[发明专利]充电设备、智能运输工具充电系统及其操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能充电系统及其操作方法，特别是一种充电设备、智能运输工具充电系统及其操作方法。

背景技术

传统的电动汽车供电设备(electric vehicle supply equipment，EVSE)的设计与发展，并没有与电网通信结合。并且，迄今为止的重点乃在于电源保护、电费计算以及安全可靠的功能。虽然这些功能提供了电动汽车充电所需要的最低要求，但是电动汽车供电设备(EVSE)必须能适应未来的变化，才会变得更具有能力。

基于一些原因，未来的电动汽车供电设备需要与电网连接，而当中最主要的原因乃在于电力负载管理(utility load management)的需要。由于插电式电动汽车(plug-in electric vehicles，PEVs)或混合动力电动汽车(hybrid electric vehicles，HEVs)大规模的使用，因此直接或间接造成电网负载的增加。假如能够对电网负载提供有效地管理，例如，将充电时间转移至离峰时段或对发电与配电网络提供更好的利用与运转，如此，再无需再增设新的发电厂。此外，智能充电(smart charging)也能够使得区域配电资产(local distribution asset)，例如变压器(transformer)得到更好地利用。对电力事业公司(utility companies)而言，能避免随着负载多样化(load diversification)与尖峰负载管理智能化(intelligent peak-load management)而造成区域变压器容量的提升，是达到成本规避(cost avoidance)的主要策略。

除此之外，最重要的是，插电式电动汽车的消费者也能够受惠于智能EVSE。利用将插电式电动汽车的充电时间调整至夜间，不仅能使得发电成本下降，在某些情况下，也具有负值的区域边际价格(locational marginal price，LMP)，然而，这通常伴随着风力发电的使用。智能EVSE也能够接受直流快速充电，这将有助于插电式电动汽车使用者解决充电时间的问题。因此，智能充电(smart charging)将开启插电式电动汽车的价值，并且将其推广至大众市场。综上所述，智能EVSE系为电动汽车未来的核心组件。

智能充电的需求与EVSE成本问题两者是密不可分的。现有通信协定(communication protocol)的使用，例如CDMA调变解调变(CDMA modems)以及蜂巢式网络通信(cellular network communication)，是系统成本主要的来源。如果每个EVSE都使用蜂巢式网络通信作为主要电网通信的来源，将会使得成本太高。因此，智能EVSE需要一个最佳化的通信策略，使最大限度地减少整体成本，同时对电动汽车充电和电网负载提供更有效地管理。次要相关的问题在于EVSE本身的硬体成本。根据美国电动汽车协会(Plug-In America)对于二级(level 2，L2)所订定的规格，经UL认证的EVSE其成本介于1,000美元和4,500美元之间。但事实上，这样的成本是阻碍电动汽车在市场被广为采用的原因之一，而且，上述的成本尚未包括电网通信的软件与硬件。若将这种硬件加上多种形式的通信协定，例如CDMA、Wi-Fi……等等，将会是造成成本增加的来源。

因此，如何设计出一种智能运输工具充电系统及其操作方法，使得该充电设备根据该电网的供电信息与该电动汽车的充电信息，以对该电动汽车进行智能充电，乃为本申请所欲行克服并加以解决的一大课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种充电设备、智能运输工具充电系统及其操作方法，使得该充电设备根据该电网的供电信息与该电动汽车的充电信息，以对该电动汽车进行智能充电。

为了实现上述目的，本发明提供了一种充电设备，连接于一电网与一电动汽车之间；其中，该充电设备包含：

一测量单元，连接该电网，以测量该电网的一输出电压与一输出电流；

一通信单元，接收该电网的一输出电压与一输出电流信息、该电动汽车所需的一充电电压与一充电电流信息以及该电网的一负载状况信息；

一控制单元，连接该测量单元与该通信单元；

其中，该控制单元在符合一充电授权条件下，根据该输出电压与该输出电流信息、该充电电压与该充电电流信息以及该负载状况信息，以控制该电网通过一充电连接单元对该电动汽车进行适应性充电。