TWM638404U

TWM638404U - 微型儲能充電設備及智慧型儲能管理系統

Info

Publication number: TWM638404U
Application number: TW111213467U
Authority: TW
Inventors: 楊捷帆; 林軒毅; 游振廷; 邱威睿
Original assignee: 華城電機股份有限公司
Priority date: 2022-12-07
Filing date: 2022-12-07
Publication date: 2023-03-01

Abstract

本創作公開一種微型儲能充電設備及智慧型儲能管理系統。微型儲能充電設備包括一充電裝置、一儲能電池、一電力監測器以及一控制器。充電裝置與一電網連接。儲能電池與充電裝置以及電網連接，儲能電池是經配置以儲存來自電網的電力或輸出電力給充電裝置或電網。電力監測器與充電裝置、儲能電池以及電網連接，電力監測器經配置以監測電網的電力參數。控制器與充電裝置、儲能電池以及電力監測器各別連接，控制器經配置以根據儲能電池的電量與電力監測器獲得電力參數，控制儲能電池輸出電力至電網或充電裝置以及控制儲能電池的輸出功率。

Description

微型儲能充電設備及智慧型儲能管理系統

本創作涉及一種充電設備，特別是涉及一種微型儲能充電設備以及智慧型儲能管理系統。

為了降低全球的碳排放量，以達到地球環境永續經營的理念，以電能作為動力的電動汽車正在逐漸取代傳統使用汽油的汽車。因此，在市場上，對於電動車充電站的需求量也逐漸增加。

目前的電動車充電站通常是以連接電網方式配置，然而當多台電動車同時充電時，電網的用電量會突然增加，容易導致電網不穩定，嚴重時會導致跳電，而對電動車充電站或電動車造成嚴重損害。對於屬於電力用戶的業者而言，其會與公家管理單位依據用電需求來訂定用電的契約容量並繳納費用，然而當其用電最高需量超過契約容量時，就需要支付超約罰款。

故，如何通過結構設計的改良，以讓電網的用電量保持穩定且不隨意超過用電最高需量以達到節能與節省用電成本的效果，來克服上述的缺陷，已成為該項事業所欲解決的重要課題之一。

本創作所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種微型儲能充電設備以及智慧型儲能管理系統，以有效率地依據電力使用狀態而動態調整電力，使電網電力保持穩定，並降低電網的負載。

為了解決上述的技術問題，本創作所採用的其中一技術方案是提供一種微型儲能充電設備，其包括一充電裝置、一儲能電池、一電力監測器以及一控制器。所述充電裝置與一電網連接，所述充電裝置是經配置以對一電動車進行充電並控制充電過程。所述儲能電池與所述充電裝置以及所述電網連接，所述儲能電池是經配置以儲存來自所述電網的電力或輸出電力給所述充電裝置或所述電網。所述電力監測器與所述充電裝置、所述儲能電池以及所述電網連接，所述電力監測器經配置以監測所述電網的電力參數。所述控制器與所述充電裝置、所述儲能電池以及所述電力監測器各別連接，所述控制器經配置以根據所述儲能電池的電量與所述電力監測器獲得所述電力參數，控制所述儲能電池輸出電力至所述電網或所述充電裝置以及控制所述儲能電池的輸出功率。

在本創作的一實施例中，所述微型儲能充電設備還進一步包括一電力轉換器，其中，所述充電裝置、所述電網以及所述電力監測器是通過所述電力轉換器與所述儲能電池連接，所述電力轉換器是用於將電力從交流電形式轉換為直流電形式，以儲存於所述儲能電池中。

在本創作的一實施例中，所述微型儲能充電設備還進一步包括一電力保護器，其與所述充電裝置、所述儲能電池、所述電力轉換器以及所述電網連接。

在本創作的一實施例中，所述電力保護器設於所述電力監測器與所述充電裝置之間，且所述電力轉換器設於所述電力保護器與所述儲能電池之間。

在本創作的一實施例中，所述充電裝置、所述儲能電池、所述電力監測器、所述電力轉換器與所述電力保護器之間通過一或多條電力線形成電連接。

在本創作的一實施例中，所述控制器、所述充電裝置、所述儲能電池與所述電力監測器之間通過一或多條通訊線形成通訊連接。

在本創作的一實施例中，所述電力參數包括相電壓/線電壓、電流、頻率、功率、功率因數以及電能。

為了解決上述的技術問題，本創作所採用的另外一技術方案是提供一種智慧型儲能管理系統，其包括多個所述的微型儲能充電設備以及一控制終端。多個所述微型儲能充電設備連接至所述電網且設置為以並聯方式運行。所述控制終端與每一個所述微型儲能充電設備的所述控制器通訊連接，且所述控制終端經配置以對至少一個所述微型儲能充電設備產生至少一管理指令。

