺乏移動性。如以鹼性燃料電池（Alkaline fuel cell）作為充電站供能基礎，因氣體的密度低、能量密度也低，其移動性及擴充性受到很大的限制。若以鋰電池模組作為可移動式充電樁，然而鋰子電池能量密度甚至更低，限制了供電系統的功率密度，加上鋰電池本身無法發電，其仍須要透過連結中央電網充電，但鋰電池除了充電時間長，加上會自放電，也減少了其實際可充電次數。
因此，為解決習知充電站的種種問題，本創作提出一種離網式混合電力直流充電站。
為達上述目的及其他目的，本創作提出一種離網式混合電力直流充電站，其包含：一直流充電介面；一混合電力供能系統，包括一燃料電池發電模組及一儲能電池模組，該燃料電池發電模組及該儲能電池模組分別電連接該直流充電介面；以及一控制主機，訊號連接該直流充電介面，該控制主機控制該直流充電介面與一外部裝置建立電連接。
藉此，本創作的離網式混合電力直流充電站能同時做到電力創能與儲能，並有效降低產電過程的碳排放量。採用模組化設計可依需求設定太陽能板、燃料電池的發電容量以及儲能電池容量，具擴充性；加上此系統可獨立發電，不需仰賴中央電網供電，具有高度的可移動性。在應用上此充電站可為電動車輛提供快速充電服務，並做為儲能系統為中小型商店提供削峰填谷及備援等服務。
為充分瞭解本創作，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本創作做一詳細說明。本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本創作的目的、特徵及功效。須注意的是，本創作可透過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本創作的精神下進行各種修飾與變更。以下的實施方式將進一步詳細說明本創作的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本創作的申請專利範圍。說明如後：
如圖1所示，本創作實施例之離網式混合電力直流充電站100，其包含：一直流充電介面1、一混合電力供能系統2及一控制主機3。
直流充電介面1為輸出直流電的導電接口，可以包括電動汽車的專用充電接口、電動機車的專用充電接口及/或手機的充電接口。
混合電力供能系統2包括一燃料電池發電模組21及一儲能電池模組23，燃料電池發電模組21及儲能電池模組23分別電連接直流充電介面1，以供應電能。
燃料電池發電模組21主要透過氧或其他氧化劑進行氧化還原反應，把燃料中的化學能轉換成電能的發電裝置。燃料電池發電模組21例如是質子交換膜燃料電池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC）、固態氧化物燃料電池（solid oxide fuel cell，SOFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（Molten Carbonate Fuel Cell，MCFC）或鹼性燃料電池（alkaline fuel cell，AFC）。在本實施例中，燃料電池發電模組21為一甲醇重組製氫燃料電池（Reformed methanol fuel cells，RMFCs），然而本創作不限於此。
儲能電池模組23即為二次電池模組，可重複充、放電。儲能電池模組23例如為鋰電池（Lithium batteries），然而本創作不限於此。
進一步地，混合電力供能系統2更包括一太陽能發電模組22，電連接直流充電介面1。太陽能發電模組22用於將太陽光通過光電效應轉成電能，具有至少一太陽能面板，通常還包含一電壓穩定裝置（圖未示）。
控制主機3訊號連接直流充電介面1，控制主機3控制直流充電介面1與一外部裝置D（包含但不僅限於電動汽車、電動機車及/或手機）建立電連接。控制主機3例如是場域端管理系統（Local Management System，LMS），可監控直流充電介面1的狀態（例如是否與外部裝置D物理連接），並可接受來自使用者的一充電請求訊號t1，依據充電請求訊號t1控制直流充電介面1與外部裝置D建立電連接而提供快速充電服務。充電請求訊號t1可包括使用者的身分資訊。較佳地，充電完成後，控制主機3透過網路等遠端連線的方式發送一金融訊號t2至一金融機構，對使用者的帳戶進行線上付費扣款。在另一個例子中，可以改變為使用者必須先付款解鎖，控制主機3才會收到充電請求訊號t1而控制直流充電介面1與外部裝置D建立電連接。
較佳地，離網式混合電力直流充電站100更包括一人機介面4，訊號連接控制主機3。人機介面4可以例如是顯示螢幕與按鍵之組合，或觸控螢幕。人機介面4可以顯示離網式混合電力直流充電站100當前的狀態、引導使用者付費充電，並且使用者的充電請求訊號t1係經由人機介面4輸入至控制主機3。在其他例子中，離網式混合電力直流充電站100不具有固定的人機介面4，其改以行動應用程式（mobile application，APP）的形態供使用者下載於自己的移動設備（例如手機）。使用者從移動設備輸入充電請求訊號t1，並經由網路、伺服器等遠端連線傳輸至控制主機3。
