CN107925262B - 控制装置、蓄电装置及移动体系统 - Google Patents

控制装置、蓄电装置及移动体系统 Download PDF

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Abstract

本控制装置具有:(A)第1连接部,与控制辅助人力的动力装置的驱动的驱动控制装置或动力装置连接,流通与蓄电装置的充放电相关的电流;(B)第2连接部,与第1连接部分开设置,通过电连接而流通与对蓄电装置充电相关的电流;以及(C)控制部,对使用流经第1连接部与第2连接部中的至少任一连接部的电流的蓄电装置的充放电进行控制。另外,本控制装置有时也还具有(D)第3连接部,该第3连接部与第1连接部分开设置,通过电连接而流通与蓄电装置的放电相关的电流,在该情况下,所述控制部对使用流经第1连接部至第3连接部中的至少任一连接部的电流的蓄电装置的充放电进行控制。

Description

控制装置、蓄电装置及移动体系统
技术领域
本发明涉及一种控制电池等蓄电装置的充电的控制装置、控制蓄电装置的放电的控制装置、包含该控制装置的蓄电装置、及包含该蓄电装置的移动体系统。
背景技术
以往的电动助力自行车具备可装卸的电池组。这种电池组有具备大约能够数个小时地维持数十瓦级的输出的电力供给能力者。另外,当对这种电池组进行充电时,通常使用专用的充电器。也就是说,典型的是将电池组从电动助力自行车卸除之后,安放到连接于输出口的充电器,由此进行充电。
另一方面,也有使电动助力自行车具有再生功能,例如在下坡时对电池进行充电者。然而,未设想在行驶时利用除再生功能以外的方法对电池进行充电。进而,也未设想在助力行驶时对其它设备供给电力。
背景技术文献
专利文献
专利文献1:美国专利申请公开公报2015/0145476A1
专利文献2:美国专利申请公开公报2014/0191705A1
发明内容
[发明要解决的问题]
因此,本发明的目的的一方面是提供一种即使在再生中也能恰当地利用其它装置进行蓄电装置的充电的技术。
进而,本发明的不同目的的一方面是提供一种能够在对辅助人力的动力装置供给电力的过程中恰当地对其它设备进行电力供给的技术。
[解决问题的技术手段]
本发明的第1形态的控制装置具有:(A)第1连接部,与控制辅助人力的动力装置的驱动的驱动控制装置或动力装置连接,流通与蓄电装置的充放电相关的电流;(B)第2连接部,与第1连接部分开设置,通过电连接而流通与对蓄电装置充电相关的电流;及(C)控制部,对使用流经第1连接部与第2连接部中的至少任一连接部的电流的蓄电装置的充放电进行控制。
本发明的第2形态的控制装置具有:(A)第1连接部,与控制辅助人力的动力装置的驱动的驱动控制装置或动力装置连接,流通与蓄电装置的充放电相关的电流;(B)第2连接部,与第1连接部分开设置,通过电连接而流通与蓄电装置的放电相关的电流;及(C)控制部,对使用流经第1连接部与第2连接部中的至少任一连接部的电流的蓄电装置的充放电进行控制。
[发明效果]
作为一方面,即使在再生中也能恰当地利用其它装置进行蓄电装置的充电。
作为另一方面,能够在对辅助人力的动力装置供给电力的过程中恰当地对其它设备进行电力供给。
附图说明
图1是第1实施方式的电动助力车的外观图。
图2是第1实施方式的电池组的外观图。
图3(a)是电池组的仰视图,图3(b)是充电器的外观图。
图4是第1实施方式的电池组的功能模块图。
图5是用来说明第1实施方式中的充电控制的第1例的图。
图6是用来说明第1实施方式中的充电控制的第1例的图。
图7A是用来说明充电电流的限制值的温度变化的图。
图7B是用来说明充电电流的限制值根据电池电压的变化的图。
图8是用来说明第1实施方式中的充电控制的第2例的图。
图9是用来说明第1实施方式中的充电控制的第2例的图。
图10是用来说明第1实施方式中的充电控制的第3例的图。
图11是用来说明第1实施方式中的充电控制的第4例的图。
图12是用来说明第1实施方式中的充电控制的第4例的图。
图13是第2实施方式的电动助力车的外观图。
图14是第2实施方式的电池组的外观图。
图15是第2实施方式的电池组的功能模块图。
图16A是用来说明第2实施方式中的放电控制的第1例的图。
图16B是用来说明第2实施方式中的放电控制的第1例的图。
图17A是用来说明放电电流的限制值的温度变化的图。
图17B是用来说明放电电流的限制值根据电池电压的变化的图。
图18是用来说明第2实施方式中的放电控制的第2例的图。
图19是用来说明第2实施方式中的放电控制的第2例的图。
图20是用来说明第2实施方式中的放电控制的第3例的图。
图21是用来说明第2实施方式中的放电控制的第4例的图。
图22是用来说明第2实施方式中的放电控制的第4例的图。
图23是第3实施方式的电池组的功能模块图。
图24是第4实施方式的电池组的外观图。
图25A是第4实施方式的电池组的功能模块图。
图25B是第4实施方式的电池组的功能模块图。
图26是当将马达驱动控制装置组入到电池组时的功能模块图。
图27是另一实施方式的电池组的功能模块图。
图28是表示当通过利用处理器执行程序而实现控制部时的构成例的图。
具体实施方式
以下,以电动助力自行车为例对本发明的实施方式进行说明。然而,本发明的实施方式的应用对象并不限定于电动助力自行车,可应用于辅助根据人力而移动的移动体(例如台车、轮椅、升降机等)的移动的马达等的电池。此外,电池既存在与移动体一体化的情况,也存在与移动体分开设置的情况。
[实施方式1]
在图1中表示电动助力自行车的外观图。电动助力自行车1具有马达驱动控制装置102、电池组101、扭矩传感器103、踏板旋转传感器104、马达105、操作面板106、太阳能发电机107、及缆线108。此外,电动助力自行车1还具有飞轮及变速器。
电池组101例如包含锂离子二次电池、锂离子聚合物二次电池、镍氢蓄电池等,经由马达驱动控制装置102而对马达105供给电力,当再生时也经由马达驱动控制装置102而利用来自马达105的再生电力进行充电。进而,在电池组101新设置端子,电池组101经由连接于该端子的缆线108而连接于太阳能发电机107。此外,在此处表示了电池组101连接于太阳能发电机107的示例,但也可以连接风力发电机及其它能量采集装置。另外,太阳能发电机107等的设置位置并不限定于货架,也可为其它部位。
扭矩传感器103设置在安装于曲轴的轮上,检测骑乘者对踏板的踏力,并将该检测结果输出到马达驱动控制装置102。另外,踏板旋转传感器104与扭矩传感器103同样地,设置在安装于曲轴的轮上,将与旋转相应的脉冲信号输出到马达驱动控制装置102。
马达105例如为众所周知的三相无刷马达,例如装设在电动助力自行车1的前轮。马达105以使前轮旋转并且转子根据前轮的旋转而旋转的方式,使转子直接或经由减速器等而连结于前轮。进而,马达105具备霍尔元件等旋转传感器,将转子的旋转信息(也就是霍尔信号)输出到马达驱动控制装置102。
操作面板106从使用者受理例如关于助力的有无的指示输入,在有助力的情况下从使用者受理希望助力比等,并将该指示输入等输出到马达驱动控制装置102。另外,操作面板106有时也具有显示利用马达驱动控制装置102进行运算所得的结果即行驶距离、行驶时间、消耗热量、再生电力量等数据的功能。
以下,对本实施方式的电池组101的构成进行说明。
在图2中表示第1实施方式的电池组101的外观。
电池组101在壳体1010中具有:充电端子1011;充电指示按钮1012;LED(LightEmitting Diode,发光二极管)群1013,用来显示充电量;按钮1014,用来以使LED群1013灯亮的方式进行指示;及连接部1015,包含与马达驱动控制装置102的连接端子群。
关于LED群1013,使其按照以下等规则灯亮:例如,在75%以上且100%以下的充电量的情况下使所有LED灯亮,在50%以上且未达75%的充电量的情况下使从下起3个LED灯亮,在25%以上且未达50%的充电量的情况下使从下起2个LED灯亮,在超过5%且未达25%的充电量的情况下使从下起1个LED灯亮,在5%以下的充电量的情况下1个LED都不灯亮。但是,这是一例,由于一直以来一直沿用,所以不再进行说明。
充电端子1011是与缆线108的连接端子,例如也可为Micro USB(UniversalSerial Bus,通用串行总线)端子或Mini USB端子或者USB端子。进而,也可为PoE(Powerover Ethernet,以太网供电)的连接器。进而,也可为商用电源用插座(也就是输出口)。此外,也可为能够进行电力输入的标准下的连接器。在图2的示例中,充电端子1011配置在电池组101的上部,但可对照使用形态配置在任何位置。
图2中虽未示出,但当在电池组101的壳体表面设置充电端子1011时,也可以将防水用盖装在充电端子1011。另外,优选为具备防水功能,以不受雨水等的影响。
另外,也存在用来以使LED群1013灯亮的方式进行指示的按钮1014兼作为充电指示按钮1012的情况。另外,也可以不设置充电指示按钮1012,而是检测缆线108的端子插入或充电电流等而自动地开始充电。
连接部1015的底面例如像图3(a)所示那样具有电流用端子1015a、信号用端子1015b、及接地用端子1015c。信号用端子的数量有时也会更多。