在本創作的一實施例中，當多個所述微型儲能充電設備的即時用電功率總和低於一預設電力值時，所述控制終端會對未在一使用狀態中的所述微型儲能充電設備產生一儲電指令。

在本創作的一實施例中，當多個所述微型儲能充電設備的即時用電功率總和高於一預設電力值時，所述控制終端會對多個所述微型儲能充電設備產生至少一電力調度指令。

本創作的其中一有益效果在於，本創作所提供的微型儲能充電設備及智慧型儲能管理系統，其能通過“所述電力監測器經配置以監測所述電網的電力參數”以及“所述控制器經配置以根據所述儲能電池的電量與所述電力監測器獲得所述電力參數，控制所述儲能電池輸出電力至所述電網或所述充電裝置以及控制所述儲能電池的輸出功率”的技術方案，以迅速地在第一時間內調配電力，以使電網電力保持穩定，並降低電網的負載。

為使能更進一步瞭解本創作的特徵及技術內容，請參閱以下有關本創作的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本創作加以限制。

以下是通過特定的具體實施例來說明本創作所公開有關“微型儲能充電設備以及智慧型儲能管理系統”的實施方式，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優點與效果。本創作可通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也可基於不同觀點與應用，在不背離本創作的構思下進行各種修改與變更。另外，本創作的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。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保護範圍。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

[第一實施例]

參閱圖1至圖2所示，本創作第一實施例提供一種微型儲能充電設備P，其主要包括：一充電裝置10、一儲能電池20、一電力監測器30以及一控制器40。其中，充電裝置10與一電網E連接，且充電裝置10可以經配置以對一電動車V進行充電並控制充電過程。儲能電池20與充電裝置10以及電網E連接，且儲能電池20可以經配置以儲存來自電網E的電力或輸出電力給充電裝置10或電網E。電力監測器30與充電裝置10、儲能電池20以及電網E連接，電力監測器30可以經配置以監測電網E的電力參數。控制器40與充電裝置10、儲能電池20以及電力監測器30各別連接，控制器40經配置以根據儲能電池20的電量與電力監測器30獲得電力參數，控制儲能電池20輸出電力至電網E或充電裝置10以及控制儲能電池20的輸出功率。

本創作的微型儲能充電設備P具有比現有的電動車充電設備較小的體積，在實際施用時，並不會占用充電場地(例如：電動車充電站)的空間，在設置時也較為方便。

參閱圖1至圖2所示，詳細來說，充電裝置10可以是充電樁，充電裝置10具有與電動車V相接的一充電槍11、一充電開關12以及一人機互動面板13。在使用時，電動車駕駛會先將充電槍11與電動車V結合，並通過充電開關12開始或結束充電，並通過人機互動面板13確認充電量、充電金額費用與進行付款作業等。

進一步而言，微型儲能充電設備P還可以依據需求包括一電力轉換器50以及一電力保護器60。其中，充電裝置10、電網E以及電力監測器30是通過電力轉換器50與儲能電池20連接的。在實際操作時，電力轉換器50主要是用於將電力從交流電形式轉換為直流電形式，以儲存於儲能電池20中。另外，電力保護器60是與充電裝置10、儲能電池20、電力轉換器50以及電網E連接。詳細而言，電力轉換器50設於電力保護器60與儲能電池20之間，而電力保護器60主要設於電力監測器30與充電裝置10之間。

詳細而言，充電裝置10、儲能電池20、電力監測器30、電力轉換器50與電力保護器60之間，是通過一或多條電力線形成電連接，電力保護器60是用於保護微型儲能充電設備P之間的電連接穩定，微型儲能充電設備P發生超出預期以外的電力負荷(例如：發生短路或異常情況)時，電力保護器60會自動斷電以保護各裝置不受損。控制器40、充電裝置10、儲能電池20與電力監測器30之間則是通過一或多條通訊線形成通訊連接，控制器40也可以依據實際需求以無線通訊連接方式與一網路連接。

