电动车充电管理系统的制作方法

1.本发明涉及一种充电管理系统，尤其指电动车充电管理系统。


背景技术：

2.现今电动摩托车依其动力电池形式主要可分为两类，第一类为可交换型动力电池电动车，第二类为固定型动力电池电动车。对于固定型动力电池电动车来说，其动力电池非使用者可自行拆卸更换，一般而言，使用者可将电动车停放在车库，车库设有充电桩，并将充电桩连接该电动车的充电接头，方可直接对其动力电池进行充电。
3.充电环境对动力电池的使用寿命息息相关，动力电池的寿命会随着充放电循环过程及使用时间而产生电量衰退问题，尤其电动车因采用固定型动力电池而无法交换，使用者需自行承担电池电量衰退的效应(例如续航力下降)，因此，使用者更需谨慎照顾该动力电池。
4.若该动力电池长期使用快速充电模式(quick charge,qc)，虽然动力电池可在较短时间内充电完成，但该动力电池会因大充电电流、高充电功率而造成升温及电池材料性质变化，导致缩短电池寿命，造成电动车性能下降等问题。
5.另一方面，许多地方实施时间电价机制，一般而言，是在尖峰时间采用较高电价，另在离峰时间采用较低电价，其中，离峰时间皆在深夜期间。因为传统充电桩连接该电动车的充电接头后就直接进行充电，一般民众欲享有离峰时间较低充电成本的优势，必需等到深夜期间才能手动将充电桩连接电动车进行充电，造成使用上的困扰。


技术实现要素：

6.鉴于此，本发明的主要目的是提供一种电动车充电管理系统，以期改善电动车的动力电池的充电环境，并更易达成利用时间电价机制享有较低充电成本的优势。
7.本发明电动车充电管理系统供应用在一电动车，包含：
8.一仪表装置，储存可调整的多个充电参数，该多个充电参数包含一充电功率、一充电电量与一充电时段；
9.一车辆控制器，连接该仪表装置，该车辆控制器于接收一唤醒信号时进入一充电工作模式，以从该仪表装置读取该多个充电参数，并输出该多个充电参数；以及
10.一动力电池装置，供接收一充电电源，该动力电池装置包含一控制单元与一储能单元，该控制单元连接该车辆控制器；当该控制单元从该车辆控制器接收该多个充电参数，根据该多个充电参数控制该充电电源对该储能单元充电。
11.根据本发明的电动车充电管理系统，该仪表装置的充电功率、充电电量与充电时段是可调整的充电参数，其可供使用者依需求自行设定，有别于传统充电桩连接电动车的充电接头后就直接进行充电，当本发明的动力电池装置接上充电桩，仍只在设定的该充电时段进行充电，非该充电时段则不充电，故使用者可将充电时段设定在离峰时间，而能享有较低充电成本的优势。另一方面，使用者亦可设定适当的充电功率与充电电量，而非总是执
行快速充电模式，借此避免如背景技术所述的大充电电流和高充电功率，故能相对延长该动力电池装置的储能单元的寿命，确保该电动车长时间仍可维持一定性能与续航力。
附图说明
12.图1：本发明电动车充电管理系统的方块示意图。
13.图2：本发明电动车充电管理系统的第一实施例的方块示意图。
14.图3：本发明电动车充电管理系统的第二实施例的方块示意图。
15.图4：本发明电动车充电管理系统的第三实施例的方块示意图。
16.图5：本发明电动车充电管理系统的充电范例示意图(一)。
17.图6：本发明电动车充电管理系统的充电范例示意图(二)。
18.附图标记列表
19.10:电动车
20.20:仪表装置
21.21:仪表设定界面
22.22:储存单元
23.30:车辆控制器
24.40:动力电池装置
25.41:控制单元
26.42:储能单元
27.50:智慧型行动装置
28.51:行动设定界面
29.60:车载充电器
30.70:车外充电器
31.80:控制指令
32.b1:第一资料汇流排
33.b2:第二资料汇流排
34.b:资料汇流排
35.vdc:直流电压
36.vcharge:直流充电电源
37.s:唤醒信号
38.cp:充电参数
39.t1,t3:充电时段起始点
40.t2,t4:充电时段结束点
41.t5:时间点。
具体实施方式
42.请参考图1，本发明电动车充电管理系统供应用在一电动车10，该电动车10可为一跨骑型电动摩托车或一般速客达型(scooter)电动摩托车，但不以此为限。本发明电动车充电管理系统包含一仪表装置20、一车辆控制器(vcu)30与一动力电池装置40，该仪表装置