对照于此,电池组101的充电器120像图3(b)所示那样,具有:插头1202,用来连接于商用电源;电流用端子1201a,与电池组101的端子1015a接触;信号用端子1201b,与端子1015b接触;及接地用端子1201c,与端子1015c接触。这种充电器120与以往相同,不再进行说明。另外,在本实施方式中,马达驱动控制装置102也与以往同样地,具有与充电器120相同的端子。
在本实施方式中,可利用这种充电器120对电池组101进行充电,也可以经由充电端子1011利用由太阳能发电机107等发电所得的电力进行充电。尤其是,通过在行驶中利用由太阳能发电机107等发电所得的电力进行充电,能够使电动助力自行车1的行驶距离延长,且尽可能不利用充电器120进行充电地进行助力行驶,由此使用者的方便性提高。
在图4中表示本实施方式的电池组101的功能模块构成例。
本电池组101具有马达驱动控制装置用端子群1015a至1015c、充电端子1011所包含的端子1011a及1011b、电路基板1100、以及电池单元1150。
端子1011a例如为充电电流用端子,端子1011b例如为接地用端子。
电路基板1100是被称为电池组控制基板或BMS(Battery Management System,电池管理系统)基板的基板,且具有控制部1110。控制部1110具有第1控制部1111、开关1112及1113、开关保护控制部1116、开关温度检测元件1117、单元监视部1120、温度侦测部1118、第1电流侦测部1119、电池单元温度检测元件1124、电阻1115、第2控制部1114、第2电流侦测部1121、电力转换部1122、以及电阻1123。
开关1112例如为MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor,金属氧化物半导体场效应晶体管),其源极连接于端子1015a,栅极连接于开关保护控制部1116,漏极连接于作为开关1113的MOSFET的漏极。开关1113例如为MOSFET,其源极连接于电池单元的充放电用端子,漏极连接于开关1112的漏极,栅极连接于开关保护控制部1116。
开关保护控制部1116根据第1控制部1111的指示控制开关1112及1113,而开始或停止马达驱动控制装置的供电及充电。更具体来说,开关保护控制部1116以不发生向电池单元1150过度地充电、从电池单元1150过度地放电、异常温度时的充电或放电的方式,根据由温度侦测部1118侦测出的温度信息、或由第1电流侦测部1119侦测出的电流信息、由单元监视部1120收集到的各单元的电压值等由第1控制部1111收集到的状态,控制开关1112及1113。
温度侦测部1118连接于开关温度检测元件1117及电池单元温度检测元件1124,从它们获取温度信息。开关温度检测元件1117及电池单元温度检测元件1124例如为热敏电阻,由此侦测电池单元1150以及开关1112及1113的各温度。开关温度检测元件1117及电池单元温度检测元件1124并不限于热敏电阻,也可为热电偶或利用红外线侦测等的传感器。也存在开关温度检测为了保护电路、且电池单元温度检测为了保护电池单元而检测各温度的情况。开关温度检测元件1117及电池单元温度检测元件1124分别经由例如热导率高的热传导部件而相对于作为检测对象的开关1112及1113或电池单元1150热接触。
单元监视部1120连接于电池单元1150中的各单元,并检测它们的电压。具体来说,单元监视部1120检测串联连接的各单元的电压,且以串联连接的单元的电压平衡不崩坏的方式对各个单元进行放电控制,而调整电压平衡。
第1电流侦测部1119连接于电阻1115,侦测马达驱动控制装置102的充电及放电电流。例如,也可以根据像电阻1115那样直接连接于电流路径的电阻的电压降的值来计算电流值。电流的侦测方法并不限定于此,也可以使用霍尔传感器等各种电流侦测方法。
第2电流侦测部1121连接于电阻1123,侦测从充电端子1011流向电池单元1150的电流。例如,也可以根据像电阻1123那样直接连接于电流路径的电阻的电压降的值来计算电流的值。电流的侦测方法并不限定于此,可使用霍尔传感器等各种电流侦测方法。此外,第2电流侦测部1121不仅侦测流向电池单元1150的电流,而且也侦测来自电池单元1150的电流。另外,也可以将由第2电流侦测部1121侦测出的电流的值也输出到第2控制部1114。
电力转换部1122连接于电池单元1150,根据来自第2控制部1114的指示,利用来自充电端子1011的电流向电池单元1150进行充电。作为电路方式,可采用升压、回扫、半桥、全桥等各种形式,此处不特别指定。另外,电力转换部1122还具有在电路停止状态下停止对电池单元1150充电的电路保护功能。
第1控制部1111从单元监视部1120、温度侦测部1118、第1电流侦测部1119及第2电流侦测部1121获取各种信息,对开关保护控制部1116指示充放电的停止、或对来自充电端子1011的电流加以限制。具体来说,第1控制部1111对第2控制部1114通知来自充电端子1011的充电电流或充电电力的限制,而使第2控制部1114控制电力转换部1122。
另外,第1控制部1111根据从单元监视部1120、温度侦测部1118、第1电流侦测部1119及第2电流侦测部1121获取的信息及使用历史,算出电池余量、劣化状态等,并经由例如端子1015b等通过通信而传递到马达驱动控制装置102。进而,第1控制部1111将从单元监视部1120、温度侦测部1118、第1电流侦测部1119及第2电流侦测部1121获取的信息传递到马达驱动控制装置102,马达驱动控制装置102基于接收到的信息,以不变成像电池单元1150发生异常那样的状态的方式,恰当地进行与针对电池组101的充放电相关的控制。但是,在需要调整来自电池单元1150的放电电流或流向电池单元1150的充电电流的情况下,第1控制部1111单独地、或第1控制部1111与马达驱动控制装置102联合地控制放电电流或充电电流。在以下的说明中,设为由第1控制部1111进行控制而进行说明。
进而,第2控制部1114连接于第1控制部1111及电力转换部1122,根据来自第1控制部1111的指示,为了从充电端子1011对电池单元1150充电,而控制电力转换部1122。具体来说,第2控制部1114根据例如充电指示按钮1012被按下、或者根据检测出缆线108的端子插入或充电电流等的情况,按照从第1控制部1111指示的电力限制值等,控制从充电端子1011充电的电力。
此外,在按钮1014被按下的情况下,第1控制部1111确认电池单元1150的充电量,根据充电量而控制LED群1013的灯亮,由于这是与以往相同的功能,所以不再叙述。
此外,表示了第1控制部1111及第2控制部1114被分开的示例,但也存在它们成为一体的情况。进而,表示了电路基板1100为1个的示例,但也存在分为多个基板的情况。
[充电控制的第1例]
接下来,使用图5及图6说明对电池单元1150的充电控制的第1例。在第1例中,表示以通过再生进行的充电优先的示例。也就是说,对马达105的再生电流经由端子1015a而从马达驱动控制装置102流过来,且以利用该再生电流进行的充电优先的示例进行说明。
在图5中,横轴表示来自马达驱动控制装置用端子1015a的充电电流或充电电力,纵轴表示充电电流或充电电力。也就是说,像直线a所示那样,在来自马达驱动控制装置用端子1015a的充电电流Ic1或充电电力Pc1从0变化到对电池单元1150的充电限制值(充电电流的限制值Ic limit或充电电力的限制值Pc limit)为止的情况下,第2控制部1114的充电电流Ic2或充电电力Pc2被控制在直线b以下的范围。更具体来说,可表示如下。
Ic2≤Ic limit-Ic1(1)
Pc2≤Pc limit-Pc1(2)
在这种情况下,例如,第1控制部1111基于来自第1电流侦测部1119的信号,侦测Ic1或Pc1(图6:步骤S1)。另一方面,第2控制部1114从第1控制部1111接收Ic1或Pc1的通知、或者(1)或(2)式的右边的值的通知,而控制电力转换部1122,使充电电流Ic2或充电电力Pc2满足关系式(1)或(2)。
更具体来说,如果来自充电端子1011的输入电流或输入电力原本为Ic limit-Ic1以下或Pc limit-Pc1(基于利用再生所得的充电电流或充电电力的值)以下(步骤S3:是(Yes)路径),那么第2控制部1114使电力转换部1122以来自充电端子1011的输入电流或输入电力对电池单元1150进行充电(步骤S5)。另一方面,在来自充电端子1011的输入电流或输入电力超过Ic limit-Ic1的情况下或超过Pc limit-Pc1的情况下(步骤S3:否(No)路径),第2控制部1114利用电力转换部1122,以满足关系式(1)或(2)的方式限制充电电流Ic2或充电电力Pc2(步骤S7)。在后者的情况下,也存在以小于Ic limit-Ic1的方式、或以小于Pc limit-Pc1的方式,对输入电流或输入电力限制充电电流Ic2或充电电力Pc2的情况。
由于在进行再生的情况下,再生制动器发挥作用,所以如果利用再生所得的充电电流或充电电力被限制,那么再生制动器的效力会发生变化。这呈现为制动力的变化,对使用者来说变为骑乘感变化,所以存在不良的情况。如果像本例那样优先利用再生进行充电,那么将能够避免这种事态。
即使像上文也叙述过的那样优先利用再生进行充电,也存在来自充电端子1011的输入电流或输入电力未被限制的状态。例如,在太阳能发电机107等的发电能力低的情况下,除了利用再生所得的充电电流或充电电力接近于充电限制值的状态以外,也存在来自充电端子1011的输入电流或输入电力几乎不被限制地用于充电的情况。