在實際應用時，控制器40會依據個案需求，預先設定調控反應條件，接下來，當控制器40經過通訊連接接收到儲能電池20的電量、充電裝置10的使用狀態以及電力監測器30所測得的電力參數時，會依據預先設定好的調控條件，對儲能電池20發出進行儲存電力的指令(即，控制儲能電池20儲電)、對儲能電池20發出進行輸出電力至電網E或充電裝置10的指令(即，控制儲能電池20送電至電網E或充電裝置10)及/或對儲能電池20發出調整輸出功率高低的指令(即，控制儲能電池20的輸出功率)。

舉例來說，電力參數可以包括相電壓/線電壓(V)、電流(I)、頻率(F)、功率(P、Q、S)、功率因數(PF)以及電能(Wh、Vrh)。然而，本創作不以上述所舉的例子為限。

通過微型儲能充電設備P本身具有控制器40能依據即時的電力參數迅速進行反應調整，能使得電網E更加穩定，更有效運用電力、不易造成瞬間用電量增加。

[第二實施例]

參閱圖3並搭配圖1至圖2所示，本創作第二實施例提供一種智慧型儲能管理系統，其包括多個如第一實施例所述的微型儲能充電設備P以及一控制終端C。其中，多個微型儲能充電設備P連接至電網E且設置為以並聯方式運行。控制終端C與每一個微型儲能充電設備P的控制器40通訊連接，且控制終端C經配置以對至少一個微型儲能充電設備P產生至少一管理指令。也就是說，智慧型儲能管理系統的控制終端C主要是依據各個微型儲能充電設備P的用電狀況，在各個微型儲能充電設備P之間進行電力的調度配置，以避免電網E有突然超出電力負載的情況發生。

參閱圖4並搭配圖1至圖3所示，詳細而言，智慧型儲能管理系統的控制終端C會依據管理者之設定(例如：每月的契約容量、用電需量、用電尖峰、離峰時段等)，並經過自動綜合計算後，進一步得到一預設電力值，並依據多個微型儲能充電設備P的狀況分析判斷，依據結果產生對應指令給多個微型儲能充電設備P的控制器40。

圖4為智慧型儲能管理系統的控制終端C的判斷流程圖。首先，控制終端C會隨時偵測每一個微型儲能充電設備P的即時用電功率及其儲能電池20的儲能電量，並判斷多個微型儲能充電設備P的即時用電功率的總和是否高於預設電力值。當每一個微型儲能充電設備P的即時用電功率的總和低於預設電力值時，則控制終端C會對未在使用狀態(沒有對電動車進行充電，又稱閒置狀態)的微型儲能充電設備P產生一儲電指令，則微型儲能充電設備P的儲能電池20就會以低功率的型式進行充電。

然而，當每一個微型儲能充電設備P的即時用電功率的總和高於預設電力值時，則控制終端C會對多個微型儲能充電設備P產生至少一電力調度指令。詳細而言，控制終端C會先通過微型儲能充電設備P的控制器40判斷儲能電池20的電量是否高於一可用電量範圍，當微型儲能充電設備P的儲能電池20的電量高於可用電力範圍時，表示儲能電池20具有額外的電量供給，則控制終端C會命令微型儲能充電設備P的儲能電池20輸出電力給其充電裝置10進行電動車V充電。

另，當微型儲能充電設備P的儲能電池20的電量低於可用電力範圍時，則表示儲能電池20不具有額外的電力，則控制終端C會尋找是否有其他處於閒置狀態且具有可用電量範圍的微型儲能充電設備P，若有，則命令該儲能電池20將電力輸出至電網E，再通過電網E將電力輸送給需要電力的微型儲能充電設備P以協助其充電；若沒有，則控制終端C會調降儲能電池20的輸出功率。

意即，當每一個微型儲能充電設備P的即時用電功率的總和高於預設電力值，且全部的微型儲能充電設備P的儲能電池20的電量都低於自用電力範圍時，則控制終端C會調降儲能電池20的輸出功率。

總體而言，當有超出預設電力值的情況發生時，本創作的智慧型儲能管理系統是先使用儲備電力(具有額外電量的儲能電池20)協助其他微型儲能充電設備P充電或先調降儲能電池20的輸出功率，以不額外提高電網的用電需量的方式，讓智慧型儲能管理系統的用電量可以控制在合理用電範圍，使電網穩定，進而達到節省用電成本的效果。然而，上述所舉的例子只是其中一可行的實施例而並非用以限定本創作。