20、该车辆控制器30与该动力电池装置40安装在车体上。
43.该仪表装置20储存可调整的多个充电参数，该多个充电参数包含一充电功率、一充电电量与一充电时段，也就是该充电时段对应该充电功率与该充电电量。其中，如图2至图4所示，该仪表装置20可具有一储存单元22，该储存单元22可为记忆体或记忆卡，故能储存该多个充电参数cp的资料。关于该仪表装置20取得该多个充电参数cp的方式，请参考图2至图4，该仪表装置20可供无线连接一智慧型行动装置50，该智慧型行动装置50可为智慧型手机或平板电脑，其提供一行动设定界面51，该行动设定界面51为图形使用者界面(gui)，供使用者设定该多个充电参数cp，借此，该仪表装置20可从该智慧型行动装置50接收并储存该多个充电参数cp，其中，该仪表装置20与该智慧型行动装置50例如可借由wi-fi或bluetooth等无线通讯技术彼此无线连接。或者，该仪表装置20可包含有一仪表设定界面21，例如借由一显示器或一触控显示器显示该仪表设定界面21，该仪表设定界面21可为图形使用者界面(gui)，其根据使用者的操作而设定该多个充电参数cp，进而能于该储存单元22储存该多个充电参数cp。
44.需说明的是，如前所述的该行动设定界面51与该仪表设定界面21具有该多个充电参数cp(即：充电功率、充电电量与充电时段)的设定栏位以供使用者输入。该仪表装置20取得该多个充电参数cp的方式可借由该行动设定界面51与该仪表设定界面21的其中的一者，本发明可兼具该行动设定界面51与该仪表设定界面21而供使用者利用其中的一者。
45.该车辆控制器30连接该仪表装置20，该车辆控制器30于接收一唤醒信号s时进入一充电工作模式，当该车辆控制器30操作于该充电工作模式时，从该仪表装置20读取该多个充电参数cp，并对外输出该多个充电参数cp。举例来说，当使用者将该电动车10停好并熄火后，该车辆控制器30一般而言为关机或待机(休眠)状态，在此状态下，当该车辆控制器30接收该唤醒信号s时，即可从关机或待机(休眠)状态进入该充电工作模式。
46.该动力电池装置40供连接一电源装置以接收一充电电源，该电源装置可为一充电桩，故该充电电源可为充电桩输出的一市电交流电源，其具体实施例容后说明。该动力电池装置40包含一控制单元41与一储能单元42，该控制单元41可为电池管理系统(battery management system,bms)的处理器晶片，其具有资料运算、控制与传输功能，该控制单元41连接该车辆控制器30，该储能单元42为可充电电池，该控制单元41连接该储能单元42而可监控该储能单元42的蓄电量。当该控制单元41从该车辆控制器30接收该多个充电参数cp，系根据该多个充电参数cp控制该充电电源对该储能单元42的充电情形(即：充电功率、充电电量与充电时段)。
47.一般而言，当该仪表装置20、该车辆控制器30与该控制单元41处于关机或待机(休眠)状态时，亦可从该动力电池装置40取得一待机电源以维持待机基本运作，使储存在该仪表装置20中的充电参数cp为可读取，另当该仪表装置20、该车辆控制器30与该控制单元41处于开机(行车)状态时，可从该动力电池装置40接收一工作电源。
48.请参考图2，本发明的第一实施例中，该电动车10为高阶机种，该电动车充电管理系统更包含一车载充电器(on-board charger,obc)60，该车载充电器60一般而言亦包含控制晶片而具有资料运算、控制与传输功能，其中，该车载充电器60为一交流-直流电源转换器(ac to dc converter)，其具有交流输入端与直流输出端，其交流输入端供连接一车外充电器，该车外充电器例如为该充电桩(即：electric vehicle supply equipment,evse)
以接收该充电电源，故该动力电池装置40借由该车载充电器60接收该充电电源，该车载充电器60的直流输出端借由触发电源线路(例如实体电线)分别连接该车辆控制器30与该动力电池装置40的控制单元41，以及借由充电电源线路(例如实体电线)连接该动力电池装置40的储能单元42。该车辆控制器30借由一第一资料汇流排b1连接该仪表装置20，该动力电池装置40的该控制单元41借由一第二资料汇流排b2连接该车辆控制器30与该车载充电器60，其中，该第一资料汇流排b1与该第二资料汇流排b2可为(但不限于)控制器区域网路汇流排(controller area control bus,can bus)。