另一方面,当使用再生能力低的马达105时,也存在如下情况:使来自充电端子1011的充电电流或充电电力优先并视需要限制利用再生的充电,能进行更多的充电。
进而,也可以根据来自马达驱动控制装置102的输入电流限制利用再生所得的充电电流或充电电力。
也就是说,通常以如下不等式成立的方式进行控制。
Ic2+Ic1≤Ic limit
Pc2+Pc1≤Pc limit
[充电控制的第2例]
一般来说,对电池单元1150的充电电流的限制值根据温度而变化。将其一例示于图7A。在图7A的示例中,横轴表示电池单元1150的温度τ[℃],纵轴表示充电电流的限制值Ic limit。像这样,充电电流的限制值Ic limit根据电池单元1150的温度τ而变化,例如当未达τ2时,变为未达最大电流Imax
另外,对电池单元1150的充电电流的限制值还根据电池电压而变化。将其一例示于图7B。在图7B的示例中,横轴表示电池电压[V],纵轴表示充电电流的限制值Ic limit。像这样,充电电流的限制值Ic limit根据电池单元1150的电池电压而变化,例如当超过V1时,变为未达最大电流Imax
因此,在本例中,利用相对于最大电流Imax或根据最大电流Imax考虑各种容限而决定的基准电流Iref的比率,控制来自马达驱动控制装置用端子1015a的充电电流Ic1及来自充电端子1011的充电电流Ic2
具体来说,例如第1控制部1111基于来自第1电流侦测部1119的信号,侦测再生电流(图8:步骤S11)。然后,第1控制部1111根据温度及电池电压决定最大电流Imax或基准电流Iref的值,算出利用再生所得的充电电流Ic1的比率Rc1(步骤S13)。也就是说,如果利用再生所得的输入电流为最大电流Imax或基准电流Iref的值以下,那么根据再生电流算出比率Rc1。另一方面,在再生电流超过最大电流Imax或基准电流Iref的值的情况下,比率Rc1变为1,第1控制部1111将利用再生所得的充电电流Ic1限制为最大电流Imax或基准电流Iref的值。也存在如下情况:视需要将比率Rc1设定为小于1的指定值,将充电电流Ic1限制为通过指定值×最大电流Imax或基准电流Iref的值而获得的电流的值。
另外,第1控制部1111将最大电流Imax或基准电流Iref的值、及比率Rc1输出到第2控制部1114。
另一方面,第2控制部1114以满足以下关系式的方式决定第2控制部1114的充电电流Ic2相对于最大电流Imax或基准电流Iref的值的比率Rc2(步骤S15)。
Rc2≤Rref-Rc1(3)
基准值Rref典型的是“1”,但也存在进而考虑容限而设定0以上且1以下的实数的情况。
也就是说,像图9所示那样,在利用再生所得的充电电流Ic1的比率Rc1像直线c那样从0变化到基准值Rref的情况下,以成为直线d以下的范围的值的方式决定充电电流Ic2的比率Rc2
如果已决定Rc2,那么第2控制部1114通过使最大电流Imax或基准电流Iref乘以Rc2,而决定实际的充电电流Ic2(步骤S17)。关于步骤S15及S17,也可以由第1控制部1111实施并通知给第2控制部1114。进行这种运算之后,在来自充电端子1011的输入电流超过充电电流Ic2的情况下(步骤S19:否路径),第2控制部1114使电力转换部1122以变为充电电流Ic2以下的方式限制性地进行充电(步骤S23),在来自充电端子1011的输入电流为充电电流Ic2以下的情况下(步骤S19:是路径),第2控制部1114使电力转换部1122直接以输入电流进行充电(步骤S21)。
通过以这种方式进行控制,而进行与电池单元1150的状态相应的恰当的充电。
此外,上文中对电流进行了说明,但也可以同样地对电力进行控制。
进而,虽然优先利用再生进行充电,但在使用再生能力低的马达105的情况下,也可以优先以来自充电端子1011的输入电流进行充电。
也就是说,如果一般化,那么以如下不等式成立的方式进行控制。
Rc2+Rc1≤Rref
[充电控制的第3例]
在第2例中,未考虑电力转换部1122等的能力。然而,在处理大电流或大电力的情况下,必须使用成本高的零件等。
因此,在第3例中,考虑重视成本而第2控制部1114的充电电流Ic2有限制的情况。例如,设为对第2控制部1114等设定充电电流限制值Ic2 limit
在这种情况下,如果通过使最大电流Imax或基准电流Iref乘以Rc2而获得的充电电流Ic2为充电电流限制值Ic2 limit以下,那么与第2例相同。
另一方面,在充电电流Ic2超过充电电流限制值Ic2 limit的情况下,充电电流Ic2成为充电电流限制值Ic2 limit
为了简化说明,设想温度或电池电压固定且最大电流Imax或基准电流Iref不变的状态。在这种前提下,使用图10说明利用再生所得的充电电流Ic1与充电电流Ic2的关系。
在图10中,横轴表示来自马达驱动控制装置用端子1015a的充电电流(再生电流),纵轴表示充电电流。也就是说,像直线a所示那样,在来自马达驱动控制装置用端子1015a的充电电流Ic1从0变化到对电池单元1150的充电限制值(充电电流的限制值Ic limit)的情况下,第2控制部1114的充电电流Ic2被控制为线e以下的范围。更具体来说,可表示如下。
Ic2≤Ic limit-Ic1IF Ic2≤Ic2 limit(4)
Ic2≤Ic2 limit IF Ic2>Ic2 limit(5)
在图10中,(4)式是以区间E1表示,(5)式是以区间E2表示。
在该情况下,在图10中,单点链线f以上且充电限制值以下的区域虽然能够充电但仍为无法充电的区域,这是因为以成本优先。
此外,上文中表示了设定针对电流的限制的示例,但也可以针对电力设定限制。
进而,也可以像第2例那样,使相对于最大电流Imax或基准电流Iref的值的比率像图10所示那样变化。也就是说,不管在怎样的电池状态下,原则上都将第2控制部1114的充电电流Ic2限制为最大电流Imax或基准电流Iref的值的(γ×100)%。如果利用再生所得的充电电流Ic1的比率超过最大电流Imax或基准电流Iref的值的(1-γ)%,那么以超过的程度使充电电流Ic2的比率下降。
进而,虽然优先利用再生进行充电,但在使用再生能力低的马达105的情况下,也可以优先以来自充电端子1011的输入电流进行充电。
[充电控制的第4例]
在本例中表示进行更简单的控制的示例。在图7A中,当温度未达τ2时,充电电流的限制值Ic limit未达最大电流Imax。同样地,在图7B中,如果电池电压超过V1,那么充电电流的限制值Ic limit变为未达最大电流Imax
因此,在本例中,像图11所示那样,在这种充电电流有限制(如果并非未达最大电流Imax便无法充电)的状态下,不从充电端子1011进行充电,而是在由电池状态决定的充电电流Ic limit下利用再生电流进行充电。这样一来,控制变得简单。
进而,在充电电流无限制(能以最大电流进行充电)的状态下,未检测出来自充电端子1011的输入电流的情况下或不从充电端子1011进行充电的情况下,将利用再生所得的充电电流Ic1的上限值设定为Imax。也就是说,仅以再生电流进行充电。
另一方面,在检测出来自充电端子1011的输入电流的情况下或从充电端子1011进行充电的情况下,将利用再生所得的充电电流Ic1的上限值设定为使Imax乘以系数α(超过0且未达1)所得的值。也就是说,在来自马达驱动控制装置102的再生电流超过Imax×α的情况下,充电电流Ic1被限制为Imax×α。另外,将第2控制部1114的充电电流Ic2的上限值设定为Imax×(1-α)。也就是说,在来自充电端子1011的输入电流超过Imax×(1-α)的情况下,充电电流Ic2被限制为Imax×(1-α)。
通过像这样恰当地设定α,可谋求恰当的兼顾利用再生的充电、与利用来自充电端子1011的输入电流的充电。进而,由于为通过简单的情况分类而进行的控制,所以能够降低控制部1110的成本。
更具体来说,第1控制部1111基于从单元监视部1120及温度侦测部1118等获取的信息,检测电池单元1150的状态(图12:步骤S31),并指定与电池单元1150的状态相应的充电电流的限制值Ic limit
如果充电电流的限制值Ic limit未达最大电流Imax(步骤S33:是路径),那么第1控制部1111对第2控制部1114通知不可充电,并且以与电池单元1150的状态相应的充电电流的限制值Ic limit以下执行利用再生的充电(步骤S35)。也就是说,如果再生电流为与电池单元1150的状态相应的充电电流的限制值Ic limit以下,那么以该再生电流进行充电,如果再生电流超过与电池单元1150的状态相应的充电电流的限制值Ic limit,那么限制为与电池单元1150的状态相应的充电电流的限制值Ic limit而进行充电。
第2控制部1114根据不可充电的通知,对电力转换部1122进行指示,切断来自充电端子1011的输入电流,而不进行充电(步骤S37)。
另一方面,如果充电电流的限制值Ic limit为最大电流Imax(步骤S33:否路径),那么第1控制部1111利用第2电流侦测部1121检查来自充电端子1011的输入电流(步骤S39)。如果无法检测来自充电端子1011的输入电流(步骤S41:否路径),那么第1控制部1111执行利用再生的充电直到最大电流Imax为止(步骤S45)。像这样只进行利用再生的充电。