[實施例的有益效果]

進一步來說，本創作的智慧型儲能管理系統以先使用儲備電力協助自身或其他微型儲能充電設備充電，或調降儲能電池的輸出功率，以不額外提高電網的用電需量的方式，讓智慧型儲能管理系統的用電量可以控制在符合規定的用電範圍，使電網穩定，進而達到節省用電成本的效果。

以上所公開的內容僅為本創作的優選可行實施例，並非因此侷限本創作的申請專利範圍，所以凡是運用本創作說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本創作的申請專利範圍內。

P:微型儲能充電設備 C:控制終端 E:電網 V:電動車 10:充電裝置 11:充電槍 12:充電開關 13:人機互動面板 20:儲能電池 30:電力監測器 40:控制器 50:電力轉換器 60:電力保護器

圖1為本創作第一實施例的微型儲能充電設備的其中一架構示意圖。

圖2為本創作第一實施例的微型儲能充電設備的另外一架構示意圖。

圖3為本創作第二實施例的智慧型儲能管理系統的架構示意圖。

圖4為本創作第二實施例的智慧型儲能管理系統的控制終端的調控流程圖。

P:微型儲能充電設備

E:電網

V:電動車

10:充電裝置

20:儲能電池

30:電力監測器

40:控制器

Claims

一種微型儲能充電設備，其包括：一充電裝置，其與一電網連接，所述充電裝置是經配置以對一電動車進行充電並控制充電過程；一儲能電池，其與所述充電裝置以及所述電網連接，所述儲能電池是經配置以儲存來自所述電網的電力或輸出電力給所述充電裝置或所述電網；一電力監測器，其與所述充電裝置、所述儲能電池以及所述電網連接，所述電力監測器經配置以監測所述電網的電力參數；以及一控制器，其與所述充電裝置、所述儲能電池以及所述電力監測器各別連接，所述控制器經配置以根據所述儲能電池的電量與所述電力監測器所得到的所述電力參數，控制所述儲能電池輸出電力至所述電網或所述充電裝置以及控制所述儲能電池的輸出功率。
如請求項1所述的微型儲能充電設備，還進一步包括一電力轉換器，其中，所述充電裝置、所述電網以及所述電力監測器是通過所述電力轉換器與所述儲能電池連接，所述電力轉換器是用於將電力從交流電形式轉換為直流電形式，以儲存於所述儲能電池中。
如請求項2所述的微型儲能充電設備，還進一步包括一電力保護器，其與所述充電裝置、所述儲能電池、所述電力轉換器以及所述電網連接。
如請求項3所述的微型儲能充電設備，其中，所述電力保護器設於所述電力監測器與所述充電裝置之間，且所述電力轉換器設於所述電力保護器與所述儲能電池之間。
如請求項4所述的微型儲能充電設備，其中，所述充電裝置、所述儲能電池、所述電力監測器、所述電力轉換器與所述電力保護器之間通過一或多條電力線形成電連接。
如請求項4所述的微型儲能充電設備，其中，所述控制器、所述充電裝置、所述儲能電池與所述電力監測器之間通過一或多條通訊線形成通訊連接。
如請求項1所述的微型儲能充電設備，其中，所述電力參數包括相電壓/線電壓、電流、頻率、功率、功率因數以及電能。
一種智慧型儲能管理系統，其包括：多個如請求項1至5中任一項所述的微型儲能充電設備，多個所述微型儲能充電設備連接至所述電網且設置為以並聯方式運行；以及一控制終端，其與每一個所述微型儲能充電設備的所述控制器通訊連接；所述控制終端經配置以對至少一個所述微型儲能充電設備產生至少一管理指令。
如請求項8所述的智慧型儲能管理系統，其中，當多個所述微型儲能充電設備的即時用電功率總和低於一預設電力值時，所述控制終端會對未在使用狀態中的所述微型儲能充電設備產生一儲電指令。
如請求項8所述的智慧型儲能管理系統，其中，當多個所述微型儲能充電設備的即時用電功率總和高於一預設電力值時，所述控制終端會對多個所述微型儲能充電設備產生至少一電力調度指令。