49.借由上述连接架构，该车载充电器60可将该充电电源转换为直流电源后，输出直流电压vdc至该车辆控制器30与该动力电池装置40的控制单元41，该车载充电器60亦输出直流充电电源vcharge至该储能单元42进行充电；该仪表装置20与该车辆控制器30之间借由该第一资料汇流排b1进行资料传输，该车辆控制器30、该动力电池装置40与该车载充电器60三者之间借由该第二资料汇流排b2进行资料传输。
50.当使用者将该电动车10停好并熄火后，该车载充电器60尚未连接该车外充电器，亦未输出该直流电压vdc，该车辆控制器30为关机或待机(休眠)状态。当该车载充电器60接上该车外充电器即可接收该充电电源，此时，该车载充电器60启动而进行交直流电源转换，借由所述触发电源线路输出直流电压vdc至该车辆控制器30与该动力电池装置40供其唤醒，也就是说，该直流电压vdc即作为该车辆控制器30的该唤醒信号s。此时，该车辆控制器30根据该唤醒信号s而进入该充电工作模式，以借由该第一资料汇流排b1从该仪表装置20接收该多个充电参数cp，并以广播方式(broadcasting)借由该第二资料汇流排b2输出该多个充电参数cp给该动力电池装置40的该控制单元41，该控制单元41即可根据该多个充电参数cp借由该第二资料汇流排b2输出控制指令80给该车载充电器60，以借由该车载充电器60将该充电电源转换为该直流充电电源vcharge以对该储能单元42充电，其具体范例容后说明。
51.请参考图3，本发明的第二实施例中，该电动车10为较低阶的机种，该电动车充电管理系统亦包含该车载充电器60，其功能可参考第一实施例，在此容不重复赘述。第二实施例与第一实施例的差异在于，第二实施例的该车辆控制器30借由一资料汇流排b连接该仪表装置20、该动力电池装置40的该控制单元41与该车载充电器60，该资料汇流排b可为(但不限于)控制器区域网路汇流排(can bus)。
52.在第二实施例中，当该车载充电器60接上车外充电器即可接收充电电源，该车载充电器60启动并经过交直流电源转换，而输出直流电压vdc至该车辆控制器30与该动力电池装置40的控制单元41供其唤醒，也就是说，该直流电压vdc即作为该车辆控制器30的该唤醒信号s。此时，该车辆控制器30根据该唤醒信号s而进入该充电工作模式，以借由该资料汇流排b从该仪表装置20接收该多个充电参数cp，并以广播方式借由该资料汇流排b输出该多个充电参数cp给该动力电池装置40的该控制单元41，该控制单元41根据该多个充电参数cp借由该资料汇流排b输出控制指令80给该车载充电器60，以借由该车载充电器60将该充电电源转换为该直流充电电源vcharge以对该储能单元42充电，其具体范例容后说明。
53.请参考图4，本发明的第三实施例中，该电动车10为小功率、小型机种，该电动车充电管理系统供连接一车外充电器70，该车外充电器70可包含控制晶片(即：electric vehicle communication controller,evcc)而具有资料运算、控制与传输功能。其中，该车
外充电器70为一交流-直流电源转换器(ac to dc converter)，其具有交流输入端与直流输出端，该交流输入端可连接市电插座以接收该充电电源，该车外充电器70的直流输出端借由触发电源线路(例如实体电线)分别连接该车辆控制器30与该动力电池装置40的控制单元41，以及借由充电电源线路(例如实体电线)连接该动力电池装置40的储能单元42。该车辆控制器30借由一资料汇流排b连接该仪表装置20、该动力电池装置40的该控制单元41与该车外充电器70以进行资料传输。相较于该第一与该第二实施例，该第三实施例并无设置该车载充电器60，故整体体积可相对缩小化，适用于小功率、小型的电动车机种。