另一方面,在能够检测来自充电端子1011的输入电流的情况下(步骤S41:是路径),第1控制部1111对第2控制部1114通知最大电流Imax×(1-α),据此,第2控制部1114使电力转换部1122以来自充电端子1011的输入电流进行充电直到最大电流Imax×(1-α)为止(步骤S43)。也就是说,如果来自充电端子1011的输入电流为最大电流Imax×(1-α)以下,那么以该输入电流进行充电,如果该输入电流超过最大电流Imax×(1-α),那么将该输入电流限制为最大电流Imax×(1-α)而进行充电。
另外,第1控制部1111执行利用再生的充电直到最大电流Imax×α为止(步骤S47)。也就是说,如果再生电流为最大电流Imax×α以下,那么以该再生电流进行充电,在再生电流超过最大电流Imax×α的情况下,将该再生电流限制至最大电流Imax×α而进行充电。此外,也可以不乘以像α那样的系数,而是采用从最大值减去系数值所得的值为利用再生电流的充电电流的上限值,采用系数值为第2控制部1114的充电电流的上限值。
这样一来,可由再生电流与来自充电端子1011的输入电流分担充电。另外,控制简单,且能够通过恰当地设定α来降低电力转换部1122等中所使用的零件等的成本。
本实施方式也可以不以电流为基准进行控制,而是以电力为基准进行控制。
此外,也可以并非采用最大电流,而是采用相对于最大电流考虑指定的容限等所得的电流值。
[实施方式2]
在第1实施方式中,表示了在电池组101设置充电端子的示例,但在本实施方式中,表示设置输出端子的示例。
在图13中表示本实施方式的电动助力自行车1b的外观。
电动助力自行车1b具有马达驱动控制装置102、电池组101b、扭矩传感器103、踏板旋转传感器104、马达105、操作面板106、进行电力消耗或充电的设备109、及缆线108。
电池组101b例如包含锂离子二次电池、锂离子聚合物二次电池、镍氢蓄电池等,经由马达驱动控制装置102而对马达105供给电力,在再生时也经由马达驱动控制装置102而利用来自马达105的再生电力进行充电。进而,在电池组101b新设置输出端子,电池组101b经由连接于该输出端子的缆线108而连接于设备109。
设备109除了为像个人计算机等那样的信息处理装置、包含智能手机的移动通信端末以外,还为灯、冰箱、保温装置、保湿装置、及其它在电动助力自行车1b行驶中消耗电力的设备。但是,即使是在电动助力自行车1b停车中消耗电力的设备,也能连接于电池组101b。例如在灾害时及其它时间,如果能够从电池组101b接收电力供给则有用的情况较多。
由于除了设备109及电池组101b以外的构成要素与第1实施方式相同,所以省略说明。
在图14中表示本实施方式的电池组101b的外观。
电池组101b在壳体1010b具有:输出端子1016;输出指示按钮1017;LED群1013,用来显示充电量;按钮1014,用来以使LED群1013灯亮的方式进行指示;及连接部1015,包含与马达驱动控制装置102的连接端子群。
LED群1013及按钮1014与第1实施方式相同。
输出端子1016是与缆线108的连接端子,也可为例如USB端子或USB-PD(PowerDelivery,功率输出)端子或其它USB端子。进而,也可为PoE(Power over Ethernet,以太网供电)的连接器。此外,也可为能够进行电力输出的标准下的连接器。在图14的示例中,输出端子1016配置在电池组101b的上部,但可对照使用形态而配置于任何位置。
在图14中虽未示出,但也可以将防水用盖装在输出端子1016。另外,优选为具备防水功能,以不受雨水等的影响。
另外,也存在用来以使LED群1013灯亮的方式进行指示的按钮1014兼作为输出指示按钮1017的情况。另外,也可以不设置输出指示按钮1017,而是检测缆线端子的插入等而自动地开始输出。
连接部1015与第1实施方式相同。
在本实施方式中,例如在电动助力自行车1b行驶中,为了助力马达105的驱动而使用充电到电池组101b中的电力,并且对设备109也使用充电到电池组101b中的电力。由此提高使用者的方便性。但是,虽然在像停车中那样不会为了驱动马达105而使用电力的情况下不存在问题,但如果在行驶中,那么因与用于马达105的驱动的电力的关系,而要求恰当地控制用于设备109的电力。
在图15中表示本实施方式的电池组101b的功能模块构成例。
本实施方式的电池组101b具有马达驱动控制装置用端子群1015a至1015c、输出端子1016所包含的端子1016a及1016b、电路基板1100b、及电池单元1150。
端子1016a例如为输出电流用端子,端子1016b例如为接地用端子。
电路基板1100b是被称为电池组控制基板或BMS(Battery Management System,电池管理系统)基板的基板,且具有控制部1110b。控制部1110b具有第1控制部1111b、开关1112及1113、开关保护控制部1116、开关温度检测元件1117、单元监视部1120、温度侦测部1118、第1电流侦测部1119、电池单元温度检测元件1124、电阻1115、第2控制部1114b、第2电流侦测部1121、电力转换部1122b、及电阻1123。
开关1112及开关1113、开关保护控制部1116、单元监视部1120、温度侦测部1118、开关温度检测元件1117、电池单元温度检测元件1124、第1电流侦测部1119、第2电流侦测部1121以及电阻1115与第1实施方式相同。
电力转换部1122b连接于电池单元1150,根据来自第2控制部1114b的指示对输出端子1016进行放电。电路方式可采用升压、回扫、半桥、全桥等各种形式,此处不特别指定。另外,电力转换部1122b还具有在电路停止状态下停止从电池单元1150的输出的电路保护功能。
另外,第1控制部1111b从单元监视部1120、温度侦测部1118、第1电流侦测部1119及第2电流侦测部1121获取各种信息,指示利用开关保护控制部1116进行的充放电的停止、或者对朝向输出端子1016的输出电流加以限制。具体来说,第1控制部1111b对第2控制部1114b通知输出端子1016的放电电流或放电电力的限制,而使第2控制部1114b控制电力转换部1122b。其它功能与第1实施方式的第1控制部1111相同。
进而,第2控制部1114b连接于第1控制部1111b及电力转换部1122b,根据来自第1控制部1111b的指示,为了从输出端子1016输出电力,而控制电力转换部1122b。具体来说,第2控制部1114b根据例如输出指示按钮1017被按下、或者根据检测出缆线108的端子插入或输出电流等的情况,按照从第1控制部1111b指示的电力限制值等,控制从输出端子1016输出的电力。
此外,表示了第1控制部1111b与第2控制部1114b被分开的示例,但也存在它们成为一体的情况。进而,表示了电路基板1100b为1个的示例,但也存在分为多个基板的情况。
进而,也存在充电端子1011与输出端子1016相同的情况。
[放电控制的第1例]
接下来,使用图16A说明从电池单元1150的放电控制的第1例。在第1例中,表示优先进行对马达105的电力供给的示例。也就是说,使用图16A说明经由端子1015a而对马达驱动控制装置102流通用来驱动马达105的电流,且优先进行用来驱动该马达105的电力供给的示例。
在图16A中,横轴表示对马达驱动控制装置用端子1015a的输出电流或输出电力,纵轴表示输出电流或输出电力。也就是说,像直线g所示那样,在对马达驱动控制装置用端子1015a的输出电流Io1或输出电力Po1从0变化到电池单元1150的输出限制值(输出电流的限制值Io limit或输出电力的限制值Po limit)的情况下,第2控制部1114b的输出电流Io2或输出电力Po2被控制为直线h以下的范围。更具体来说,可表示如下。
Io2≤Io limit-Io1(6)
Po2≤Po limit-Po1(7)
在这种情况下,例如,第1控制部1111b根据来自第1电流侦测部1119的信号侦测Io1或Po1(图16B:步骤S501)。另一方面,从第1控制部1111b接收Io1或Po1的通知、或者(6)或(7)式的右边的值的通知,而第2控制部1114b以满足关系式(6)或(7)的方式控制对输出端子1016的输出电流Io2或输出电力Po2(步骤S503)。
以输出电流Io2或输出电力Po2成为Io limit-Io1或Po limit-Po1以下的方式,第2控制部1114b控制电力转换部1122b而使电池单元1150进行放电。在超过Io limit-Io1或Po limit-Po1而另一设备109要求电流或电力的情况下,第2控制部1114b将输出电流Io2或输出电力Po2限制为Io limit-Io1以下或Po limit-Po1以下。
当电动助力自行车1b在行驶中时,如果像马达驱动控制装置102的控制那样不以驱动马达105的方式进行电力供给,那么无法获得恰当的扭矩。由于这被使用者感知为助力不足等,所以存在不良的情况。通过像本例那样优先进行对马达驱动控制装置102的输出,可避免这种事态。
此外,也存在如下情况:因各种理由而根据基于马达驱动控制装置102的控制所要求的电流或电力,来限制对马达驱动控制装置102的输出电流或输出电力。
另外,也存在根据设备109的性质而肯定比马达驱动更优先地进行电力供给的情况。例如,也存在设备109为了保温或保湿而必须维持某种程度的电力供给的情况。