較佳地，控制主機3優先控制儲能電池模組23經由直流充電介面1提供電力給外部裝置D，當儲能電池模組23電量較少或不足時，改以太陽能發電模組22提供電力給外部裝置D；若兩者皆電量較少或不足時，再以燃料電池發電模組21提供電力給外部裝置D。平時太陽能發電模組22所生成之電能可儲存於儲能電池模組23。燃料電池發電模組21的發電原料為須補充之消耗品，故使用優先度較靠後。燃料電池發電模組21所生成之電能亦可儲存於儲能電池模組23或燃料電池發電模組21所具備的電容。儲能電池模組23可作為充電與放電的調節。
綜上所述，本創作的離網式混合電力直流充電站100包含混合太陽能電力、燃料電池電力及儲能電池的電力供應系統，能同時做到電力創能與儲能，並有效降低產電過程的碳排放量。模組化的設計可依需求設定太陽能板、燃料電池的發電容量以及儲能電池容量，具擴充性；加上此系統可獨立發電，不需仰賴中央電網供電，具有高度的可移動性。在應用上此充電站可為電動車輛提供快速充電服務，並做為儲能系統為中小型商店提供削峰填谷及備援等服務。
進一步地，如圖2所示，本創作的離網式混合電力直流充電站100更包括一充電樁體5，直流充電介面1及人機介面4設置於充電樁體5。
進一步地，在本實施例中，離網式混合電力直流充電站100更包括一貨櫃結構體6，直流充電介面1、混合電力供能系統2及控制主機3皆設置於貨櫃結構體6中。因此離網式混合電力直流充電站100的各元件可以整合為一體式機構，使其更易於移動。將貨櫃結構體6裝載或整合於車輛，離網式混合電力直流充電站100便可成為行動充電站。
進一步地，如圖1所示，混合電力供能系統2更包括一雙向充電器25，雙向充電器25電連接一外部電力來源W以及燃料電池發電模組21、太陽能發電模組22及儲能電池模組23的至少其中之一。也就是說，藉由雙向充電器25，可使離網式混合電力直流充電站100電連接到一電網或其他電力來源，而作為另一電網或電力來源的調節裝置，並增進能源使用效益。
進一步地，如圖1所示，混合電力供能系統2更包括一風力發電模組24，電連接直流充電介面1。
本創作在上文中已以實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本創作，而不應解讀為限制本創作之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本創作之範疇內。因此，本創作之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。
100:離網式混合電力直流充電站 1:直流充電介面 2:混合電力供能系統 21:燃料電池發電模組 22:太陽能發電模組 23:儲能電池模組 24:風力發電模組 3:控制主機 25:雙向充電器 4:人機介面 5:充電樁體 6:貨櫃結構體 D:外部裝置 t1:充電請求訊號 t2:金融訊號 W:外部電力來源
圖1係為根據本創作實施例之離網式混合電力直流充電站之示意圖。 圖2係為根據本創作實施例之離網式混合電力直流充電站之外觀示意圖。
100:離網式混合電力直流充電站
1:直流充電介面
2:混合電力供能系統
21:燃料電池發電模組
22:太陽能發電模組
23:儲能電池模組
24:風力發電模組
25:雙向充電器
3:控制主機
4:人機介面
D:外部裝置
t1:充電請求訊號
t2:金融訊號
W:外部電力來源

Claims (8)

  1. 一種離網式混合電力直流充電站，其包含： 一直流充電介面； 一混合電力供能系統，包括一燃料電池發電模組及一儲能電池模組，該燃料電池發電模組及該儲能電池模組分別電連接該直流充電介面；以及 一控制主機，訊號連接該直流充電介面，該控制主機控制該直流充電介面與一外部裝置建立電連接。
  2. 如請求項1所述之離網式混合電力直流充電站，其中該混合電力供能系統更包括一太陽能發電模組，電連接該直流充電介面。
  3. 如請求項1所述之離網式混合電力直流充電站，更包括一人機介面，訊號連接該控制主機。
  4. 如請求項3所述之離網式混合電力直流充電站，更包括一充電樁體，該直流充電介面及該人機介面設置於該充電樁體。
  5. 如請求項1所述之離網式混合電力直流充電站，更包括一貨櫃結構體，該直流充電介面、該混合電力供能系統及該控制主機設置於該貨櫃結構體中。
  6. 如請求項5所述之離網式混合電力直流充電站，其中該混合電力供能系統更包括一雙向充電器，該雙向充電器電連接一外部電力來源以及該燃料電池發電模組、該太陽能發電模組及該儲能電池模組的至少其中之一。
  7. 如請求項1所述之離網式混合電力直流充電站，其中該混合電力供能系統更包括一風力發電模組，電連接該直流充電介面。
  8. 如請求項1所述之離網式混合電力直流充電站，其中該燃料電池發電模組為一甲醇重組製氫燃料電池。
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