54.当使用者将该电动车10停好并熄火后，尚未连接该车外充电器70时，该车辆控制器30为关机或待机(休眠)状态，该车辆控制器30未接收直流电压vdc。当本发明电动车充电管理系统接上该车外充电器70，该车外充电器70启动，并经过交直流电源转换而输出直流电压vdc，该车辆控制器30与该动力电池装置40借由所述触发电源线路从该车外充电器70接收直流电压vdc，也就是说，该直流电压vdc作为该车辆控制器30的该唤醒信号s。此时，该车辆控制器30操作在该充电工作模式，以借由该资料汇流排b从该仪表装置20接收该多个充电参数cp，并以广播方式借由该资料汇流排b输出该多个充电参数cp给该动力电池装置40的该控制单元41。该控制单元41根据该多个充电参数cp借由该资料汇流排b输出控制指令80给该车外充电器70，以借由该车外充电器70将该充电电源转换为该直流充电电源vcharge以对该储能单元42充电，其具体范例容后说明。
55.关于本发明第一至第三实施例控制该充电电源对该储能单元42充电的方式，如前所述，该多个充电参数cp包含充电功率、充电电量与充电时段，举例而言，充电功率的参数可设定为200w，充电电量的参数可设定为100％，充电时段的参数可包含如图5所示的一充电时段起始点t1与一充电时段结束点t2，t1与t2的资料格式例如可为"西元年、月、日、时、分"。借此，该车辆控制器30具有一时间单元(real-time clock)以产生一本车即时时间，并判断该本车即时时间是否介于t1与t2之间，若是，本发明能在该充电时段起始点t1开始以200w功率的直流充电电源vcharge对该储能单元42实施充电，直到该充电时段结束点t2而结束充电。另请参考图6，于该充电时段起始点t3后，到达该充电时段结束点t4之前，该控制单元41在时间点t5侦测出该储能单元42的蓄电量已达设定的100％，亦可控制该车载充电器60或该车外充电器70暂停充电。
56.综上所述，本发明的技术功效包含：
57.1、本发明中的该仪表装置20具有该仪表设定界面21，供使用者可以自由设定该充电功率、该充电电量与该充电时段的充电参数。
58.2、在使用者家中用电负载较大的时间(如使用电热炉、热水器等情境)，使用者可以设定较低的充电功率，防止家中电网的无熔丝断路器(nfb)因过载而跳脱。另一方面，可令使用者对应不同的用电环境自由选择安全合适的充电功率，借由设定较低的充电功率可相对延长该储能单元42的使用寿命，而较高的充电功率可缩短充电时间，可让使用者得以在短时间完成电能补充，快速上路。
59.3、当该储能单元42处于极低电量(约30％以下)或较高电量(约80％以上)时，因电池材料特性会导致电池整体寿命缩减，若使用者使用当下无长续航力需求，可自由设定该充电电量为适当值，避免该储能单元42的电量过于极端而产生降低寿命的问题。
60.4、使用者可以借由该仪表装置20的仪表设定界面21设定该充电时段与该充电功
率，例如在家中电器负载较高的用电尖峰期间，可设定为较低充电功率，以期降低电网负载，或在电价低峰期间设定较高的充电功率，减少充电成本及时间。
61.5、以上各项充电参数cp(充电功率、充电电量和充电时段)可经由该仪表装置20的仪表设定界面21进行调整，或经由该智慧型行动装置50执行应用程式(app)时，与该仪表装置20连线后，在该行动设定界面51进行调整，故使用者可远端进行设定而不需在车旁。

技术特征：
1.一种电动车充电管理系统，其特征在于，供应用在一电动车，包含：一仪表装置，储存可调整的多个充电参数，所述多个充电参数包含一充电功率、一充电电量与一充电时段；一车辆控制器，连接所述仪表装置，所述车辆控制器于接收一唤醒信号时进入一充电工作模式，以从所述仪表装置读取所述多个充电参数，并输出所述多个充电参数；以及一动力电池装置，供接收一充电电源，所述动力电池装置包含一控制单元与一储能单元，所述控制单元连接所述车辆控制器；当所述控制单元从所述车辆控制器接收所述多个充电参数，根据所述多个充电参数控制所述充电电源对所述储能单元充电。2.根据权利要求1所述的电动车充电管理系统，其特征在于，所述仪表装置供无线连接一智慧型行动装置，以从所述智慧型行动装置接收并储存所述多个充电参数。3.根据权利要求1或2所述的电动车充电管理系统，其特征在于，所述仪表装置包含有一仪表设定界面，所述仪表设定界面根据使用者的操作而设定所述多个充电参数。