鉴于这种事态,通常以如下不等式成立的方式进行控制。
Io2+Io1≤Io limit
Po2+Po1≤Po limit
[放电控制的第2例]
一般来说,对电池单元1150的放电电流的限制值根据温度而变化。将其一例示于图17A。在图17A的示例中,横轴表示电池单元1150的温度τ[℃],纵轴表示放电电流的限制值Io limit。像这样,放电电流的限制值Io limit根据电池单元1150的温度τ而变化,例如当温度未达τ4时,变为未达最大电流Imax2
另外,对电池单元1150的放电电流的限制值还根据电池电压而变化。将其一例示于图17B。在图17B的示例中,横轴表示电池电压[V],纵轴表示放电电流的限制值Io limit。像这样,放电电流的限制值Io limit根据电池单元1150的电池电压而变化,例如当电池电压未达V4时,变为未达最大电流Imax2
因此,在本例中,利用相对于最大电流Imax2或根据最大电流Imax2考虑各种容限而决定的基准电流Iref2的比率,控制对马达驱动控制装置用端子1015a的输出电流Io1及对输出端子1016的输出电流Io2
具体来说,例如第1控制部1111b基于来自第1电流侦测部1119的信号,侦测用于马达驱动的输出电流(图18:步骤S101)。然后,第1控制部1111b根据温度及电池电压决定最大电流Imax2或基准电流Iref2的值,算出用于马达驱动的输出电流Io1的比率Ro1(步骤S103)。
也就是说,如果用于马达驱动的输出电流为最大电流Imax2或基准电流Iref2的值以下,那么根据用于马达驱动的输出电流算出比率Ro1。如果用于马达驱动的输出电流达到最大电流Imax2或基准电流Iref2的值,那么比率Ro1成为1,例如第1控制部1111b以不对马达驱动控制装置102流通比最大电流Imax2或基准电流Iref2多的电流的方式进行限制。也存在如下情况:视需要将比率Ro1设定为小于1的指定值,将用于马达驱动的输出电流Io1限制为通过指定值×最大电流Imax2或基准电流Iref2的值而获得的电流。
另外,第1控制部1111b将最大电流Imax2或基准电流Iref2的值、及比率Ro1输出到第2控制部1114b。
另一方面,第2控制部1114b以满足以下关系式的方式决定对输出端子1016的输出电流Io2相对于最大电流Imax2或基准电流Iref2的值的比率Ro2(步骤S105)。
Ro2≤Rref2-Ro1(8)
基准值Rref2典型的是“1”,但也存在进而考虑容限而设定0以上且1以下的实数的情况。
也就是说,像图19所示那样,在用于马达驱动的输出电流Io1的比率Ro1像直线j那样从0变化到基准值Rref2的情况下,以成为直线k以下的范围的值的方式决定对输出端子1016的输出电流Io2的比率Ro2
如果已决定Ro2,那么第2控制部1114b通过使最大电流Imax2或基准电流Iref2乘以Ro2,而决定输出电流Io2(步骤S107)。此外,也可以由第1控制部1111b执行步骤S105及S107的运算,并将输出电流Io2输出到第2控制部1114b。第2控制部1114b以成为通过这种运算而获得的输出电流Io2以下的方式,控制供给电流(步骤S109)。
通过以这种方式进行控制,而进行与电池单元1150的状态相应的恰当的电力供给。
此外,上文中对电流进行了说明,但也可以同样地对电力进行控制。
进而,也存在根据设备109的性质,应优先进行对设备109的电力供给的情况。因此,如果一般化,那么以如下不等式成立的方式进行控制。
Ro2+Ro1≤Rref2
[放电控制的第3例]
在第2例中,未考虑电力转换部1122b等的能力。然而,在处理大电流或大电力的情况下,必须使用成本高的零件等。
因此,在第3例中,考虑重视成本而第2控制部1114b的输出电流Io2有限制的情况。例如,设为对第2控制部1114b设定输出电流限制值Io2limit
在这种情况下,如果通过使最大电流Imax2或基准电流Iref2乘以Ro2而获得的输出电流Io2为输出电流限制值Io2limit以下,那么与第2例相同。
另一方面,在输出电流Io2超过输出电流限制值Io2limit的情况下,实际的输出电流Io2成为输出电流限制值Io2limit
为了简化说明,设想温度或电池电压固定且最大电流Imax2或基准电流Iref2不变的状态。在这种前提下,使用图20说明用于马达驱动的输出电流Io1、与输出电流Io2的关系。
在图20中,横轴表示用于马达驱动的输出电流,纵轴表示输出电流。也就是说,像直线g所示那样,在用于马达驱动的输出电流Io1从0变化到电池单元1150的输出限制值(输出电流的限制值Io limit)的情况下,第2控制部1114b的输出电流Io2被控制为线m以下的范围。更具体来说,可表示如下。
Io2≤Io limit-Io1IF Io2≤Io2limit(9)
Io2≤Io2limit IF Io2>Io2limit(10)
在图20中,(9)式是以区间M1表示,(10)式是以区间M2表示。
在该情况下,在图20中,单点链线n以上且输出限制值以下的区域虽然能够输出但仍为无法输出的区域,这是由于以成本优先。
此外,上文中表示了设定针对电流的限制的示例,但也可以针对电力设定限制。
进而,也可以像第2例那样,使相对于最大电流Imax2或基准电流Iref2的值的比率像图20所示那样变化。也就是说,不管在怎样的电池状态下,原则上都将对输出端子1016的输出电流Io2限制为最大电流Imax2或基准电流Iref2的值的(γ×100)%。如果用于马达驱动的输出电流Io1的比率超过最大电流Imax2或基准电流Iref2的值的(1-γ)%,那么以超过的程度降低输出电流Io2的比率。
进而,虽优先进行用于马达驱动的输出,但在存在应优先进行对设备109的输出的事由的情况下,也可以优先进行对输出端子1016的输出而进行放电。
[放电控制的第4例]
在本例中表示进行更简单的控制的示例。在图17A中,当温度未达τ4时,输出电流的限制值Io limit未达最大电流Imax2。同样地,在图17B中,当电池电压未达V4时,输出电流的限制值Io limit未达最大电流Imax2
因此,在本例中,像图21所示那样,在这种输出电流有限制(如果并非未达最大电流Imax2便无法输出)的状态下,不从输出端子1016进行输出,而是以由电池状态决定的输出电流Io limit进行用于马达驱动的输出。这样一来,控制变得简单。
进而,在输出电流无限制(能以最大电流进行输出)的状态下,在未要求来自输出端子1016的输出的情况下或不从输出端子1016输出的情况下,将用于马达驱动的输出电流Io1的上限值设定为Imax2。也就是说,只对马达驱动控制装置102进行输出。
另一方面,在要求从输出端子1016输出的情况下,将用于马达驱动的输出电流Io1的上限值设定为使Imax2乘以系数β(超过0且未达1)所得的值。也就是说,以对马达驱动控制装置102的输出电流变为Imax2×β以下的方式进行限制。另外,将对输出端子1016的输出电流Io2的上限值设定为Imax2×(1-β)。也就是说,对输出端子1016的输出电流被限制为Imax2×(1-β)以下。
通过像这样恰当地设定β,可谋求恰当地兼顾用于马达驱动的输出与对输出端子1016的输出。进而,由于为通过简单的情况分类而进行的控制,所以能降低控制部1110b的成本。
更具体来说,第1控制部1111b基于从单元监视部1120及温度侦测部1118等获取的信息,检测电池单元1150的状态(图22:步骤S131),指定与电池单元1150的状态相应的输出电流的限制值Io limit
如果输出电流的限制值Io limit未达最大电流Imax2(步骤S133:是路径),那么第1控制部1111b对第2控制部1114b通知不可输出,并且以与电池单元1150的状态相应的输出电流的限制值Io limit以下执行用于马达驱动的输出(步骤S135)。也就是说,将用于马达驱动的输出电流的电流供给限制为与电池单元1150的状态相应的输出电流的限制值Io limit以下。
第2控制部1114b根据不可输出的通知,对电力转换部1122b进行指示,切断对输出端子1016的输出电流,而不进行输出(步骤S137)。
另一方面,如果输出电流的限制值Io limit为最大电流Imax2(步骤S133:否路径),那么第1控制部1111b利用第2电流侦测部1121检查输出端子1016(步骤S139)。如果无法检测连接于输出端子1016的另一设备109(步骤S141:否路径),那么第1控制部1111b执行用于马达驱动的输出直到最大电流Imax2为止(步骤S145)。像这样只进行用于马达驱动的输出。
另一方面,在能够检测连接于输出端子1016的另一设备109的情况下(步骤S141:是路径),第1控制部1111b对第2控制部1114b通知最大电流Imax2×(1-β),据此,第2控制部1114b使电力转换部1122b进行对输出端子1016的输出直到最大电流Imax2×(1-β)为止(步骤S143)。也就是说,以对输出端子1016的输出电流成为最大电流Imax2×(1-β)以下的方式进行输出。
另外,第1控制部1111b执行用于马达驱动的输出直到最大电流Imax2×β为止(步骤S147)。也就是说,以用于马达驱动的输出电流成为最大电流Imax2×β以下的方式进行输出。
这样一来,能够恰当地分为用于马达驱动的输出电流及对输出端子1016的输出电流。另外,控制简单,且能够通过恰当地设定β来降低用于电力转换部1122b的零件等的成本。此外,也可以不乘以像β那样的系数,而是采用从最大值减去系数值所得的值为用于马达驱动的输出电流的上限值,采用系数值为对输出端子1016的输出电流的上限值。
本实施方式也可以并非以电流为基准进行控制,而是以电力为基准进行控制。
此外,也可以并非采用最大电流,而是采用相对于最大电流考虑指定的容限等所得的电流值。
[实施方式3]
在上文中所述的第1实施方式及第2实施方式中,着眼于电池本来的功能即充电及放电的控制,但在设置按照例如USB等能够通信的标准的端子的情况下,能够进行外部装置与电池组的数据通信。
例如,在将第1实施方式与第2实施方式合并安装之后,使追加的端子包含数据通信用端子。
在图23中表示本实施方式的电池组101c的功能模块图。在本实施方式中,在电池组101c追加充电及输出用端子1018,该端子1018中包含充电电流或输出电流用端子1018a、对于流通充电电流及输出电流的电线的接地用端子1018b、数据通信用端子1018c、以及对于数据通信用电线的接地用端子1018d。
本实施方式的电路基板1100c包含控制部1110c,该控制部1110c具有第1控制部1111c、开关1112及1113、开关保护控制部1116、开关温度检测元件1117、单元监视部1120、温度侦测部1118、第1电流侦测部1119、电池单元温度检测元件1124、电阻1115、第2控制部1114c、第2电流侦测部1121、电力转换部1122c、电阻1123、及通信部1125。
开关1112及开关1113、开关保护控制部1116、单元监视部1120、温度侦测部1118、开关温度检测元件1117、电池单元温度检测元件1124、第1电流侦测部1119、第2电流侦测部1121以及电阻1115与第1实施方式相同。
第2控制部1114c及电力转换部1122c具有第1实施方式及第2实施方式的功能。
通信部1125连接于第1控制部1111c以及端子1018c及1018d,执行连接于端子1018的外部装置与第1控制部1111c之间的通信相关的处理。
例如,如果以个人计算机或智能手机等作为外部装置,并经由缆线而连接于端子1018,那么第1控制部1111c从单元监视部1120、温度侦测部1118、第1电流侦测部1119及第2电流侦测部1121等收集应输出到外部装置的数据、例如各种温度、电压、电流、电力、电池单元余量等各种信息。作为本实施方式中特征性的数据,有经由端子1018而充电的电流量或电力量、及经由端子1018而输出的电流量或电力量。例如,如果利用第2电流侦测部1121等检测出外部装置连接于端子1018,那么第1控制部1111c使通信部1125确立与连接于端子1018的外部装置的连接。另外,外部装置将数据输出要求经由端子1018而输入到通信部1125,据此,通信部1125将数据输出要求输出到第1控制部1111c。第1控制部1111c只在接收到数据输出要求时,将与要求相关的数据经由通信部1125输出到外部装置。这样一来,能够降低因始终输出数据而消耗的电力。
另外,在马达驱动控制装置102具有基于来自马达105的旋转传感器的信号等算出行驶距离、或者基于扭矩传感器103或踏板旋转传感器104的信号等算出消耗热量的功能的情况下,将这种数据经由第1控制部1111c、通信部1125及端子1018而输出到外部装置。
在外部装置中安装着例如电池组101c用驱动器及应用程序,例如利用应用程序将从电池组101c获得的数据显示在显示装置。如上所述,将经由端子1018而充电的电流量或电力量、经由端子1018而输出的电流量或电力量、行驶距离、消耗热量、电池余量(充电量)等显示在显示装置。
这样一来,能对使用者提示比利用通常搭载于电动助力自行车1的操作面板106所输出的数据更多种的数据。
此外,相反,通过从例如个人计算机经由端子1018而输入控制部1110c或马达驱动控制装置102所包含的程序的更新数据,并进行程序的更新处理,而能够更恰当地利用程序执行处理。另外,也存在还能进行功能扩张的情况。此外,也可以进行设定数据的更新。
另外,就安全的观点来说,也可以设为像只在连接着指定设备的情况下能够进行数据通信那样的形式、或像在进行一般的密码验证之后能够进行数据通信那样的形式,或者采用像只在另外插入了钥匙的情况下能够进行数据通信那样的形式。
[实施方式4]
也可以通过在电池组设置多个充电端子,而并行地进行充电,或者通过设置多个输出端子,而对多个设备进行电力输出。
例如,也可以像图24所示那样,在电池组101d设置充电端子1011X及1011Y,并且设置输出端子1016X及1016Y。数量并不限定于2个,也可以设置更多的端子。也可以只设置多个充电端子、或者只设置多个输出端子。进而,也可以设置多个像第3实施方式那样的能够进行充电及输出这两者那样的端子。
在经由单点链线以及记号PQS及T而连接的图25A及图25B中表示图24所示的电池组101d的功能模块图。
本实施方式的电池组101d具有马达驱动控制装置用端子群1015a至1015c、充电端子1011X及1011Y、输出端子1016X及1016Y、电路基板1100e、以及电池单元1150。
电路基板1100e具有控制部1110e,控制部1110e具有第1控制部1111e、开关1112及1113、开关保护控制部1116、开关温度检测元件1117、单元监视部1120、温度侦测部1118、第1电流侦测部1119、电池单元温度检测元件1124、电阻1115、第2控制部1114e、第2电流侦测部1121、第1电力转换部1122e、电阻1123、第3电流侦测部1131、电阻1132、第2电力转换部1133、第4电流侦测部1134、电阻1135、第3电力转换部1136、第5电流侦测部1137、电阻1138、及第4电力转换部1139。
第2电流侦测部1121检测在电阻1123中流通的电流的值,该电流由第1电力转换部1122e控制,第2电流侦测部1121、电阻1123及第1电力转换部1122e与充电端子1011X建立了关联。由第2电流侦测部1121侦测出的电流的值被输出到第1控制部1111e。
第3电流侦测部1131检测在电阻1132中流通的电流的值,该电流由第2电力转换部1133控制,第3电流侦测部1131、电阻1132及第2电力转换部1133与充电端子1011Y建立了关联。由第3电流侦测部1131侦测出的电流的值被输出到第1控制部1111e。
第4电流侦测部1134检测在电阻1135中流通的电流的值,该电流由第3电力转换部1136控制,第4电流侦测部1134、电阻1135及第3电力转换部1136与输出端子1016X建立了关联。由第4电流侦测部1134侦测出的电流的值被输出到第1控制部1111e。
第5电流侦测部1137检测在电阻1138中流通的电流的值,该电流由第4电力转换部1139控制,第5电流侦测部1137、电阻1138及第4电力转换部1139与输出端子1016Y建立了关联。由第5电流侦测部1137侦测出的电流的值被输出到第1控制部1111e。
此外,第1电力转换部1122e、第2电力转换部1133、第3电力转换部1136、及第4电力转换部1139分别连接于电池单元1150。
第1控制部1111e及第2控制部1114e对来自充电端子1011X及充电端子1011Y的总输入电流进行像第1实施方式中所述的控制。第1控制部1111e及第2控制部1114e对朝向输出端子1016X及1016Y的总输出电流进行像第2实施方式中所述的控制。此外,也可以针对每个端子设定优先度。
进而,也可以像第3实施方式那样在输出端子1016X及1016Y或充电端子1011X及1011Y中包含数据通信用端子。
[实施方式5]
在至此为止所说明的实施方式中,表示了将电池组101与马达驱动控制装置102作为不同的装置予以安装的示例。然而,也存在出于削减成本等目的而像图26所示那样将电池组101与马达驱动控制装置102以一体化的形式安装的情况。
在图26中表示本实施方式的电池组101f的功能模块图。电池组101f包含电池单元1150、控制部1110f、及马达驱动控制部102b。
控制部1110f除了不经由端子而连接于马达驱动控制部102b这一方面以外,与第3实施方式中所说明的控制部1110c大致相同。此外,控制部1110f与例如包含数据通信用端子的端子1019a至d连接,且可经由该端子1019a至d及缆线而与例如像智能手机那样的移动设备109b进行数据通信。电池单元1150也与第1至第4实施方式相同。
本实施方式的移动设备109b执行具有例如操作面板106以往所具有的功能、也就是从使用者接收与助力的有无相关的指示输入、在有助力的情况下接收希望助力比等,并将该指示输入等输出到电池组101f的功能的应用程序。另外,移动设备109b的应用程序像第3实施方式中所说明那样,具有显示由马达驱动控制部102b运算所得的结果即行驶距离、行驶时间、消耗热量、再生电力量等数据的功能、以及进而输出经由控制部1110f及端子1019而充电的电流量或电力量、经由控制部1110f及端子1019而输出的电流量或电力量的功能。
另一方面,马达驱动控制部102b具有马达驱动运算部1021、及FET(FieldEffectTransistor,场效应晶体管)桥路1022,FET桥路1022经由端子1161而连接于马达105,马达驱动运算部1021经由端子1162而连接于马达105的旋转传感器,且经由端子1163而连接于扭矩传感器103及踏板旋转传感器104。马达驱动运算部1021基于来自马达105的旋转传感器、扭矩传感器103及踏板旋转传感器104的信号进行指定的运算,并通过控制FET桥路1022的开关,而控制马达105的驱动。