4.根据权利要求1所述的电动车充电管理系统，其特征在于，更包含一车载充电器，所述车载充电器借由触发电源线路分别连接所述车辆控制器与所述动力电池装置，所述动力电池装置借由所述车载充电器接收所述充电电源；所述车辆控制器借由一第一资料汇流排连接所述仪表装置，所述动力电池装置的所述控制单元借由一第二资料汇流排连接所述车辆控制器与所述车载充电器；当所述车载充电器接收所述充电电源时，借由所述触发电源线路输出一直流电压至所述车辆控制器与所述动力电池装置，其中，所述直流电压作为所述车辆控制器的所述唤醒信号；所述车辆控制器借由所述第一资料汇流排从所述仪表装置接收所述多个充电参数，并以广播方式借由所述第二资料汇流排输出所述多个充电参数给所述动力电池装置的所述控制单元；所述动力电池装置的所述控制单元根据所述多个充电参数借由所述第二资料汇流排输出控制指令给所述车载充电器，以借由所述车载充电器控制所述充电电源对所述储能单元充电。5.根据权利要求1所述的电动车充电管理系统，其特征在于，更包含一车载充电器，所述车载充电器借由触发电源线路分别连接所述车辆控制器与所述动力电池装置，所述动力电池装置借由所述车载充电器接收所述充电电源；所述车辆控制器借由一资料汇流排连接所述仪表装置、所述动力电池装置的所述控制单元与所述车载充电器；当所述车载充电器接收所述充电电源时，借由所述触发电源线路输出一直流电压至所述车辆控制器与所述动力电池装置，其中，所述直流电压作为所述车辆控制器的所述唤醒信号；所述车辆控制器借由所述资料汇流排从所述仪表装置接收所述多个充电参数，并以广播方式借由所述资料汇流排输出所述多个充电参数给所述动力电池装置的所述控制单元；所述动力电池装置的所述控制单元根据所述多个充电参数借由所述资料汇流排输出控制指令给所述车载充电器，以借由所述车载充电器控制所述充电电源对所述储能单元充电。
6.根据权利要求1所述的电动车充电管理系统，其特征在于，供连接一车外充电器，所述车外充电器借由触发电源线路分别连接所述车辆控制器与所述动力电池装置，所述动力电池装置借由所述车外充电器接收所述充电电源；所述车辆控制器借由一资料汇流排连接所述仪表装置、所述动力电池装置的所述控制单元与所述车外充电器；所述车辆控制器与所述动力电池装置借由所述触发电源线路从所述车外充电器接收一直流电压，其中，所述直流电压作为所述车辆控制器的所述唤醒信号；所述车辆控制器借由所述资料汇流排从所述仪表装置接收所述多个充电参数，并以广播方式借由所述资料汇流排输出所述多个充电参数给所述动力电池装置的所述控制单元；所述动力电池装置的所述控制单元根据所述多个充电参数借由所述资料汇流排输出控制指令给所述车外充电器，以借由所述车外充电器控制所述充电电源对所述储能单元充电。7.根据权利要求2所述的电动车充电管理系统，其特征在于，所述智慧型行动装置提供一行动设定界面，所述行动设定界面为图形使用者界面，其具有所述多个充电参数的设定栏位。8.根据权利要求3所述的电动车充电管理系统，其特征在于，所述仪表设定界面为图形使用者界面，其具有所述多个充电参数的设定栏位。9.根据权利要求1所述的电动车充电管理系统，其特征在于，所述充电时段包含一充电时段起始点与一充电时段结束点。10.根据权利要求9所述的电动车充电管理系统，其特征在于，所述充电时段起始点与所述充电时段结束点的资料格式为西元年、月、日、时、分。

技术总结
本发明提供一种电动车充电管理系统，包含一仪表装置、一车辆控制器与一动力电池装置，该仪表装置储存可调整的多个充电参数，该多个充电参数包含充电功率、充电电量与充电时段，该车辆控制器连接该仪表装置，该车辆控制器于接收一唤醒信号时进入一充电工作模式，以从该仪表装置读取该多个充电参数，并输出该多个充电参数，该动力电池装置供接收一充电电源，该动力电池装置包含一控制单元与一储能单元，该控制单元连接该车辆控制器；当该控制单元从该车辆控制器接收该多个充电参数，根据该多个充电参数控制该充电电源对该储能单元充电。电参数控制该充电电源对该储能单元充电。电参数控制该充电电源对该储能单元充电。


技术研发人员：吴浩宇
受保护的技术使用者：光阳工业股份有限公司
技术研发日：2022.12.21
技术公布日：2023/7/6