此外,也存在如下情况:在端子1019连接例如连接于具有USB端子的缆线的操作面板106。
[其它实施方式]
在至此为止的实施方式中,表示了电力转换部1122连接于电池单元1150的充放电用端子的安装例,但也可以像图27所示那样代替电池单元1150的充放电用端子而连接于开关1112的源极。
另外,在第5实施方式中,使马达驱动控制装置102的功能与电池组101一体化,但作为电池组101,成为能够从电动助力自行车1卸除的形态。然而,关于第1至第3实施方式的控制,在进而与电动助力自行车1的车架一体化的情况下也能安装。
进而,在第1实施方式中,表示了产生有利用再生所得的电流及来自充电端子1011的输入电流的场面,但也存在不将利用再生所得的电流,而是将用于马达驱动的输出电流输出到马达驱动控制装置102的情况。在这种情况下,只要设为利用再生所得的电流为0而进行控制即可。
另外,在第2实施方式中,表示了产生有用于马达驱动的输出电流及对输出端子1016的输出电流的场面,但也存在从马达驱动控制装置102输入利用再生所得的电流而并非用于马达驱动的输出电流的情况。在这种情况下,只要设为用于马达驱动的输出电流为0而进行控制即可。
以上说明了本发明的实施方式,但本发明并不限定于此。例如,可适当进行实施方式的组合。进而,用来实现所述功能的电路构成或安装方法可采用各种方法。
此外,在以电池组101等具有壳体的形式安装的情况下,端子以连接器的形式安装,但从电池组101内部的控制部1110或电路基板1100来看,也存在该控制部1110或电路基板1100中未设置连接器,而设置着与连接于连接器的缆线的连接部的情况。相反,也存在控制部1110或电路基板1100中设置着连接器的情况。因此,也存在将这两种情况併称为连接部的情况。
进而,在上文所述的实施方式中,表示了包含电池单元的示例,但也可以变更为像使用电容器等蓄电装置那样的形式。在该情况下,对照电容器的特性控制充电及放电。
另外,在上文所述的实施方式中,对像USB端子那样电极彼此接触的连接进行了说明,但在利用电磁感应及其它方法以非接触的方式流通电流那样的情况下,也可以采用虽不接触但电连接那样的连接方法。进而,关于数据通信,也存在并非通过利用缆线而实现的连接,而是通过蓝牙(Bluetooth)(注册商标)等近距离无线通信进行的情况。
此外,上文所述的第1及第2控制部的至少一部分既存在利用专用的半导体芯片而实现的情况,也存在通过由处理器执行程序而实现的情况。在后者的情况下,像图28所示那样,RAM(Random Access Memory,随机存取存储器)4501、处理器4503及ROM(Read OnlyMemory,只读存储器)4507通过总线4519而连接。用来实施本实施方式中的处理的程序及存在的情况下的操作系统(OS:Operating System)存储在ROM4507,在由处理器4503执行时从ROM4507被读出到RAM4501。此外,ROM4507还记录着阈值及其它参数,这种参数也被读出。处理器4503从传感器群获取测定值,对相关的构成要素输出指示等。另外,处理中途的数据被存储到RAM4501。此外,处理器4503也存在包含ROM4507的情况,进而,还存在包含RAM4501的情况。
如果对以上所述的本发明的实施方式进行总结,那么如下所述。
实施方式的第1形态的控制装置具有:(A)第1连接部,与控制辅助人力的动力装置的驱动的驱动控制装置或动力装置连接,流通与蓄电装置的充放电相关的电流;(B)第2连接部,与第1连接部分开设置,通过电连接而流通与对蓄电装置充电相关的电流;及(C)控制部,对使用流经第1连接部与第2连接部中的至少任一连接部的电流的蓄电装置的充放电进行控制。
通过以这种方式设置第2连接部,除了能够利用例如通过再生所得的电流进行充电以外,还能利用来自第2连接部的电流对蓄电装置进行充电。此外,连接部不仅包含端子,而且还包含其它设备、缆线、电线及其它导电物间的连接部分、或非接触受电供电时的连接部。
此外,也存在上文所述的动力装置为用来辅助利用人力进行的移动体的移动的马达的情况。例如,如果为用来辅助利用人力进行的移动体的移动的马达,那么蓄电装置的电容限于除了可通过利用再生的充电进行补充以外,还能通过利用例如在移动体的移动中从另一电源装置供给的电流的充电进行补充的电容,所以能够抑制利用连接于商用电源的充电器的充电。
另外,上文所述的控制部也可以如下模式动作:在检测出从第1连接部供给且与对蓄电装置充电相关的第1电流或第1电力、及从第2连接部供给且与对蓄电装置充电相关的第2电流或第2电力的情况下,使用第1电流或第1电力及第2电流或第2电力实施蓄电装置的充电。也可以还存在仅以一者进行充电的模式。
进而,上文所述的控制部也可以(c1)优先使用从第1连接部供给且与对蓄电装置充电相关的第1电流或第1电力、及从第2连接部供给且与对蓄电装置充电相关的第2电流或第2电力中的第1电流或第1电力,对蓄电装置进行充电。典型来说,这是因为如果不以第1电流或第1电力优先,那么存在对移动体的运转产生影响的情况。
另外,上文所述的控制部也可以如下方式控制对蓄电装置进行的充电,即,(c2)从第1连接部供给且与对蓄电装置充电相关的第1电流的值或第1电力的值、以及从第2连接部供给且与对蓄电装置充电相关的第2电流的值或第2电力的值的和成为第1指定值以下,或者第1电流的值或第1电力的值相对于某个常数的比、与第2电流的值或第2电力的值相对于某个常数的比的和成为第2指定值以下。能够根据蓄电装置的能力恰当地充电。此外,在基于比进行充电控制的情况下,当蓄电装置的能力根据蓄电装置的状态而变化时有用。
进而,上文所述的控制部也可以(c3)在检测出从第2连接部供给且与对蓄电装置充电相关的电流或电力的情况下、或要求经由第2连接部的电流输入或电力输入的情况下,抑制利用从第1连接部供给且与对蓄电装置充电相关的电流或电力进行的充电。这是为了例如简化充电控制而削减成本。
另外,上文所述的控制部也可以(c4)当在与对蓄电装置充电相关的电流或电力的值被限制为比上限值更低的状态下检测出从第2连接部供给且与对蓄电装置充电相关的电流或电力时、或被指示从第2连接部充电时,将利用从第2连接部供给且与对蓄电装置充电相关的电流或电力而进行的充电抑制或停止。进一步简化充电控制。
进而,上文所述的控制部也可以(c5)优先使用从第1连接部供给且与对蓄电装置充电相关的第1电流或第1电力、及从第2连接部供给且与对蓄电装置充电相关的第2电流或第2电力中的第2电流或第2电力,对蓄电装置进行充电。这是因为,例如,在使用再生能力低的马达的情况下、或连接着商用电源的充电器连接于第1连接部的情况下,优选的是像这样以第2电流或第2电力优先。
此外,也存在如下情况:也能在上文所述的第1连接部连接充电器。
第1形态的控制装置也可以还具有(D)第3连接部,该第3连接部与第1连接部分开设置,通过电连接而流通与蓄电装置的放电相关的电流。在该情况下,上文所述的控制部也可以如下方式进行控制,即,(d1)优先将输出到第1连接部且与蓄电装置的放电相关的第3电流或第3电力、及输出到第3连接部且与蓄电装置的放电相关的第4电流或第4电力中的第3电流或第3电力输出。
通过以这种方式设置第3连接部,除了能对例如动力装置输出以外,还能从第3连接部输出。此外,也存在第3连接部与第2连接部共用的情况。另外,典型来说,这是因为,如果不以第3电流或第3电力优先,那么存在对移动体的运转产生影响的情况。
另外,上文所述的控制部也可以如下方式控制蓄电装置的放电,即,(d2)输出到第1连接部且与从蓄电装置的放电相关的第3电流的值或第3电力的值、以及输出到第3连接部且与从蓄电装置的放电相关的第4电流的值或第4电力的值的和成为第3指定值以下,或者第3电流的值或第3电力的值相对于某个常数的比、与第4电流的值或第4电力的值相对于某个常数的比的和成为第4指定值以下。能够根据蓄电装置的能力恰当地放电。此外,在基于比进行放电控制的情况下,当蓄电装置的能力根据蓄电装置的状态而变化时有用。
进而,上文所述的控制部也可以(d3)在要求经由第3连接部的电流输出或电力输出的情况下,抑制对第1连接部输出且与蓄电装置的放电相关的电流的值或电力的值。这是为了例如简化放电控制而削减成本。
另外,上文所述的控制部也可以(d4)当在与蓄电装置的放电相关的电流的值或电力的值被限制为比上限值更低的状态下,要求经由第3连接部的电流输出或电力输出时,将对第3连接部输出且与蓄电装置的放电相关的电流的值或电力的值抑制或者设为零。进一步简化放电控制。
进而,上文所述的控制部也可以如下方式进行控制,即,(d5)优先输出从第1连接部供给且与蓄电装置的放电相关的第3电流或第3电力、及对第3连接部输出且与蓄电装置的放电相关的第4电流或第4电力中的第4电流或第4电力。这是因为,例如根据连接于第3连接部的设备的种类(例如保温或保湿等),优选为像这样以第4电流或第4电力优先。
第1形态的控制装置也可以还具有(E)第4连接部,该第4连接部与第1连接部分开设置,用来以有线或无线的方式进行数据的输入及输出中的至少一者。由此,能够进行数据的输入或将内部数据输出到外部。
进而,上文所述的控制部也可以(e1)将与经由第2连接部的充电相关的电流量或电力量经由第4连接部输出。进而,也可以(e2)将经由第3连接部而输出的电流量或电力量经由第4连接部输出。输出通过设置第2连接部或第3连接部而获得的数据。
进而,上文所述的控制装置也可以还具有(F)第5连接部,该第5连接部与第1连接部分开设置,用来以有线或无线的方式进行数据的输入及输出。在该情况下,上文所述的控制部也可以(f1)将与经由第2连接部的充电相关的电流量或电力量在要求经由第5连接部的情况下经由第5连接部输出。另外,上文所述的控制部也可以(f2)将经由第3连接部而输出的电流量或电力量在要求经由第5连接部的情况下经由第5连接部输出。
此外,也能构成具有这种控制装置的蓄电装置。进而,也能构成具有这种控制装置及驱动控制装置的蓄电装置。进而,也能构成具有这种控制装置的移动体系统。
本实施方式的第2形态的控制装置具有:(A)第1连接部,与控制辅助人力的动力装置的驱动的驱动控制装置或动力装置连接,流通与蓄电装置的充放电相关的电流;(B)第2连接部,与第1连接部分开设置,通过电连接而流通与蓄电装置的放电相关的电流;及(C)控制部,对使用流经第1连接部与第2连接部中的至少任一连接部的电流的蓄电装置的充放电进行控制。
本实施方式的第3形态的控制方法是由蓄电装置的充放电控制装置执行,该蓄电装置的充放电控制装置具有:第1连接部,与控制辅助人力的动力装置的驱动的驱动控制装置或动力装置连接,流通与蓄电装置的充放电相关的电流;及第2连接部,与第1连接部分开设置,通过电连接而流通与对蓄电装置充电相关的电流。而且,本控制方法包括如下步骤:(A)侦测从第1连接部供给且与对蓄电装置充电相关的第1电流的值或第1电力的值;以及(B)以如下方式控制对蓄电装置进行的充电,即,(b1)第1电流的值或第1电力的值、以及从第2连接部供给且与对蓄电装置充电相关的第2电流的值或第2电力的值的和成为第1指定值以下,或者(b2)第1电流的值或第1电力的值相对于某个常数的比、与第2电流的值或第2电力的值相对于某个常数的比的和成为第2指定值以下。
本实施方式的第4形态的控制方法是由蓄电装置的充放电控制装置执行,该蓄电装置的充放电控制装置具有:第1连接部,与控制辅助人力之动力装置的驱动的驱动控制装置或动力装置连接,流通与蓄电装置的充放电相关的电流;及第2连接部,与第1连接部分开设置,通过电连接而流通与从蓄电装置的放电相关的电流。而且,本控制方法包括如下步骤:(A)侦测输出到第1连接部且与从蓄电装置的放电相关的第1电流的值或第1电力的值;以及(B)以如下方式控制蓄电装置的放电,即,(b1)第1电流的值或第1电力的值、以及输出到第2连接部且与从蓄电装置的放电相关的第2电流的值或第2电力的值的和成为第1指定值以下,或者(b2)第1电流的值或第1电力的值相对于某个常数的比、与第2电流的值或第2电力的值相对于某个常数的比的和成为第2指定值以下。
这种构成并不限定于实施方式中所述的事项,也存在利用实质上发挥相同效果的其它构成来实施的情况。

Claims (17)

1.一种控制装置,具有:
第1连接部,与控制辅助人力的动力装置的驱动的驱动控制装置或所述动力装置连接,流通与蓄电装置的充放电相关的电流;
第2连接部,与所述第1连接部分开设置,通过电连接而流通与对所述蓄电装置充电相关的电流;以及
控制部,对使用流经所述第1连接部及所述第2连接部中的至少任一连接部的电流的所述蓄电装置的充放电进行控制;且
所述控制部是以如下方式控制对所述蓄电装置进行的充电:
当在与对所述蓄电装置充电相关的电流或电力的值被限制为未达所述蓄电装置的最大值的状态,检测出从所述第2连接部供给且与对所述蓄电装置充电相关的电流或电力的情况或者被指示从所述第2连接部充电的情况下,抑制或停止利用从所述第2连接部供给且与对所述蓄电装置充电相关的电流或电力进行的充电;
当在与对所述蓄电装置充电相关的电流或电力的值为允许达到所述蓄电装置的最大值为止的状态,检测出从所述第2连接部供给且与对所述蓄电装置充电相关的电流或电力的情况或者被指示从所述第2连接部充电的情况下,
从所述第1连接部供给且与对所述蓄电装置充电相关的第1电流的值或第1电力的值、以及从所述第2连接部供给且与对所述蓄电装置充电相关的第2电流的值或第2电力的值的和成为所述最大值以下。
2.根据权利要求1所述的控制装置,其中
所述动力装置是用来辅助利用人力进行的移动体的移动的马达。
3.根据权利要求1所述的控制装置,其
还具有第3连接部,该第3连接部与所述第1连接部分开设置,通过电连接而流通与所述蓄电装置的放电相关的电流,且
所述控制部是以如下方式进行控制,即,
优先将输出到所述第1连接部且与所述蓄电装置的放电相关的第3电流或第3电力、及输出到所述第3连接部且与所述蓄电装置的放电相关的第4电流或第4电力中的所述第3电流或所述第3电力输出。
4.根据权利要求1所述的控制装置,其
还具有第3连接部,该第3连接部与所述第1连接部分开设置,通过电连接而流通与所述蓄电装置的放电相关的电流,
所述控制部是以如下方式控制所述蓄电装置的放电,即,
输出到所述第1连接部且与从所述蓄电装置的放电相关的第3电流的值或第3电力的值、以及输出到所述第3连接部且与从所述蓄电装置的放电相关的第4电流的值或第4电力的值的和成为第3指定值以下,
或者,所述第3电流的值或所述第3电力的值相对于某个常数的比、与所述第4电流的值或所述第4电力的值相对于所述某个常数的比的和成为第4指定值以下。
5.根据权利要求1所述的控制装置,其
还具有第3连接部,该第3连接部与所述第1连接部分开设置,通过电连接而流通与所述蓄电装置的放电相关的电流,
所述控制部是
在要求经由所述第3连接部的电流输出或电力输出的情况下,抑制对所述第1连接部输出且与所述蓄电装置的放电相关的电流的值或电力的值。
6.根据权利要求1所述的控制装置,其
还具有第3连接部,该第3连接部与所述第1连接部分开设置,通过电连接而流通与所述蓄电装置的放电相关的电流,
所述控制部是
当在与所述蓄电装置的放电相关的电流的值或电力的值被限制为比上限值更低的状态下,要求经由所述第3连接部的电流输出或电力输出时,将对所述第3连接部输出且与所述蓄电装置的放电相关的电流的值或电力的值抑制或者设为零。
7.根据权利要求1所述的控制装置,其
还具有第3连接部,该第3连接部与所述第1连接部分开设置,通过电连接而流通与所述蓄电装置的放电相关的电流,
所述控制部是以如下方式进行控制,即,
优先将输出到所述第1连接部且与所述蓄电装置的放电相关的第3电流或第3电力、及输出到所述第3连接部且与所述蓄电装置的放电相关的第4电流或第4电力中的所述第4电流或所述第4电力输出。
8.根据权利要求1所述的控制装置,其
还具有第4连接部,该第4连接部与所述第1连接部分开设置,用来以有线或无线的方式进行数据的输入及输出中的至少一者。
9.根据权利要求1所述的控制装置,其
还具有第4连接部,该第4连接部与所述第1连接部分开设置,用来以有线或无线的方式进行数据的输出,
所述控制部是
将与经由所述第2连接部的充电相关的电流量或电力量经由所述第4连接部输出。
10.根据权利要求3所述的控制装置,其
还具有第4连接部,该第4连接部与所述第1连接部分开设置,用来进行数据的输出,
所述控制部是
将经由所述第3连接部而输出的电流量或电力量经由所述第4连接部输出。
11.根据权利要求1所述的控制装置,其
还具有第5连接部,该第5连接部与所述第1连接部分开设置,用来以有线或无线的方式进行数据的输入及输出,
所述控制部是
将与经由所述第2连接部的充电相关的电流量或电力量在要求经由所述第5连接部的情况下经由所述第5连接部输出。
12.根据权利要求3所述的控制装置,其
还具有第5连接部,该第5连接部与所述第1连接部分开设置,用来以有线或无线的方式进行数据的输入及输出,
所述控制部是
将经由所述第3连接部而输出的电流量或电力量在要求经由所述第5连接部的情况下经由所述第5连接部输出。
13.一种蓄电装置,具有根据权利要求1所述的控制装置。
14.一种蓄电装置,具有:
根据权利要求1所述的控制装置;以及
所述驱动控制装置。
15.一种移动体系统,具有:
根据权利要求1所述的控制装置;
所述驱动控制装置;以及
所述动力装置。
16.一种控制装置,具有:
第1连接部,与控制辅助人力的动力装置的驱动的驱动控制装置或所述动力装置连接,流通与蓄电装置的充放电相关的电流;
第2连接部,与所述第1连接部分开设置,通过电连接而流通与所述蓄电装置的放电相关的电流;及
控制部,对使用流经所述第1连接部与所述第2连接部中的至少任一连接部的电流的所述蓄电装置的充放电进行控制;且
所述控制部是以如下方式控制所述蓄电装置的放电:
当在与所述蓄电装置的放电相关的电流的值或电力的值被限制为未达所述蓄电装置的最大值的状态,被要求经由所述第2连接部的电流输出或电力输出的情况下,将输出到所述第2连接部且与所述蓄电装置的放电相关的电流的值或电力的值抑制或者设为零;
当在与所述蓄电装置的放电相关的电流的值或电力的值被允许达到所述蓄电装置的最大值为止的状态,被要求经由所述第2连接部的电流输出或电力输出的情况下,
从所述第1连接部输出且与从所述蓄电装置的放电相关的第2电流的值或第2电力的值、以及从所述第2连接部输出且与从所述蓄电装置的放电相关的第3电流的值或第3电力的值的和成为所述最大值以下。
17.根据权利要求16所述的控制装置,其中
所述动力装置是用来辅助利用人力进行的移动体的移动的马达。
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